hệ thống báo hiệu trong tổng đài

Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống báo hiệu trong tổng đài
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI SPC
I. Giới thiệu chung
Các tổng đài điện tử số hoàn hảo là biểu hiện sự kết hợp thành công giữa kỹ
thuật điện tử máy tính với kỹ thuật điện thoại. Các dấu hiệu thành công xuất hiện
từ những năm 60 của thế kỷ 20. Sau 2 thập kỷ phát triển, các thế hệ tổng đài điện
tử số chứa đựng nhiều thành tựu từ sự phát triển của kỹ thuật điện tử. Sự phát triển
này được thúc đẩy bởi nhu cầu phải gia tăng chất lượng, cải thiện giá cả, tính duy
trì và linh hoạt của các tổng đài có nhờ vào khai thác ưu điểm tuyệt đối trong kỹ
thuật điện tử và máy tính.
Tổng đài SPC là tổng đài điện tử được điều khiển theo chương trình lưu trữ
viết tắt là SPC: Stored Program Control. Toàn bộ hoạt động của tổng đài đã được
lập trình trước và được nạp vào bộ nhớ có dung lượng lớn.
Trong quá trình hoạt động mọi thao tác của tổng đài được điều khiển bằng
một bộ xử lý trung tâm theo các lệnh lấy ra từ bộ xử lý trung tâm theo các lệnh lấy
ra từ bộ nhớ chương trình tổng đài SPC áp dụng trong tổng đài tương tự hoặc tổng
đài số.
Trong hệ thống thông tin thoại tổng đài phục vụ thông tin điện thoại cho mét
khu vực, tạo ra tuyến đấu nối bên trong nội bộ tổng đài để truyền thông tin thoại
giữa các máy điện thoại. Hệ thống thông tin tổng đài khắc phục được hệ thống
thông tin thoại nối trực tiếp và giảm được số đôi dây, việc tổ chức mạng đơn giản,
hiệu suất sử dụng đôi dây cao và có khả năng nh một dịch vụ khác: hỏi giờ, hỏi
đáp, báo thức.
* Một số ưu điểm của tổng đài SPC:

1
Đồ án tốt nghiệp
Thuận tiện linh hoạt trong quá trình sử dụng khi cần mở rộng thêm thuê bao
hoặc dịch vụ thì chỉ cần thay đổi, bổ sung vào phần mềm không cần phải thay đổi
về cấu trúc phần cứng.

Thuận tiện trong việc quản lý: tổng đài SPC có khả năng lưu trữ các số liệu
trong quá trình hoạt động, thuận tiện cho việc quản lý, sử dụng khai thác tổng đài
có hiệu quả.
Tổng đài SPC có khả năng phát hiện được các sự cố, các hỏng hóc trong quá
trình hoạt động của tổng đài.
Tổng đài SPC áp dụng công nghệ tiên tiến của kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lý
tăng được độ tin cậy, giảm nhỏ được kích thước trọng lượng.
Tổng đài SPC tăng được các dịch vụ của các thuê bao.
II. Sơ đồ của tổng đài SPC

2
ThiÕt bÞ
chuyÓn m¹ch
1
2
3
4
B¸o hiÖu
kªnh chung
B¸o hiÖu
kªnh riªng
KiÓm
tra
Ph©n phèi
b¸o hiÖu
§/k chuyÓn
m¹ch
Bus ®iÒu khiÓn
ThiÕt bÞ
giao tiÕp

ng'êi víi
m¸y
Xö lý trung t©m
C¸c bé nhí
Khèi giao tiÕp


PCM
T§ t'
¬ng tù
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1: Sơ đồ khối tổng đài SPC
III. Chức năng của từng khối.
1. Khối giao tiếp:
Dùng để đấu nối giữa các thuê bao tương tự hoặc thuê bao số với chuyển
mạch, giao tiếp giữa các tổng đài tương tự và các tổng đài số thông qua các đường
trung kế. Khối giao tiếp bao gồm:
1.1. Giao tiếp thuê bao tương tự:
Dùng để đấu nối các thuê bao tương tự với chuyển mạch. Gồm 7 chức năng:
B O R S C H T.
• B: Chức năng cấp nguồn cho máy điện thoại
U = -48V; i = (18÷50)mA (tuỳ theo từng máy điện thoại)
• O: Bảo vệ quá áp dùng để chống ảnh hưởng của các điện áp cao trên đường dây
thuê bao gây nguy hiểm cho người và máy do đường dây điện lực hoặc sấm sét
gây ra là các hệ thống cầu chì, đèn chống sét, đèn phóng điện.
• R: Cấp tín hiệu chuông 25Hz, 75V để rung chuông máy điện thoại khi cần gọi.
• S: Là chức năng giám sát và báo hiệu trạng thái của máy điện thoại dựa vào
trạng thái của dòng điện một chiều nên đường dây thuê bao để tổng đài cung
cấp các dịch vụ thích hợp cho thuê bao.
Chức năng báo hiệu là phải truyền các thông tin báo hiệu từ máy điện

