Công nghệ chuyển mạch và cấu trúc tổng đài số SPC

Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA CÔNG NGHỆ
====  ====

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH VÀ CẤU
TRÚC TỔNG ĐÀI SỐ SPC

Sinh Viên Thực Hiện Lê Ngọc Tuấn
Lớp
Người Hướng Dẫn

46K-ĐTVT
Ks. Nguyễn Thị Kim Thu

Vinh - 5/ 2010

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

83


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

CHƯƠNG II. CẤU TRÚC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH SỐ
2.1. Chuyển mạch thời gian T
2.1.1. Chức năng của các bộ chuyển mạch thời gian số
Ta biết rằng chức năng của bộ chuyển mạch PAM có sử dụng trung kế âm tần
là thông tin cần chuyển mạch được nhớ từ khe thời gian phát (kênh nguồn) tới khe
thời gian thu (kênh đích). Tuy nhiên, đó là bộ chuyển mạch thời gian đối với tín
hiệu tương tự, nên mỗi bộ chuyển mạch đó (bộ trung kế âm tần) chỉ có khả năng
phục vụ cho một cuộc gọi đồng thời tại mỗi thời điểm. Nguyên tắc chuyển mạch
này cũng được áp dụng đối với các chuyển mạch thời gian số, nghĩa là thông tin cần
chuyển mạch cũng sẽ được nhớ trong một bộ nhớ từ khe thời gian phát và tới khe
thời gian thu nó sẽ được đọc ra từ bộ nhớ đó và cũng tạo ra khoảng thời gian trễ.
Tuy nhiên, trong trường hợp này sử dụng bộ nhớ tín hiệu số nên khả năng chuyển
mạch của nó cao hơn nhiều so với bộ nhớ tín hiệu PAM.
Hình 2.1 thể hiện nguyên lý chuyển mạch thời gian số. Các từ mã PCM của
các kênh (Channel-kênh) được sắp xếp kế tiếp nhau trong các khe thời gian tương
ứng (TS-Time slot khe thời gian) trên tuyến PCMin trên đầu vào, được đưa vào bộ
nhớ của chuyển mạch T và được nhớ trong các ngăn nhớ của bộ nhớ này. Các từ mã
đã được ghi trong bộ nhớ đó sau đó sẽ được đọc ra tại các khe thời gian cần thiết để
đưa ra các kênh trên tuyến PCMout trên đầu ra.
- Việc ghi các từ mã PCM của các kênh từ tuyến PCM in vào bộ nhớ của bộ
chuyển mạch và việc đọc chúng ra từ bộ nhớ đó để chuyển lên các kênh trên tuyến
PCMout phải được thực hiện theo các yêu cầu chuyển mạch của các kênh tương ứng.
Nghĩa là để thực hiện yêu cầu chuyển mạch Ch i

Chj thì từ mã PCM từ tuyến

PCMin được ghi vào tại TSi phải được đọc ra tại TSj để đưa ra tuyến PCMout.

- Mỗi từ mã PCM từ tuyến PCM in sẽ được nhớ trong mỗi ngăn nhớ riêng của
bộ chuyển mạch nên một bộ chuyển mạch có khả năng phục vụ đồng thời nhiều yêu
cầu chuyển mạch qua nó theo nguyên tắc phân khe thời gian.
- Thời gian từ mã PCM được nhớ trong ngăn nhớ của bộ chuyển mạch (còn
gọi là thời gian trễ) phụ thuộc vào vị trí giữa kênh nguồn và kênh đích.

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

84


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Hình 2.1 Tính năng của bộ chuyển mạch thời gian số giữ chậm tín hiệu
Ví dụ: Đối với thao tác chuyển mạch Ch i

Ch j thì thời gian giữ chậm

được xác định theo biểu thức sau:
tM

 125
( j − i)

= F
125

(F − i + j)

 F

i> j
i< j

tính theo µ s và 125/ F chính là độ rộng một khe thời gian. t M bằng số nguyên lần
các khe thời gian và có thể nhận các giá trị trong khoảng (0 125 µ s) như vậy bộ
chuyển mạch thời gian số về cơ bản là bộ nhớ logic dùng để nhớ các từ mã PCM có
nguyên tắc ghi, đọc các từ mã đó như thế nào đó để thực hiện được các thao tác
chuyển mạch qua nó. Trong các mục tiếp theo chúng ta sẽ xem xét cấu tạo và
nguyên lý hoạt động của từng chuyển mạch đó.
2.1.2. Bộ chuyển mạch thời gian số kiểu ghi vào tuần tự đọc ra ngẫu nhiên

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

85


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Bộ chuyển mạch thời gian số loại này làm việc theo nguyên tắc ghi thông tin
từ các kênh đầu vào một cách tuần tự và đọc chúng để đưa ra các kênh đầu ra một
cách ngẫu nhiên (Time Switch Sequenctial Write Random Read ký hiệu T-SWRR).
a. Cấu tạo
- T- MEM : Time Memory - Bộ nhớ thời gian (Bộ nhớ thoại)
- C- MEM : Control Memory - Bộ nhớ điều khiển (Bộ nhớ địa chỉ)
- TS - Time Slot : Khe thời gian
- TS - Counter : Bộ đếm thời gian

- Selector : Bộ chọn
- add : address bus : Bus địa chỉ
- R/w : Read/write : đọc / viết.
Hình 2.2 thể hiện sơ đồ khối chức năng của bộ chuyển mạch thời gian kiểu
ghi tuần tự đọc ngẫu nhiên. Nó gồm hai bộ nhớ: T-MEM là bộ nhớ để nhớ các từ
mã PCM, C-MEM là bộ nhớ địa chỉ để điều khiển việc đọc các ngăn nhớ T-MEM
(C-MEM còn được gọi là Bộ nhớ điều khiển). Cả hai bộ nhớ C-MEM và T-MEM
đều có số ngăn nhớ là F bằng với số kênh trên tuyến PCM (F có thể là 32, 64, 128,
256, 512 hoặc 1028) số bít trong mỗi ngăn nhớ của T-MEM bằng số bít của từ mã
PCM (8 bít), số bít của mỗi ngăn nhớ của C-MEM bao gồm P bít địa chỉ ngăn nhớ
T-MEM cần đọc và 1 bít chỉ thị bận rỗi (bít B).
p = log2 F = ldF
Bus địa chỉ (add) của cả T-MEM và C-MEM đều là p bít. Ngoài các bộ nhớ
T-MEM và C-MEM bộ chuyển mạch T-SWRR còn có các khối chức năng logic
khác, đó là bộ đếm khe thời gian TS Counter dùng để tạo ra tín hiệu định thời đồng
bộ các công việc tuần tự theo các khe thời gian tương ứng với việc đưa số liệu từ
tuyến đầu vào vào bộ nhớ T-MEM và đọc số liệu từ bộ nhớ T-MEM để chèn vào
các kênh đầu ra.
b. Hoạt động
* Ghi thông tin từ tuyến PCMin vào các ngăn nhớ của T-MEM:
Tại khe TS0, từ mã PCM của kênh Ch0 xuất hiện trên đầu vào của T-MEM.
Bộ đếm khe thời gian TS-Counter cung cấp địa chỉ 0 qua bộ Selector1 đưa tới Bus
add của T-MEM bít R/W = 0 vậy là từ mã của Ch 0 sẽ được ghi vào ngăn 0 của TLê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

