Công nghệ chuyển mạch và tổng đài số

-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
1
Mục lục
Trang
Lời nói đầu.....2
PHần i: Cơ sở lý thuyết..3
A. Lý thuyết về tổng đài số.....3
B. Lý thuyết về các trờng chuyển mạch....9
C. Nguyên lý PCM .......26
phần II: Thiết kế....37
chơng I: bộ định thời phát...38
Chơng II: Bộ ghép kênh48
Chơng III: tạo m AMI.......55
Chơng iV: Bộ định thời thu...58
Chơng V: Bộ tách kênh...69
Chơng vI: Thiết kế trờng chuyển mạch.77
A. Trờng chuyển mạch T...77
B. Trờng chuyển mạch S....94
Kết luận.....98
Phụ lục99

-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
2
Lời nói đầu
Ngày nay khoa học và công nghệ đang phát triển rất nhanh và mạnh mẽ.
Việc áp dụng kĩ thuật và công nghệ mới để tích cực thúc đẩy dịch vụ viễn
thông ngày càng phát triển và mở ra nhiều dịch vụ mới. Kéo theo nó là một số
ngành khác cũng phát triển theo. Một trong những công nghệ quan trọng có
tác động rất lớn và là nền tảng của công nghệ viễn thông đó là công nghệ
chuyển mạch và tổng đài số.
Để có thể làm rõ và hiểu sâu hơn về công nghệ chuyển mạch nhằm thiết
kế một hệ thống trờng chuyển mạch đơn giản gồm 512 số. Ta đi vào nghiên
cứu cụ thể từng vấn đề trong việc thiết kế trờng chuyển mạch. Việc thiết kế
trong đồ án này chỉ mang tính lý thuyết nhằm tiếp cận với thực tế đặt ra những
hớng phát triển trong thực tế sau này.
Do thời gian có hạn nên chỉ có thể đa ra đợc mô phỏng của một vài
sơ đồ mạch nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót nên mong đợc
sự đóng góp của các thầy cô trong bộ môn và các bạn.
Qua đồ án này em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy các
cô trong bộ môn Điện tử viễn thông và đặc biệt là thầy Phan Thanh Hiền đã
hớng dẫn góp ý rất nhiều để cho em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên

Hoàng Hoà

-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
3
PHần i: Cơ sở lý thuyết
A. Tìm hiểu về cấu trúc tổng đi số
I. Lịch sử phát triển tổng đài
- Năm 1837, Samuel F. B Morse phát minh ra máy điện tín
- Năm 1876, Alecxander Graham Bell phát minh ra điện thoại
- Đến năm 1878, hệ thống tổng đài đầu tiên đợc thiết lập, đó là một
tổng đài nhân công điện từ đợc xây dựng ở New Haven
- Năm 1889, tổng đài điện thoại không sử dụng nhân công đợc A.B
Strowger phát minh
- Năm 1926, Erisson phát triển thành công hệ tổng đài thanh chéo
- Năm 1965, tổng đài ESS số 1 của Mỹ là tổng đài điện tử có dung lợng
lớn ra đời
- Tháng 1 năm 1976, tổng đài điện tử số chuyển tiếp hoạt động trên cơ
sở chuyển mạch số máy tính thơng mại đầu tiên trên thế giới đợc lắp

đặt và đa vào khai thác
II. Đặc điểm của tổng đài số SPC
Tổng đài điện tử SPC (Store Program Controller ) là tổng đài đợc điều
khiển theo chơng trình ghi sẵn trong bộ nhớ chơng trình điều khiển lu trữ.
Ngời ta dùng bộ vi xử lý để điều khiển một lợng lớn công việc một cách
nhanh chóng bằng phần mềm xử lý đã đợc cài sẵn trong bộ nhớ chơng trình.
Phần dữ liệu của tổng đài - nh số liệu thuê bao, bảng phiên dịch, xử lý địa chỉ
thuê bao, thông tin định tuyến, tính cớc - đợc ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu.
Nguyên lý chuyển mạch nh trên gọi là chuyển mạch đợc điều khiển theo
chơng trình ghi sẵn SPC.
Tổng đài SPC vận hành rất linh hoạt, dễ bổ sung và sửa chữa. Do đó
các chơng trình và số liệu đợc ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi theo yêu cầu
của ngời quản lí mạng. Với tính năng nh vậy, tổng đài SPC dễ dàng điều
hành hoạt động nhanh thoả mãn theo nhu cầu của thuê bao, cung cấp cho thuê
bao nhiều dịch vụ.
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
4
Trong tổng đài điện tử số công việc đo thử trạng thái làm việc của các
thiết bị bên trong cũng nh các tham số đờng dây thuê bao và trung kế đợc
tiến hành tự động và thờng kì. Các kết quả đo thử và phát hiện sự cố đợc in
ra tức thời hoặc hẹn giờ nên thuận lợi cho công việc bảo dỡng định kỳ.
Thiết bị chuyển mạch của tổng đài SPC làm việc theo phơng thức tiếp
thông từng phần. Điều này dẫn đến tồn tại các trờng chuyển mạch đợc cấu
tạo theo phơng thức tiếp thông nên hoàn toàn không gây ra tổn thất dẫn đến
quá trình khai thác cũng không tổn thất.
Tổng đài điện tử số xử lý đơn giản với các sự cố vì chúng có cấu trúc

theo các phiến mạch in liên kết kiểu cắm. Khi một phiến mạch in có lỗi thì nó
đợc tự động phát hiện nhờ chơng trình bảo dỡng và chuẩn đoán.
1. Sơ đồ khối của tổng đài SPC



Hỡnh 1: S khi chc nng tng i SPC.