thoại đến khối xử lý trung tâm.
Tín hiệu báo hiệu từ máy điện thoại là các tín hiệu địa chỉ thuê bao bị
gọi ở dạng xung thập phân hoặc mã đa tần.
• C: Là chức năng mã hoá và giải mã dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ tín hiệu
tương tự thành tín hiệu số và ngược lại.

3
Đồ án tốt nghiệp
• H: Mạch biến đổi 2:4 dây dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ chế độ 2 dây bán
song công thành chế độ 4 dây song công cho hướng thu và phát riêng biệt.
• T: Chức năng đo, kiểm tra dùng để đo các tham số của đường dây thuê bao nh
điện trở một chiều của đường dây, dòng điện cấp nguồn, dòng điện cấp chuông
thực hiện tại giá phối dây.
1.2. Giao tiếp thuê bao sè:
Dùng để đấu nối các thuê bao số với chuyển mạch.
1.3. Giao tiếp trung kế số:
Dùng để đấu nối giữa các tổng đài số khác với chuyển mạch.
1.4. Giao tiếp trung kế tương tự:
Dùng để nối các tổng đài tương tự là các tổng đài cơ quan với chuyển mạch.
2. Khối chuyển mạch.
Là khối thực hiện chức năng chính của tổng đài là tạo tuyến đấu nối để nối
thông tin thoại.
3. Khối điều khiển.
Dùng để điều khiển toàn bộ hoạt động của tổng đài bao gồm khối xử lý
trung tâm là một bộ xử lý có công suất lớn, tốc độ cao có nhiệm vụ xử lý toàn bộ
các hoạt động của tổng đài.
* Các bộ nhớ

4
Phèi hîp vµo ra

Xö lý trung t©m
Nhí ch'¬ng
tr×nh
Nhí sè liÖu Nhí phiªn
dÞch
Vµo Ra
Đồ án tốt nghiệp

5
Đồ án tốt nghiệp
• Khối phối hợp vào ra dùng để phối hợp tốc độ giữa bộ xử lý trung tâm có tốc độ
xử lý cao với các bộ xử lý chức năng có tốc độ thấp.
• Khối xử lý trung tâm:
- Bộ nhớ chương trình là bộ nhớ có dung lượng lớn dùng để nhớ toàn bộ
chương trình hoạt động của các tổng đài. Số liệu trong bộ nhớ chương trình
không thay đổi vì vậy gọi là bộ nhớ cố định.
- Bộ nhớ số liệu dùng để nhớ các số liệu có liên quan đến quá trình xử lý một
cuộc gọi như trạng thái đường dây thuê bao, số địa chỉ của thuê bao.
- Bộ nhớ phiên dịch dùng để nhớ các số liệu trong quá trình xử lý cuộc gọi.
- Đặc điểm: Số liệu trong các bộ nhớ số liệu và bộ nhớ phiên dịch sẽ bị xoá khi
quá trình xử lý gọi kết thúc. Vì vậy, bộ nhớ số liệu phiên dịch còn gọi là bộ nhớ
tạm thời.
4. Khối ngoại vi:
a) Khối ngoại vi chuyển mạch.
- Khối điều khiển chuyển mạch là một khối xử lý chức năng để điều khiển
chuyển mạch hoạt động.
- Khối phân phối báo hiệu: dùng để phân phối các lệnh và các thông tin báo
hiệu từ khối xử lý trung tâm đến các khối chức năng.
- Khối kiểm tra dùng để tự động đo kiểm tra các tham số, các khối chức
năng của tổng đài.

b) Khối ngoại vi báo hiệu.
Bao gồm:
- Báo hiệu kênh riêng là thông tin báo hiệu giữa các tổng đài được truyền
trên cùng đường trung kế truyền tín hiệu tiếng.
- Báo hiệu kênh chung là hệ thống báo hiệu giữa các tổng đài các thông tin
báo hiệu được truyền trên cùng một đường trung kế riêng biệt tách rời khỏi đường
trung kế truyền tín hiệu tiếng.