86


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

MEM. Đến TS1, bộ đếm TS-Counter cung cấp địa chỉ 1 qua Selector1 để điều khiển
ghi từ mã của kênh Ch1 từ tuyến PCMin vào ngăn1 của T-MEM, tương tự như thế
TS-Counter sẽ tăng thêm một sau mỗi khe thời gian và từ mã của các kênh đầu vào
sẽ lần lượt được ghi vào các ngăn tương ứng của T-MEM, cho tới khe thời gian TS F1

từ mã của kênh ChF-1 sẽ được ghi vào ngăn cuối cùng của T- MEM - ngăn F-1. Đó

là một chu kỳ tương ứng với một khung (frame). Sau đó chu kỳ mới lại bắt đầu từ
TS0 nhưng với từ mã mới của Ch 0 sẽ lại được ghi vào ngăn 0 của T-MEM. Trong
khoảng thời gian TS0 của chu kỳ này tới TS0 của chu kỳ sau thì từ mã PCM đã được
ghi trong ngăn 0 của T-MEM phải được đọc ra. Từ mã mới của kênh Ch 0 sẽ được
ghi vào ngăn 0 của T-MEM thay thế từ mã cũ. Tương tự như vậy đối với các kênh
tiếp theo trong các khe kế tiếp.
* Đọc thông tin từ bộ nhớ T-MEM:
Việc đọc từ mã PCM từ một ngăn nhớ nào đó của T-MEM để đưa ra kênh
trên tuyến PCMout được điều khiển bởi từ mã địa chỉ chứa trong ngăn nhớ của
CMEM theo nguyên tắc địa chỉ của ngăn nhớ T-MEM cần đọc sẽ được nhớ trong
ngăn nhớ của C-MEM mà thứ tự của ngăn nhớ C-MEM này trùng với thứ tự của
kênh đầu ra. Nghĩa là để đọc ngăn nhớ i của T-MEM đưa ra kênh Ch j trên tuyến
PCMout thì địa chỉ [i] phải được nhớ trong ngăn j của C-MEM và cứ tới khe thời
gian TSJ thì địa chỉ [i] trong ngăn j của C-MEM được đọc ra cùng bít B trong ngăn
đó đưa lên bộ Selector1 để đưa tới add Bus của T-MEM điều khiển việc đọc ngăn i
của T-MEM. Do từ mã PCM từ ngăn i của T-MEM được đọc trong khe TS J nên nó
sẽ được chèn vào kênh ChJ của tuyến PCMout. Như vậy việc ghi thông tin từ tuyến
PCMin vào bộ nhớ T-MEM được tiến hành tuần tự theo địa chỉ được cấp từ bộ TS
counter qua Selector1 còn việc đọc thông tin từ bộ nhớ T-MEM được tiến hành
ngẫu nhiên dưới sự điều khiển của C-MEM, nghĩa là C-MEM cung cấp địa chỉ đọc
T-MEM qua Selector1.
* Hoạt động của C-MEM:

Bộ nhớ này hoạt động theo phương thức ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự và
thông tin đọc ra từ các ngăn nhớ của nó được đưa lên bộ Selector1. Nếu bít trạng
thái B của từ mã được đọc ra từ ngăn nhớ C-MEM có giá trị "0" logic thì P bít còn
lại của nó sẽ được đưa qua Selector1 tới add Bus của T-MEM và tín hiệu R/W từ

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

87


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Selector1 sẽ là ''1'' nghĩa là đọc ngăn nhớ của T-MEM mà địa chỉ của nó được thể
hiện qua P bit đưa từ C- MEM.
Việc ghi thông tin địa chỉ vào ngăn nhớ của C-MEM được tiến hành theo số
liệu điều khiển chuyển mạch được đưa từ phân hệ điều khiển qua C-Bus. Số liệu
này thường bao gồm địa chỉ bộ chuyển mạch, địa chỉ ngăn nhớ và số liệu điều khiển
sẽ ghi vào ngăn nhớ đó. Địa chỉ bộ chuyển mạch add.sw sẽ được bộ chọn Selector2
phân tích, nếu nó trùng với add.sw của bộ chuyển mạch này thì Selector2 sẽ chuyển
R/W của nó về "0" logic , P+1 bit (P bit số liệu địa chỉ điều khiển T-MEM và bit B)
sẽ được ghi vào ngăn nhớ của C-MEM mà địa chỉ của ngăn nhớ đó được đưa bởi P
bít khác từ C-Bus qua bộ Selector2 lên add Bus của C-MEM.

Hình 2.2. Sơ đồ khối chức năng của bộ chuyển mạch thời gian số kiểu T-SWRR
Việc đọc số liệu điều khiển từ các ngăn nhớ của C-MEM để đưa lên bộ
Selector1 điều khiển quá trình đọc bộ nhớ T-MEM được tiến hành đồng bộ, tuần tự
theo bộ đếm TS-counter. Khi bộ đếm TS-counter có giá trị 0 thì đọc ngăn 0 của CMEM, nếu bít B trong ngăn đó bằng 1 thì bỏ qua. Còn nếu B = 0 thì Selector1 sẽ
đưa P bít số liệu địa chỉ đọc được từ ngăn 0 của C-MEM lên add.Bus của T-MEM

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

88


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

để đọc ngăn nhớ tương ứng của T-MEM đưa kênh 0 trên tuyến PCM out. Tại khe TS1
P bít từ TS-counter lại qua Selector2 để đọc ngăn 1 của C-MEM và tuỳ thuộc vào
bít B trong ngăn đó, từ mã điều khiển đọc ra từ ngăn này có thể sẽ bị bỏ qua nếu
B=1 hay sẽ đưa qua Selector1 để điều khiển đọc một ngăn nào đó của T-MEM để
đưa Ch1 trên PCMout nếu B=0. Cứ như vậy các ngăn tiếp theo của C-MEM sẽ tham
gia vào quá trình điều khiển việc đọc các ngăn nhớ của T-MEM. Như vậy chế độ
thường xuyên, tuần tự của C-MEM là chế độ đọc để đưa số liệu điều khiển lên TMEM, còn chế độ đột suất (ngẫu nhiên) của nó là ghi thông tin điều khiển từ C-Bus
vào ngăn nhớ cần thiết khi bắt đầu thiết lập nối hoặc khi kết thúc nối. Khi thiết lập
nối P bít địa chỉ điều khiển cùng bít B=0 sẽ được ghi vào ngăn nhớ tương ứng của
C-MEM, còn khi kết thúc chỉ cần ghi B=1 vào ngăn nhớ đó.
Qua phân tích trên đây về hoạt động của các bộ nhớ T-MEM và C-MEM của
bộ chuyển mạch thời gian số kiểu ghi tuần tự-đọc ngẫu nhiên, ta thấy để thực hiện
một thao tác chuyển mạch từ kênh i sang kênh j (Ch i

