thiết kế và thi công mạch tính cước điện thoại giao tiếp bằng máy tính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG


TRÀ HÙNG NHÂN
10101132

THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MẠCH
TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI
GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Dũng Trình
Giáo viên phản biện: Trần Duy Cường

Tp. Hồ Chí Minh - 01/2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn: TS. Trần Dũng Trình
Sinh viên thực hiện: Trà Hùng Nhân
MSSV: 10101132
Ngành: Điện Tử Viễn Thơng

Khóa: 2001 - 2006
Lớp: 01ĐĐT
Đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại và giao tiếp bằng máy tính”
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
Tp. HCM, Ngày … tháng … năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
TS. Trần Dũng Trình


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Giáo viên phản biện: Trần Duy Cường
Sinh viên thực hiện: Trà Hùng Nhân
MSSV: 10101132
Ngành: Điện Tử Viễn Thơng

Khóa: 2001 - 2006
Lớp: 01ĐĐT
Đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại và giao tiếp bằng máy tính”
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
Tp. HCM, Ngày … tháng … năm 2008
Giáo viên phản biện
Trần Duy Cường


GVHD: TRẦN DŨNG TRÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Trang
Bìa .......................................................................................................................................3
Lời cảm ơn .........................................................................................................................4
PHẦN I: DẪN NHẬP .............................................................................................................5
I. Đặt vấn đề ......................................................................................................................6

II. Mục đích, yêu cầu của đề tài .........................................................................................6
III. Giới hạn của đề tài .........................................................................................................7
IV. Các phương pháp thực thi đề tài ....................................................................................7
PHẦN II: HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI
VÀ NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC .....................................................................9
CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về mạng điện thoại .....................................................10
Phần A: Cấu trúc mạng ............................................................................................10
I. Mạng chuyển mạch công cộng (PSTN) ......................................................................10
II. Các dạng của mạng chuyển mạch ...............................................................................11
Phần B: Mạng điện thoại ..........................................................................................12
I. Tổng quát .........................................................................................................................
II. Phân cấp và chức năng trong mạng điện thoại ................................................................
III. Các chức năng của hệ thống tổng đài ..............................................................................
IV. Các thơng tin báo hiệu trong điện thoại ..........................................................................
V. Tín hiệu điện thoại ...........................................................................................................
CHƯƠNG II: Khái niệm chung về máy điện thoại .........................................................
I. Nguyên lý thông tin điện thoại ........................................................................................
II. Những yêu cầu cơ bản về máy điện thoại .......................................................................
III. Những chức năng cơ bản của máy điện thoại .................................................................
IV. Phân loại máy điện thoại .................................................................................................
CHƯƠNG III: Máy điện thoại ấn phím ...........................................................................
SVTH: TRÀ HÙNG NHÂN
2
THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI VÀ GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH


GVHD: TRẦN DŨNG TRÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I. Các khối và chức năng của máy điện thoại .....................................................................
II. Kỹ thuật gởi số bằng xung lưỡng âm đa tần ...................................................................
(Dual Tone Multi Frequency – DTMF)
CHƯƠNG IV: Các phương thức nhận biết và tính cước điện thoại
I. Phương thức quay số .......................................................................................................
II. Phương pháp tính cước ....................................................................................................
III. Kỹ thuật ghi cước của tổng đài ........................................................................................
IV. Mã vùng và giá cước .......................................................................................................
PHẦN III: TÌM HIỂU VỀ 80C51 VÀ PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP
QUA RS_232 BẰNG IC 89C51 .........................................................................
CHƯƠNG I: Cấu tạo họ vi điều khiển 8051
I. Tổng quát .........................................................................................................................
II. Sơ đồ khối của chip 8051 ................................................................................................
III. Khảo sát sơ đồ chân 8951, chức năng từng chân ............................................................
CHƯƠNG II: Thiết kế và giao tiếp....................................................................................
I. Mở đầu:.............................................................................................................................
II. SBC – 51:..........................................................................................................................
III. Các phương pháp giao tiếp ..............................................................................................
IV. Phương pháp giao tiếp máy tính ......................................................................................
PHẦN IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG .......................................................
CHƯƠNG I: Sơ đồ khối – nguyên lý hoạt động ..............................................................
I. Sơ đồ khối ........................................................................................................................
II. Chức năng các khối .........................................................................................................
III. Sơ lược về nguyên lý hoạt động của mạch .....................................................................
CHƯƠNG II: Thiết kế và giải thích nguyên lý hoạt động ..............................................
của mạch theo từng khối
I. Khối xử lý trung tâm CPU ...............................................................................................
II. Khối Ram nhớ ngoài ........................................................................................................
III. Khối chốt địa chỉ ..............................................................................................................
SVTH: TRÀ HÙNG NHÂN

3
THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI VÀ GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH


GVHD: TRẦN DŨNG TRÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

IV. Khối giao tiếp RS_232 ....................................................................................................
V. Khối cảm biến, nhấc máy, gác máy và đảo cực ..............................................................
VI. Khối DTMF .....................................................................................................................
VII. Khối hiển thị Led .............................................................................................................
VIII. Khối nguồn nuôi Ram .....................................................................................................
IX. Khối nguồn ......................................................................................................................
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ BÀN LUẬN .................................................................................
Kết luận và kiến nghị ..........................................................................................................
Báo cáo kết quả thi công và hướng phát triển đề tài .......................................................
Tài liệu tham khảo ..............................................................................................................
Phụ lục

SVTH: TRÀ HÙNG NHÂN
4
THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI VÀ GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH


GVHD: TRẦN DŨNG TRÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHẦN I:

DẪN NHẬP

SVTH: TRÀ HÙNG NHÂN
5
THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI VÀ GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH


GVHD: TRẦN DŨNG TRÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI MỞ ĐẦU
I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Công nghệ thông tin liên lạc ngày nay đã phát triển một cách nhanh chóng nhằm đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Nó ln đóng vai trị cốt lõi trong việc cập nhật
thơng tin cho mọi người để liên kết tới mọi vùng lãnh thổ, mọi quốc gia trên thế giới. Bên
cạnh sự phát triển mạnh mẽ của các mạng thông tin di động kỹ thuật cao, nhu cầu lắp mới
máy điện thoại cố định hàng năm là rất lớn.
Mặc dù ngành bưu điện đã cố gắng mở rộng dung lượng thoại nhưng vẫn không đáp ứng
đủ nhu cầu của khách hàng. Vì vậy nhu cầu sử dụng điện thoại công cộng là rất cao, cho
nên các điểm điện thoại công cộng được mở ra nhằm đáp ứng lợi ích của người dân.
Với kiến thức đã được học ở nhà trường, cùng với nhu cầu xã hội, và mong muốn thật sự
được khám phá những đam mê về lĩnh vực viễn thơng. Vì vậy tơi đã nguyên cứu và lựa
chọn ra đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại và giao tiếp bằng máy
tính”.
Nhiệm vụ chủ yếu của đề tài: “Thiết kế và thi cơng mạch tính cước điện thoại” này là
tính tốn chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền tương ứng với thời gian đã gọi,
không những cho ta biết được giá tiền, thời gian mà còn hiển thị số quay, cuộc gọi liên tỉnh
hay ra nước ngồi, nhờ đó mà hệ thống tính cước này được đặt ở các đại lý điện thoại công
cộng, các trung tâm bưu điện thành phố, bưu điện văn hóa xã nhằm đáp ứng nhu cầu phục

vụ khách hàng tốt hơn.
II. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI:
Với đề tài mạch tính cước điện thoại được đặt ở các thuê bao cơng cộng, thì nhiệm vụ
chủ yếu là tính tốn chính xác thời gian đàm thoại và đổi ra số tiền ứng với thời gian đã gọi,
ngồi ra cịn có thể hoạt động như đồng hồ chỉ thị thời gian. Vì mục đích này nên máy tính
cước điện thoại địi hỏi những yêu cầu về kỹ thuật như sau:
-

Hiển thị gọi đi đến thuê bao khác có độ dài 10 số.

-

Nhận số DTMF.

SVTH: TRÀ HÙNG NHÂN
6
THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI VÀ GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH


GVHD: TRẦN DŨNG TRÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

-

Tự động đếm thời gian và tính tiền khi nhận được tín hiệu đảo cực.

-

Hiển thị thời gian, số máy điện thoại gọi đi, số lượng cuộc gọi và số tiền.

-

Lưu được chi tiết (số gọi, thời gian gọi, số tiền) của 254 cuộc gần nhất.

-

Chức năng thống kê, cộng tổng số tiền.

-

Ngắt, không cho phép gọi bằng quay số PULSE.

-

Ngắt, nếu sau 60 giây mà cuộc gọi khơng được tính cước.

-

Bảng cước rõ ràng, người khai thác tự cài đặt, sửa đổi phương thức tính cước và

giá cước một cách đơn giản, dễ dàng.
-

Chuyển đổi và cài đặt đầu nội hạt thành nội tỉnh dễ dàng. Chuyển đổi vùng tính

cước đơn giản. Khách hàng có thể tự quay số gọi.
-

Có chức năng tạo "tín hiệu đảo cực giả" để tính tiền trong trường hợp đường dây

khơng có tín hiệu đảo cực.
-

Có mạch cắt sét và chống nhiễu điện áp cao trên đường Line.

-

Sử dụng máy điện thoại bấm phím DTMF (máy điện thoại đang khai thác của

giao dịch viên) cài đặt theo bảng mã lệnh và hướng dẫn.
Thiết bị sử dụng RAM và pin CMOS.
III. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI:
Mạng điện thoại công cộng hiện nay rất phổ biến nhưng với một phạm vi chun mơn
cịn hạn chế, và trong thời gian ngắn nên còn nhiều vấn đề em chưa thể khai thác được hết.
Do trong q trình thiết kế và thi cơng cịn nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi những thiếu
sót. Em mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cơ và các bạn sinh viên để em có
đề tài này hồn thiện hơn. Vì vậy em chỉ tập trung vào giải quyết các vấn đề cụ thể:
-

Thiết kế phần cứng máy tính cước điện thoại

-

Giao tiếp được với máy tính qua RS-232.

-

Xác định chính xác thời gian đàm thoại và quy đổi ra giá tiền.

-

Lưu trữ các giá trị của cuộc gọi và có thể in hóa đơn cho khách hàng.

IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC THI ĐỀ TÀI:
Với những u cầu đã trình bày ở trên, ta có thể đưa ra các phương pháp thực thi đề tài
như sau:
SVTH: TRÀ HÙNG NHÂN
7
THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI VÀ GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH


GVHD: TRẦN DŨNG TRÌNH


Phương pháp sử dụng kỹ thuật số.



Phương pháp sử dụng kỹ thuật vi xử lý.



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Phương pháp sử dụng kỹ thuật vi điều khiển.