2. Chức năng của các khối trong tổng đài SPC
2.1 Khối điều khiển trung tâm:
iu khin trung tõm thc hin cỏc chc nng sau
- X lý cuc gi : Quột trng thỏi thuờ bao, trung k; nhn xung quay s
v gii mó xung quay s; tỡm ng ri; truyn bỏo hiu kt ni/ gii to cuc
gi; tớnh cc....
- Cnh bỏo: T th, phỏt hin li phn cng; cnh bỏo h hng;...
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
5
- Qun lý: Thng kờ lu lng; theo dừi cp nht s liu; theo dừi ng
b...
Bộ điều khiển trung tâm gồm một bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ
nhớ trực thuộc. Bộ xử lý này đợc thiết kế tối u để xử lý cuộc gọi và các công
việc liên quan trong một tổng đài. Nó phải hoàn thành các nhiệm vụ kịp thời
hay còn gọi là xử lí thời gian thực hiện các công việc sau đây:
- Nhận xung hay mã chọn số (các chữ số địa chỉ).
- Chuyển các tín hiệu địa chỉ đi ở các trờng hợp chuyển tiếp cuộc gọi.
- Trao đổi các báo hiệu cho thuê bao hay các tổng đài khác.

Sơ đồ khối một bộ xử lí chuyển mạch tổng quát đợc mô tả nh sau:






Hình 2: Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch.
Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một bộ xử lí trung tâm, các bộ nhớ
chơng trình, số liệu và phiên dịch cùng thiết bị vào/ra làm nhiệm vụ phối hợp
để đa các thông tin vào và lấy các lệnh ra.
Bộ xử lý trung tâm là một bộ xử lí hay vi xử lí tốc độ cao và có công
suất xử lí tuỳ thuộc vào vị trí xử lí chuyển mạch của nó. Nó làm nhiệm vụ điều
khiển thao tác cuả thiết bị chuyển mạch.
Bộ nhớ chơng trình Dùng để ghi lại các chơng trình điều khiển các
thao tác chuyển mạch. Các chơng trình này đợc gọi ra và xử lí cùng với các
số liệu cần thiết.
Thiết bị
phối hợp
Bộ xử lý
trung tâm
Bộ nhớ
chơn
g trình
Bộ nhớ
phiên dịch
Bộ nhớ
số liệu
Ra
Vào

-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
6
Bộ nhớ số liệu dùng để ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết trong quá
trình xử lý các cuộc gọi nh các chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận - rỗi
của các đờng dây thuê bao hay trung kế...
Bộ nhớ phiên dịch chứa các thông tin về loại đờng dây thuê bao chủ
gọi và bị gọi, mã tạo tuyến, thông tin cớc...
Bộ nhớ số liệu là bộ nhớ tạm thời còn các bộ nhớ chơng trình và phiên
dịch là các bộ nhớ bán cố định. Số liệu hay chơng trình trong các bộ nhớ bán
cố định không thay đổi trong quá trình xử lí cuộc gọi. Còn thông tin ở bộ nhớ
tạm thời (Nhớ số liệu) thay đổi liên tục từ lúc bắt đầu tới lúc kết thúc cuộc gọi.
2.2 Trng chuyn mch :


Chc nng l thit lp tuyn ni gia hai hay nhiu thuờ bao ca
tngi hay gia cỏc tng i vi nhau.
Chc nng truyn dn: Truyn dn tớn hiu ting núi v cỏc tớn hiu bỏo hiu
gia cỏc thuờ bao v gia cỏc tng i vi yờu cu chớnh xỏc v tin cy
cao.
- Giao tip thuờ bao: Gm mch in ng dõy v b tp trung.

+ Mch in ng dõy thc hin cỏc chc nng BORSCHT
.
B : Cấp nguồn (Battery) Dùng bộ chỉnh lu tạo các mức điện áp theo
yêu cầu phù hợp với thuê bao từ điện áp xoay chiều. Ví dụ cung cấp điện gọi
cho từng máy điện thoại thuê bao đồng thời truyền tín hiệu nh nhấc máy,