ChJ) qua bộ chuyển mạch

loại này thì đầu tiên phần điều khiển chuyển mạch phải ghi địa chỉ [i] vào ngăn j
của C-MEM (quá trình ghi ngẫu nhiên). Còn thông tin từ các kênh đầu vào được ghi
tuần tự vào các ngăn nhớ tương ứng của T-MEM. Như thế kênh Ch i đầu vào sẽ
được ghi vào ngăn nhớ i của T-MEM. Đồng thời các ngăn nhớ của C-MEM cũng
được đọc ra tuần tự theo thứ tự khe thời gian và số liệu điều khiển được đọc ra từ

mỗi ngăn nhớ của C-MEM sẽ chỉ ra ngăn nhớ của T-MEM sẽ được đọc trong khe
thời gian tương ứng để đưa ra kênh đầu ra tương ứng với thứ tự của ngăn nhớ CMEM đó. Như thế tới khe thời gian TS J ngăn j của C-MEM được đọc và địa chỉ [i]
được đọc ra từ ngăn nhớ này sẽ điều khiển đọc ngăn nhớ i của T-MEM để đưa ra
kênh ChJ trên tuyến PCMout .
2.1.3. Bộ chuyển mạch thời gian số kiểu ghi vào ngẫu nhiên đọc ra tuần tự
(Time Switch Random Write Sequential Read T-RWSR)
a. Cấu tạo
Về cấu tạo chuyển mạch thời gian số kiểu ghi vào ngẩu nhiên đọc ra tuần tự
(T-RWRS), giống với T-SWRR nghĩa là chúng củng bao gồm bộ nhớ T-MEM, bộ
nhớ C-MEM các bộ Selector và bộ đếm định thời. Tuy nhiên, chúng lại khác nhau
về nguyên lý ghi, đọc thông tin đối với các bộ nhớ T-MEM và C-MEM. Để đơn

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

89


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

giản ta chỉ xem xét sơ đồ khối tóm tắt của bộ chuyển mạch loại này như thể hiện
trên hình 2.3.

Hình 2.3. Sơ đồ khối tóm tắt của bộ chuyển mạch thời gian số kiểu T-RWSR
Bộ nhớ T-MEM dùng để nhớ các từ mã PCM, còn bộ nhớ C-MEM dùng để
chứa các thông tin điều khiển quá trình ghi các từ mã PCM vào các ngăn nhớ của
T-MEM. Cả hai bộ nhớ T-MEM và C-MEM đều có cùng số ngăn nhớ là F (0

F-1)

bằng với số kênh của tuyến PCM (F có thể là 32, 64, 128, 256, 512 và 1024). Số bít
của mỗi ngăn nhớ T- MEM bằng số bít của từ mã PCM (8 bít), số bít của mỗi ngăn
nhớ C-MEM là P+1 (trong đó có P bít địa chỉ và 1 bít trạng thái rỗi/bận (bit B- Busy
bit). P được xác định theo biểu thức:
P = log2F = ldF
b. Hoạt động
Cả hai bộ nhớ T-MEM và C-MEM của T-RWSR đều làm việc theo kiểu
RWSR (nghĩa là ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự). Khi cần thiết lập một thao tác
chuyển mạch nào đó thì phần điều khiển chuyển mạch sẽ đưa số liệu điều khiển
(Data) tới C-MEM và ghi nó vào ngăn nhớ điều khiển cần thiết cho thao tác
chuyển mạch đó theo nguyên tắc: số thứ tự của ngăn nhớ C-MEM trùng với số thứ
tự của kênh đầu vào, còn số liệu điều khiển ghi vào ngăn nhớ đó trùng với thứ tự

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

90


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

kênh đầu ra và chính là địa chỉ của ngăn nhớ T-MEM mà từ mã của kênh đầu vào
sẽ ghi được vào đó.
Ví dụ: Để thực hiện thao tác chuyển mạch Ch i

ChJ thì tại thời điểm thiết

lập, phần điều khiển sẽ đưa số liệu điều khiển tới C-MEM và ghi địa chỉ [j] vào

ngăn nhớ i của C-MEM, đồng thời chuyển bít B của ngăn này về giá trị 0. Trong
mỗi chu kỳ, khi TS-counter đếm tới i, nghĩa là tại khe thời gian TS i, địa chỉ đọc CMEM là i và ngăn nhớ i của C-MEM được đọc, địa chỉ [j] cùng bít B=0 của ngăn i
này sẽ được đưa lên đầu W của T-MEM để điều khiển việc ghi từ mã PCM của
kênh Chi từ PCMin vào ngăn j của T-MEM. Từ mã này sẽ được nhớ tại đó tới khe
TSJ sẽ được đọc ra (đọc tuần tự) để đưa ra kênh Ch J trên PCMout Như vậy ở mỗi chu
kỳ (125 µ s) cứ tới khe TSi thì một từ mã mới của kênh Chi lại được ghi vào ngăn
nhớ j của T-MEM dưới sự điều khiển của ngăn i C-MEM (ghi ngẫu nhiên) và tới
khe TSJ thì từ mã đã nhớ trong ngăn j của T-MEM sẽ được đọc ra để đưa ra kênh
ChJ đầu ra (đọc tuần tự). Nghĩa là thực hiện thao tác chuyển mạch Ch i

ChJ theo

hai bước:
- Bước 1: Tại TSi ghi từ mã của kênh ChiPCMin vào ngăn j của T-MEM
theo điều khiển từ ngăn i của C-MEM.
- Bước 2: Tại TSJ đọc từ mã từ ngăn j T-MEM để đưa ra kênh chJPCMout
theo tuần tự.
Như vậy, cũng giống trường hợp T-SWRR khi đi qua chuyển mạch T-RWSR
thông tin sẽ bị trễ (giữ chậm) một khoảng t M được xác định theo biểu thức 2.5 và
loại T-RWSR cũng là chuyển mạch toàn thông, không tổn thất nội.
2.1.4. Khả năng áp dụng chuyển mạch T trong thực tiễn
Thời kỳ đầu, khi mới áp dụng kỹ thuật chuyển mạch số, do giá thành chế tạo
các bộ nhớ rất cao nên cấu trúc chuyển mạch S-T-S (không gian-thời gian-không
gian) được áp dụng rộng rải để giảm số chuyển mạch thời gian số. Trong cấu trúc
đó các chuyển mạch T ở khâu giữa thường dùng loại T-RWRR. Sau này, giá thành
chế tạo các bộ nhớ số giảm mạnh, công nghệ chế tạo vi mạch số cho phép chế tạo
các bộ dung lượng lớn, tốc độ cao nên cấu trúc T-S-T được sử dụng rộng rải hơn do
khả năng phục vụ tốt hơn, khả thông cao, giá thành thấp, đặc biệt có nhiều ưu điểm
trong điều khiển và chọn tuyến. Trong cấu trúc này tầng T đầu vào thường sử dụng
các bộ chuyển mạch loại T-SWRR, còn ở tầng T đầu ra lại dùng các bộ chuyển