Với kỹ thuật số, để có thể đáp ứng nhu cầu trên thì khó có thể vì khả năng mở rộng bộ
nhớ bị giới hạn và gây khó khăn trong việc thiết kế. Cịn kỹ thuật vi xử lý có thể khắc phục
được những yếu điểm của kỹ thuật số là bộ nhớ được mở rộng nhưng phần thi cơng phần

cứng cịn khó, đó là trở ngại lớn trong phần thiết kế và thi cơng. Cịn kỹ thuật vi điều khiển
là một kỹ thuật tương đối mới, với bộ nhớ mở rộng và phần mềm linh hoạt nên dễ thiết kế
phần cứng và phần mềm. Vì vậy em chọn phương pháp “Sử dụng vi điều khiển” để thực
thi đề tài trên đối với phần cứng và phần mềm.
Bởi vì một lý do đơn giản là kỹ thuật vi điều khiển có thể khắc phục được những nhược
điểm mà các phương pháp khác khơng thực hiện được hoặc rất khó khăn. Hơn nữa chip vi
điều khiển được dùng rất phổ biến và giá cả cũng rất hợp lý.
Có rất nhiều họ vi điều khiển, ở đây chọn họ 8031 mà cụ thể là chip AT89C51 của hãng
Atmel cùng với các IC chuyên dùng, nhằm để đáp ứng các yêu cầu của đề tài đặt ra. Vi điều
khiển AT89C51 được chọn vì có những lợi điểm sau:
-

Vi điều khiển AT89C51 trên thị trường được sử dụng phổ biến và giá thành hợp
lý.

-

Các bus địa chỉ và các bus dữ liệu rộng và khả năng chuyển đổi cho nhau linh

hoạt bởi phần mềm.
-

Có bộ nhớ nội thuận tiện cho việc thiết kế và lập trình.

Đơn giản ở phần cứng cho máy tính cước là khơng cần thêm mạch nhận biết quay số
Pulse. Mà dùng trực tiếp mạch nhấc máy đảo cực để nhận biết quay số này. Như vậy phần
cứng của máy sẽ bớt cồng kềnh, giảm giá thành máy.

SVTH: TRÀ HÙNG NHÂN
8

THIẾT KẾ MẠCH TÍNH CƯỚC ĐIỆN THOẠI VÀ GIAO TIẾP BẰNG MÁY TÍNH


PHẦN II:
HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG
ĐIỆN THOẠI VÀ
NGUYÊN LÝ TÍNH CƯỚC


CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG
ĐIỆN THOẠI
A.

I.

Cấu trúc mạng:
Mạng chuyển mạch cơng cộng (PSTN):

Trong kiểu mạng này, chỉ có đường kết nối của thuê bao là riêng của thuê bao đó, cịn hệ
thống mạng bao gồm các thành phần sau:
 Một nhóm các kênh truyền được tiêu chuẩn hóa, có cùng một nơi xuất phát và đích,
cùng một chất lượng thơng tin. Các nhóm kênh này được gộp thành các “truck”.
 Các thơng tin chuyển mạch, có khả năng gắn một đường truyền cho một thơng tin
nào đó, tùy theo nhu cầu của người sử dụng, tùy theo đích đến, nhưng không phụ thuộc
vào nguồn phát lệnh kết nối.
 Các bộ phận điều khiển và quản lý mà các dịch vụ có thể phục vụ cho bất kỳ người
nào sử dụng.

Môi trường chuyển

Người sử dụng
Người sử dụng
Mạng chuyển mạch công cộng

Trung tâm chuyển


II.

Các dạng của mạng chuyển mạch:

Việc thiết lập kết nối giữa nhiều điểm nút trong một mạng có thể được thực hiện bởi
nhiều mơ hình khác nhau. Việc lựa chọn sử dụng các mơ hình mạng phụ thuộc vào đặc
trưng kinh tế của hệ thống và các yếu tố kỹ thuật sau:
 Chất lượng truyền thông:
Sử dụng tối đa độ rộng băng thông của kết nối hoặc tốc độ bit tối đa của kênh truyền;
chiều dài đường truyền và chất lượng giao tiếp trên khoảng cách truyền xa.
 Chất lượng chuyển mạch:
Số lượng và kiểu loại của trung tâm chuyển mạch; độ phức tạp của việc báo hiệu lộ
trình; giải quyết các nhu cầu kết nối đồng thời; kích thước của các nhóm kênh.
 Độ tin cậy:
Khả năng hư hỏng của tồn hệ thống và các nhóm kênh; giám sát bảo trì, khả năng dùng
độ dư của hệ thống để tăng độ tin cậy.
•

Mạng dạng lưới (Mesh network):

Các nút của mạng được kết nối thành từng cặp bởi các nhóm kênh nối trực tiếp. Nếu n là
số nút của mạng thì số nhóm kênh N cần dùng để tạo mạng dạng lưới là:

1
2

N= n(n-1)
Số nhóm kênh N tăng theo tỉ lệ với n 2, điều này làm cho số nhóm kênh N rất lớn. Mặt
khác, việc kết nối trực tiếp giữa các nút không đạt hiệu suất cao khi lưu lượng thông tin
thấp. Tuy nhiên, trên mỗi kết nối trực tiếp ta có thể tối ưu hóa chất lượng kênh truyền tùy
vào lượng thông tin và khoảng cách giữa các nút.
Mạng dạng lưới hữu hiệu trong các trường hợp sau:


Khi lượng thông tin giữa các nút trong nội bộ mạng lớn.



Khi điều kiện chất lượng thông tin đặt trên hàng đầu.

•

Mạng hình sao (Start network):

Mạng hình sao được sử dụng trong các hệ thống sau:
 Mạng nội hạt (domestical network) kết nối các th bao có lượng thơng tin thấp đến
trạm đầu cuối trước khi chuyển đến mang chuyển mạch công cộng.


 Mạng vùng (rural network) nối nhiều trạm đầu cuối vào trạm trung tâm để sau đó
tiếp tục kết nối đến các mạng liên tỉnh (interurban network).
Độ tin cậy của mạng hình sao thấp, dễ bị mất liên lạc khi có hư hỏng trên đường truyền
hoặc tại các trạm trung chuyển mà khơng có đường kết nối khác thay thế.