xung quay số.
O (Over voltage - protecting): Bảo vệ chống quá áp cho tổng đài và các
thiết bị do nguồn điện áp cao xuất hiện từ đờng dây nh sấm sét, điện công
nghiệp hoặc chập đờng dây thuê bao. Ngỡng điện áp bảo vệ 75V.
R : Cấp chuông (Ringing): Chức năng này có nhiệm vụ cấp dòng
chuông 25Hz, điện áp 75-90 volts cho thuê bao bị gọi. Đối với máy điện thoại
quay số dòng chuông này đợc cung cấp trực tiếp cho chuông điện cơ để tạo ra
âm chuông. Còn đối với máy ấn phím dòng tín hiệu chuông này đợc đa qua
mạch nắn dòng chuông thành dòng một chiều cấp cho IC tạo âm chuông. Tại
kết cuối thuê bao có trang bị mạch điện xác định khi thuê bao nhấc máy trả lời
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
7
phải cắt ngang dòng chuông gửi tới để tránh gây h hỏng các thiết bị điện tử
của thuê bao.
S : Giám sát (Supervisor) : Giám sát thay đổi mạch vòng thuê bao, xử lý
thuê bao nhận dạng bắt đầu hoặc kết thúc cuộc gọi và phát tín hiệu nhấc máy,
đặt máy từ thuê bao hoặc các tín hiệu phát xung quay số.
C : Mã hoá và giải mã ( Code / Decode) : Chức năng này để mã hoá tín
hiệu tơng tự thành tín hiệu số và ngợc lại.
H : Chuyển đổi 2 dây / 4 dây (Hybrid) : Chức năng chính của hybrid là
chức năng chuyển đổi 2 dây từ phía đờng dây thuê bao thành 4 dây ở phía
tổng đài.
T: Đo thử (Test) : là thiết bị kiểm tra tự động để phát hiện các lỗi nh là
đờng dây thuê bao bị hỏng do ngập nớc, chập mạch với đờng điện hay bị
đứt bằng cách theo dõi đờng dây thuê bao thờng xuyên có chu kỳ. Thiết bị
này đợc nối vào đờng dây bằng phơng pháp tơng tự để kiểm tra và đo thử.

Khi tp trung thuờ bao : lm nhim v tp trung ti thnh mt nhúm
thuờ bao trc khi vo trng chuyn mch.
2.3 Giao tip trung k :

m nhn cỏc chc nng GAZPACHO. Nú khụng lm chc nng tp
trung ti nh giao tip thuờ bao nhng vn cú mch in tp trung trao i
khe thi gian, cõn bng ti, trn bỏo hiu v tớn hiu mu th.
G (Generation of frame) :Phát mã khung nhận dạng tín hiệu đồng bộ
khung để phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM đa từ tổng đài tới.
A (Aligment of frame) : Sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thống
PCM.
Z (Zero string suppression) : Khử dãy số 0 liên tiếp. Do dãy tín hiệu
PCM có nhiều quãng chứa nhiều bít 0 nên phía thu khó khôi phục tín hiệu
đồng hồ. Vì vậy nhiệm vụ này thực hiện khử các dãy bit 0 ở phía phát.
P (Polar conversion) : Có nhiệm vụ biến đổi dãy tín hiệu đơn cực từ hệ
thống thành lỡng cực đờng dây và ngợc lại.
A (Alarm processing) : Xử lý cảnh báo đờng truyền PCM.
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
8
C (Clock recovery) : Khôi phục xung đồng hồ, thực hiện phục hồi dãy
xung nhịp từ dãy tín hiệu thu đợc.
H (Hunt during reframe) : Tìm trong khi định lại khung tức là tách
thông tin đồng bộ từ dãy tín hiệu thu.
O (Office signalling) : Báo hiệu liên tổng đài. Đó là chức năng giao tiếp
để phối hợp báo hiệu giữa tổng đài đang xem xét và các tổng đài khác qua
đờng trung kế.

2.4 Bỏo hiu :
- Gồm có thiết bị báo hiệu kênh riêng và thiết bị báo hiệu kênh chung.
Thiết bị báo hiệu kênh riêng làm nhiệm vụ xử lí và phối hợp các loại
báo hiệu kiểu mã thập phân hay đa tần đợc truyền theo kênh hay gắn liền với
kênh truyền tiếng nói cho cuộc gọi từ các tổng đài.
Thiết bị báo hiệu kênh chung thì tất cả các tín hiệu cho tất cả các cuộc
gọi giữa tổng đài nào đó đợc truyền di theo một tuyến báo hiệu độc lập với
mạch điện truyền tín hiệu tiếng nói lên tổng đài. (Báo hiệu kênh chung là báo
hiệu lên tổng đài. Phơng thức này có thể kết hợp các dạng thông tin báo hiệu
xử lí gọi với các dạng thông tin điều hành và bảo dỡng kỹ thuật cho toàn
mạng. Thiết bị báo hiệu kênh chung đóng vai trò phối hợp và xử lý các loại
báo hiệu cho các mục đích điều khiển tổng đài.
- Cung cp nhng thụng tin cn thit cho tng i nhn bit v tỡnh
trng thuờ bao, trung k, thit b...
- Trong tng i phi cú chc nng nhn, x lý, phỏt thụng tin bỏo
hiu n ni thớch hp.
2.5 iu hnh, khai thỏc v bo dng

s dng tng i mt cỏch cú hiu qu, cú kh nng phỏt trin cỏc
dch v mi, phi hp s dng cỏc phng thc d dng trong tng i.
Giỏm sỏt kim tra cỏc phn cng v ngoi vi, a ra nhng thụng bỏo cn
thit cho cỏn b iu hnh.
Kh nng khai thỏc mng, thay i nghip v,qun lý s liu cc...
2.6 Giỏm sỏt trng thỏi ng dõy
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
9

Phỏt hin v thụng bỏo cho b x lý trung tõm cỏc bin c mang tớnh
bỏo hiu. Nú qun lý ng dõy theo phng phỏp quột ln lt. Sau mt
khong thi gian nht nh, cng trng thỏi ng dõy c c mt ln.
2.7 iu khin u ni :
Thit lp v gii phúng cỏc cuc gi di s iu khin ca b iu
khin trung tõm.