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

91


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

mạch loại T-RWSR để cho được ưu điểm về điều khiển (xem xét sau ở phần điều
khiển chuyển mạch).
Nhìn chung khả năng chuyển mạch của bộ chuyển mạch thời gian số là rất
lớn. Một bộ chuyển mạch thời gian cho luồng PCM F kênh tương đương với một
ma trận FxF toàn thông. Vì vậy nếu dung lượng của tổng đài không lớn (tới vài
trăm thuê bao) thì chỉ cần dùng một bộ chuyển mạch thời gian số phục vụ cho cả
chuyển mạch thoại và các tín hiệu báo hiệu. Đối với các tổng đài dung lượng trung
bình và dung lượng lớn nên áp dụng cấu trúc TS, ST hoặc TST. Trong các cấu trúc
trên, do phương thức ghép và phân kênh tuần tự nên bao giờ cũng phải có chuyển
mạch thời gian số để thay đổi sự tuần tự đó thì mới tạo ra sự chuyển mạch các
kênh.
Các chuyển mạch thời gian số tạo ra trễ tín hiệu khi qua chuyển mạch đó. Tuỳ
thuộc vào từng yêu cầu chuyển mạch mà thời gian trễ T M có thể khác nhau (phụ
thuộc vào khoảng cách khe thời gian giữa kênh nguồn và kênh đích), nhưng đối với
một yêu cầu chuyển mạch thì TM sẽ không đổi với mọi từ mã và do đó các từ mã kế
tiếp nhau không bị thay đổi phân bố về thời gian, nghĩa là các chuyển mạch số PCM
không gây méo pha. Đặc tính này rất quan trọng đối với những dịch vụ nhạy cảm
với trễ như thoại, video, fax…
2.2. Chuyến mạch không gian S
2.2.1. Chức năng
Trong phần chuyển mạch thời gian số cũng đã cho thấy, về mặt lý thuyết,

nếu bộ chuyển mạch thời gian số có tốc độ chuyển mạch đủ lớn thì chỉ cần một bộ
chuyển mạch thời gian số cũng có thể đảm bảo chức năng chuyển mạch giữa các
mạch đầu cuối (giữa thuê bao-thuê bao, thuê bao-trung kế, trung kế-trung kế, thuê
bao với thiết bị báo hiệu, trung kế với thiết bị báo hiệu). Tuy nhiên, do hạn chế về
khả năng công nghệ nên không thể chế tạo bộ chuyển mạch thời gian số có dung
lượng quá lớn (do bị giới hạn bởi tốc độ truy cập bộ nhớ). Do vậy, trong các tổng
đài dung lượng trung bình và dung lượng lớn thì toàn bộ tổng đài được tổ chức
thành các nhóm, mỗi nhóm giao tiếp với trường chuyển mạch bằng một hoặc một số
tuyến PCM. Từ đó có khái niệm trường chuyển mạch nhóm. Như thế sẽ phát sinh

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

92


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

yêu cầu chuyển mạch thông tin từ nhóm này sang nhóm khác, nghĩa là từ tuyến
PCMin của nhóm này sang tuyến PCMout của nhóm khác.
Ví dụ các yêu cầu chuyển mạch thường có dạng tổng quát:
Chi PCMP

ChJ PCMQ

Các yêu cầu này bao gồm cả thao tác chuyển mạch về thời gian (từ kênh Ch i
sang kênh ChJ) và cả thao tác chuyển mạch về không gian (từ tuyến PCM inP sang
tuyến PCMoutQ)
Vậy bộ chuyển mạch không gian thực hiện chức năng chuyển mạch thông tin

từ một kênh Chi trên tuyến PCMinP tới kênh Chi trên tuyến PCMoutQ nào đó, nghĩa là
chỉ chuyển thông tin từ tuyến PCM in này tới một trong các tuyến PCM out mà không
làm thay đổi thứ tự kênh (giữ nguyên thứ tự kênh Ch i). Hay nói cách khác, chuyển
mạch không gian số thực hiện chức năng chuyển từ mã PCM của kênh trên tuyến
PCM đầu vào nào đó tới kênh có cùng thứ tự với nó trên một trong các tuyến PCM
đầu ra của bộ chuyển mạch.
Như vậy, thao tác chuyển mạch của bộ chuyển mạch không gian có thể viết
dưới dạng tổng quát:
Chi PCMP

Chi PCMQ

trong biểu thức trên, phần đứng trước dấu
đứng sau dấu

thể hiện địa chỉ kênh đầu vào, phần

thể hiện địa chỉ kênh đầu ra. Biểu thức trên cũng có thể viết dưới

dạng:
Chi PCMinP

Chi PCMoutQ

2.2.2. Chuyển mạch S điều khiển theo đầu vào
a. Cấu tạo
Cấu tạo của bộ chuyển mạch S điều khiển theo đầu vào gồm ma trận
chuyển mạch và bộ nhớ điều khiển. Ma trận chuyển mạch bao gồm các hàng là
các tuyến đầu vào, được ký hiệu PCM in0
PCMout0

PCM inN-1, các cột là các tuyến ra

PCM outM-1 .Giao điểm giữa hàng và cột là phần tử chuyển mạch. Phần

tử chuyển mạch là mạch cổng logic thực hiện chức năng của mạch Và (logic AND);
một đầu vào của phần tử chuyển mạch được nối với tuyến PCM in, đầu ra nối với
tuyến PCMout, đầu vào thứ hai (đầu điều khiển) của các phần tử chuyển mạch trong
cùng một hàng được nối với giải mã điều khiển GM. Các phần tử chuyển mạch

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

93


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

trong mỗi hàng được đánh số theo số thứ tự của các tuyến PCM out để tương ứng với
các đầu ra của giải mã điều khiển.

Hình 2.4. Bộ chuyển mạch không gian số điều khiển theo đầu vào
* Bộ nhớ điều khiển C-MEM được tổ chức theo hàng (theo đầu vào).
Mỗi hàng có F-1 ngăn nhớ (bằng số kênh của tuyến PCM). Số bít trong mỗi
ngăn nhớ đủ để diễn giải địa chỉ của phần tử chuyển mạch trong hàng dưới dạng từ
mã nhị phân và được xác định bởi biểu thức:
Log2M

Nếu log2M là số nguyên

r=

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

94


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh
Int (log2M )+1

Nếu log2M không phải là số nguyên

b. Nguyên lí hoạt động
Khi cần thực hiện một thao tác chuyển mạch nào đó qua bộ chuyển mạch
không gian điều khiển theo đầu vào thì hệ thống điều khiển cũng ghi số liệu điều
khiển cần thiết vào ngăn nhớ điều khiển tương ứng của bộ nhớ C-MEM. Sau đó số
liệu điều khiển đã ghi sẽ được đọc ra tại khe thời gian tương ứng trong mỗi chu kỳ
để điều khiển phần tử chuyển mạch cụ thể cho thao tác chuyển mạch đó. Khi cần
kết thúc thao tác chuyển mạch này thì phần điều khiển sẽ xoá số liệu điều khiển đã
ghi trong ngăn nhớ tương ứng với thao tác chuyển mạch này trong C-MEM.
Ví dụ: Để thực hiện thao tác chuyển mạch Ch 3PCM1

Ch3PCM2 thì cần ghi

[2] vào ngăn 3 hàng 1 của C-MEM. Tại khe thời gian TS 3 của mỗi chu kỳ thì [2]
trong ngăn 3 hàng 1 của C-MEM lại được đọc ra để mở phần tử chuyển mạch 2
trong hàng 1 của ma trận chuyển mạch trong suốt khe TS 3 vì vậy kênh Ch3PCMin1