•

Mạng tuyến tính (Linear network):

Mạng tuyến tính cho phép sử dụng chung băng thông B (truyền tương tự) hoặc tốc độ bit
D (truyền số) của môi trường truyền thông nhiều người sử dụng hệ thống, mỗi người chỉ
được sử dụng một phần băng thông (hoặc tốc độ bit) của hệ thống trong một khoảng thời
gian nhất định.
•

Mạng vịng (Ring network):

Mạng vịng khép kín có đủ các đặc tính của mạng tuyến tính, thêm nữa chỉ cần một mơi
trường duy nhất cho cả hai chiều thông tin, đường đi và về thực hiện trên một vòng đầy đủ
của mạng.


Mạng vòng cho phép phân cấp hóa các lệnh điều khiển và chuyển mạch. Thơng

tin truyền trên mạng vịng được tổ chức thành từng khối có ghi rõ địa chỉ của nơi nhận.
Tại mỗi trạm thông tin được lấy mẫu, kiểm tra địa chỉ, nếu đúng địa chỉ của trạm thông
tin sẽ được nhận.


Mạng vịng tuy hữu hiệu trong thơng tin đi về, nhưng rất khó kiểm sốt hoạt động

của mạng, về q trình thâm nhập mạng và đảm bảo độ tin cậy.


Do đặc tính mềm dẻo khi gán địa chỉ lưu lượng thơng tin của mạng cho người sử

dụng nên mạng vòng được dùng rộng rãi trong các mạng nội hạt, nơi mà lưu lượng
thông tin và tốc độ biến thiên rất nhiều và bất thường.
B.
I.

MẠNG ĐIỆN THOẠI:
Tổng quát:

Mạng điện thoại cổ điển là một mơ hình của mạng cơng cộng, trong đó các thuê bao có
các đường liên kết riêng đến mạng. Chúng tập hợp thành một mạng cục bộ (local network).
Mạng điện thoại thường có cấu tạo dạng phả hệ. Tức là, mạng có dạng hình sao khi càng
đến gần các trạm đầu cuối hoặc thuê bao. Ngược lại, mạng có dạng lưới ở phía đỉnh của hệ
thống. Kết nối này tùy theo địa hình, địa lý và điều kiện kinh tế, mật độ thông tin quốc gia,
khu vực.


II.

Phân cấp và chức năng trong mạng điện thoại:

1.

Trạm nội bộ:

Trong trường hợp một th bao nào đó(thuộc văn phịng, một công ty v.v.. ) muốn lắp
đặt thêm nhiều thuê bao nội bộ và có thể nối đến mạng ngồi, một “Mạng Chuyển Mạch
Nội Hạt” (PABX: Private Automatic Branch Exchange) được sử dụng làm trung gian kết
nối. Số thuê bao cho một PABX từ hai cho đến hàng ngàn thuê bao con khi PABX được mở
rộng thêm.

2.

Mạng nội hạt (Local network):

Mạng nội bộ được hình thành chủ yếu bởi mạng cable đồng trục hoặc dây đối xứng,
phạm vi hoạt động tùy thuộc vào mật độ người sử dụng trong mạng, kích thước của mạng
và hình dạng địa lý của vùng nội hạt. Tuy nhiên, chiều dài lớn nhất không quá 10 km.
Mạng nội bộ không dùng khuyếch đại đường truyền. Mạng dùng “hai dây” có chiều dài
tối đa phụ thuộc vào các yếu tố sau:


Điện trở một chiều của đường dây, làm tiêu thụ nguồn năng lượng một chiều (48

V đối với mạng điện thoại) cung cấp từ xa cho thuê bao từ trung tâm chuyển mạch.


Độ suy hao đường dây tại 800Hz phải đảm bảo các tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên,

trong thực tế lưu lượng thơng tin ít, mạng nội hạt có sự lãng phí về cơng suất sử dụng.
Do đó, để nâng cao chỉ tiêu về kinh tế, người ta phải nâng cao hiệu suất sử dụng đường
dây nội hạt, đổi lại phải chấp nhận sự giảm chất lượng chuyển mạch. Nâng cao hiệu suất sử
dụng bằng các phương pháp sau:
•

Dùng đường dây chung: dùng đường dây cho hai thuê bao, ứng với mỗi

cuộc điện đàm đường dây được kết nối đến một trong hai thuê bao đó.
•

Ghép kênh: ghép hai hay nhiều kênh trên một đường truyền vật lý, cách

thức ghép là cố định cho mỗi thuê bao. Phương pháp ghép kênh không ảnh hưởng đến
chất lượng chuyển mạch.
•

Tập trung hóa thơng tin: dùng bộ tập trung đặt gần các thuê bao, cho phép

gán Z kênh vào N thuê bao (N>Z), chỉ khi nào các thuê bao nào trong N thuê bao cần sử
dụng kênh. Bộ tập trung này thực tế là một bộ chuyển mạch địa phương nối đến các thuê
bao. Ngoài ra, Z kênh ra sau bộ tập trung có thể đưa đến bộ ghép kênh một lần nữa để
truyền trên một môi trường vật lý.


3.

Mạng công cộng quốc gia:

Mạng công cộng quốc gia được cấu thành từ các phương tiện truyền thông sau:


Đường song hành đối xứng sử dụng cho các khoảng cách ngắn hoặc trung bình.

Tín hiệu trên dây là tín hiệu dải nền, hoặc ghép kênh theo tần số (FDM) hoặc theo thời
gian (TDM).


Đường cáp đồng trục, dùng cho hệ thống truyền hình tương tự dùng sóng mang

có băng thơng trung bình hoặc lớn hơn; hoặc dùng cho hệ thống truyền số có tốc độ 8
Mbit/s, 34 Mbit/s hay 140 Mbit/s.



