Luận văn viễn thông hệ thống tổng đài DMS100

Mục lục
Lời giới thiệu
Phần I
Giới thiệu về nguyên lý chung
Chơng 1 Cấu trúc hệ thống truyền dẫn số
1.1 Kỹ thuật PCM
1.1.1 Lấy mẫu
1.1.2 Lợng tử hoá
1.1.3 Mã hoá
1.2 Kỹ thuật TDM
1.2.1 Phơng pháp ghép TDM
1.2.2 Sơ đồ khối ghép TDM
1.2.3 Cấu trúc phân cấp của hệ thống số
Chơng 2: Tổng quan hệ thống chuyển mạch số
2.1 Định nghĩa
2.2 Chuyển mạch không gian
2.2.1 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu vào
2.2.2 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu ra
2.3 Chuyển mạch thời gian số
2.3.1 Định nghĩa
2.3.2 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào
2.3.3 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra
Chơng 3: Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng
3.1 Lời giới thiệu chung
3.2 Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng
3.3 Các quá trình đến có thời gian gián đoạn
3.4 Các loại quá trình ngẫu nhiên
3.4.1 Quá trình sinh tử
3.4.2 Hàng xếp M/M/1
3.4.3 Hàng xếp M/D/1
3.4.4 Các mạng xếp hàng

3.4.5 Giải pháp nâng hiệu quả mạng xếp hàng
Phần II
Giới thiệu về tổng đài DMS- 100
Chơng 1: Tổng quan về tổng đài DMS 100
1.1 Giới thiệu
1.2 Các ứng dụng và dịch vụ của tổng đài DMS 100
1.3 Các đặc tính kỹ thuật của Tổng đài DMS 100
1.4 Sơ đồ mạng viễn thông bu điện thành phố Hải Phòng
Chơng 2: Cấu trúc hệ thống tổng đài DMS 100
2.1 Tổng quan về cấu hình
2.2 Thông tin giữa phân hệ điều khiển và phân hệ ngoại vi
2.2.1 Hệ thống vào ra
2.2.2 Tuyến thoại và bản tin
2.2.3 Giao tiếp DS30
2.2.4 Giao tiếp DS512
Chơng 3: Phân hệ chuyển mạch
3.1 Giới thiệu chung về mạng chuyển mạch
3.2 Cấu hình mạng chuyển mạch
Chơng 4: Phân hệ xử lý
4.1 Mô hình tổ hợp trung tâm điều khiển
4.2 Cấu hình kết nối nội bộ giữa các khối trong bộ điều khiển trung
tâm
4.2.1 CPU điều khiển trung tâm
4.2.2 Bộ nhớ chơng trình
1
4.2.3 Bộ nhớ dữ liệu
4.2.4 Bộ điều khiển bản tin
4.3 DMS Super node
4.3.1 Khối xử lý trung tâm của DMS - Super node
4.3.2 Các bộ nhớ trong DMS Super node

4.4 DMS Core
4.4.1 CPU của modul tính toán
4.4.2 Bộ nhớ của modul tính toán
4.4.3 Bộ điều khiển bản tin
4.4.4 Đồng bộ hoá điều khiển bản tin
4.4.5 Đồng hồ thời gian thực
4.5 DMS - Bus
4.5.1 P bus và T bus
4.5.2 Bộ xử lý và bộ nhớ của chuyển mạch bản tin
4.5.3 Bảng mạch giao tiếp cổng
4.5.4 Bộ biên dịch địa chỉ
4.5.5 Bảng mạch đồng hồ
4.6 Thiết lập đấu nối giữa DMS core và DMS bus
Chơng 5: Phân hệ vận hành và bảo dỡng
5.1 Vị trí chức năng của modul ngoại vi
5.2 Cấu trúc phân hệ ngoại vi nói chung
5.2.1 Modul tập chung thuê bao
5.2.2 Modul điều khiển nhóm đờng dây
5.2.3 Modul điều khiển đờng dây ở xa
5.2.4 Modul tập chung trung kế
5.2.5 Bộ điều khiển trung kế đờng dây
5.2.6 Bộ điều khiển trung kế số
5.2.7 Bộ điều khiển nhóm vệ tinh
5.2.8 Modul bảo dỡng trung kế
5.2.9 Kết cuối báo hiệu chuyển mạch bản tin và bộ đệm
5.3 Quản lý và bảo dỡng
5.3.1 Vị trí quản lý và bảo dỡng
5.3.2 Đo kiểm
5.3.3 Bộ điều khiển vào ra
5.4 Quá trình xử lý cuộc gọi

5.4.1 Quá trình quét LCM
5.4.2 Trung tâm điều khiển nhận bản tin gốc
5.4.3 Tạo âm mời quay số, tiếp nhận số và phân tích số
5.4.4 Quá trình đấu nối báo chuông
5.4.5 Quá trình đấu nối thông tin thoại
5.4.6 Quá trình giải phống tuyến nối
Chơng 6: Phân hệ ứng dụng
6.1 Môdul tập chung thuê bao
6.1.1 Mô tả phần cứng của modul tập chung thuê bao
6.1.2 Thiết lập giao tiếp giữa LCM và LGC
6.2 Tổ hợp điều khiển
6.2.1 Card xử lý LCM
6.2.2 Card điều khiển
6.2.3 Card chuyển đổi nguồn
6.3 Ngăn thuê bao
6.3.1 Card giao tiếp Bus
6.3.2 Card thuê bao
6.4 Thiết lập dự phòng nóng
6.4.1 Tổ hợp điều khiển
6.4.2 Bộ tạo điện áp chuông
6.4.3 Bộ tạo điện áp ANI/COIN
2
Lời giới thiệu

Ngày nay các hệ thống viễn thông đang đóng một vai trò rất quan trọng trong
sự phát triển kinh tế của mọi quốc gia trên thế giới. Northern Telecomlà một trong
những nhà cung cấp các hệ thống viễn thông hàng đầu thế giới với những kỹ thuật
tiên tiến nhất, đồng thời cũng là một trong những hãng luôn dẫn đầu trong sự
phát triển công nghệ viễn thông hớng về những mạng viễn thông tơng lai đa dịch
vụ ,hiệu quả về kinh tế. Với họ tổng đài DMS-100, ngoài việc cung cấp các khả

3
năng mới cho các hệ thống đã đợc lắp đặt, hãng còn tạo ra những khả năng, những
dịch vụ mới đáp ứng đợc những đòi hỏi của khách hàng hiện tại cũng nh trong t-
ơng lai. Tổng đài DMS-100 sử dụng công nghệ mới nhất trong chế tạo những
mạch tích hợp . Nó có cấu trúc modul cả phần cứng và phần mềm.
Trong phần Luận văn tốt nghiệp này dợc chia thành 2 phần;
Phần một gồm 3 chơng :
Chơng 1 : Giới thiệu chung về hệ thống thông tin số
Chơng 2 : Giới thiệu về kỹ thuật chuyển mạch
Chơng 3 : Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng
Phần hai gồm 6 chơng :
Chơng 1 : Tổng quan về hệ thống tổng đài DMS100
Chơng 2 : Cấu trúc hệ thống tổng đài
Chơng 3 : Phân hệ chuyển mạch
Chơng 4 : Phân hệ điều khiển
Chơng 5 : Phân hệ vận hành bảo dỡng và xử lý cuộc gọi
Chơng 6 : Phân hệ ứng dụng
Với sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy giáo hớng dẫn Phạm văn Phớc và các thầy
cô trong khoa Điện - Điện tử mà em đã hoàn thành đợc luận văn tốt nghiệp, tuy
nhiên do sự hiểu biết còn hạn chế và khả năng t duy có hạn, chắc chắn không tránh
khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong đợc đón nhận sự chỉ bảo của các thầy cô, các
bạn, giúp em khắc phục những thiếu sót của mình, vững vàng hiẻu biết hơn trong
nghề nghiệp sau này.
Phần I
Giới thiệu về nguyên lý chung