được chuyển tới kênh Ch3PCMout2. Khi [2] bị xoá khỏi ngăn 3 của hàng 1 trong
CMEM thì thao tác chuyển mạch trên sẽ bị kết thúc.
2.2.3. Chuyển mạch S điều khiển theo đầu ra
a. Cấu tạo
Bộ chuyển mạch không gian số điều khiển theo đầu ra gồm hai phần, đó là
ma trận chuyển mạch và bộ nhớ điều khiển. Ma trận chuyển mạch được tổ chức
theo hàng và cột. Các hàng là các tuyến PCM in, các cột là các tuyến PCM out, giao
điểm giữa hàng và cột là phần tử chuyển mạch. Phần tử chuyển mạch thực hiện
chức năng của mạch và (mạch logic AND); thường đó là mạch cổng ba trạng thái.
Một đầu vào của cổng được nối với tuyến PCM in (hàng), đầu ra nối với tuyến
PCMout (cột), đầu vào thứ hai (đầu điều khiển) được nối đến bộ nhớ điều khiển. Mỗi
phần tử chuyển mạch trong cột được gán một mã nhị phân tương ứng với thứ tự (địa
chỉ) của tuyến PCMin.
Bộ nhớ điều khiển C-MEM (Control Memory hay Connection Memory)
được tổ chức theo đầu ra (theo cột, vì thế bộ chuyển mạch không gian loại này còn
được gọi là Bộ chuyển mạch không gian số điều khiển theo cột), mỗi cột có F ngăn
nhớ (từ 0 đến F-1) bằng với dung lượng của tuyến PCM. Ngoài ra mỗi cột còn có

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

95


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

một bộ giải mã điều khiển để giải mã các từ mã địa chỉ thành tín hiệu điều khiển
đưa đến từng phần tử chuyển mạch trong cột.

Hình 2.5. Bộ chuyển mạch không gian số điều khiển theo đầu ra
Số bít trong mỗi ngăn nhớ phải đủ để chứa từ mã địa chỉ của các phần tử
chuyển mạch và được xác định theo biểu thức:
Log2N

Nếu log2N là số nguyên

Int (log2N)+1

Nếu log2N không phải là số nguyên

r=

b. Hoạt động

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

96


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Các hoạt động của bộ chuyển mạch này bao gồm ghi thông tin điều khiển
vào C-MEM, đọc và giải mã thông tin điều khiển đó để điều khiển phần tử chuyển
mạch. Thứ tự thực hiện các thao tác đó như sau: Khi cần thực hiện một thao tác
chuyển mạch nào đó qua bộ chuyển mạch này thì hệ thống điều khiển sẽ gửi dữ liệu
điều khiển đến để ghi vào C-MEM. Dữ liệu này bao gồm địa chỉ cột, địa chỉ ngăn
nhớ của C-MEM và số liệu ghi vào ngăn nhớ đó với tương ứng sau: địa chỉ ngăn

nhớ trùng với kênh cần chuyển mạch, địa chỉ cột của ngăn nhớ đó trùng tuyến
PCMout, số liệu ghi vào ngăn nhớ trùng với mã nhị phân của tuyến PCMin
Ví dụ: Để thực hiện thao tác chuyển mạch Ch iPCMP

ChiPCMQ thì địa chỉ

ngăn nhớ là i, cột Q, số liệu ghi vào ngăn nhớ [P]; nghĩa là từ mã P được ghi vào
ngăn i cột Q của C-MEM. Tại khe TS i từ mã PCM của kênh Chi xuất hiện trên
tuyến PCMinP. Lúc này ngăn i của cột Q của C-MEM được đọc và đưa ra giải mã
GMQ tạo ra tín hiệu mở phần tử chuyển mạch P trong cột Q của ma trận chuyển
mạch. Như vậy từ mã PCM của kênh Ch i từ tuyến PCMinP sẽ qua phần tử chuyển
mạch P của cột Q để đưa ra tuyến PCM. Cứ như vậy trong mỗi chu kỳ tại khe TS i
phần tử P cột Q của ma trận chuyển mạch lại được mở dưới sự điều khiển của số
liệu điều khiển đã được ghi trong ngăn i cột Q của C-MEM để chuyển từ mã PCM
của kênh ChiPCMinP sang kênh ChiPCMoutQ. Khi cần kết thúc thao tác chuyển mạch
này phần điều khiển sẽ xoá số liệu điều khiển đã ghi trong ngăn i cột Q của C-MEM
thì thao tác đó sẽ chấm dứt.
2.2.4. Khả năng áp dụng chuyển mạch S
- Tín hiệu qua bộ chuyển mạch không gian số phải là tín hiệu dạng số và chỉ
có thể đi từ đầu vào tới đầu ra của bộ chuyển mạch tức là từ một PCM in nào đó tới
một trong các PCMout (do phần tử chuyển mạch là phần tử logic nên chỉ cho tín hiệu
số đi qua theo một chiều).
- Các bộ chuyển mạch không gian số làm việc theo nguyên tắc phân khe thời
gian. Mỗi thao tác chuyển mạch được thực hiện trong một khe thời gian cụ thể
tương ứng với kênh được chuyển mạch.
- Một phần tử chuyển mạch có thể phục vụ đồng thời nhiều thao tác chuyển
mạch (trong các khe thời gian khác nhau).

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

97


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

- Bộ chuyển mạch không gian số không thể thực hiện chức năng chuyển đổi
khe thời gian vì vậy thường hoạt động cùng các bộ chuyển mạch thời gian số.
2.3. Trường chuyển mạch
2.3.1. Trường chuyển mạch 2 tầng
Thông thường khi dung lượng của tổng đài tăng, thì nhu cầu chuyển mạch
cũng tăng. Đối với các tổng đài trung bình và tổng đài lớn tín hiệu từ các nhóm thuê
bao, trung kế, các tuyến truyền dẫn và các thiết bị báo hiệu thường được ghép kênh
bằng một vài cấp ghép và tạo thành một số tuyến PCM in đưa tới trường chuyển
mạch. Từ đầu ra của trường chuyển mạch cũng sẽ có một số tuyến PCM out đưa trở
lại phân hệ ứng dụng.
Như vậy sẽ có nhu cầu chuyển mạch giữa các mạch đầu cuối của nhóm này với
mạch đầu cuối của nhóm khác, nghĩa là sẽ có yêu cầu chuyển mạch giữa một kênh nào
đó của một tuyến PCM này với một kênh khác của cùng một tuyến PCM hay một tuyến
PCM khác. Yêu cầu chuyển mạch đó có thể viết dưới dạng tổng quát:
ChiPCMP

ChJ PCMQ”

(1)

trong đó các chỉ số i, j và P, Q có thể trùng hoặc khác nhau từng cặp.
Yêu cầu chuyển mạch dạng này bao gồm hai thao tác chuyển mạch cơ bản:
Thứ nhất là chuyển thông tin từ kênh i sang kênh j, viết tắt là Ch i

ChJ. Thứ hai là

chuyển từ kênh j tuyến PCM P sang kênh j tuyến PCM Q, nghĩa là chuyển từ
tuyến P sang tuyến Q mà không làm thay đổi chỉ số kênh và viết tắt là
ChJPCMP

ChJPCMQ”.

a. Trường chuyển mạch T-S (Time switch-Space switch)
* Cấu tạo
Cấu trúc T-S gồm 2 tầng chuyển mạch: Tầng đầu là chuyển mạch thời gian
ITXB (Incoming Time Switch Board), mỗi tuyến PCM đầu vào (PCM in) được đưa
tới một bộ chuyển mạch thời gian số (T). Đầu ra của các bộ chuyển mạch thời gian
số được đưa tới tầng chuyển mạch thứ hai, vào bộ chuyển mạch không gian số SXB
(Space Switch Board). Các đầu ra của bộ chuyển mạch không gian chính là các
tuyến PCMout. Cấu trúc này đươc minh hoạ trên hình 2.6

