Vị trí chức năng của tổng đài trong mạng viễn thông

Chơng 1. Tổng quan về tổng đài
điện tử số
I. Vị trí chức năng của tổng đài
trong mạng viễn thông
Đối với tổ chức xây dựng hệ thống mạng điện thoại, ban đầu mạng rất đơn giản
nên có thể đấu nối từng cặp trực tiếp

.










Hình 1.1 Kết nối từng cặp trực tiếp
Số đôi dây cần sử dụng là: Cn2 = n(n-1)/2
Trong đó n là số máy điện thoại
Ưu điểm là đấu nối đơn giản
Nhợc điểm là khi số máy điện thoại tăng sẽ rất phức tạp và số đôi đây sử dụng
tăng nhanh. Hiệu suất sử dụng đôi dây thấp .

1


Tuy nhiên số số máy điện thoại tăng đến một số đủ lớn thì thực tế không sử
dụng đợc phơng pháp đấu nối trên. Số lợng đờng dây có thể giảm bằng số máy
điện thoại nếu sử dụng kết nối qua hệ thống chuyển mạch .

TĐ





Hình 1.2: Kết nối qua hệ thống chuyển mạch
Ưu điểm: Khi số máy điện thoại tăng việc tổ chức mạng vẫn đơn giản .
Số đôi dây sử dụng ít bằng số máy điện thoại
Nhợc điểm: Phải có dịch vụ đấu nối tại tổng đài .
Hệ thống chuyển mạch có khả năng tiếp thông đến thuê bao và đảm bảo khả
năng kết nối mạch tạo kênh liên lạc thuê bao theo yêu cầu. Khi có nhu cầu kết nối
giữa các thuê bao ở các vùng địa lý tơng đối xa nhau sẽ tốt hơn nếu trong mỗi
vùng tạo ra một hệ thống chuyển mạch và gọi là tổng đài đầu cuối nội hạt, các
tổng đài nội hạt lân cận kết nối với nhau bằng mạng trung kế .







TĐ1

TĐ2



2





Hình 1.3: Sơ đồ mạng điện thoại phân vùng

Để nâng cao hiệu quả kinh tế cho việc xây dựng mạng viễn thông trong địa
bàn rộng lớn sử dụng các hệ thống chuyển mạch chức năng khác nhau nh tổng
đài liên tỉnh, tổng đài miền, tổng đài quốc tế.
* Chức năng của hệ thống tổng đài:
Trong sự phát triển của công nghệ chuyển mạch tồn tại 2 hệ thống tổng đài là
hệ thống tổng đài nhân công và hệ thống tổng đài tự động. Các chức năng cơ bản
của nó nh xác định cuộc gọi của thuê bao, kết nối với thuê bao bị gọi và sau đó
tiến hành hồi phục lại cuộc gọi khi đã hoàn thành. Hệ thống tổng đài nhân công
tiến hành các quá trình này bằng các thao tác của hân viên tổng đài, trong khi đó
tổng đài tự động tiến hành các việc này hoàn toàn tự động.
Đối với hệ thống tổng đài nhân công, để thiết lập cuộc gọi khi một thuê bao gửi
đi một tín hiệu thoại đến tổng đài, nhân viên tổng đài thực hiện việc cắm phích
nối trả lời của đờng dây bị gọi vào zắc của dây chủ gọi. Khi cuộc gọi kết thúc ngời vận hành rút phích ra khỏi zắc và đa về trạng thái ban đầu. Hệ thống tổng đài
nhân công đợc chia làm 2 loại :
- Loại cấp nguồn tại chỗ
- Loại cấp nguồn chung tại tổng đài
Đối với hệ thống tổng đài tự động, các cuộc gọi phát ra hoàn toàn thông qua
các bớc sau :

- Nhận dạng thuê bao chủ gọi: Xác định thuê bao nhấc ống nghe và sau đó
cuộc gọi đuợc nối với mạch điều khiển .