Ch ơng I:
Cấu trúc hệ thốngtruyền dẫn số
1.1 Kỹ thuật PCM

Trong hệ thống thông tin số tín hiệu truyền đi phải là tín hiệu số. Mà các tín hiệu
tiếng nói, âm thanh, hình ảnh là những tín hiệu tơng tự. Do đó để truyền đợc trong hệ
thống thông tin số chúng phải đợc chuyển sang dạng số. Một trong nhiều phơng pháp
để chuyển đổi này là dùng kỹ thuật PCM.
Kỹ thuật PCM đợc đặc trng bởi ba quá trình :
Lấy mẫu
Lợng tử hoá
4
Mã hoá
Sơ đồ tổng quát biểu diễn ba quá trình trên nh sau (Hình 1- 1)
Trong đó quá trình Lấy mẫu là quá trình khai triển có chu kỳ tín hiệu tơng tự để thu đ-
ợc biên độ có tác động tức thời. Hay nó là quá trình rời rạc hoá tín hiệu tơng tự .Đây là giai
đoạn đầu tiên của tín hệu tơng tự mang thông tin đợc chuyển thành dạng rời rạc mà vẫn
đảm bảo thông tin truyền đi một cách trung thực và tái tạo đợc ở phía thu .Kết quả của quá
trình nàyđợc một dãy xung mang tin tức gọi là các xung PAM .
Quá trình lấy mẫu dựa trên định lý Nyquist và đợc phát biểu nh sau :
Một tín hiệu X(t) có phổ hữu hạn từ (0 Fmax) Hz đợc hoàn toàn xác định
bởi những giá trị X(k.t) của nó lấy ở các khoảng thời gian t = 1/2Fmax, với
Fmax là tần số cao nhất thuộc phổ của hàm X(t) cụ thể đợc biểu diễn qua công
thức sau: Flm = 1/ Tlm, trong đó: Tlm là chu kỳ lấy mẫu, Flm là tần số lấy mẫu.
Sơ đồ minh hoạ định lý Nyquist (Hình 1- 2)

Với tín hiệu thoại phổ của nó giới hạn từ 0,3 đến 3,4 Khz còn trong thực tế phổ
tiếng nói con ngời giới hạn trong khoảng từ vài trăm Hz đến vài ngàn Hz. Do đó khi
qua máy điện thoại nó đợc hạn chế nhờ sử dụng bộ lọc thông thấp. Vì thế nên khi lấy
5
Tlm
Xung PAM
Hình 1-2 : Sơ đồ minh hoạ định lý
Nyquist

Lấy
mẫu
L ợng tử Mã hoá
Phân
kênh
Ghép
kênh
Chuyển
mạch
Giải mãKhôi phục
tín hiệu
Tiếng
nói
Tiếng
nói
Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền thoại
mẫu tốc độ lấy mẫu bằng 8000xung /s là vừa đủ. Thực tế ngời ta lấy phổ của tín hiệu
thoại tù (0,3 - 4) Khz, nên chu kỳ lấy mẫu lấy mẫu là : Tlm = 1/ (2*4khz) = 1,25 às
Tín hiệu sau khi lấy mẫu qua mã hoá 8 bit thì ta có tốc độ bít của kênh thoại số
chuẩn là :
V thoại số =8 bít *8 Khz = 64Kb / s
Đầu thu sẽ tái tạo lại tín hiệu gốc cũng vẫn dùng bộ lọc thông thấp.để cho tín hiệu t-
ơng tự ban đầu . Quá trình khôi phục biểu diễn qua hình sau :
Khi rời rạc hoá tín hiệu, yêu cầu độ rộng xung PAM càng nhỏ càng tốt gần
giống nh xung kim . Nhng thực tế nó lớn đến một giá trị nào đó. Sở dĩ khi lấy
mẫu phải tuân thủ nghiêm ngặt theo định lý Nyquist tức là cần Flm 2*Fmax .
Vì nếu Flm < 2*Fmax thì Tlm > Tmax / 2 đến khi lấy mẫu phổ tín hiệu gốc sẽ
bị chồng lấn nên nhau gọi là hiện tợng chồng lấn phổ, từ đó phổ tín hiệu thu đợc
bị biến dạng so với tín hiệu ban đầu tín hiệu cần thu kém trung thực :
6

X

(t)
99
t)
X

(t)
99
t)
Hình 1-3: Sơ đồ minh hoạ sự phục hồi tín hiệu t ơng tự
X
(
(t)
X(t)
Xung lấy mẫu 8 Khz
0.3 3.4 4 4.6 7.7 8 8.3 11.4 12
f
Tr ờng hợp Flm 2 *Fmax thì phổ tín hiệu sau lấy mẫu có dạng sau:


Trong thực tế tín hiệu có phổ tính từ Fmin Fmax thì tần số lấy mẫu
(2 / n) *Fmax Flm (2 / (n-1)) *Fmax
Với n là số nguyên lớn nhất trong khoảng [0, Fmax / F ] trong đó F = Fmax
Fmin .
Các mạch điện lấy mẫu là mạch láy mẫu và duy trì , gồm một tranzitor hoạt động
nhanh, đóng vai trò là khoá tắt mở theo sự điều khiển của xung lấy mẫu .Mức tín hiệu
đã lấy mẫu đợc tích lại trên một tụ điện và đợc đa đến bộ khuyếch đại đệm có trở
kháng cao trớc khi xử lý. Sử dụng trở kháng cao để ngăn ngừa tích điện của tụ điện từ
các dòng rò trong khoảng thời gian giữa các xung lấy mẫu .

2.Lợng tử hoá:
Tín hiệu sau khi lấy mẫu qua lợng tử hoá đợc biến đổi thành tín hiẹu rời rạc chính là
một tập hữu hạn các mức biên độ . Nh vậy tín hiệu tơng tự qua hai giai đoạn lấy mẫu
và lợng tử hoá đợc một dạng tín hiệu vừa rời rạc hoá về thời gian vừa rời rạc về biên độ
vừa . Ưu điểm của lợng tử hoá tín hiệu đã lấy mẫu là giảm đợc ảnh hỏng của tạp âm.
Các mức tín hiệu rời ạc gọi là mức lợng tử hoá , khoảng cách giữa hai mức lợng tử hoá
gọi là bớc lợng tử .
Ngời ta thực hiện lợng tử hoá xung PAM bằng các mạch đặc biệt. Trong các mạch
này ngời ta so sánh giá trị của xung PAM với các mức chuẩn cho trớc, tơng ứng với các
mức lợng tử hoá chuẩn để lựa chọn mức thích hợp. Tuỳ vào bớc lợng tử hoá X mà ta
có lợng tử hoá tuyến tính hay lợng tử hoá phi tuyến. Sai số giữa mức lợng tử hoá và
xung PAM gọi là tạp âm lợng tử hoá. Trong đó lợng tử hoá mà X = const gọi là lợng
tử hoá tuyến tính ,thờng sử dụng khi mức lợng tử hoá biến đổi không lớn. Còn đối với
tín hiệu có sự thay đổi lớn về mức, không thể dùng lợng tử hoá tuyến tính vì sinh ra tỷ
số tín hiệu trên tạp âm lợng tử nhỏ (S/N), hay tạp âm lợng tử lớn. Để giảm tạp âm này
thì ta phải giảm bớc lợng tử X, nghĩa là số mức lợng tử tăng lên ,dẫn dến tăng kênh
truyền và tăng tốc độ. Ngời ta khắc phục bằng cách sử dụng lợng tử hoá phi tuyến. Đối
với lợng tử hoá phi tuyến, bớc lợng tử X biến đổi theo mức tín hiệu, nghĩa là X nhỏ
7
Tr ờng hợp Flm < 2 *Fmax thì phổ tín hiệu sau lấy mẫu có hiện t ợng chồng lấn
phổ:
0 3 4 7 10 11 14 f(Khz)
Hình 1 4 : Sơ đồ biểu diễn sự chồng lấn phổ
khi tín hiệu nhỏ và X lớn khi tín hiệu lớn. Thực tế sử dụng lợng tử hoá phi tuyến theo
quy luật hàm logarit làm cho tỷ số S/N không phụ thuộc vào mức tín hiệu vào. Thờng
dùng hai quy luật lợng tử đó là quy luật A và quy luật à . Lợng tử hoá tuyến tính là cơ
sở để mã hoá tuyến tính còn lợng tử hoá phi tuyến là cơ sở để mã hoá phi tuyến .
3.Mã hoá tín hiệu:
Sau khi lợng tử hoá xung PAM, mỗi xung PAM đợc mã hoá theo 8 bít .Trong đó có
một bít dấu (bít 0) và 7 bít số liệu (bit1-bít 7). Cấu trúc từ mã biểu diễn nh sau :