Sóng vi ba, dùng khi điều kiện địa hình cho phép hoặc nơi không thể dùng đường

truyền hữu tuyến.


Sợi quang, đang bắt đầu được sử dụng rộng rãi vì những đặc điểm vượt trội các

chất liệu dây dẫn khác về tốc độ bit, băng thông v. v. .
4.

Mạng quốc tế:

Mạng quốc tế cũng sử dụng các môi trường truyền giống như mạng quốc gia nhưng với
cự ly xa hơn. Con đường kết nối thay đổi từng thời điểm, nếu có đường kết nối trực tiếp
đang rỗi sẽ được ưu tiên sử dụng, nếu không các bộ chuyển mạch chung chuyển ở phả hệ
cao hơn sẽ chuyển đường kết nối đi vòng theo hướng khác.
Với mạng quốc tế ba môi trường truyền thường sử dụng:


Kết nối vi ba sóng ngắn (sóng 10m ) để truyền thoại hoặc truyền hình. Chất lượng

bị giới hạn của loại sóng này khiến chúng chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt.


Cáp đồng trục xuyên đại dương, với khả năng truyền thông lớn. Ngày nay, cáp

quang dần chiếm vai trò cáp xuyên đại dương.


III.

Kết nối vệ tinh, cho phép số lượng các cuộc liên lạc lớn với chất lượng cao.
Các chức năng của hệ thống tổng đài:

Mặc dù các hệ thống tổng đài được nâng cấp rất nhiều từ khi nó được phát minh ra, các
chức năng cơ bản của nó như xác định các cuộc gọi thuê bao, kết nối với thuê bao bị gọi và
sau đó tiến hành phục hồi lại khi các cuộc gọi đã hồn thành hầu như vẫn khơng thay đổi.
Hệ thống tổng đài dùng nhân cơng tiến hành các q trình này bằng tay, trong khi hệ tổng
đài tự động tiến hành những công việc này bằng các thiết bị điện.


Trong trường hợp đầu, khi một thuê bao được gởi đi một tín hiệu thoại tới tổng đài, nhân
viên cắm nút trả lời đường dây bị gọi vào ổ cắm của dây chủ gọi để thiết lập cuộc gọi với
phía bên kia. Khi cuộc gọi đã hoàn thành, người vận hành rút dây nối ra và đưa nó về trạng
thái ban đầu. Hệ tổng đài nhân công được phân loại thành loại điện từ và hệ dùng ắc quy
chung. Các tín hiệu gọi và tín hiệu hồn thành cuộc gọi được đơn giản chuyển đến người
thao tác viên thông qua các đèn.
Đối với hệ tổng đài tự động, các cuộc gọi được phát ra và hồn thành thơng qua các
bước sau:
-

Nhận dạng thuê bao gọi: xác định khi thuê bao nhấc ống nghe và sau đó được nối

với mạch điều khiển.
-

Tiếp nhận số được quay: khi đã nối với mạch điều khiển, thuê bao chủ bắt đầu

nghe thấy tín hiệu mời quay số và sau đó chuyển số điện thoại của thuê bao bị gọi. Hệ

tổng đài thực hiện các chức năng này.
-

Kết nối cuộc gọi: khi các số quay được ghi lại, thuê bao bị gọi đã được xác định,

hệ tổng đài sẽ chọn một bộ các đường trung kế đến tổng đài thuê bao bị gọi và sau đó
chọn một đường rỗi trong số đó. Khi thuê bao bị gọi nằm trong tổng đài nội hạt thì một
đường gọi nội hạt được sử dụng.
-

Chuyển thông tin điều khiển: khi được nối đến tổng đài của thuê bao bị gọi hay

tổng đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi với nhau các thông tin cần thiết như số
thuê bao bị gọi.
-

Kết nối trung chuyển: trong trường hợp tổng đài được nối đến là tổng đài trung

chuyển, nhân viên điện thoại nối dây đến trạm cuối và sau đó thông tin như số thuê bao
bị gọi được truyền đi.
-

Kết nối tại trạm cuối: khi trạm cuối được xem là trạm nội hạt dựa trên số thuê bao

bị gọi truyền đi, bộ điều khiển trạng thái máy bận của thuê bao bị gọi được tiến hành.
Nếu máy không ở trạng thái bận thì một đường nối được nối với các đường trung kế
được chọn để kết nối các cuộc gọi.
-

Truyền tín hiệu chng: để kết nối cuộc gọi, tín hiệu chng được truyền và chờ

cho đến khi có trả lời từ thuê bao bị gọi. Khi trả lời, tín hiệu chuông bị ngắt và trạng thái
được chuyển thành trạng thái máy bận.


-

Tính cước: tổng đài chủ gọi xác định câu trả lời của thuê bao bị gọi và nếu cần

thiết bắt đầu tính tốn giá trị cước phải trả theo khoảng cách gọi và theo thời gian gọi.
-

Truyền tín hiệu báo bận: khi tất cả các đường trung kế đều đã bị chiếm theo các

bước trên đây hoặc thuê bao bị gọi bận thì tín hiệu bận được truyền đến cho thuê bao chủ
gọi.
-

Hồi phục hệ thống: trang thái này được xác định khi cuộc gọi kết thúc. Sau đó tất

cả các đường nối đều được giải phóng.
Trên đây đã trình bày các bước cơ bản mà hệ thống tổng đài thực hiện, để tiến hành xử
lý các cuộc gọi. Trong hệ thống tổng đài điện tử, nhiều đặc tính dịch vụ mới được thêm vào
cùng với các chức năng trên.
Các điểm cơ bản sau đây phải được xem xét khi thiết kế các chức năng của hệ thống:


Tiêu chuẩn truyền dẫn: mục đích đầu tiên cho việc

đấu nối điện thoại là truyền tiếng nói và theo sau đó là một chỉ tiêu của việc truyền dẫn

để đáp ứng chất lượng gọi phải được xác định bằng cách xem xét sự mất mát khi truyền,
độ rộng dãi tần số truyền dẫn và tạp âm.