6
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II - KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH SỐ
I. Giới thiệu chung về chuyển mạch số:
Nhiệm vụ của tổng đài là tạo tuyến đấu nối, nội bộ bên trong tổng đài để nối
thông tin thoại cho các máy điện thoại bất kỳ. Như vậy tổng đài làm việc như một
công tắc còn gọi là chuyển mạch số. Kỹ thuật chuyển mạch dùng để điều khiển
chức năng, nhiệm vụ của một tổng đài, trong tổng đài tương tự sử dụng chuyển
mạch tương tự, trong tổng đài số dùng chuyển mạch số. Hiện nay chủ yếu sử dụng
chuyển mạch số. Chuyển mạch số dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian
bất kỳ của luồng PCM vào và luồng PCM ra.
Chuyển mạch số có nhiều luồng PCM vào và nhiều luồng PCM ra, có n
luồng PCM vào đánh số từ PCMv
o
÷ PCMv
n-1
có m luồng PCM ra đánh số từ
PCMr
o
÷ PCMr
m-1
. Mỗi một luồng PCM ra có R khe thời gian từ TS

o
÷ TS
r-1
, các
khe vào và các khe thời gian ra là khác nhau. Vì vậy, chuyển mạch số thực hiện
chức năng của một tổng đài.
Chuyển mạch số có hai loại chuyển mạch chính: chuyển mạch không gian
và chuyển mạch thời gian, ngoài ra còn có chuyển mạch kết hợp.
1. Chuyển mạch thời gian sè (TSW).
Dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào
và luồng PCM ra.
- Chuyển mạch thời gian số có một luồng PCM vào và một luồng PCM ra.
- Chuyển mạch thời gian số có khe thời gian vào và khe thời gian ra khác
nhau.
 Chuyển mạch theo thời gian số thực hiện chức năng của một tổng đài.
1.1. Cấu tạo của chuyển mạch thời gian sè.
a. Dùng mạch trễ (mạch giữ chậm)

7
Tsi Tsj
Tsi Tsj
PCMv
PCMr
Đồ án tốt nghiệp
Luồng PCM vào và luồng PCM ra có số khe thời gian ra giống nhau. Để nối
khe TS
i
của PCM vào với khe TS
j
của PCM ra, phải giữ chậm khe thời gian TS

i
một khoảng ∆t = (j - i).Ts
+ Ưu điểm: Mạch đơn giản.
+ Nhược điểm: Kích thước của chuyển mạch lớn và tốc độ đấu nối chậm
nên hiện nay không sử dụng phương pháp này.
b. Dùng bộ nhớ ngoài: Sử dụng hai bộ nhớ.
- Bộ nhớ ngoài (bộ nhớ đệm) ký hiệu: BM
BM
0
1
i
R - 1
Bộ nhớ đệm dùng để nhớ số liệu thoại của luồng PCM vào có số ô nhớ bằng
số khe thời gian của luồng PCM đánh số từ (0 ÷ R - 1).
Mỗi một ô nhớ dùng để nhớ số liệu thoại trong mét khe thời gian của luồng
PCM vào vì vậy mỗi một ô nhớ phải có số bit là 8 bit, dung lượng của bộ nhớ
PCM là 8R bit. Số liệu từ khe thời gian của luồng PCM vào sẽ được ghi vào một ô
nhớ của bộ nhớ BM sau đó được đọc vào một khe thời gian của luồng PCM ra.
- Bộ nhớ điều khiển (CM): Dùng để điều khiển quá trình ghi hoặc quá trình
đọc của bộ nhớ BM. Mỗi một bộ nhớ CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của
luồng PCM đánh số từ 0÷R - 1. Mỗi một ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ khe thời gian
của luồng PCM. Luồng PCM có R khe thời gian có số bit là log
2
R. Dung lượng
của bộ nhớ là R
2
logR bit.

8
Đồ án tốt nghiệp

CM
0
1 log
2
R
i
R - 1
1.2. Nguyên lý làm việc:
a. Ghi vào tuần tự, đọc ra điều khiển
BM
0
1
i
R - 1
CM
0
1 log
2
R
i
R - 1
Hình 1 - Sơ đồ nguyên lý làm việc ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển
Mỗi một ô nhớ có bộ nhớ BM và bộ nhớ CM liên quan đến một khe thời
gian của luồng PCM vào, các ô nhớ của bộ nhớ BM và CM có cùng thứ tự với khe
thời gian vào.