B. Lý thuyết về các trờng 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. Nh vậy tổng đài làm
việc nh 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 tơng tự
sử dụng chuyển mạch tơng 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
ữ PCMv
n-1
có m luồng PCM ra đánh số từ
PCMr
o
ữ PCMr
m-1
. Mỗi một luồng PCM ra có R khe thời gian từ TS
o
ữ 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.
II. Phân hệ chuyển mạch
1. Chuyển mạch thời gian T

Chuyn mch T v c bn l thc hin chuyn i thụng tin gia
cỏc khe thi gian khỏc nhau trờn cựng mt tuyn PCM.
V mt lý thuyt cú th thc hin bng 2 phng phỏp sau:
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
10
- Phơng pháp dùng bộ trễ
- Phơng pháp dùng bộ nhớ đệm
1.1

Phng phỏp dựng b tr:
Nguyờn tc: Trờn ng truyn tớn hiu, ta t cỏc n v tr cú thi
gian tr bng 1 khe thi gian

Hỡnh 3: Phng phỏp dựng b tr.


Hỡnh 4 : Chuyn mch gia hai khe thi gian A v B dựng b tr.

Gi s trong khung cú R khe thi gian, trong ú cn trao i thụng tin
gia 2 khe thi gian A v B Ta cho mu Ma (8 bit PCM) qua n b tr thỡ
u ra mu Ma s cú mt khe thi gian TSB. V mu Mb qua R-n b tr s
cú mt thi im TSA. Nh vy vic trao i thụng tin ó c thc hiờn.
Nhc điểm: Hiu qu kộm, giỏ thnh cao.
1.2 Phng phỏp dựng b nh
m
Da trờn c s cỏc mu ting núi c ghi vo cỏc b nh m BM v
c ra nhng thi im mong mun. a ch ca ụ nh trong BM ghi
-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn----------------

Khoa: §iÖn Tö
-
Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng-------------------------------
11
hoặc đọc được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM.

Hình 5 : Phương pháp dùng bộ nhớ đệm.
Thông tin phân kênh thời gian được ghi lần lượt vào các tế bào của BM.
Nếu b là số bít mã hoá mẫu tiếng nói, R số khe thời gian trong một tuyến
(khung) thì BM sẽ có R ô nhớ và dung lượng bộ nhớ BM là b.R bits.
CM lưu các địa chỉ của BM để điều khiển việc đọc ghi, vì BM có R địa
chỉ, nên dung lượng của CM là R.log2R bits.
Trong đó, log2R biểu thị số bit trong 1 từ địa chỉ và cũng là số đườ
ng
trong 1 bus. Việc ghi đọc vào BM có thể là tuần tự hoặc ngẫu nhiên. Như vậy,
trong chuyển mạch T có hai kiểu điều khiển là tuần tự và ngẫu nhiên.
• Điều khiển tuần tự :Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển mà trong
đó, việc đọc ra hay ghi vào các địa chỉ liên tiếp của bộ nhớ BM một cách tuần
tự tương ứng với thứ t

ự ngõ vào của các khe thời gian. Trong điều khiển tuần
tự, một bộ đếm khe thời gian được sử dụng để xác định địa chỉ của BM. Bộ
đếm này sẽ được tuần tự tăng lên 1 sau thời gian của một khe thời gian.
• Điều khiển ngẫu nhiên :Điều khiển ngẫu nhiên là phương pháp điều
khiển mà trong đó các địa chỉ trong BM không tương ứng vớ
i thứ tự của các
khe thời gian mà chúng được phân nhiệm từ trước theo việc ghi vào và đọc ra
của bộ nhớ điều khiển CM.
Từ đó, chuyển mạch T có hai loại : Ghi vào tuần tự, đọc ra ngẫu nhiên và
Ghi vào ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự.
-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn----------------

Khoa: §iÖn Tö
-
Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng-------------------------------
12

Hình 6 : Điều khiển tuần tự và ngẫu nhiên.
*Ghi tuần tự / đọc ngẫu nhiên :
Bộ đếm khe thời gian (Time slot counter) xác định tuyến PCM vào để
ghi tín hiệu vào bộ nhớ BM một cách tuần tự, bộ đếm khe thời gian làm việc
đồng bộ với tuyến PCM vào, nghĩa là việc ghi liên tiếp vào các ô nhớ trong bộ
nhớ BM được đảm bảo bởi sự tăng lên một của giá trị của bộ đếm khe thời
gian. Bộ nhớ điều khiể
n CM điều khiển việc đọc ra của BM bằng cách cung
cấp các địa chỉ của các ô nhớ của BM.