1.2 Kỹ THUậT TDm
Việc truyền dẫn thông tin qua kênh truyền cố định cần phải có các biện pháp làm
tăng tính khả dụng của kênh truyền. Vì thế ngời ta đa ra kỹ thuật ghép kênh thông qua
các thiết bị ghép cụ thể để tận dụng kênh truyền. Một trong số những kỹ thuật ghép
kênh đợc áp dụng thì kỹ thuật ghép kênh theo thời gian là thông dụng nhất .
Kỹ thuật TDM thực hiện trên cơ sở ghép các kênh (là các luồng số ) có tốc độ bít
nh nhau thành một luồng số có tốc độ cao. Mỗi luồng số sẽ chiếm một khe thời gian
nhất định và lặp lại theo chu kỳ, có tần số bằng tần số lấy mẫu của tín hiệu kênh
truyền.
Đối với tín hiệu thoại có giải tần số từ 0,3 3,4 Khz đợc lấy mẫu ở tần số 8Khz (T
= 125 às) sau lấy mẫu đợc đa vào mã hoá thành từ mã 8 bít nên tốc độ một luồng số cơ
bản là 8000*8 = 64000 bít /s = 64Kb/s nó chính là tốc độ chuẩn thấp nhất cho kênh số
áp dụng với kênh thọại số tiêu chuẩn .
Hiện nay trên thế giới có nhiều tiêu chuẩn ghép kênh khác nhau tuỳ thuộc vào số l-
ợng các kênh thoại chuẩn đợc ghép vào một kênh có tốc độ bít lớn. Việc này đợc thực
hiệu bằng việc co hẹp thời gian của mỗi kênh và xắp xếp chúng vào những khe thời
gian định trớc. Nó cũng áp dụng cho việc ghép kênh thoại có tốc độ bít lớn hơn.
1. Phơng pháp ghép TDM
Trong kỹ thuật ghép TDM ngời ta sử dụng phổ biến hai phơng pháp ghép kênh đó
là ghép từ và ghép bít, cụ thể minh hoạ hình vẽ sau cho việc ghép 4 kênh đồng bộ tốc
độ thấp thành một dòng có tốc độ cao:
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
8
0 1 2 3 4 5 6 7

Bít dấu
Các bít số liệu
Hình 1 5 : Cấu trúc từ mã

0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
=
=
=
=

=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*

*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Ghép từ
0
0
0
=
=
=
*
*
*
0
0
0
=
=
=

*
*
*
0
0
0
=
=
=
*
*
*
0
0
0
=
=
=
*
*
*
0
0
0
=
=
=
*
*
*

0
0
0
=
=
=
*
*
*
0
0
0
=
=
=
*
*
*
0
0
0
=
=
=
*
*
*
Ghép bít
Đối với ghép từ : mỗi một từ mã của một kênh sẽ lần lợt chiếm một khe thời gian
riêng biệt .

Đối với ghép bít : Các bít của mỗi kênh có cùng tên khe thời gian tại mỗi luồng số đầu
vào tơng ứng sẽ đợc truyền đi trên dòng số tốc độ cao chiếm khe thời gian riêng lẻ
Ta thấy ghép từ phức tạp hơn bởi nó yêu cầu sử dụng bộ nhớ đệm để ghi lại tín hiệu
đầu vào xâm nhập chậm, và tín hiệu này sẽ đợc lấy mẫu phù hợp với tốc độ của kênh
truyền. Nhng ghép bít gây phức tạp hơn khi khôi phục lại tín hiệu đầu thu, do các bít
của kênh đợc truyền đi xen kẽ riêng lẻ.
2. Sơ đồ khối của phơng pháp ghép TDM :

9
Thiết bị
nối ghép
Bộ mã hoá
chung
Đồng bộ
phát
Cộng
đồngbộ
Tách đồng
bộ thu
Bộ giải mã
chung
Thiết bị nối
ghép
Hình 1 8: Sơ đồ khối kỹ thuật TDM
Đồng bộ
thu
thu
Phát
Uxn
.

.
.
.
.
.
.
.
Ux1
Nếu số kênh tín hiệu tơng tự cần ghép là N , tốc độ bít của mỗi kênh Tđb thì tốc độ
dòng bít của kênh sau khi ghép là : T = N* Tđb. Ban đầu thiết bị nối ghép sẽ chọn một
tín hiệu ux1 tại Tđb1, để tạo ra xung PAM.
Bộ mã hoá : Dùng để biến đổi mỗi xung PAM thành từ mã 8 bít , trong khoảng
kênh Tđb của khe thời gian. Sau khi ghép N kênh, cộng thêm xung đồng bộ, dòng số
ghép sẽ đợc đa đến thiết bị truyền dẫn. Tại phía thu luồng số ghép trên kênh truyền đi
vào bộ tách đồng bộ để lấy xung đồng bộ và xung báo hiệu ra khỏi tín hiệu tiếng nói.
Giữa mạch đồng bộ thu và mạch đồng bộ phát có quan hệ mật thiết với nhau. Tiếp sau
đó tín hiệu tiếng nói đợc đến bộ giải mã. Tại đây từ mã 8 bít trong các khe thời gian t-
ơng ứng dợc biến đổi thành các xung PAM . Sau đó thiết bị nối ghép cũng lần lợt lấy
tín hiệu xung PAM tơng ứng biến đổi thành tín hiệu liên tục giống nh tín hiêụ gốc ở
phía phát .
Nh vậy thiết bị nối ghép vừa dùng để biến đổi thành tín hiệu tơng tự sang xung
PAM (chiều thuận ) vừa biến đổi từ xung PAM sang tín hiệu liên tục (chiều ngợc).
Trong trờng hợp dòng số có tốc độ khác với tốc độ ghép thì ta phải chuyển đổi tốc độ
trớc khi ghép. Nguyên tắc ghép TDM phải tạo ra các khe thời gian Tđb. Mỗi từ mã của
mỗi nguồn tín hiệu chiếm một khe thời gian tơng ứng. Để tạo ra khe thời gian khác
nhau cho các nguồn tín hiệu này cần phải có bô phân đờng .