Tiêu chuẩn kết nối: điều này liên quan đến vấn đề

dịch vụ đấu nối cho các thuê bao. Đó là chỉ tiêu về các yêu cầu đối với các thiết bị tổng
đài và số các đường truyền dẫn nhằm đảm bảo chất lượng kết nối tốt. Nhằm mục đích
này, một mạng tuyến tính linh hoạt có khả năng xử lý đường thơng tin có hiệu quả với tỷ
lệ cuộc gọi bị mất ít nhất phải được lập ra.


Độ tin cậy: các thao tác điều khiển phải được tiến

hành phù hợp, vì các lỗi xuất hiện trong hệ thống với những chức năng điều khiển tập
trung có thể gây hậu quả nghiêm trọng trong thao tác hệ thống. Do vậy, hệ thống phải có
được chức năng sửa chữa và bảo dưỡng hữu hiệu bao gồm việc chuẩn đoán lỗi, tìm và
sửa chữa lỗi.


Độ linh hoạt: số lượng các cuộc gọi có thể xử lý

thơng qua các hệ thống tổng đài đã tăng lên rất nhiều và nhu cầu nâng cấp các chức năng
hiện nay đã tăng lên. Do đó, hệ thống phải đủ linh hoạt để mở rộng và sửa đổi được.




Tính kinh tế: do các hệ thống tổng đài điện thoại là

cơ sở cho việc truyền thông đại chúng nên chúng phải đạt hiệu quả về chi phí và có khả
năng cung cấp các dịch vụ thoại chất lượng cao.
Căn cứ vào các xem xét trên, một số tổng đài tự động đã được triển khai và lắp đặt kể từ
khi nó được đưa vào lần đầu tiên.
IV.

Các thơng tin báo hiệu trong điện thoại:

1.

Giới thiệu:

Trong mạng điện thoại, việc thiết lập và giải tỏa đường kết nối tạm thời là tùy theo các
chỉ thị và thông tin nhận được từ các đường dây th bao. Vì vậy, các tín hiệu báo hiệu
trong điện thoại có vai trị quan trọng trong hoạt động của toàn bộ mạng lưới cũng như ở
trong một số loại hình dịch vụ của mạng:
1.

Phân loại các thông tin báo hiệu:

)a

Thông tin yêu cầu và giải tỏa cuộc gọi:

−

Thơng báo u cầu cuộc gọi: khi đó thuê bao gọi nhấc máy tổ hợp và tổng đài

sẽ kết nối đến thiết bị thích hợp để nhận thơng tin địa chỉ (số bị gọi).
−

Thông tin giải tỏa: khi cả hai thuê bao nhấc máy tổ hợp (on hook) tổng đài sẽ

giải tỏa tất cả các thiết bị làm bận cho cuộc gọi, và xóa sạch bất kỳ thơng tin nào khác
được dùng cho việc thiết lập và kềm giữ cuộc gọi.
b)

Thông tin chọn địa chỉ:

Khi tổng đài đã sẵn sàng nhận thơng tin địa chỉ, nó sẽ gởi một tín hiệu u cầu. Đó chính
là âm hiệu quay số đến thuê bao.
c)

Thông tin chấm dứt chọn điạ chỉ:

Thông tin này chỉ dẫn tình trạng của đường dây bị gọi hoặc lý do khơng hồn tất cuộc
gọi.
d)

Thơng tin giám sát:

Chỉ rõ tình trạng nhấc/gác tổ hợp của thuê bao gọi và tình trạng on-off hook của thuê
bao gọi sau khi đường nối thoại đã được thiết lập:
−

Thuê bao gọi nhấc tổ hợp.

−

Thuê bao bị gọi đã trả lời và việc tính cước bắt đầu.

−

Thuê bao bị gọi gác tổ hợp.


−

Thuê bao bị gọi đã gác tổ hợp kết thúc cuộc gọi và ngắt đường kết nối

cuộc gọi sau một thời gian nếu thuê bao gọi không gác máy.
1.
a)

Báo hiệu trên đường dây thuê bao:
Báo hiệu trên đường dây thuê bao gọi:

Trong các mạng điện thoại hiện nay, nguồn tại tổng đài cung cấp đến các thuê bao
thường là 48 VDC.
*

Yêu cầu cuộc gọi: khi thuê bao rỗi, trở kháng đường dây cao, trở kháng đường

dây xuống ngay khi thuê bao nhấc tổ hợp kết quả là dòng điện tăng cao. Dòng tăng cao
này được tổng đài phát hiện như là một yêu cầu một cuộc gọi mới và sẽ cung cấp đến
thuê bao một âm hiệu mời quay số.
*

Tín hiệu địa chỉ: Sau khi nhận tín hiệu mời quay số, thuê bao sẽ gửi các chữ số

địa chỉ. Các chữ số địa chỉ có thể được phát đi bằng hai cách quay số, quay số ở chế độ
Pulse và quay số ở chế độ Tone.
*

Tín hiệu chấm dứt việc lựa chọn: Sau khi nhận đủ địa chỉ, bộ phận địa chỉ được

ngắt ra. Sau đó việc kết nối được thiết lập, lúc này tổng đài gởi một trong các tín hiệu
sau:
*

Nếu đường dây gọi rỗi, âm hiệu hồi âm chng đến th bao gọi và dịng điện

rung chng đến thuê bao bị gọi.
*

Nếu đường dây bận hoặc không thể vào được thì âm hiệu bận sẽ đến thuê bao

gọi.
*

Một thông báo đã được ghi sẵn gửi đến số thuê bao gọi để chỉ dẫn cuộc gọi

hiện tại bị thất bại, khác với trường hợp thuê bao bị gọi mắc bận.
*

Tín hiệu trả lời trở về: Ngay khi thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp, một tín hiệu đảo cực