9
§Õm
CPU
Tsi Tsj

PCM vµo PCM ra
CLK ®äcCLK ghi
Đồ án tốt nghiệp
Để nối khe Tsi của luồng PCM với khe thời gian của luồng PCM ra bằng
phương pháp ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển. Đầu tiên địa chỉ của khe thời gian
ra Tsj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài vào ô nhớ i của bộ nhớ
CM là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian vào Tsi, số liệu khe thời gian vào Tsi
được ghi vào ô nhớ i của bộ nhớ BM là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian vào
Tsi, quá trình ghi số liệu của bộ nhớ BM do mét CLK ghi điều khiển được tạo ra từ
bộ nhớ đệm trong quá trình ghi số liệu BM thực hiện đúng thứ tự giữa khe thời
gian vì vậy là ghi tuần tự.
Số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ BM được đọc ra khe Tsj của luồng PCM ra
cho mét CLK đọc thực hiện là số liệu lấy từ ô nhớ CM chính là địa chỉ của khe Tsj,
quá trình đọc số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không đúng theo thứ tự giữa ô nhớ
với khe thời gian, vì vậy gọi là đọc ra điều khiển.
Kết quả: Số liệu từ khe Tsj của PCM vào đã được nối với khe Tsj của PCM
ra thông qua ô nhớ của bộ nhớ BM.
b. Ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự
Hình 2 - Sơ đồ khối nguyên lý làm việc ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự
Để nối khe TSi của PCM vào với khe Tsj được CPU ra bằng phương pháp
ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự. Địa chỉ của khe thời gian Tsj được CPU là khối

10
§Õm
CPU
Tsi Tsj
PCM vµo
PCM ra
CLK ghi
CLK ghi

0
1 log 2R
i §chØ Tsj
R - 1
Bus ®Þa chØ
0
1 log 2R
i SliÖu Tsj
R - 1
BM
Đồ án tốt nghiệp
điều khiển trung tâm của tổng đài ghi vào ô nhớ j là ô nhớ có cùng thứ tự với khe
thời gian ra Tsj do mét CLK ghi điều khiển là số liệu từ ô nhớ j của bộ nhớ CM
chính là địa chỉ của khe Tsj. Quá trình ghi số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không
đúng lối (hàng, cột được nối), nếu UĐK đặt ngược vào điốt thì không tiếp điểm
hàng cột không được nối.
+ Nếu m = n có ma trận vuông quá trình đấu nối không bị tắc nghẽn, ùn tắc,
thông hoàn toàn.
+ Nếu m khác n thì có ma trận hình chữ nhật quá trình đấu nối ùn tắc. Do đó
tổng đài sử dụng ma trận vuông.
2. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch không gian sè (SSW)
a. Điều khiển theo cột:
Hình 3 - Sơ đồ nguyên lý điều khiển cột

11
PCMr
0
PCMr
1
PCMr

m-1
PCMv
0
PCMv
1
PCMv
n-1
m m m
0
1 log
2
R
i

R - 1
0
1 log
2
R
i

R - 1
0
1 log
2
R
i

R - 1
Đồ án tốt nghiệp

Để nối được n địa chỉ cần log
2
n bit nh vậy mỗi một ô nhớ của bộ nhớ CM
phải có số bit tối thiểu là log
2
n bit. Dung lượng của bộ nhớ là Rlog
2
n bit.
Để nối khe thời Tsi của PCM vào j với Tsi của PCM ra bằng phương pháp
điều khiển theo cột. Địa chỉ của PCM vj được CPU là khối điều khiển trung tâm
của tổng đài ghi vào ô nhớ i (là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian Tsi) của bộ
nhớ CM
k
. Đúng thời điểm của khe thời gian Tsi của số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ
CM
k
được đọc ra đưa vào các chân điều khiển của cột k, chỉ có chân điều khiển
của tiếp điểm duy nhất với thời gian j ứng với PCM vj nhận đúng địa chỉ nên có
mức logic 1. Tiếp điểm được nối số liệu từ Tsi của PCMvj qua tiếp điểm được nối
để tới khe Tsi của PCM ra. Chân điều khiển của các tiếp điểm còn lại của cột k
nhận không đúng địa chỉ nên có mức logic 0 nên tiếp điểm không được nối kết quả
từ số liệu vào của PCM vj đã được nối Tsi của PCM ra k.
b. Điều khiển theo hàng.
Hình 4 - Sơ đồ nguyên lý điều khiển theo cột.
Các chân điều khiển tiếp điểm của hàng được nối với một bộ nhớ kết nối
CM mỗi một hàng có một bộ nhớ được nối tương ứng đánh số từ CM
0
đến CM
n-1
,