3- Cấu trúc phân cấp của hệ thống thông tin số .
Cùng một kênh truyền ngời ta có thể thực hiện truyền dẫn các tín hiệu số đã đợc mã
hoá với giải tần khác nhau, tốc độ khác nhau tuỳ thuộc vào phơng tiện truyền dẫn khác

nhau. Nhờ việc ghép các kênh theo một quy ớc chung do CCIIT khuyến ngị để hình
thành lên cấu trúc phan cấp của hệ thống TDM.
Hiện nay trên thế giới có hai kiểu ghép kênh đó là cấu trúc phân cấp của hệ thống
số Châu Âu và của Nhật Bản với Bắc Mỹ .
a-Cấu trúc phân cấp của hệ thống số Châu Âu. (Hình 1.8)
10
Khe n
Khe1
Khe 2
. . .
ck 1
3
2
n
. . .
Tđb1
Tđb 2
. . .
Tđb n
. . . . . . . . . .
Hình 1 7 :Đồ thị thời gian của bộ phân đ ờng (thời gian xung)
.

Hệ thống số Châu âu lấy tín hiệu thoại số làm tốc độ chuẩn thấp nhất của mình là
64 Kb /s. Trong đó với cấp số I ghép 32 kênh thoại cơ bản thành dòng số có tốc độ
2,048 Mb /s.
Cấp hai ghép 4 kênh 2,048 Mb / s thành dòng số có tốc độ 8,192 Mb /s . Cấp ba
ghép 4 kênh 8,192 Mb / s đợc dồng số có tốc độ 34,368 Mb / s.
Cứ nh vậy ghép các kênh của cấp thấp ta đợc dòng số có tốc độ cao hơn .
Trong thực tế ngời ta không ghép đơn thuần các tuyến thoại số với nhau mà còn

các dạng nguồn tín hiệu khác nh tín hiệu số liệu, âm thanh, hình ảnh có tốc độ khác
tốc độ tín hiệu thoại nên phải chuyển đổi tốc độ mới ghép đợc.
11
1
32
Cấp I
. .
.
.
.





64kb/s
Cấp
II
1
4
Cấp
III
4
1
Cấp
IV
4
1
1
Cấp

V
4
2,048Mb/s
8,466Mb/s
34,368Mb/s
139,264Mb/s
560Mb/s
Hình 1. 8 : Cấu trúc phân cấp hệ thống số châu âu
Cụ thể với tín hiệu âm thanh có dải tần số từ 0 15 Khz ,nên có tốc độ là 384 Khz
, ghép chúng với nhau có thể tạo thành một kênh có tốc độ 2,048 Mhz . còn với tín hiệu
hình ảnh chiếm dải tần từ 4 6 Mhz nên tốc độ có thể lên đến hàng trăm Mb / s cụ
thể là 144 Mhz . Nhng để làm đợc việc này ta phải áp dụng kỹ thuật DPCM (Điều xung
mã vi sai )
Phơng pháp DPCM thực chất là một kỹ thuật làm giảm độ rộng băng tần hay làm
giảm một nửa số bít so với kỹ thuật PCM bằng cách chỉ truyền đi độ chênh lệch giữa
các mẫu cạnh nhau đã đợc mã hoá . Đặc biệt rất có lợi với tín hiệu âm thanh và tín hiệu
hình ảnh nh nói ở trên.Vì khi sử dụng DPCM cần số mức ít hơn nên số bít mã hoá giảm
làm cho độ rộng băng tần hạn chế hơn so với phơng pháp PCM. Tuy nhiên phơng pháp
này có nhợc điểm là sai số lợng tử lớn do tín hiệu tơng tự thay đổi rất nhanh từ mẫu này
qua mẫu khác không có độ tơng quan cao . Các mạch điện thực hiện kỹ thuật DPCM
có bộ tơng tự mã hoá , giải mã bộ dự đoán trong đó bộ dự đoán có nhiệm vụ lấy tín
hiệu đã đợc lợng tử hoá cho trở về so sánh với tín hiệu đã lấy mẫu ở đầu vào tiếp theo
để đa ra trị số chênh lệch giữa chúng. Trị số này đợc mã hoá thành mã nhị phân và đợc
truyền đi .
Ngoài ra trên thế giới còn có cấu trúc phân cấp số của Bắc Mỹ và Nhật Bản (Hình 1 -9)

4.Tổ chức ghép TDM có dòng số 2,048 Mb / s.
Theo tiêu chuẩn CCITT, để đạt đợc tốc độ 2,048 Mb/s ngời ta ghép 32 kênh thoại
số. Nh vậy ta sẽ có 32 kênh* 64 Kb/s = 2,048 Mb/s
Cũng theo CCITT ngời ta tạo ra một khung thời gian nh sau.

Ngời ta ghép 32 khe thời gian để tạo thành một khung dùng dành cho 32 kênh
thoại. Và lại ghép 16 khung để tạo thành một đa khung , các đa khung ghép với nhau
tạo thành siêu khung. Trong đó tín hiệu đồng bộ khung chiếm khe tôừi gian số 0 (TS0)
của các khung chẵn (0, 2, 4, 6, 8 30) và cấu trúc cụ thể của một khe thời gian mang
tín hiệu đồng bộ nh sau : Nó bao gồm 8 bít : X0011011 tạo thành từ mã đồng bộ
khung , trong đó từ bít số 2 là bít đứng đầu của từ mã đồng bộ khung và bít số 8 là bít
cuối của từ mã đồng bộ khung, bít số 1 dùng cho quốc tế nếu không sử dụng bít này
bằng 1. Còn đối với khung lẻ không có tín hiệu đồng bộ khung từ bít 2 đến bít 8 , bít
12
I
IV
II III
64 Kb / s
Hình 1-9 : Sơ đồ biểu diễn cấu trúc phân cấp của hệ thống Bắc Mĩ
6,312Mb / s 44,736Mb / s
247,176Mb / s
1,544 Mb/s
Đồng bộ Báo Hiệu
125 às
Hình 1 10 : cấu trúc khe thời gian của một khung tốc độ 2,048 Mb / s
TS0 TS1 TS15 TS16 TS17 TS31
thứ 1 cũng dùng cho quốc tế hoặc kiểm tra chu trình nếu cần không sử dụng bít 1bằng
1 bít 2 luôn bằng 1 để đề phòng giả mạo đồng bộ khung còn bít thứ 3 dùng cho
chỉ thị cảnh báo (bình thờng bằng 0), nói chung khe thời gian số 0 của các khung lẻ
có dạng : X1AXXXXX (X là tuỳ ý, A là bít báo trạng thái đồng bộ ).
Còn tín hiệu báo hiệu chiếm dụng khe thời gian số 16 của mỗi khung ,vói khung số
0(K0) từ mã báo hiệu có dạng : 0000XAXX. Còn từ mã báo hiệu của các khung từ
K1đến K15 có dạng : abcdabcd 4 bít của mỗi khe thời gian thứ 16làm chỉ số báo hiệu

cho mỗi kênh thoại. Nếu bcd không sử dụng thì b =1 ,c = 0, d = 1.
Chơng 2:
Tổng quan về hệ thống chuyển mạch số
2.1. Định nghĩa : Hệ thống chuyển mạch số là một hệ thống chuyển mạch trong đó tín
hiệu truyền dẫn qua trờng chuyển mạch ở dạng số. Thông tin tín hiệu truyền qua có thể
là thông tin tiếng nói hoặc số liệu, các tín hiệu này trớc khi truyền qua trờng chuyển
mạch phải đợc ghép theo thời gian để tạo thành đờng truyền dẫn chung có tốc độ cao .
Hai thuê bao trao đổi thông tin với nhau chính là sự trao đổi khe thời gian của
hai mẫu tiếng nói . Các mẫu này có thể trên cùng một tuyến PCM hoặc ở các tuyến
PCM khác nhau đã đợc số hoá (mã hoá theo phơng thức PCM nh đã nói ở trên ) .Thực
tế có hai phơng pháp thực hiện chuyển mạch các tổ hợp mã này theo hai hớng đó là
chuyển mạch thời gian và chuyển mạch không gian. Trên các đờng truyền dẫn PCM
chung đó ,tải đi nhiều kênh thông tin (tiếng nói và báo hiệu ) và các kênh này đợc tách
ra trên nguyên lý phân kênh theo thời gian. Quá trình ghép và tách kênh PCM đợc thực
hiện bởi các thiết bị ghép và tách trớc và sau thiết bị chuyển mạch .
Sơ đồ minh hoạ đơn giản một bộ chuyển mạch số đợc biểu diễn nh sau :
13