Hình 7: Ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên.
Các kênh thông tin số được ghép với nhau theo thơi gian bởi bộ MUX,
sau đó, đưa đến bộ chuyển đổi từ nối tiếp sang song song để đưa ra các từ mã

-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn----------------

Khoa: §iÖn Tö
-
Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng-------------------------------
13
song song 8 bits (Mỗi từ mã chiếm 1 khe thời gian). Các từ mã này được ghi
tuần tự vào bộ nhớ BM do giá trị của bộ đếm khe thời gian tăng lần lượt lên 1
tương ứng với khe thời gian đầu vào. Xen kẻ với quá trình ghi là quá trình đọc
thông tin từ bộ nhớ BM với các địa chỉ do bộ nhớ điều khiển CM cung cấp.
Thông tin sau khi đọc ra khỏi BM, được chuyển đổi từ song song ra nối tiếp
trở lạ
i và sau đó được tách ra thành các kênh để đưa ra ngoài.

Như vậy, việc ghi đọc BM thực hiện 2 chu trình: Ghi vào BM ô nhớ có
địa chỉ do bộ đếm khung cung cấp (gọi là chu trình ghi). Đọc ra từ BM từ ô
nhớ có địa chỉ do CM cung cấp (chu trình đọc).
Đối với tín hiệu thoại, fs = 8 KHz do đó cứ 125 ms thì ô nhớ BM ghi đọc
1 lần.
Số kênh cực đại Rmax=125/(TW+TR). trong đó TW và TR là thời gian
ghi và đọc của bộ nhớ BM do nhà sản xuất quy định.
*Ghi ngẫu nhiên/ đọc ra tuần tự :
Bộ
nhớ CM cung cấp địa chỉ của các ô nhớ của BM trong chu trình ghi
còn bộ đếm khe thời gian cung cấp địa chỉ cho việc đọc thông tin ra khỏi bộ
nhớ BM.
Giả sử 2 khe thời gian A và B muốn trao đổi thông tin với nhau thì ô nhớ
A trong CM lưu giá trị ‘B’ và ô nhớ B trong CM sẽ lưu giá trị ‘A’. Quá trình
thực hiện được tiến hành như sau :
- Bộ đếm khe thời gian quét lần lượt BM và CM và do đó, ở đầu ra nội

dung trong các ô nhớ BM đượ
c đọc ra lần lượt.
- Trong khe thời gian TSA, Mb được đọc ra và do CMA có địa chỉ “B”
nên mẫu Ma được ghi vào ô nhớ BMB .
- Trong khe thời gian TSB, Ma được đọc ra và do CMB có địa chỉ “A”
nên mẫu Mb được ghi vào ô nhớ BMA.
=> Như vậy, việc đọc thông tin từ BM là tuần tự và ghi vào là do CM
điều khiển và sự trao đổi thông tin giữa hai khe thời gian A và B trên cùng
một tuyến PCM đã được thực hiện.
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
14

Hỡnh 8 : Ghi ngu nhiờn, c ra tun t.
* c tớnh ca chuyn mch T:
Thi gian tr ph thuc vo quan h khe thi gian vo, khe thi gian ra,
tuyn PCM vo, tuyn PCM ra ... Nhng nú luụn c gi mc thuờ bao
khụng nhn thy c vỡ thi gian tr ny luụn nh hn thi gian ca 1 khung
ca tuyn PCM.
u im: ni bt l tớnh tip thụng hon ton. Mi kờnh c phõn b
vo mt khe tng ng. Nh v
y, bt k u vo no cng cú kh nng
chuyn mch n ngừ ra mong mun. Hot ng ca CM c lp vi tin tc,
cú kh nng chuyn i thờm cỏc bits chn l, bỏo hiu cựng vi cỏc byte mu
ting núi.
Nhc điểm: S lng kờnh b hn ch bi thi gian truy cp b nh.
Hin nay, cụng ngh RAM phỏt trin 1 cp T cú th chuyn mch 1024 kờnh.

1.3 Chuyển mạch thời gian thực tế:
Trong thực tế các bộ nhớ kết cuối(CM) và các bộ nhớ l
u thoại (SM)
đều đợc thiết lập từ các chíp bộ nhớ bán dẫn truy xuất ngẫu nhiên kỹ thuật
số(RAM). Một RAM có các cổng xuất nhập dữ liệu và địa chỉ, các cổng nhận
lệnh đọc và ghi theo đồng hồ định thời. Tất cả các cổng trong RAM hoạt động
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
15
theo chế độ song song.


Hình 9- Chuyển mạch thời gian cơ bản dùng RAM
Sơ đồ trên mô tả phơng pháp hoạt động của chuyển mạch thời gian.
Các từ mã PCM nhập đợc ghi vào SM và đực đọc ra trên Bus xuất, dới sự
điều khiển của CM. Địa chỉ của SM đợc xuất ra từ CM. Địa chỉ đọc và ghi
của bộ chọn đợc lấy ra đồng thời từ Bộ đếm kênh nhập. Địa chỉ SM là dữ
liệu vào của bộ CM và địa chỉ vào của bộ chọn CM đợc đa tới từ điều khiển
tổng đài.
Để xây dựng các chuyển mạch lớn tiết kiệm và khai thác khả năng về
tốc độ của hệ thống bán dẫn, cũng nh chuyển mạch khong gian, các chuyển
mạch thời gian thờng dùng các mức siêu ghép và làm việc theo chế độ song
song.
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-

Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
16

Hình 10. Sơ đồ chuyển mạch thời gian siêu ghép
Sơ đồ hình 10 trên trình bày chuyển mạch thời gian hiện đại đóng vai
trò nh tầng đầu tiên của một khối chuyển mạch số. Chuyển mạch thời gian
kết cuối 16 hệ thống PCM 30 kênh trên phía nhập và một Bus siêu ghép trên
phía truyền. Hoạt động của chuyển mạch thời gian siêu ghép có thể có thể
đợc mô tả nh Hình 11.
Nguyên lý hoạt động của siêu ghép là nội dung của mỗi đờng PCM
đợc ghi liên tục vào bộ đệm giữ khung của nó (Trong mỗi đơn vị bộ nhớ) và
các bộ đệm này đọc định kì, lần lợt bởi đơn vị chuyển mạch thời gian. Do đó,
việc ghi vào các bộ đệm là liên tục, trong khi đọc lên đơn vị chuyển mạch thời
gian siêu ghép dới dạng các khối từ 1 khung của các từ mã PCM. Các dây lựa
chọn điều khiển từ đơn vị chuyển mạch thời gian lần lợt cấp cho đơn vị lu
trữ, để các khối từ mỗi hệ thống trong 16 hệ thống PCM 30 kênh có thể đợc
chèn vào moõi siêu khung ghép. Các ngõ ra từ 16 bộ đệm lu trữ khung do đó
sẽ kết hợp lại với nhau thành 1 ngõ vào siêu ghép đến SM. Tơng tự các bộ
đệm xuất trong mỗi đơn vị lu trữ cũng đợc nối chung thành các ngõ nhập.

-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
17


Hình 11. Chuyển mạch thời gian siêu ghép ở ngõ nhập
Trong hình vẽ 11, thiết bị cung cấp cho mỗi hệ thống PCM nhập đợc

trình bày bên trái nét khuất, trong khi thiết bị bên tay phải của nét khuất đợc
chia sẻ bởi 16 hệ thống PCM. Thủ tục lựa chọn đơn vị nào trong 16 đơn vị lu
trữ PCM sẽ ghi vào SM đợc khởi động bởi 1 bộ đếm dòng PCM từng bớc
từ 0 đến 15 cho mỗi khung đến. Bộ đếm này tạo ra một số nhị phân 1 bit, đại
diện cho đơn vị lu trữ PCM đợc chọn, số nhị phân này sau đó đợc giải mã
và đợc dùng để đa vào 1 trong 16 đờng điều khiển. Đờng điều khiển này
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
18
sau đó đợc đa vào hai tập hợp các cổng AND trong đơn vị lu trữ. Khi dã
đợc đa vào, đến lợt mỗi cổng thoại chuyển nội dung 4 bit của các bộ đếm
giữ khung liên kết với chung lên bus siêu ghép và sau đó đa vào SM của đơn
vị chuyển mạch thời gian. Đồng thời các cổng địa chỉ kênh chuyển tuần tự các
số nhị phân 5 bit biểy diễn cho mỗi khe trong 32 khe thời gian, các bit nay liên
kết với nhau tạo nên một địa chỉ 9 bit cho SM. Nh vậy, mỗi một v

trong 512
vị trí của SM đợc địa chỉ hoá một cách tuần tự bởi 9 bit, 4 bit đầu tiên chỉ hệ
thống PCM 5 bit còn lại chỉ khe thời gian cho một hệ thống PCM đó.
2. Chuyn mch khụng gian ( S )
2.1 Nguyờn lý:


Hỡnh 12 : S chuyn mch khụng gian tip thụng hon ton v khụng
hon ton.
Nguyờn lý lm vic ca chuyn mch khụng gian da trờn c s chuyn
mch khụng gian dựng thanh chộo. Chuyn mch khụng gian s l chuyn

mch thc hin vic trao i thụng tin cựng mt khe thi gian nhng hai
tuyn PCM khỏc nhau.
Khi s kờnh thoi ln, ta phi ghộp chung nhiu tuyn PCM. Vic u
ni gia cỏc kờnh khụng ch l trao i thụng tin trờn cỏc tuyn khe thi gian
ca tuyn PCM m cũn trao i gi
a cỏc tuyn vi nhau. Chuyn mch
khụng gian lm nhim v ni mch cho cỏc tuyn PCM khỏc nhau u vo
v u ra. Nú to ra mi quan h thi gian thc cho 1 hay nhiu khe thi gian.
-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn----------------

Khoa: §iÖn Tö
-
Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng-------------------------------
19
Xét một chuyển mạch không gian PCM có ma trận mxn với ngõ vào và
ngõ ra mang các tín hiệu PCM. Sự nối kết bất kỳ giữa các khe thời gian của
bus ngõ vào với khe thời gian tương ứng ở ngõ ra được thực hiện qua điểm
thông của ma trận chuyển

mạch không gian phải được tiến hành trong suốt
thời gian của khe thời gian này và lặp lại trong các khung kế tiếp cho đến khi
cuộc gọi đó kết thúc. Trong thời gian còn lại trong thời gian một khung, điểm
thông này có thể được sử dụng cho một cuộc gọi khác có liên quan. Do đó
việc điều khiển là phải theo 1 chu kỳ nào đó tuỳ thuộc vào thời gian cuộc gọi.
Điều này được thực hiệc nh
ờ bộ nhớ nối kết CM cục bộ kết hợp với mạch
chuyển mạch không gian
.