12
PCMr
0
PCMr
1k
PCMr
m-1
PCMv
0
PCMv
1
PCMv
n-1
0 1 i R-1
0 1 i R-1
0 1 i R-1
m
m
m
Tsi
CM
0
CM
1
CM
n-1
Tsi
Đồ án tốt nghiệp
bộ nhí CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM đánh số từ 0 đến R-1,

mỗi một ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ của luồng PCMr có m luồng vì vậy phải có m
địa chỉ cần phải nhớ, để nhớ được m địa chỉ thì phải có số bit là log
2
m. Do đó, mỗi
một ô nhớ của CM phải có tối thiểu là log
2
m bit, dung lượng của bộ nhớ CM là
Rlog
2
m. Để nối khe Tsi của PCMvj vì khe Tsi của PCMrk bằng phương pháp điều
khiển theo hàng thì địa chỉ của PCMrk được CPU là khối điều khiển trung tâm của
tổng đài ghi vào ô nhớ i là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian Tsj của bộ nhớ
CMj là bộ nhớ tương ứng với PCMvj. Đúng thời điểm của khe thời gian Tsi số liệu
từ ô nhớ i của bộ nhớ CMj được đọc ra và đưa vào các chân điều khiển của hàng j
chỉ có chân điều khiển của tiếp điểm tương ứng với cột k nhận đúng địa chỉ nên có
mức logic 1 qua tiếp điểm được nối với khe Tsi của PCMvj qua tiếp điểm được nối
với khe Tsi của PCMrk. Chân điều khiển của tiếp điểm còn lại của hàng j nhận
không đúng địa chỉ nên có mức logic 0, tiếp điểm không được nối. Kết quả số liệu
từ khe Tsi của PCMvj sẽ được nối với Tsi của PCMrk.
3. Chuyển mạch kết hợp.
+ Chuyển mạch T thực hiện chức năng của một tổng đài nhưng có nhược
điểm là dung lượng nhỏ vì chỉ có một luồng PCMv.
+ Chuyển mạch S có nhiều luồng PCMv nhưng không thực hiện được chức
năng của một tổng đài. Vì vậy phải kết hợp giữa chuyển mạch T và chuyển mạch S
để tạo ra tổng đài có dung lượng lớn.
Gồm có các loại chuyển mạch kết hợp sau:
- Chuyển mạch 2 tầng (T-S hoặc S-T): sử dụng trong các tổng đài có dung
lượng trung bình.
- Chuyển mạch 3 tầng (T-S-T hoặc S-T-S): Sử dụng trong tổng đài có dung
lượng lớn.

- Chuyển mạch 4 tầng (T-S-S-T hoặc S-T-T-S): Sử dụng trong tổng đài có
dung lượng rất lớn.
3.1. Chuyển mạch 2 tầng (T-S hoặc S-T):

13
Đồ án tốt nghiệp
Hình 5 - Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch hai tầng.
Chuyển mạch hai tầng T-S bao gồm một chuyển mạch S có ma trận m x n
(3x3). Gồm các chuyển mạch T đầu vào tương ứng với các số hàng của chuyển
mạch S. ChuyÓn mạch kết hợp tăng được dung lượng tùy thuộc vào số luồng
PCMv và số luồng PCMr tăng tương ứng với số hàng và cột của chuyển mạch S.
3.1.1. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch 2 tầng.
Nối khe Tsi của PCMv bất kỳ với khe Tsj của PCMr bất kỳ. Hướng đấu nối
qua chuyển mạch T
1
qua tiếp điểm ma trận (1x2).
Đặc điểm chuyển mạch T: khe vào và khe ra khác nhau, chuyển mạch S khe
vào và khe ra giống nhau khe thời gian sử dụng ở đầu ra T
1
bắt buộc phải là Tsj.
Để nối khe thời gian Tsi của PCMv
1
với khe Tsj của PCMr
2
thì chuyển mạch
T
1
làm việc nối thời gian với khe Tsj bắt buộc ở đầu ra chuyển mạch T
1
luồng

PCMv của T
1
là luồng PCMv
1
của S. Chuyển mạch S làm việc nối khe thời gian
Tsj của hàng 1 với khe Tsj của cột 2 qua tiếp điểm (1,2). Kết quả số liệu từ khe
thời gian Tsi của PCMv
1
đã được nối với khe thời gian Tsi của luồng PCMr
2
.
Nhận xét: Chuyển mạch T làm việc ở chế độ nối bắt buộc vì vậy khả năng
nhỡ việc xảy ra là rất lớn. Nếu tại thời điểm đó khe thời gian cần nối đã được sử

14
T
0
T
1
T
2
T
0
T
1
T
2
PCMv
0
PCMv

1
PCMv
2
PCMr
0
PCMr
1
PCMr
2
0
1Tsj
2
Đồ án tốt nghiệp
dụng do đó chuyển mạch 2 tầng chỉ sử dụng cho các tổng đài có dung lượng trung
bình.