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

98


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

* Hoạt động
Giả sử yêu cầu thực hiện chuyển mạch (1)
Bước 1: Tại bộ chuyển mạch T P thực hiện thao tác chuyển mạch về thời gian,

đó là chuyển thông tin từ khe i sang khe j qua bộ chuyển mạch T P. Thao tác này có
thể viết tắt là:
TP: Chi

ChJ , hay ChiPCMP

ChJPCMP’ (1.1)

Bước 2: Tại bộ chuyển mạch S thực hiện thao tác chuyển mạch không gian,
chuyển thông tin từ tuyến vào P sang tuyến ra Q tại khe j. Thao tác này có thể viết
tắt là:
PCMP’

PCMQ” tại khe j, hay ChJPCMP’

ChJPCMQ” (1.2)

Trong cấu trúc T-S các tuyến PCM phải cùng dung lượng, các bộ chuyển
mạch thời gian ở đầu vào nên dùng loại T-SWRR, bộ chuyển mạch không gian số ở
tầng ra có thể dùng loại điều khiển theo đầu ra (theo cột) hoặc loại điều khiển theo
đầu vào (theo hàng) vì nó là chuyển mạch vuông (N × N). Với việc sử dụng các bộ
chuyển mạch như vậy sẽ thuận lợi cho việc ghi thông tin điều khiển vào các bộ nhớ
C-MEM của các bộ chuyển mạch này. Ví dụ với lựa chọn gồm các chuyển mạch
ITXB là loại T-SWRR, chuyển mạch S là loại điều khiển theo đầu ra thì đối với các
thao tác chuyển mạch (1.1) và (1.2) trên đây thông tin điều khiển sẽ được ghi vào
ngăn j của CMEM TP và ngăn j cột Q của C-MEM S. Việc ghi thông tin điều khiển

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

99

Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

vào các ngăn nhớ điều khiển có cùng thứ tự có thể được tiến hành tại chính khe thời
gian nhịp đó và khi đó sẽ bớt được một trường địa chỉ xác định ngăn nhớ cần ghi.
Còn nếu đầu vào sử dụng các bộ chuyển mạch kiểu T-RWSR thì thông tin điều
khiển lại phải ghi vào ngăn i của CMEMTP và ngăn j cột Q của CMEMS, như vậy
chúng không có cùng thứ tự và việc ghi các thông tin điều khiển sẽ phức tạp hơn.
b. Trường chuyển mạch S-T (Space switch-Time switch)
* Cấu tạo
Cấu trúc chuyển mạch này được minh hoạ trên hình 2.7. Đầu vào sẽ là bộ
chuyển mạch không gian số N × N, điều khiển theo đầu ra hoặc theo đầu vào, tầng
ra sẽ là các bộ chuyển mạch thời gian số. Trong cấu trúc này lại cần sử dụng loại bộ
chuyển mạch thời gian kiểu T-RWSR ở tầng chuyển mạch thời gian đầu ra.

Hình 2.7. Cấu trúc chuyển mạch hai khâu S-T
* Hoạt động
Giả sử bộ chuyển mạch không gian là loại điều khiển theo đầu ra (theo cột),
còn các bộ chuyển mạch thời gian ở tầng ra là loại T-RWSR thì các bước đó được
thực hiện như sau:
Bước 1: Qua bộ chuyển mạch S trên đầu vào thực hiện thao tác:
ChiPCMP

ChiPCMQ’ (1.3)

Bước 2: Trong bộ chuyển mạch thời gian số TQ ở tầng ra thực hiện thao tác:
ChiPCMQ’

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

ChJPCMQ” (1.4)

100


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Như vậy các ngăn nhớ điều khiển trong CMEMS và CMEMT Q dùng cho thao
tác (1.3) và (1.4) đều có thứ tự i và vì vậy sẽ tiện cho việc ghi thông tin điều khiển
vào chúng từ hệ thống điều khiển chuyển mạch.
c. Nhận xét về khả năng thông qua của trường chuyển mạch 2 tầng
Đánh giá khả thông của cấu trúc là xem xét khả năng thực hiện các yêu cầu
chuyển mạch qua cấu trúc đó. Trong cấu trúc T-S, khi thực hiện yêu cầu chuyển
mạch (1)
ChiPCMP

ChJPCMQ” (1)

thì tại bộ chuyển mạch đầu vào TP kênh Chi buộc phải chuyển sang kênh ChJ, nghĩa là
ChiPCMP

ChJPCMP’ (1*)

cũng có nghĩa là kênh ChJ trên PCMP’ phải được dành cho (1*) thì mới thực hiện
được thao tác tiếp theo là: ChJPCMP’

ChJPCMQ” trên chuyển mạch S theo yêu

cầu (1).
Nếu như xuất hiện một yêu cầu chuyển mạch khác có dạng:
ChXPCMP

ChJPCMZ” (2)

Khi đó để có thể chuyển tới ChjPCMz'' trên đầu ra chuyển mạch S thì tại
chuyển mạch đầu vào TP phải thực hiện thao tác chuyển từ kênh Ch X ra kênh Chj,
nghĩa là:
ChXPCMP

ChJPCMP' (2*)

Như vậy sẽ xảy ra tranh chấp giữa thao tác (1*) và (2*) do trên chuyển mạch
TP có hai kênh đầu vào (Ch i và ChX) cùng có nhu cầu chuyển tới một kênh đầu ra
của TP là kênh ChJ trên PCMP'. Khi đó yêu cầu chuyển mạch xuất hiện sau sẽ bị huỷ
mặc dù kênh đầu ra của trường chuyển mạch đối với yêu cầu đó vẫn rỗi và do vậy
gây ra tổn thất nội (gọi hụt) của trường chuyển mạch. Khi dung lượng của các tuyến
PCM tăng thì sác xuất xảy ra các tranh chấp này sẽ tăng và làm ảnh hưởng tới chất
lượng phục vụ QoS của tổng đài (QoS - Quality of service).
Tương tự, trong cấu trúc S-T cũng có thể xảy ra các tranh chấp như vậy khi
có hai hoặc nhiều yêu cầu chuyển mạch đồng thời cùng có nhu cầu chuyển mạch tới
một kênh đầu vào của một bộ chuyển mạch thời gian nào đó. Ví dụ, nếu có các yêu
cầu chuyển mạch như sau:
ChiPCMP

ChJPCMQ'' (3) và ChiPCMZ

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

ChXPCMQ'' (4)
101


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Rõ ràng các kênh đầu vào và đầu ra là độc lập với nhau, nghĩa là không có
tranh chấp về đầu vào, đầu ra của trường chuyển mạch. Tuy nhiên để thực hiện
được yêu cầu (3) và (4) thì ở tầng chuyển mạch S phải thực hiện các thao tác:
ChiPCMP

ChiPCMQ' (3*)

ChiPCMZ

ChiPCMQ' (4*)