Hình 13 : Chuyển mạch không gian số.

-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn----------------

Khoa: §iÖn Tö
-
Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng-------------------------------
20

Hình 14: Chuyển mạch S ma trận 4*4.
Chuyển mạch gồm ma trận m*n điểm thông đóng/mở là được điều khiển
bởi CM. Mỗi địa chỉ nhị phân đánh dấu 1 điển thông thích hợp để thiết lập nối
kết giữa ngõ ra và ngõ vào trên bus. Kích thước mỗi từ của CM phải đáp ứng
được yêu cầu cất giữ địa chỉ nhị phân cho 1 trong n điểm thông và có thể thêm
1 điạ chỉ để thể hiện rằng mọi điểm thông trong cột là mở. Như vậy gồm n+1
địa chỉ. Vậy, mỗi từ CM gồm log2(n+1) bits.
Mỗi bộ nhớ CM phải lưu được toàn bộ địa chỉ điểm thông trong 1 khung
và để CM làm việc một cách đồng bộ với ma trận chuyển mạch nên các ô nhớ
của CM sẽ tương ứng với thứ tự
các khe thời gian vào, cho nên, nó phải có ít
nhất R ô nhớ (R là số khe thời gian trong một khung). Như vậy, địa chỉ của
điểm thông sẽ được nối trong khe thời gian TS1 sẽ được lưu trữ trong ô nhớ
đầu tiên trong CM.
Quá trình chuyển mạch xem xét nội dung của tế bào suốt khe thời gian
tương ứng và dùng địa chỉ này để xác định điểm thông của khe thời gian này.
Quá trình cứ tiếp diễn như vậy cho hết khung, tiếp t
ục cho hết một cuộc gọi để
sau đó trong CM có sự thay đổi và mọi việc sẽ được tổ chức lại.

-----------------Tr−êng §¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp Th¸i Nguyªn----------------

Khoa: §iÖn Tö

-
Bé m«n : §iÖn Tö ViÔn Th«ng-------------------------------
21
2.2
Quá trình chuyển mạch được tiến hành như sau

Các ô nhớ của CM làm việc đồng bộ với các khe thời gian ngõ vào.
- Trong thời gian của khe thời gian TS1:
Ô nhớ 1 của CM-E có giá trị ‘001’ nên điểm thông đầu tiên của nó (A-E)
đóng, các tín hiệu từ ngõ vào A được chuyển sang ngõ ra E trong khoảng thời
gian này. Ô nhớ 1 của CM-F có giá trị ‘010’ nên điểm thông thứ nhì (B-F) của
nó đóng và các tín hiệu từ ngõ vào B được chuyển sang ngõ ra F.
- Trong thời gian của khe thời gian TS2:
Ô nhớ 2 của CM-E có giá trị ‘010’ nên điểm thông thứ nhì của nó (B-E)
đóng, các tín hi
ệu từ ngõ vào B được chuyển sang ngõ ra E trong khoảng thời
gian này. Ô nhớ 2 của CM-F có giá trị ‘001’ nên điểm thông thứ nhất (A-F)
của nó đóng và các tín hiệu từ ngõ vào A được chuyển sang ngõ ra F.
- Trong thời gian của khe thời gian TS3 :
Ô nhớ 3 của CMưE có giá trị ‘011’ nên điểm thông thứ ba của nó (CưE)
đóng, các tín hiệu từ ngõ vào C được chuyển sang ngõ ra E trong khoảng thời
gian này. Ô nhớ 3 của CMưH có giá trị ‘010’ nên điểm thông thứ nhì (BưH)
của nó đ
óng và các tín hiệu từ ngõ vào B được chuyển sang ngõ ra H.
Như vậy bằng cách sử dụng bộ nhớ CM , ta có thể tạo ra 1 ma trận
chuyển mạch có thể là m*n hay n*n tuỳ vào yêu cầu.
2.3 Điều khiển trong chuyển mạch S :
Việc xác định điểm chuyển mạch có thể thực hiện bằng hai cách :
- Điều khiển theo đầu vào: Xác định đầu ra nào sẽ nối với đầu vào tương
ứng.

- Điều khiển theo đầu ra: Xác định đầu vào nào sẽ nối với đầu ra tương
ứng
.

Trong chuyển mạch S điều khiển theo đầu ra thì trên các cột ngõ ra sẽ có
các bộ nhớ CM và nội dung trong các ô nhớ của CM sẽ chọn các dòng ngõ
vào cho cột ngõ ra của nó. Điều khiển theo đầu vào thì mỗi dòng sẽ có một bộ
nhớ CM điều khiển và nội dung của nó sẽ xác định các cột ngõ ra cho dòng
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
22
ngừ vo ca nú.

Hỡnh 15 : iu khin theo u ra.