được phát lên thuê bao gọi. Việc này được sử dụng để kích hoạt thiết bị đặc biệt đã được
gắn vào thuê bao gọi (như máy tính cước).
*

Tín hiệu giải tỏa: Khi thuê bao gọi giải tỏa có nghĩa là on hook, tổng trở đường

dây lên cao. Tổng đài xác nhận tín hiệu này giải tỏa tất cả các thiết bị liên quan đến cuộc
gọi và xóa các thơng tin trong bộ nhớ đang được dùng để kềm giữ cuộc gọi. Thơng
thường tín hiệu này có trong khoảng thời gian 500ms.
b)

Báo hiệu trên đường dây thuê bao bị gọi:


*

Tín hiệu rung chng: Nếu đường dây th bao rỗi nhận cuộc gọi đến, tổng

đài sẽ gởi dòng điện rung chng đến máy bị gọi. Dịng điện này có tần số 20Hz, 25Hz,
50Hz được ngắt quãng thích hợp. Âm hiệu hồi âm chuông cũng được tổng đài gửi về
thuê bao gọi với nhịp ngắt qng giống như tín hiệu chng nhưng với biên độ nhỏ hơn
và có tần số 425Hz.
*

Tín hiệu trả lời: Khi thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp nhận cuộc gọi, tổng trở

đường dây xuống thấp, tổng đài phát hiện việc này sẽ cắt dòng điện rung chuông và âm
hiệu hồi âm chuông bắt đầu giai đoạn đàm thoại.
*

Tín hiệu giải tỏa: Nếu sau giai đoạn đàm thoại, thuê bao bị gọi ngắt tổ hợp

trước thuê bao gọi sẽ thay đổi tình trạng tổng trở đường dây. Khi đó tổng đài sẽ gởi tín

hiệu đường dây lâu dài đến thuê bao gọi và giải tỏa cuộc gọi sau một thời gian.
*

Tín hiệu gọi lại bộ ghi phát: Tín hiệu gọi trong giai đoạn quay số trong

khoảng thời gian thoại được gọi là tín hiệu gọi lại bộ ghi phát.
1.

Hệ thống âm hiệu của tổng đài:

Đường dây điện thoại hiện nay gồm có hai dây, thường gọi là Tip và Ring có màu đỏ và
xanh. Chúng ta khơng cần quan tâm đến dây nào mang tên là Tip và Ring vì điều này thật
sự khơng quan trọng. Tất cả các điện thoại hiện nay đều được cấp nguồn từ tổng đài thông
qua hai dây Tip và Ring. Điện áp cung cấp thường là 48 VDC, nhưng nó cũng có thể thấp
đến 47 VDC hoặc cao hơn 105 VDC tùy thuộc vào tổng đài.
Ngoài ra, để hoạt động giao tiếp được dể dàng, tổng đài gửi một số tín hiệu đặt biệt đến
điện thoại như tín hiệu chng, tín hiệu báo bận v.v.. Sau đây ta sẽ tìm hiểu về các tín hiệu
điện thoại và ứng dụng của nó.
a)

Tín hiệu chuông (Ringing signal):


1565Hz
4s

3s
Dạng sóng tín hiệu chng
Khi một th bao bị gọi thì tổng đài sẽ gửi tín hiệu chng đến để báo cho th bao đó
biết có người gọi. Tín hiệu chng là tín hiệu xoay chiều AC thường có tần số 25Hz tuy

nhiên nó có thể cao hơn đến 60Hz hoặc thấp hơn đến 16Hz. Biên độ của tín hiệu chuông
cũng thay đổi từ 40 VRMS đến 130 VRMS, thường là 90 VRMS. Tín hiệu chng được gởi đến
dưới theo dạng xung thường là 3 giây có và 4 giây khơng (như hình vẽ). Hoặc có thể thay
đổi thời gian tùy thuộc vào từng tổng đài.
b)

Tín hiệu mời gọi (Dial signal):

425Hz
Dạng sóng của tín hiệu Dial Tone.
Đây là tín hiệu có dạng liên tục. Tín hiệu này có tần số 425Hz±25% và 2 V RMS được phát
dùng để báo cho người nhấc máy quay số.
c)

Tín hiệu báo bận (Busy signal):


0,5s
0,5s

0,5s
Dạng sóng của tín hiệu báo bận
Khi th bao nhấc máy để thực hiện một cuộc gọi thì thuê bao sẽ nghe một trong hai tín
hiệu:
−

Tín hiệu mời gọi cho phép thuê bao thực hiện ngay một cuộc gọi.

−

Tín hiệu báo bận báo cho thuê bao biết đường dây đang bận không thể

thực hiện cuộc gọi ngay lúc này. Thuê bao phải chờ đến khi nghe được tín hiệu mời gọi.
Khi thuê bao bị gọi đã nhấc máy trước thuê bao gọi thì th bao gọi cũng nghe được tín
hiệu này.
Tín hiệu báo bận là tín hiệu xoay chiều có tần số 425Hz±25%. Tín hiệu này có chu kỳ 1s
(0,5s có và 0,5s khơng).
d)

Tín hiệu hồi tiếp chng (RingBack Signal):