2.2 Chuyển mạch không gian số
2.2.1 Phơng thức chuyển mạch không gian số
Phơng pháp này cho phép các khe thời gian cùng tên của các tuyến PCM khác
nhau trao đổi thông tin với nhau. Nh vậy qua trờng chuyển mạch này không có sự chậm
trễ khi từ một tuyến PCM vào tới một tuyến PCM ra.
2.2.2 Sơ đồ nguyên lý chung (hình sau)

Cấu tạo tổng quát một bộ chuyển mạch không gian tín hiệu số :
Bao gồm một ma trận các tiếp điểm chuyển mạch kết nối theo kiểu các hàng và
các cột .Các hàng đầu vào các tiếp điểm chuyển mạch đợc gắn với các tuyến PCM
vào ,và lần lợt đợc gán các địa chỉ : x0, x1 ,x3 xn (có n đầu vào ). Còn các cột đầu ra
các tiếp điểm chuyển mạch tạo thành các tuyến PCM dẫn ra đợc ký hiệu y0 , y1 ,

ym (m đầu ra) . Tại các tiếp điểm chuyển mạch là các cửa logíc và. Thờng ngời
ta dùng ma trận chuyển mạch không gian kích thớc nìn (n đầu vào và n đầu ra). Trong
chuyển mạch không gian có bộ nhớ điều khiển để điều khiển thao tac các chuyển mạch
của các tiếp điểm. Và tuỳ vào phơng thức điều khiển mà phân chia làm hai loại: chuyển
mạch không gian có điều khiển đầu vào và chuyển mạch không gian có điều khiển đầu
ra. Các ô nhớ trong bộ nhớ điều khiển cũng dựa vào hai loại chuyển mạch trên mà có
14
Bộ
chuyển
mạch
số
PCM0
PCM1
Các tuyến
PCM vào
PCMn
PCM0
PCM1
PCMn
Các tuyến
PCM ra
Hình 2.1 : Sơ đồ đơn giản bộ chuyển mạch
số
Hình 2.2 Sơ dồ khối chuyển mạch không gian
0
1
n
0
1
n

Ma trận tiếp
điểm chuyển
mạch
Hình 2.2: Sơ đồ khối chuyển mạch
không gian
Bộ nhớ điều
khiển
bộ nhớ điều khiển xắp xếp theo hàng nhớ (điều khiển đầu ra) và bộ nhớ điều khiển xắp
xếp theo cột nhớ (điều khiển đầu vào ).
Nguyên lý chuyển mạch :
Hai khe thời gian cùng tên của hai tuyến PCM khác nhau trao đổi thông tin với
nhau trong khoảng một khe thời gian qua một tiếp điểm. Khe thời gian này xuất hiện
mỗi khung một lần và lặp lại có chu kỳ bằng thời gian của một khung. Nên trong
khoảng thời gian của khe khác cũng một tiếp điểm đó lại đợc dùng để trao đổi thông tin
cho các kênh khác. Do đó ma trận chuyển mạch không gian loại này tiếp thông hoàn
toàn giữa các tuyến PCM vào và PCM ra trong mỗi khoảng khe thời gian .
2.2.2.1 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu vào
Cấu tạo :
Bộ nhớ điều khiển gồm các cột nhớ, mỗi cột nối tới các đầu vào điều khiển của
các tiếp điểm chuyển mạch. Số lợng các ô nhớ ở mỗi cột nhớ điều khiển bằng số khe
thời gian của mỗi tuyến PCM đầu vào. Có bao nhiêu đầu ra bấy nhiêu cột nhớ, số lợng
bít nhớ trong mỗi ô nhớ có liên quan đến số lợng các tuyến PCM dẫn vào theo công
thức : T = log
2
N hay N = 2
T
trong đó T là số bít nhớ của mỗi ô nhớ, N là số lợng
tuyến PCM đầu vào.
Nguyên lý hoạt động Sơ đồ (hình 2.3)

15
Y0 Y1 Y2 YnYn
X0
X1
Xn
Hinh 2.3 : Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian
điều khiển vào
Mỗi một tiếp điểm chuyển mạch của cột đợc gán một tổ hợp mã địa chỉ nhị phân
để đảm bảo chỉ một tiếp điểm trong mỗi cột đợc thông trong khoảng một khe thời gian.
Các địa chỉ này đợc ghi trong ô nhớ của bộ nhớ điều khiển theo thứ tự các khe thời
gian.
Khi một khe thời gian thứ i nào đó của tuyến PCM vào thứ j , cần trao đổi thông
tin với khe thời gian thứ i của tuyến PCM ra thứ K , thì trung tâm điều khiển chuyển
mạch sẽ ra lệnh cho cột nhớ thứ K của bộ nhớ điều khiển hoạt động và ghi vào ô nhớ
thứ i nội dung thông tin về tuyến PCM vào thứ j (Chứa thông tin mang nội dung tuyến
PCM vào thứ j ) gọi là từ mã điều khiển. Để khi bộ đếm đếm đến khe thời gian thứ i
thì từ mã địa chỉ j đợc đọc ra từ bộ nhớ điều khiển trong khoảng thời gian của khe
thời gian thứ i . Địa chỉ này đợc giải mã sau đó đa ra bus địa chỉ để tạo thành tín hiệu
điều khiển làm cho tiếp điểm chuyển mạch nơi kết nối giữa hai tuyến PCM trên đợc
thông . Có nghĩa là từ mã tín hiệu thoại trong khe thời gian thứ i của tuyến PCM vào
thứ j đợc chuyển sang khe thời gian thứ i của tuyến PCM thứ K. Quá trình này đợc tiến
hành theo chu kỳ luân phiên lặp lại ở các khung tiếp theo đến khi kết thúc cuộc gọi.Và
thực hiện tuần tự đối với tiếp điểm chuyển mạch này để dành cho khe thời gian thứ i +
1 của tuyến PCM vào j và PCM ra thứ K. Hay nội dung địa chỉ ở ô nhớ thứ i + 1 lại đ-
ợc đọc ra , qua giải mã địa chỉ lại tạo ra một lệnh điều khiển tiếp điểm thông phục vụ
cho một cuộc gọi khác từ một trong các tuyến PCM vào.
Để hiểu nguyên lý ta xét một ví dụ cụ thể:
Giả sử một khe thời gian thứ 4 của tuyến PCM vào thứ 18 cần trao đổi thông tin
với khe thời gian thứ 4 của tuyến PCM ra thứ 10

thì ta có :
Trung tâm điều khiển chuyển mạch sẽ đa ra quyết định cho cột nhớ thứ 10 của bộ nhớ
điều khiển hoạt động đồng thời ghi nội dung địa chỉ tuyến PCM thứ 18 đầu vào là
10010 vào ô nhớ thứ 4 của cột nhớ này. Bộ đếm xung đồng bộ đếm đến xung nhịp thứ 4
thì bộ nhớ điều khiển đọc ra từ mã 10010 ra bus địa chỉ (sau khi đã giải mã) để tạo
thành tín hiệu điều khiển làm cho tiếp điểm mạch và thông. Tín hiệu thoại từ khe thời
gian thứ 4 của tuyến PCM vào thứ 18 sang khe thời gian thứ 4 của tuyến PCM ra thứ
10. Quá trình lặp lại theo chu kỳ các khung đến khi kết thúc cuộc gọi .
2.2.2.2 Chuyển mạch không gian điều khiển đầu ra