Hai thao tác (3*) và (4*) không thể tiến hành đồng thời qua chuyển mạch S
do tranh chấp đầu ra PCMQ' tại khe TSi và một trong hai yêu cầu chuyển mạch sẽ bị
từ chối và cũng dẫn tới gọi hụt (tổn thất cuộc gọi).
Như vậy, nếu xem xét các yêu cầu chuyển mạch một các độc lập thì các cấu
trúc T-S, S-T đều có thể phục vụ được mọi yêu cầu chuyển mạch từ một kênh nào
đó trên một tuyến PCM đầu vào tới một kênh bất kỳ của một trong các tuyến PCM
đầu ra của trường chuyển mạch. Tuy nhiên chúng đều là các trường chuyển mạch
không toàn thông do có thể xảy ra các tranh chấp khi có nhiều cuộc gọi đồng thời

cùng buộc phải tiến hành qua một kênh trung gian nào đó. Cần nói thêm là tranh
chấp dạng này gây ra tổn thất cuộc gọi ngay cả khi mật độ cuộc gọi rất thấp (từ 2
cuộc gọi đồng thời trở lên đã có thể xảy ra tranh chấp) và có thể coi đây là tổn thất
nội gây ra do nguyên lý chuyển mạch
2.3.2. Trường chuyển mạch 3 tầng
a. Trường chuyển mạch T-S-T
* Cấu tạo
So với cấu trúc T-S thì cấu trúc T-S-T có thêm một tầng chuyển mạch T ở
đầu ra (tầng OTXB: Outgoing Time Switch Board) còn so với cấu trúc S-T thì cấu
trúc T-S-T lại có thêm tầng chuyển mạch T ở đầu vào (ITXB: Incoming Time
Switch Board).
* Hoạt động
Do T-S-T do có thêm một tầng chuyển mạch so với cấu trúc hai tầng nên khi
thực hiện mỗi yêu cầu chuyển mạch dạng (1) thì tầng thêm vào sẽ cho phép có một
thao tác chọn tự do. Trong cấu trúc T-S-T, do tầng thêm vào là tầng chuyển mạch
thời gian nên thao tác chuyển mạch tự do đó chính là thao chuyển mạch về thời
gian. Ví dụ, khi cần thực hiện yêu cầu chuyển mạch (1)
ChiPCMP
Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

ChJPCMQ'' (1)
102


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

thì phần điều khiển mạng chuyển mạch có thể chọn tự do một khe thời gian k nào
đó để phục vụ các thao tác chuyển mạch của yêu cầu (1), miễn sao khe thời gian k

đó chưa bị sử dụng trên cả đầu ra của bộ chuyển mạch IT P và đầu vào của bộ
chuyển mạch OTQ để phục vụ cho yêu cầu chuyển mạch nào khác đang tiến hành tại
thời điểm đó. Đây là điều kiện chọn khe thời gian trung gian (hay còn gọi là khe
thời gian nội bộ) khi phục vụ yêu cầu chuyển mạch (1).
Giả sử tầng chuyển mạch ITXB dùng loại T-SWRR, tầng chuyển mạch không
gian SXB dùng bộ chuyển mạch không gian điều khiển theo cột, còn tầng chuyển
mạch OTXB dùng loại T-RWRS thì yêu cầu chuyển mạch (1) sẽ được thực hiện
qua kênh trung gian k theo 3 bước như sau:
Bước 1: Trên tầng chuyển mạch thời gian vào ITXB, bộ chuyển mạch IT P
thực hiện thao tác chuyển mạch thông tin từ kênh Chi sang kênh trung gian ChK
ChiPCMP

ChKPCMP’

Điều khiển: Ngăn k CMEM IT ghi [i]
Bước 2: Trên tầng chuyển mạch không gian SXB thực hiện thao tác chuyển
mạch thông tin từ kênh ChK tuyến P sang kênh ChK tuyến Q
ChKPCMP'

ChKPCMQ* (1.2)

Điều khiển: Ngăn k cột Q CMEMS ghi [P]
Bước 3: Trên tầng chuyển mạch thời gian ra OTXB bộ chuyển mạch OTQ
thực hiện thao tác chuyển mạch thông tin từ kênh trung gian ChK sang kênh
ChKPCMQ*

ChJPCMQ'' (1.3)

Điều khiển: Ngăn k CMEM OTQ ghi [j]
ITXB

PCM0

PCMP

SXB
PCM0

IT0
Chi

Chk
ITP

Chj

PCMQ
PCMN-1

Chh
ITQ

ITN-1

OTXB

PCMP'

PCMQ'

PCMN-1’

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

Bộ
chuyển mạch
không gian
S

PCMO”

OT0
Chh

Chk

PCMP*

PCMQ*

PCMN-1*

Chi
OTP

PCMP”

Chj
OTQ

OTN-1

PCMN-1”

103


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Hình 2.8. Cấu trúc chuyển mạch ba khâu T-S-T
Nghĩa là, khe thời gian k được dùng như khe thời gian trung gian để chuyển
thông tin từ khe i tuyến vào P sang khe j tuyến ra Q của trường chuyển mạch. Do k
được chọn tự do khi cần phục vụ mỗi yêu cầu chuyển mạch nên nó có thể được
chọn theo nhiều cách, miễn sao thoả mãn điều kiện chọn khe thời gian nội bộ. Và
do nó được chọn tự do như vậy nên cấu trúc T-S-T có thể tránh được các dạng tranh
chấp về khe thời gian trên đầu ra của chuyển mạch ITP (mà đã gặp trong cấu trúc TS) hoặc trên đầu vào của chuyển mạch OTQ (mà đã gặp trong cấu trúc S-T).
Đối với cặp yêu cầu chuyển mạch đối ngẫu, ví dụ khi nối thoại giữa hai thuê
bao chẳng hạn thì chúng thường được thể hiện dưới dạng:
ChiPCMp

ChJPCMQ” (1)

ChJPCMQ

ChiPCMP” (2)

khi đó yêu cầu chuyển mạch (2) sẽ được phục vụ thông qua một khe trung gian
khác. Nghĩa là đối với cặp yêu cầu chuyển mạch đối ngẫu thì hệ thống điều khiển
chuyển mạch phải dùng hai khe trung gian hay một cặp khe thời gian trung gian để

phục vụ.
b. Trường chuyển mạch S-T-S
* Cấu tạo
Cấu trúc chuyển mạch S -T-S là cấu trúc rất linh hoạt tuỳ thuộc vào lưu
lượng tải qua nó mà có thể chọn cấu hình theo các tiêu chí của người quản lý từ đó
đạt được chỉ tiêu về kinh tế cũng như về chất lượng phục vụ. Cấu trúc S-T-S có
chuyển mạch không gian S1 trên đầu vào và S2 trên đầu ra, giữa chúng là các bộ
chuyển mạch thời gian của tầng TXB (Time Switch Board).
TXB

PCM0’

PCM0

T0

PCM0*

PCM0”

Chi

PCMP
ChJ
PCMQ

S1

PCMH’
PCMK’

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT
PCMN-1

PCMM-1’

T0
T0

PCMH*
PCMK*

S2

PCMP ”

PCMQ”
104

T0
PCMM-1*

PCMN-1”