15
Đồ án tốt nghiệp
3.2. Chuyển mạch 3 tầng (T-S-T).
Hình 6 - Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch T-S-T
Chuyển mạch 3 tầng T-S-T bao gồm một chuyển mạch S là ma trận m x n
(3x3) tầng chuyển mạch T ở đầu vào có số chuyển mạch T bằng số hàng của S
tầng chuyển mạch T ở đầu ra có số chuyển mạch T bằng số cột S. Vì vậy dung
lượng tương ứng với ma trận của S. Do đó, dung lượng của cả tổng đài được tăng
lên.
3.2.1. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch 3 tầng.
Nối khe Tsi của PCMv
1
với khe Tsj của PCMr
2

.
- Hướng đấu nối: Qua Tv
1
, tiếp điểm (1,2) của S, Tr
2
chuyển mạch Tv
1
làm
việc nối khe Tsi của PCMv với một khe rỗi bất kỳ ở đầu ra Tv
1
là khe Ts
k
(là khe
tù do bất kỳ) chuyển mạch S làm việc nối khe Ts
k
của hàng một với khe Ts
k
của
cột 2, chuyển mạch Tr
2
làm việc nối khe Ts
k
với Tsj của Tr
2
. Kết quả số liệu từ khe
Tsi của PCMv
1
đã được nối với khe Tsj của PCMr
2
.

Nhận xét: Chuyển mạch Tv làm việc ở chế độ tự do bất kỳ nên khả năng nhỡ
việc xảy ra Ýt vì vậy chuyển mạch 3 tầng sử dụng cho tổng đài có dung lượng lớn.
3.3. Chuyển mạch 4 tầng.

16
T
0
T
1
T
2
T
0
T
1
T
2
PCMv
0
PCMv
1
PCMv
2
PCMr
0
PCMr
1
PCMr
2
0

1Tsj
2
Đồ án tốt nghiệp
Có thể nối chéo giữa các hệ thống chuyển mạch nên tăng được dung lượng
rất lớn.

17
Đồ án tốt nghiệp
Hình 7 - Sơ đồ khối đấu nối chuyển mạch 4 tầng.
Chuyển mạch 4 tầng bao gồm chuyển mạch S
vào
là ma trận m x n có n
chuyển mạch Tv. Một chuyển mạch số ở đầu ra là ma trận m x n như vậy có n
chuyển mạch Tr. Một chuyển mạch S không đối xứng nhưng cả mạng chuyển
mạch T-S-S-T là đối xứng do chuyển mạch 4 tầng có thể đấu chéo giữa các chuyển
mạch với nhau. Vì vậy, dung lượng tăng lên rất lớn. Dung lượng tối đa có thể tăng
lên m-1 lần. Do đó, chuyển mạch 4 tầng sử dụng trong tổng đài có dung lượng rất
lớn.

18
0 0
Tv
0
Tv
n-1
Tv
0
Tv
n-1
n x m

n x m
m x n
m x n
Tr
0
Tr
m-1
Tr
0
Tr
m-1
PCMv
0
PCMv
n-1
PCMv
0
PCMv
n-1
PCMr
0
PCMr
m-1
PCMr
0
PCMv
m-1
m-1 m-1
m-1 m-1
Tv Sv Sr Tr

(h) (h)
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG III - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ
PCM - TDM
I. Giới thiệu chung
Hệ thống thông tin tương tự là hệ thống thông tin truyền thống. Nó đã tồn tại
và phát triển nhưng do có nhiều nhược điểm như:
+ Bị tích luỹ tạp âm trong quá trình truyền dẫn nên cự ly thông tin bị hạn
chế.
+ Do quá trình truyền phải giữ nguyên dải tần dạng tín hiệu, phải truyền toàn
bộ giá trị tức thời của dạng tín hiệu nên dễ bị tạp âm tác động.
+ Không truyền được số liệu có tốc độ cao vì dải tần tín hiệu thoại bị hạn
chế (từ 0,3 - > 3,4 Khz).
+ Thiết bị cồng kềnh
- Từ lâu người ta đã nghiên cứu về thông tin số nhưng do công nghệ chưa
phát triển nên việc áp dụng thông tin số còn gặp nhiều khó khăn.
- Bắt đầu từ năm 80 do sự áp dụng của kỹ thuật số, kỹ thuật vi điện tử nên
thông tin số đã có điều kiện được đưa vào sử dụng và dần phát triển. Đến nay gần
như tất cả các quốc gia đã sử dụg thông tin sè.
- Để có thể áp dụng được cả thông tin tương tự và thông tin số và ngược lại
thì người ta đã sử dụng phương pháp điều chế sung mã PCM.
1. Ý tưởng:
- Điều chế PCM là phương pháp thông dụng nhất để chuyển đổi các tín hiệu
analog sang dạng digital và ngược lại để có thể vận chuyển qua một hệ thống
truyền dẫn số hay quá trình xử lý số người ta chuyển mạch lưu trữ số. Sự biến đổi
gồm các quá trình “ lấy mẫu lượng tử hoá, hoá mã”. Tuy nhiên PCM không phải
luôn được dùng để ghép kênh mà còn được dùng trong đơn kênh.
2. Ưu điển của thông tin sè:
+ Tạp âm không bị tích luỹ trong qua trình truyền dẫn nên tăng được cự ly
thông tin.