Cấu tạo
Bộ nhớ điều khiển lúc này là các hàng nhớ mỗi hàng nhớ nối tới các đầu vào của
các tiếp điểm chuyển mạch. Số lợng các ô nhớ ở mỗi hàng nhớ điều khiển bằng số lợng
khe thời gian của mỗi tuyến PCM đầu ra. Có bao nhiêu đầu vào có bấy nhiêu hàng
nhớ Số lợng bít nhớ trong một ô nhớ có liên quan đến số tuyến PCM đầu ra theo công
thức : T = log
2
M hay M = 2
T
với T là số bít nhớ trong một ô nhớ, M là số tuyến PCM ra
.
Nguyên lý hoạt động Sơ đồ ( hình 2.4)
16
Y0
Y1
X0 X1 X n
Hình 2.4 : Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch điều khiển đầu ra
Cơ chế hoạt động tơng tự nh điều khiển đầu vào nhng lúc này địa chỉ ghi vào
ô nhớ là mang thông tin của tuyến PCM ra. Tuyến PCM vào nào cần kết nối thì
hành nhớ của nó tơng ứng hoạt động .

Nói chung dù là điều khiển đầu vào hay điều khiển đầu ra để giải phóng
tuyến nối bộ điều khiển trung tâm xoá nội dung địa chỉ ghi ở ô nhớ điều khiển t-
ơng ứng với khe thời gian dành cho tuyến nối. Khi đó tiếp điểm chuyển mạch t-
ơng ứng không nhận đợc lệnh mở nữa và việc truyền dẫn các mẫu xung mã PCM
dừng lại, tuyến nối bị ngắt.
2.3 CHUYểN MạCH ThờI GIAN Số
2.3.1 Định nghĩa chuyển mạch thời gian số
Loại chuyển mạch cho phép trao đổi vị trí khe thời gian với nhau mang
mẫu tiếng nói của các tuyến PCM vào và tuyến PCM ra.
Nh vậy tín hiệu qua trờng chuyển mạch này có sự trễ khi từ tuyến PCM vào
tới tuyến PCM ra .


Cấu tạo
17
Y2
Yn
Bộ chuyển mạch thời gian tín hiệu số bao gồm hai bộ nhớ, một bộ nhớ tiếng
nói và một bộ nhớ điều khiển .
Trong đó bộ nhớ tiếng nói có số lợng các ô nhớ bằng số lợng khe thời gian đ-
ợc ghép trong khung của tuyến dẫn PCM vào. Còn bộ nhớ điều khiển có số lợng ô
nhớ bằng số lợng ô nhớ của bộ nhớ tiếng nói nhng mỗi ô nhớ có số lợng bít liên
quan đến số lợng khe thời gian của các tuyến PCM theo công thức :
2
r
= C , trong đó r số bít nhớ của một ô nhớ trong bộ nhớ điều khiển, còn C là số
lợng khe thời gian của một tuyến PCM.
Hai bộ nhớ tiếng nói và bộ nhớ điều khiển của hệ thống chuyển mạch thời
gian số liên kết với nhau thông qua hệ thống bus địa chỉ và chịu sự điều khiển của
bộ điều khiển chuyển mạch hoặc trực tiếp qua bộ đếm khe thời gian. Điều này còn

phụ thuộc vào loại chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào hay điều khiển đầu
ra.
2.3.2 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào
Sơ đồ nguyên lý (hình 2 .5 )
Nguyên lý làm việc
Giả sử tuyến PCM vào và ra có n khe thời gian thì ta có bộ nhớ tiếng nói có n
ô nhớ, mỗi ô nhớ có 8 bít thoại. Còn bộ nhớ điều khiển cũng có n ô nhớ mỗi ô nhớ
có r = log
2
n bít. Giả thiết trao đổi thông tin giữa khe thời gian thứ i của tuyến
PCM vào và khe thời gian thứ j của tuyến PCM ra. Lúc này các ô nhớ tiếng nói đ-
ợc ghép nối với tuyến PCM vào và tín hiệu đồng bộ qua hệ thống mạch và.Với
8 bít mang thông tin thoại của một từ mã PCM ghi vào ở khe thời gian thứ j của
bộ nhớ tiếng nói (PM ) theo kiểu song song thực hiện đồng thời. Tức là 8
mạchvà tơng ứng với một đầu vào của nó và thêm một tín hiệu điều khiển là
tín hiệu lấy từ bộ giải mã địa chỉ của bộ nhớ điều khiển. Tại bộ nhớ điều khiển
trong một ô nhớ có r bít nhớ thì có r đầu ra đi vào bộ r mạch và Còn đầu vào
thứ hai của các mạch và là tín hiệu xung đồng bộ từ bộ tạo xung nhịp . Để khi
bộ điều khiển chuyển mạch nhận đợc lệnh ghi đọc từ trung tâm điều khiển
chuyển mạch thì nội dung địa chỉ ô nhớ thứ j đợc chứa trong ô nhớ thứ i. Sau đó
địa chỉ này đợc đa đến mạch hoặc(Có r bít nhớ thì có r mạch hoặc, mỗi
mạch hoặc có n đầu vào) rồi đi đến mạch giải mã tạo thành tín hiệu điều khiển
làm cho 8 mạch và trong bộ nhớ PM thông đồng thời. (Sơ đồ chi tiết một bộ
chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào đợc thiết kế nh hình vẽ 2.6). Quá trình
ghi vào này do bộ điều khiển chuyển mạch quyết định. Còn quá trình đọc tín hiệu
thoại đến đầu ra do bọ đếm xung quyết định. Tức là sau khi bộ điều khiển chuyển
mạch đã điều khiển quá trình ghi tín hiệu thoại vào ô nhớ thứ j của PM thì bộ tạo
dao động xung khi đếm đến xung thứ j sẽ đa ra tín hiệu điều khiển đến mạch
và sau 8 ô nhớ. Tín hiệu thoại trong 8 ô nhớ thứ j đợc đa ra mạch hoặc đến
khe thời gian thứ j của tuyến PCM ra .