Hỡnh 1 6: iu khin theo u vo.
2.4 Ghép kênh mở rộng:
Có thể tăng kích thớc của chuyển mạch không gian số bằng cách tăng
số khe thời gian trên mỗi bus. Điều này đợc thực hiện bằng cách ghép kênh
phân thời cho vài hệ thống PCM trên mỗi bus nhập với hoạt động giải phân
kênh tơng ứng lấy tín hiệu từ các bus xuất vào các hệ thống PCM thành phần
Kỹ thuật này đợc gọi là siêu ghép (super multiplexing). vì các khe thời gian
trên các bus đợc ghép tăng cờng phải đợc làm ngắn một cách thích hợp.
Điều này có nghĩa là các bit trong chúng phải đợc truyền nhanh hơn, sự mở
rộng bằng cách gia tăng dung lợng của chuyển mạch bị giới hạn bởi tốc độ
hoạt động của các mạch logic hình thành lên các toạ độ điểm. Tốc độ yêu cầu

-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
23
của các mạch logic có thể đợc giảm xuống tám lần bằng cách cho các chuyển
mạch hoạt động trong chế độ song song hơn là nối tiếp.Trong trờng hợp này
sự truyền nối tiếp 8 bit của mỗi từ mã PCM trên mỗi bus đơn đợc chuyển
thành sự truyền tám bit song song trên một bus có tám đờng. Chuyển mạch
không gian lúc này sẽ bao gồm một ma trận các bus có tám đờng song song,
đợc kết nối bởi các toạ độ điểm có 8 đờng. Sự chuyển đổi song song sang
nối tiếp đợc yêu cầu trên phía xuất của khối chuyển mạch trớc khi PCM có
thể đến đờng dây dới dạng nối tiếp bình thờng của nó .
Các tuyến tốc độ cao chuyển mạch không gian cho các hệ thống PCM
30 kênh (32 khe thời gian) sẽ hoạt động với tốc độ Nx2048 Kbps trong chế độ
nối tiếp hay với tốc độ N x256 bps trong chế độ song song. Một chuyển mạch
không gian số thực tế thông thờng chứa 16 hệ thống PCM 30 kênh ( 512 khe
thời gian ) đợc siêu ghép trên mỗi tuyến song song tốc độ cao của ma trận.
Với mỗi TS có thời gian là 244ns ,các điểm nối hoạt động với tốc độ 4096kps
(16 x 256kps).

Hình 17. Điều khiển hớng hàng
2.5 Module hoá:
Giống nh tất cả các ma trận vuông, kích thớc của một chuyển mạch
không gian số gia tăng cùng với số lợng các tuyến cao tốc nhập. Ngay cả
-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-

Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
24
mức độ lớn nhất có thể của siêu ghép ,một tổng đài có dung lợng 20.000
erlangs yêu cầu một chuyển mạch không gian số có khoảng 96x96 cổng (port)
. Hiện nay các chuyển mạch có kích thớc nh vậy là không thể thực hiện trên
một bus mạch in. Một khía cạnh khác trong việc xây dựng các chuyển mạch
không gian số là sự bất lợi về kinh tế khi liên kết với các tổng đài mới đợc
trang bị đầy đủ với yêu cầu cơ bản về kích thớc của nó. Ghánh nặng kinh tế
có thể kéo dài trong nhiều năm. Do đó, trong thực tế các chuyển mạch không
gian số đợc xây dựng bằng cách dùng các module đã tối u kích thớc để
thực hiện các khối chuyển mạch có kích thớc phù hợp và có thể mở rộng một
cách dễ dàng.
ý tởng về modul hoá cho một chuyển mạch không gian số đơc thể hiên ở
hình 5.4a.Chuyển mạch này đợc xây dựng từ một dãy các modul vuông ,mỗi
modul là một ma trân 8 x8 trong đó các modul ma trận điều khiển theo hớng
cột 8 x8 chứa 8 bộ ghép kênh luận lý số , mỗi bộ có các kết nối của nó ( đợc
kí hiệu CM-1 đến CM-8). Đơn vị chuyển mạch không gian nhỏ nhất là một
modul cung cấp một chuyển mạch 8 x8. Điều này có thể đợc mở rông ra
16x16 bằng cách dùng 3 module sau đó mở rộng ra 24x24 bằng cách dùng 5
module và cứ thế.

-----------------Trờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên----------------

Khoa: Điện Tử
-
Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông-------------------------------
25

Hình 18. Module hoá cho một chuyển mạch không gian số
3. Chuyển mạch kết hợp (S-T-S)

Trong một khối chuyển mạch S-T-S, chuyển mạch không gian ngõ vào
kết nối bus nhập với một chuyển mạch thời gian trong thời gian của khe nhập,
và chuyển mạch không gian ngõ ra kết nối chuyển mạch thời gian với bus
nhập, và chuyển mạch không gian ngõ ra kết nối chuyển mạch thời gian với
bus xuất trong thời gian của khe xuất. Sự sắp xếp này đợcmiêu tả trong hình
19 bởi một ví dụ kết nối A1/TS10 với C1/TS45. Với khe thời gian ở bus nhập
và khe thời gian ở bus xuất đợc chỉ định, hệ thống điều khiển có thể chọn bất
kỳ một chuyển mạch thời gian nào có khe nhập TS10 và khe xuất TS45 tự do.
Trong hình 19, chuyển mạch thời gian C3 đã đợc chọn và nội dung CM cho 3
tần đợc trình bày. Bus A1 đợc kết nối đến chuyển mạch thời gian B3 trong
thời giánT10 qua toạ độ 3 của hàng A1 trong chuyển mạch không gian ngõ
nhập. Do đó vị trí 10 của CM-A1 chứa đị chỉ toạ độ 3. Chuyển mạch thời