4s

3s

Dạng sóng của tín hiệu hồi tiếp chng

Thật là khó chịu khi bạn gọi đến một thuê bao nhưng bạn không biết đã gọi được hay
chưa. Bạn không nghe một âm thanh nào cho đến khi thuê bao đó trả lời. Để giải quyết vấn
đề này tổng đài sẽ gởi một tín hiệu chng hồi tiếp về th bao gọi tương ứng với tiếng
chng ở th bao bị gọi. Tín hiệu chng hồi tiếp này có tần số 425Hz±25%, 2 V RMS tín


hiệu này cũng có cùng nhịp như tín hiệu chng mà tổng đài gởi đến thuê bao bị gọi (3s có,
4s khơng), nhưng có biên độ nhỏ hơn rất nhiều (2 VRMS).
e)

Gọi sai số:

Nếu bạn gọi nhầm một số mà nó khơng tồn tại thì bạn sẽ nhận được tín hiệu xung có chu

kỳ 1s và có tần số 200Hz-400Hz. Hoặc đối với các hệ thống điện thoại ngày nay bạn sẽ
nhận được thơng báo rằng bạn gọi sai số.
f)

Tín hiệu báo gác máy:

Khi thuê bao nhấc ống nghe (Telephone receiver) ra khỏi điện thoại quá lâu mà không
gọi cho ai thì th bao sẽ nhận được một tín hiệu chng rất lớn (để th bao có thể nghe
được khi ở xa máy) để cảnh báo. Tín hiệu này là tổng hợp của bốn tần số 1400Hz + 2050Hz
+ 2450Hz + 2600Hz được phát dạng xung 0,1s có và 0,1s khơng.
g)

Tín hiệu đảo cực:

Tín hiệu đảo cực là sự đảo cực tính của nguồn tại tổng đài. Khi hai thuê bao bắt đầu cuộc
đàm thoại, một tín hiệu đảo cực sẽ xuất hiện. Khi đó hệ thống tính cước của tổng đài sẽ bắt
đầu thực hiện việc tính cước đàm thoại cho thuê bao gọi. Ở các trạm công cộng có trang bị
máy tính cước thì khi đó cơ quan bưu điện sẽ cung cấp một tín hiệu đảo cực cho trạm để
thuận tiện cho việc tính cước.
BẢNG TĨM TẮT TẦN SỐ TÍN HIỆU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN THOẠI
Các loại âm hiệu
Vùng hoạt Chuẩn (Hz)
Dạng tín hiệu
Đơn vị
Tín hiệu chng
Tín hiệu mời gọi
Tín hiệu hồi tiếp chng
Tín hiệu báo bận
Tín hiệu báo gác máy

động (Hz)
16 ÷ 60

25
425Hz±25%
425Hz±25%
425Hz±25%
1400+2060+

Xung 3s on 4s off
Liên tục
Xung 3s on 4s off
Xung 0,5s on 0,5s off
Xung 0,1s on 0,1s off

Hz
Hz
Hz
Hz
Hz

2450+2600

Tín hiệu sai số
V.

200 ÷ 400
Liên tục
Tần số tín hiệu trong hệ thống tổng đài.
Tín hiệu điện thoại:

Hz

Khi ta nói vào ống nói, ống nói đã biến đổi sóng âm thanh thành dao động điện, tức là
thành tín hiệu điện thoại. Một trong những yêu cầu quan trọng của điện thoại là độ nghe rõ


và độ hiểu. Hai chỉ tiêu này liên quan chặt chẽ đến đặc tính của tín hiệu điện thoại là mức
động, dải động và băng tần điện thoại.
1.

Mức động:

Ta biết rằng thính giác có qn tính, tai khơng phản ứng với quá trình tức thời của âm
thanh mà chỉ cảm thụ sau một khoảng thời gian nhất định để tích lũy các yếu tố của âm. Vậy
tại thời điểm đang xét, cảm thụ thính giác khơng chỉ được xác định bởi cơng suất tín hiệu tại
thời điểm đó mà cịn bởi các giá trị vừa mới qua không lâu của năng lượng tín hiệu. Vậy
mức động của tín hiệu điện thoại là cảm thụ thính giác có được nhờ tính bình quân trong
khoảng thời gian xác định các giá trị tức thời đã làm bằng tín hiệu đó.
2.

Dải động:

Dải động của tín hiệu là khoảng cách giá trị của mức động nằm giữa mức động cực tiểu
và cực đại.
Ý nghĩa: Người ta có thể biến đổi dải động bằng phương pháp nén/dãn dải động để tăng
tỷ số tín hiệu/tạp âm (S/N) đảm bảo tiêu chuẩn.
3.

Độ rõ và độ hiểu:

Độ rõ là tỷ số giữa số phần tử tiếng nói nhận đúng ở đầu thu trên tổng số phần tử tiếng
nói truyền đạt ở đầu phát.
Ví dụ: Ta nói vào điện thoại 50 từ mà bên đối phương chỉ nghe 45 từ thì độ rõ là: 45/50
x 100% =90%. Độ hiểu lại tùy thuộc vào chủ quan của từng người.
Thông thường độ rõ đạt 85% thì độ hiểu rất tốt, nếu độ rõ giảm dưới 70% thì độ hiểu rất
kém.
Độ trung thực truyền tín hiệu thoại: là tỷ số giữa các giọng nói mà người nghe nhận biết
đúng trên tổng số các giọng nói được truyền đạt.
4.

Băng tần điện thoại:

Qua quá trình nghiên cứu, người ta thấy rằng năng lượng tiếng nói của con người tập
trung nhiều nhất trong khoảng tần số 500-2000 Hz và người ta hoàn toàn nghe rõ, cịn trong
khoảng tần số khác năng lượng khơng đáng kể. Song băng tần càng mở rộng thì tiếng nói
càng trung thực, chất lượng âm thanh càng cao. Đối với điện thoại yêu cầu chủ yếu là nghe
rõ, còn mức độ trung thực của tiếng nói thì u cầu chất lượng của các linh kiện, thiết bị
như ống nói, ống nghe, biến áp … phải cao hơn. Đặc biệt với thông tin nhiều kênh, nếu