Nói tóm lại trong kiểu điều khiển chuyển mạch thời gian đầu vào bộ nhớ điều
khiển quyết định việc ghi tín hiệu thoại vào bộ nhớ tiếng nói còn bộ nhớ tiếng nói
quyết định việc đọc ra. Nghĩa là quá trình ghi các xung mẫu PCM ở các khe thời
gian của tuyến dẫn PCM vào là ngẫu nhiên. Quá trình đọc ra là tuần tự có chu kỳ
theo dòng đếm của bộ tạo xung nhịp.
18
19
Và
Và
Và
Giải mã địa chỉ
PCM
vào
Và
Và
Và
0
PCM
ra
j
n
or
0
j
n
or or
Và Và
Và Và
Và Và
0

j
n
Bộ
đếm
xung
đồng
bộ
Bộ
đếm
xung
đồng
bộ
Trung
tâm
điều
khiển
chuyển
mạch
tạo
ra
các lệnh
điều
khiển
Hình 2.6: Sơ đồ chi tiết chuyển mạch điều khiển
đầu ra
2.3.3 Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra
Sơ đồ điều khiển (hình 2.7)
Nguyên lý hoạt động : Nguyên tắc hoạt động của chuyển mạch điều khiển đầu ra t-
ơng tự nh điều khiển chuyển mạch đầu vào chỉ có khác lúc này bộ nhớ tiếng nói quyết
định việc ghi tín hiệu thoại một cách tuần tự theo dòng đếm của xung nhịp. Còn việc

đọc ra dữ liệu do bộ nhớ điều khiển quyết định hay việc đọc ra là ngẫu nhiên. Về cơ
20
Bộ tạo
xung
nhịp
Bộ
điều
khiển
chuyển
mạch
n
0
j
TSi TSj
PCM vào PCM ra
Hình 2.5 : Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào
0
i
n
j
0
Bộ tạo
xung
nhịp
Bộ
điều
khiển
chuyển
mạch
n

i
TSi TSj
PCM vào PCM ra
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch thời gian điều khiển đầu
ra
0
j
n
i
cấu tổ chức cũng tơng tự nh bộ chuyển mạch điều khiển đầu vào. Cụ thể tín hiệu thoại
ghi vào ô nhớ thứ i của bộ nhớ tiếng nói, và ô nhớ thứ j của bộ nhớ điều khiển chứa địa
chỉ khe thứ i của PCM đầu vào nói trên .
Chơng 3
Giới thiệu về lý thuyết xếp hàng
3.1

.Lời giới thiệu chung
Việc đánh giá chất lợng của mạng truyền thông máy tính nói riêng và của hệ thống
mạng viễn thông nói chung ngời ta dựa vào giá trị hiệu năng của chúng .Có nhiều quan
niệm về giá trị hiệu năng khi phân tích chúng .Nhng nói chung phải đa ra đợc hai vấn
đề :
Cải thiện hiệu năng của mạng gắn liền với nhiều biện pháp nh việc lắp đặt các giao
thức mới hiệu quả để có thể chạy trên các mạng
Giảm chi phí mạng phải tính đến giá thành lắp đặt các tuyến nối , trang bị các tổng
đài có dung lợng vừa phải tránh d thừa không dùng đến
Đánh giá hiệu năng là dựa trên mô hình hoá của hệ thống mạng trong giai đoạn
thiết kế và phát triển hệ thống này . Nhng việc mô hình hoá không tránh khỏi những
vấn đề sau :
Vấn đề trừu tợng hoá hệ thống :Tất cả việc phân tích hệ thống mạngkhông đại diện
cụ thể cho một hệ thống thực tế nào .

Vấn đề định nghĩa tải của hệ thống.
Các vấn đề kết quả thông qua các số đo hiệu năng của mô hình và sự tác động phản
xạ lại của kết qủa đó đối với hệ thống sẽ ra sao .
Vì vậy ngời ta đa ra lý thuyết xếp hàng .
3.2 Giới thiệu lý thuyết xếp hàng
Đối với mạng điện thoại khi nhiều ngời cùng gọi đến tổng đài muốn dùng chung
một tài nguyên ,mà chỉ có thể sử dụng một tài nguyên cho một việc tại mỗi thời điểm .
Vì thế tất cả các công việc khác phải xếp hàng đợi. Lý thuyết xếp hàng cho phép chúng
ta xác định đợc các số đo hiệu năng của việc xếp hàng. Bất kỳ hệ thống xếp hàng nào
cũng đợc mô tả bởi các thông số sau :
1.Quá trình đến :
Giả sử các khách hàng đến vào các thời điểm t
1
, t
2
, t
j
thì các biến cố
ngẫunhiên P
j
= t
j
- t
j-1
đợc gọi là thời điểm giữa các lần đến (thời gian này cũng là biến
cố ngẫu nhiên độc lập ). Các quá trình đến thông dụng nhất là :
M : Quá trình đến không có bộ nhớ với thời gian giữa các lần đến theo số mũ
E
r
: Quá trình Elang bậc r

H
r
: Quá trình siêu số mũ bậc r
D : Quá trình đến mà thời gian phục vụ luôn luôn nh nhau
G : Quá trình chung
2. Quá trình phục vụ
Là thời gian dành cho mỗi công việc cần thiết tại server hay còn gọi là thời gian phục
vụ. Các thời gian phục vụ cũng là biến cố ngẫu nhiên độc lập . Các quá trình phục vụ
thông dụng nhất cũng giống nh thời gian đến .
3. Số lợng các bộ server
Là số lợng các bộ server đa ra phục vụ cho xếp hàng
21
4. Dung lợng hệ thống :
Liên quan đến kích cỡ bộ nhớ đệm cực đại
5. Quy mô mật độ : Số lợng công việc cần giải quyết đến xếp hàng chờ phục
vụ(coi nh là vô hạn)
6. Quy tắc phục vụ: Có thể tuân theo các quy luật sau :
Đến trớc phục vụ trớc (First come first served)
Đến sau phục vụ trớc (Last come first served )
Theo vòng tròn phục vụ (Roud Robin)
Thời gian cần xử lý ngắn nhất đợc phục vụ trớc ( Shortest processing time first)
Thời gian xử lý ngắn nhất đợc đề cử
Theo ký hiệu của Kendall:A / S / m / B / K / SD đợc sử dụng rộng rãi để mô tả các
hệ thống xếp hàng , trong đó :
- A: là phân bố thời gian giữa các lần đến
- S : Phân bố thời gian phục vụ
- m: Số lợng các server
- B: Kích thớc bộ nhớ đệm
- K: Quy mô mật độ
- SD: Quy tắc phục vụ

Để dễ dàng phân tích ngời ta coi dung lợng hệ thống và quy mô mật độ là vô hạn,
còn quy tắc phục vụ theo kiểu First come first served.
3.3 Các quá trình đến có thời gian gián đoạn


Quá trình Bernoulli:
Trong quá trình Bernoulli,các lần đến là 0 hoặc 1 trong một khoảng khe thời
gian có thể xảy ra theo các xác suất sau đây :
P1 = xác suất các lần đến là 1và có giá trị bằng P
P0 = xác suất các lần đến là 0 và có giá trị bằng 1-P
Quá trình Bernoulli là quá trình không có bộ nhớ, sự ghép kênh và tách kênh sẽ dẫn
đến một quá trình với độ rộng khe gốc bằng 1/N lần cho ghép kênh và độ rộng khe gốc
bằng N lần cho tách kênh(điều kiện các P và các độ rộng khe là nh nhau) .Số lần đến
trung bình mỗi khe là à = iP
i
= P.
Phơng sai của số lần đến trung bình mỗi khe là :

2
= (1-à )
2
P
i
= P(1- P)
3.4 Các loại quá trình ngẫu nhiên
Trong mô hình hoá giải tích một số họ biến ngẫu nhiên đợc sử dụng, các họ biến
số đó là các hàm thời gian. Hoạt động của các biến ngẫu nhiên này dựa trên sự đặc tả
của các hàm mật độ xác suất của chúng. Nên các hàm theo thời gian này gọi là các quá
trình ngẫu nhiên, nó có tác dụng rất lớn cho việc biểu thị trạng thái của các hệ thống
xếp hàng.