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

Hình 2.9. Cấu trúc chuyển mạch ba khâu S-T-S

Các chuyển mạch S có thể chọn loại chữ nhật nếu lưu lượng tải không lớn và
yêu cầu về chất lượng phục vụ không quá cao, nghĩa là chuyển mạch S1 có số đầu
ra ít hơn đầu vào, còn bộ chuyển mạch S2 thì ngược lại, số bộ chuyển mạch thời
gian có thể tăng hay giảm tuỳ theo lưu lượng và yêu cầu phục vụ. Các bộ chuyển
mạch thời gian cũng có thể sử dụng bất kỳ loại nào, tuy nhiên chúng phải cùng một
loại, thường sử dụng loại T-RWRR để đạt được hiệu quả kinh tế cao.
* Hoạt động
Ta thấy rằng, so với cấu trúc T-S và cấu trúc S-T thì cấu trúc S-T-S có thêm
một tầng chuyển mạch không gian và do đó phép chọn được thêm vào (phép chọn
tự do) đó là phép chọn theo không gian, nghĩa là có một số bộ chuyển mạch thời
gian ở khâu TXB và mỗi yêu cầu chuyển mạch có thể chọn một bộ chuyển mạch
thời gian bất kỳ nào đó để phục vụ việc chuyển mạch một kênh nào đó trên một
tuyến đầu vào tới một kênh trên một trong các tuyến đầu ra, sao cho kênh đầu vào
và đầu ra của bộ chuyển mạch thời gian đó tương ứng các kênh vào và ra của yêu
cầu chuyển mạch chưa bị sử dụng cho yêu cầu chuyển mạch khác. Điều này có
nghĩa là, nếu như khâu TXB có n bộ chuyển mạch thời gian thì khi xuất hiện yêu
cầu chuyển mạch dạng:
Ch iPCMP

ChjPCMQ’’ (1)

Bộ điều khiển chuyển mạch có thể chọn bộ chuyển mạch T K nào đó trong n
bộ chuyển mạch thời gian của khâu TXB để phục vụ yêu cầu chuyển mạch (1)
miễm sao khe thời gian TSi trên đầu vào và khe thời gian TS J trên đầu ra của bộ
chuyển mạch TK đó chưa bị bận (đang sử dụng cho yêu cẩu chuyển mạch khác).
Như vậy khi có một yêu cầu chuyển mạch dạng:
ChiPCMP

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

ChJPCMQ” (1)

105


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

thì việc chọn tuyến sẽ được quy về đọc trạng thái của các bộ chuyển mạch thời gian
để chọn ra một bộ thoả mãn điều kiện Ch i trên đầu vào và ChJ trên đầu ra của nó
chưa sử dụng cho các yêu cầu chuyển mạch khác. Để phục vụ công việc này mỗi
ngăn nhớ C- MEM của bộ chuyển mạch thời gian cần có 2 bít B để thể hiện trạng
thái kênh đầu vào và kênh đầu ra.
Mỗi yêu cầu chuyển mạch (1) được phân tích thành 3 thao tác chuyển mạch
qua chuyển mạch S1, chuyển mạch TK đã được chọn nào đó và chuyển mạch S2
theo các bước sau:
Bước 1: Tại chuyển mạch không gian và S1 thực hiện thao tác chuyển mạch
thông tin từ kênh Chi tuyến PCMP sang kênh Chi tuyến PCMK’
ChiPCMP

ChiPCMK’ (1.1)

Bước 2: Bộ chuyển mạch thời gian TK tầng TXB thực hiện thao tác chuyển
mạch thông tin từ kênh Chi sang kênh Chj
ChiPCMK’

ChJPCMK* (1.2)

Bước 3: Chuyển mạch không gian ra S2 thực hiện thao tác chuyển mạch

thông tin từ kênh ChJ tuyến K sang kênh ChJ tuyến Q
ChJPCMK*

ChJPCMQ” (1.3)

Tuỳ thuộc loại bộ chuyển mạch thời gian được áp dụng ở khâu giữa mà
nguyên lý chuyển mạch và điều khiển của mạng cũng khác nhau. Để tiết kiệm và
thuận lợi cho quá trình điều khiển thì người ta thường dùng loại T- RWRR ở khâu
TXB.
2.3.3. Trường chuyển mạch 4 tầng
Cấu trúc T-S-S-T
Cấu trúc T-S-T có thế mạnh là điều khiển thuận tiện, có thể áp dụng các
nguyên lý chọn tuyến đơn giản, dễ kếp hợp điều khiển chuyển mạch thời gian với
chuyển mạch không gian sử dụng chung bít B và nhất là cung cấp một khả thông tốt
tạo cơ sở để đạt chất lượng phục vụ cao (QoS)
Vấn đề mở rộng dung lượng của trường chuyển mạch mà vẫn có thể giữ
được các đặc tính của cấu trúc T-S-T có thể tiến hành theo hai hướng chính.

Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

106


Đồ án tốt nghiệp

Trường đại học Vinh

1. Giữ nguyên kích thước của chuyển mạch S, mở rộng dung lượng của tất cả
các chuyển mạch T. Hướng này bị hạn chế bởi khả năng công nghệ hiện tại không
thể chế tạo các bộ chuyển mạch thời gian tốc độ cao.

2. Mở rộng chuyển mạch S bằng cách ghép các chuyển mạch vuông với nhau
để có được chuyển mạch một khâu kích thước lớn, hoặc xây dựng trường chuyển
mạch S nhiều khâu (hai khâu) thay cho bộ chuyển mạch S.
Hướng thứ hai được phát triển theo cả hai cách. Cách thứ nhất được áp dụng
trong rất nhiều các tổng đài chuyển mạch số (ví dụ trong các tổng đài TDX của Hàn
quốc hoặc các tổng đài AXE của Thuỵ điển) do tính đơn giản và giữ nguyên được
bản chất của cấu trúc T-S-T. Trong cách này các bộ chuyển mạch S vuông có cùng
kích thước N × N được ghép với nhau theo kiểu ma trận: các bộ chuyển mạch S
trong cùng một hàng sẽ có các đầu vào được nối đồng tên với nhau và nối với các
đầu ra của các chuyển mạch T khâu ITXB
Các đầu ra của các chuyển mạch S trong cùng một cột cũng được nối đồng
tên với nhau và được nối tới đầu vào của các bộ chuyển mạch T ở khâu đầu ra
OTXB. Như thế bộ chuyển mạch S ban đầu sẽ được mở rộng, tăng số đầu vào và số
đầu ra. Cứ như thế khi tăng một hàng bộ chuyển mạch S thì cũng tăng một cột các
bộ chuyển mạch S (số bộ chuyển mạch S sẽ là 1, 4, 9, 16, ... ). Như thế khi số tuyến
đầu vào và đầu ra tăng A lần thì kích thước chuyển mạch S tăng lên A 2 lần.
Nhược điểm cơ bản của cách mở rộng khâu S theo cách trên đó là số bộ
chuyển mạch tăng nhanh khi tăng số đầu vào đầu ra, theo đó là số điểm nối song
song giữa các bộ chuyển mạch cũng tăng, hiệu quả sử dụng các chuyển mạch S
không cao. Từ đó có thể đi đến việc áp dụng mở rộng khâu này theo cách thứ hai đó
là tổ chức tầng chuyển mạch không gian theo sơ đồ hai khâu và dẫn tới cấu trúc TS-S-T như hình 2.10.
Dung lượng của tổng đài được chia thành K mạng. Mỗi mạng gồm N bộ
chuyển mạch IT và N bộ chuyển mạch OT, một bộ chuyển mạch không gian sơ cấp
S1 và một bộ chuyển mạch không gian thứ cấp S2. Chuyển mạch S1 là loại N × H
còn S2 là loại H × N. Dùng L đường trung gian để phục vụ các cuộc gọi cùng mạng,
H-L đường còn lại được nối với các mạng khác theo thể thức 1:1. Tuy giữa từng cặp
mạng chỉ có một đường trung gian theo hướng đi và một đường trung gian về
Lê Ngọc Tuấn – 46K:ĐTVT

107