19
Đồ án tốt nghiệp
+ Có tính chống nhiễu cao vì tín hiệu được truyền đi chỉ có 2 dạng “ 0” và “
I” vì vậy ở đầu thu dễ nhận biết được tín hiệu mặc dù ở đầu thu vÉn bị tạp âm tác
động. Ở đầu thu sẽ nhận ra một mức ngưỡng để nhận biết được tín hiệu. Nếu tín
hiệu nhỏ hơn ngưỡng thì qui ước là mức “0” còn lớn hơn mức ngưỡng thì là mức
‘I”
11 11

00 00
t/h Mức ngưỡng

20
CLK
ph¸t
T/h
t¸i
sinh
Y
T/h
truyÒn
X(t)
Đồ án tốt nghiệp
* Dùng CLK (đồng bộ) với CLK phát điều kiển 1 trigiơ có khả năng tái sinh
lại tín hiệu như ban đầu.
* Thông tin số có khả năng truyền được số liệu có tốc độ cao, có khả năng
truyền được tín hiệu: (nhiều loại): như thông tin thoại, truyền chữ, truyền hình,
truyền số liệu gọi là mạng đa dịch vụ số.
* Áp dụng được công nghệ tiên tiến của kỹ thuật số, kỹ thuật vi điện tử nên

thiết bị có độ tin cậy cao, gọn nhẹ.
II. Lấy mẫu:
- Định nghĩa: Lấy mẫu là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo thời gian. Cơ sở
của việc lấy mẫu là định lý Canhnhicốp.
- Định lý: Một tín hiệu liên tục có dải tần hữu hạn có thể xác định bằng các
điểm rời rạc theo thời gian có chu kỳ thoả mãn điều kiện fs ≥ 2 fmax.
fmax: tần số giới hạn của thông tin liên tục.
fs: tần số lấy mẫu (tần số rời rạc hoá thông tin )
X (t)
Ts Ts
t
t t+ Ts t + 2Ts
- Ý nghĩa của việc lấy mẫu:
→ Toàn bộ giá trị tức thời của tín hiệu mã cần truyền.
+ Khi cần truyền một tín hiệu liên tục theo thời gian, thì không cần truyền đi
một số điểm có chu kỳ Ts thoả mãn điêu kiện fs ≥ 2 fmax. Như vậy ở đầu thu đã có
thể khôi phục lại được tín hiệu như ban đầu.
- Kết quả lấy mẫu nhận được dãy tín sung có biên độ bằng giá trị tức thời
của tín hiệu (ký hiệu là Upam).
- Sử dụng bộ điều chế độ sung để lấy mẫu.

21
Đồ án tốt nghiệp
+ Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có pha lăng đạt đến 10 Khz. Tuy
nhiên hầu hết năng lượng đều tập trung vào hơn trong dải này do đó các kêng
truyền thoại thường được giới hạn băng tần từ 0.3 - > 3,4 Khz. Tần số lấy mẫu là 8
Khz được chuẩn hóa quốc tế cho các đầu thu PCM.
+ Xét ở đầu thu: Phải khôi phục được tín hiệu liên tục X (t) từ dãy sung điều
biên Upam.
Tiến hành phân tích phổ của dãy sung điều biên Upam

2 dải tần
x
1
0 f
f
max
f
s
- f
Max
f
s
f
s
+ f
Max
Trong phổ của Upam gồm các thành phần:
+ Thành phần một chiều không mang tin
+ Thành phần của tín hiệu liên tục X (t) từ 0 -> f max
+ Tần số lấy mẫu fs là thành phần không mang tin
+ Hai dải biên fs ± f max.
- Để khôi phục lại X (t) thì ta chỉ cần sử dụng bộ lọc thông thấp tần số của
bộ lọc là fmax ≤ f lọc < fs - fmax => fs ≥ 2fmax (f
s
≥ 2f
max
) là điều kiện vô cùng
quan trọng phải có điều kiện này thì khi khôi phục tín hiệu mới không xảy ra hiện
tượng chồng phổ.
- Với tín hiệu thoại fmax = 4 Khz do đó fs = 8 Khz:

Khi chọn fs = 8 Khz là đã chấp nhận điều kiện xấu nhất. Không thể xảy ra
hiện tượng chồng phổ.
III. Lượng tử hoá:
- Là quá trình rời rạc tín hiệu theo biên độ (theo mức)

22
Đồ án tốt nghiệp
- Phải tiến hành lượng tử hoá vì: sau lấy mẫu nhận dãy sung điều biên Upam
nhưng không truyền trực tiếp dãy sung Upam đến đầu thu mà biến đổi dãy sung
Upam thành tín hiệu số gọi là mã hóa. Mỗi giá trị biên độ của Upam được mã hóa
bởi một từ mã.
- Những tín hiệu thoại là đại lượng ngẫu nhiên nên Upam cũng là một đại
lượng ngẫu nhiên, nên giá trị biên độ không xác định vì vậy không thể mã hoá
được.
- Phải hạn chế biên độ của Upam ở một giá trị nhất định để mã hóa.
Thực chất của lượng tử hoá là quá trình hạn chế biên độ của Upam ở một số
giá trị nhất định để đơn giản cho việc mã hoá.
- Có 2 phương pháp lượng tử hoá.
+ Lượng tử hoá đều
+ Lượng tử hoá không đều
1. Lượng tử hoá không đều
Là chia toàn bộ dải biên độ của tín hiệu thành những đoạn đều nhau
2 Xmax
∆ X = = const
n
Trong đó tín hiệu sẽ thay đổi từ (- X max; + Xmax)
+ Max
2Xmax t
- Max
2Xmax: là dải rộng của tín hiệu

n: là mức lượng tử hoá (tương ứng với 1 bước lượng tử hoá có 1 mức lượng
tử hoá)
4

23
Đồ án tốt nghiệp
nx
3
2 X (t)
1
0 t t + T

t+ 2T
s
t
- Sau đó sẽ gắn U
PAM
các giá trị biên độ ở mức gần nhất có sai sè ± ∆ X/2.
- Quá trình lượng tử hoá là quá trình làm tròn lấy gần đúng nên thường có
sai số làm cho ở đầu thu tín hiệu ban đầu (gọi là méo lượng tử hoá).
- Cách tính tạp âm của lượng tử đều.
∆X
2
N = const
12
Công suất tạp âm lượng tử hoá là hằng số không phụ thuộc vào độ lớn của
tín hiệu mà chỉ phụ thuộc vào độ lớn của ∆X vì vậy tỉ số S/N ≠ const.
- Để khắc phục được nhược điểm của lượng tử hoá đều thì ta dùng phuơng
pháp lượng tử hoá không đều.
2. Lượng tử hoá không đều:

- Tiến hành chia mức lượng tử hoá tỉ lệ với tín hiệu
∆X = KX
tín S
- Ưu điểm : Có tỉ số = = const
tạp N
S X
2
12
= = = const
N K
2
X
2
K
2
12
(S = X
2
công suất tỷ lệ với bình phương điện áp)
Để thực hiện lượng tử hoá không đều ta thực hiện tìm hàm y = f(x)

24
Đồ án tốt nghiệp
x: là lượng tử hoá không đều
Với ∆x = kx thì lương tử hoá đều
Vậy việc thực hiện lượng tử hoá đều với y tức là không đều với x
Ta có tỷ số: ∆y/∆x = 2y max/ nkx = dy/dx
AX
(0< x< 1 )
1+InA A

y = 1+ In Ax 1
( < x< 1)
1+ InA A
Nhận xét: Khi x nhỏ thì y là hàm bậc nhất của x nên đồ thị là tuyến tính
Khi x lớn thì y là hàm Igx
Xây dựng đồ thị của hàm y. Sử dụng 3 bit nhị phân để biểu diễn 8 đoạn tổ
hợp 000 đến 111.
Để mã hoá vùng dương thì cần 7 bit. Vùng âm đối xứng với vùng dương do
đó cần thêm một bit để mã hoá dấu.
b
0
b
1
b
2
b
3
b
4
b
5
b
6
b
7
Bit dùng để mã hoá dấu
Nếu dương thì b
0
= 1, nếu âm thì b
0

= 0.7 bit còn lại mã hoá mức.
Trục x được chia làm 8 đoạn theo tỷ lệ 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128.
H
111 G
α
110 F
101 E
100 D
011 C

25