Các quá trình ngẫu nhiên đợc sử dụng trong lý thuyết xếp hàng là:
Quá trình trạng thái rời rạc
Là quá trình số lợng các trạng thái có thể là hữu hạn (ví dụ số công việc trong một hàng
xếp )
Quá trình trạng thái liên tục
22
Là quá trình số lợng các trạng thái có thể là vô hạn(ví dụ thời gian đợi vô hạn)
Quá trình Markov
Là một quá trình trạng thái liên tục (trong đó các trạng thái tơng lai chỉ phụ thuộc vào
các trạng thái hiện tại) xảy ra khi thời gian của trạng thái phân bố theo quy luật hàm
mũ không nhớ .
Chuỗi quá trình Markov
Là một quá trình trạng thái rời rạc (trong đó các trạng thái tơng lai chỉ phụ thuộc vào
trạng thái hiện tại)
Quá trình sinh tử
Là một quá trình trạng thái Markov rời rạc trong đó các chuyển tiếp bị giới hạnchỉ ở
các trạng thaí lân cận .
Quá trình Poisson
Là một quá trình trong đó thời gian giữa các lần đến là biến ngẫu nhiên và độc lập
và đợc phân bố theo quy luật hàm mũ .Số lợng các lần dến n trong khoảng thời gian [t ,
t+t] có phân bố theo Poisson .
A
3
.

Phân tích một hàng đơn
Mô hình xếp hàng đơn giản nhất là chỉ có một hàng xếp . Khi hệ thống có nhiều
hàng xếp thì lấy mô hình hoá dạng quá trình sinh tử
3.3.1 Quá trình sinh tử
Trạng thái của hệ thống có thể đợc biểu diễn bằng số lợng n công việc trong hệ

thống. Một công việc càn giải quyết đi đến làm thay đổi trạng thái của hệ thống sang
n+1. Còn sự kết thúc một công việc làm thay đổi trạng thái của hệ thống sang n-1. Nên
số lợng công việc trong hệ thống có thể mô hình hoá bằng quá trình sinh tử .
Lợc đồ chuyển tiếp trạng thái của một quá trình sinh tử đợc trình bày nh sau :

Trong sơ đồ 3.1:
n
biểu thị tốc dộ các lần đến xảy ra
à
n
biểu thị tốc độ các lần đi xáy ra
Giả sử thời gian giữa các lần đến và thời gian phục vụ đợc phân bố theo quy luật
hàm mũ với P
n
là xác suất trạng thái ổn định của một quá trình sinh tử tại trạng thái n
đợc biểu diễn bằng công thức sau :
P
n
= (
0
*


1
*
n-1
) * P
0
/ (à
1

*à
2
*à
n
)
Trong đó P
0
là xác suất ở trạng thái 0, P
n
là xác suất ở trạng thái n
3.3.2 Hàng xếp M / M / 1
Lợc đồ chuyển tiếp trạng thái của hàng xếp M / M / 1 đợc trình bày ở hình sau
23

0

1

2

j-2

j-1

à
1
à
2
à
3

à
j-1
à
j
à
j+1
Hình 3.1: Chuỗi Markov của một quá trình sinh tử

à à à à à à
Hình 3.2: L ợc đồ biểu diễn chuyển tiếp trạng thái của hàng xếp M /M/1
Loại này các lần đến xảy ra với tốc độ còn các lần đi xảy ra với tốc độ à.
Giả thiết là các thời gian giữa hai lần đến và các thời gian phục vụ đợc phân bố theo
quy luật hàm mũ ,xác suất P
n
của một hàng xếp M/M/1 ở trạng thái n là :
P
n
= ( /à)
n
*P
0
Trong đó : P
0
là xác suất rơi vào trạng thái 0

P
n
là xác suất rơi vào trạng thái n
= (/à) là mật độ lu lợng
Hàng xếp M/M/1 có các tham số đo hiệu năng nh sau :

1. Các tham số :
là tốc độ đến tính bằng số công việc trong một đơn vị thời gian
à là tốc độ phục vụ tính bằng công việc trong một đơn vị thời gian
2. Mật độ lu lợng
= /à
3. hệ thống ổn định
< 1
4. xác suất nghỉ của hệ thống
P
0
= 1-
5. xác suất của n công việc trong hệ thống :
Pn = (1- )
n
, n= 0,1, 2
6. Số lợng trung bình các công việc trong hệ thống
E
(n)
= / (1- )
7. Phơng sai của số công việc trong hệ thống

Var[n] = / (1- )
2

8. xác suất của k công việc trong hàng
1 -
2
khi k = 0
P(n
q

= k) =
(1- )
k+1
* khi k > 0

9. Số lợng trung bình các công việc trong hàng
E n
q
=
2
/ 1-
10. Phơng sai của số lợng các công việc trong hàng
Var

n
q
=
2
(1+ -
2
)/ (1-)
11. Hàm phân bố tích luỹ của thời gian đáp ứng .
F
(r )
= 1- e
- r
à
(1 -

)

12. Thời gian đáp ứng trung bình
E
(r )
= (1/à) / (1 - )
13. Phơng sai cảu thời gian đáp ứng
24
Var[r] = (1/à
2
) / (1 - )
2
14. Phân vị q của hàm đáp ứng
E
[
r
]
=ln [100 / (100 - q)]
15. Hàm phân bố tích luỹ của thời gian đợi là:
2,30250E
[
r
]

16. Thời gian đợi trung bình
F
(w )
= 1- e
- w
à
(1 -

)

17. Phơng sai của thời gian đợi
Var[] = (2 - ) / [à
2
(1 - )
2
]
18.Phân vị q của thời gian đợi :
Max(0 , (E[] / )*ln [100 - q] )
19. Phân vị 90 của thời gian đợi
Max(0 , (E[] / )*ln [10] )
20. xác suất tìm đợc n hoặc nhiều hơn n công việc trong hệ thống là
n
21. xác suất phục vụ n công việc trong một chu kỳ bận
(1/ n) (
n 1
) / (1+ )
2n 1

22. Số lợng trung bình các công việc đợc phục vụ trong một chu kỳ bận là 1/ (1 - )
23. Phơng sai của số lợng các công việc đợc phục vụ trong một chu kỳ bận
Var[n] = (1+ )/ ( 1 - )
3
24. Độ dài chu kỳ bận trung bình :
1/ [à (1 - )]
25.Phơng sai của chu kỳ bận
1/ [à
2
(1 - )

3
] - 1/ [à
2
(1 - )
2
]
3.3.3 Hàng M/ D /1
1. Các tham số
Gọi là tốc độ đến tính theo số công việc trên một đơn vị thời gian
E(s) là thời gian phục vụ mỗi công việc trong đó s là hằng số
Thay E[s
k
] = (E[s]
k
, k = 2, 3 ) ta có kết quả của M / G/ 1 giống nh kết quả đã đợc
liệt kê cho M/ D/ 1.
2. Mật độ lu lợng :

=

* E
[
s
]

3. Hệ thống ổn định nếu mật độ lu lợng nhỏ hơn 1
4. Xác suất của n công việc trong hệ thống
1- khi n = 0
P
n

= 1 - (e
0
- 1) khi n = 1
(1- ) [(- 1)
n-j
(j)
(n j - 1 )(j

+ n - J)
* e
j

] / (n - j)

!
5. Số lợng trung bình các công việc trong hệ thống
E[n] = +
2
/ [2*(1- )]
6.Phơng sai của số lợng các công việc trong hệ thống
Var [n] = E[n] +
3
/[3 (1- )] +
4
/ [4 *(1- )
2
]
25