3


- Tiếp nhận số đợc quay: Khi đã đợc nối với mạch điều khiển, thuê bao chủ
gọi bắt đầu nghe thấy tín hiệu mời gọi quay số và sau đó chọn số liệu thuê bao bị
gọi .
- Kết nối cuộc gọi: Khi số hiện thuê bao bị gọi đợc ghi lại thì tổng đài sẽ chọn
một bộ các đờng trung kế đến tổng đài của thuê bao bị gọi và sau đó chọn một đờng rỗi trong số đó. Khi thuê bao bị gọi nằm trong tổng đài nội hạt, thì một đờng
dây nội hạt đợc sử dụng .
- Chuyển thông tin điều khiển: Khi đợc kết nối đến ttổng đài của thuê bao bị
gọi hay tổng đài trung chuyển, cả 2 tổng đài trao đổi với nhau những thông tin
cần thiết nh số thuê bao bị gọi.
- Kết nối trung chuyển: Nếu tổng đài đợc nối đến tổng đài trung chuyển thì đờng kết nối trung kế đến tổng đài của thuê bao bị gọi đợc nhắc lại để nối với trạm
cuối .
- Kết nối trạm cuối: Khi xác định đợc trạm là trạm nội hạt dựa trên số của
thuê bao bị gọi, thì bộ điều khiển trạng thái máy bận của thuê bao bị gọi đợc tiến
hành. Nếu máy không ở trạng thái bận thì một đờng nối đợc nối với đờng trung
kế đợc chọn để kết nối cuộc gọi .
- Truyền tín hiệu chuông: Để kết nối cuộc gọi tín hiệu chuông đợc truyền, khi
có tín hiệu trả lời từ thuê bao bị gọi thì trạng thái đợc chuyển thành trạng thái
máy bận.
- Tính cớc: Tổng đài chủ gọi xác định trả lời của thuê bao bị gọi và bắt đầu
tính cớc theo khoảng cách và thời gian gọi.
- Hồi phục hệ thống: Khi cuộc gọi kết thúc tất cả các đờng nối đều đợc trở về
trạng thái chờ.
II. Giới thiệu về tổng đài SPC số
1.Giới thiệu chung

4


Các tổng đài điện tử số là sự kết hợp hoàn hảo giữ kỹ thuật điện tử, máy tính
với kỹ thuật điện thoại. Các dấu hiệu thành công xuất hiện từ những năm 60. Sự
phát triển đợc thúc đẩy bởi nhu cầu gia tăng chất lợng, cải thiện giá cả và khai
thác u điểm tuyệt đối về tốc độ trong kỹ thuật và máy tính. Tổng đài SPC công
cộng đầu tiên là IESS đợc phát triển bởi phòng thí nghiệm AT&T Bell đợc giới
thiệu tại USA vào tháng 5.1965, hệ thống này tất cả dùng thiết bị chuyển mạch
cơ.
PAXS đã đợc chế tạo thành công với công nghệ chuyển mạch điện tử analog,
có tối đa 200 mạch kết cuối, các xuyên nhiễu giữ ở mức thấp cần thiết nhng
không thể tồn tại trong các mạng điện thoại công cộng.
Một ứng dụng đầu tiên của kỹ thuật số vào tổng đài là vai trò chuyển mạch
trung gian giữa các tuyến hợp nối PCM qua đó khắc phục vấn đề xuyên nhiễu vì
tín hiệu số có khả năng kháng nhiễu rất tốt. Do đó các ma trận chuyển mạch bán
dẫn lớn có thể đợc dùng. Các tổng đài trung gian không bị ảnh hởng bởi trở ngại
vì không có đờng dây thuê bao nào nối trực tiếp đến nó và không có các mức
điện áp cao hoặc không có các dòng điện chuông .
Với khả năng này tổng đài hợp nối số đợc lắp đặt tại London năm1968. CIT
Acatel với hệ thống tổng đài số công cộng đầu tiên E10 vào năm 1970 tại Pháp.
Bell giới thiệu tổng đài điện tử số công cộng dùng hệ thống 4ESS từ tháng 1.1976
ở Mỹ .
Một u điểm rất quan trọng của chuyển mạch số là loại bỏ các thiết bị ghép
kênh thông thờng liên quan đến các hệ thống truyền dẫn PCM (Pulse Code
Modulation) kết nối tại tổng đài. Do đó việc ứng dụng chuyển mạch số vào mạng
điện thoại công cộng là loại bỏ các thiết bị chuyển đổi analog sang digital trong
các mạng trung kế cũng nh các mạng hợp nối. Tuy vậy ứng dụng bán dẫn số vào
mạng nội hạt có thành công hay không phụ thuộc vào kiểm soát mức điện thế

cao và các dòng rung chuông liên hệ với đờng dây thuê bao. Một giải pháp là
5


kiểm soát tất cả các đờng dẫn 1 chiều và điện áp cao theo yêu cầu các đờng dây
thuê bao trong các đơn vị giao tiếp ngoại vi của tổng đài. Điều này cho phép các
chuyển mạch điện tử phát triển mà không bị ngăn cản bởi các yêu cầu thuê bao.
Thế hệ đầu tiên của tổng đài nội hạt số ( E10 System X, AXE 10) mỗi tổng
đài gồm 2 dạng hệ thống chuyển mạch. Một hệ thống gồm các đơn vị reed-relay
kết cuối thuê bao và tải của chúng đợc tập chung vào mạng trung kế khả năng tải
lớn từ bên trong nối đến các bộ chuyển đổi từ analog sang digital. Dạng thứ 2 là
một hệ thống số kết nối với các trung kế số bên trong với các tuyến trung kế số
hay hợp nối số bên ngoài. Kiến trúc analog-digital này tránh đợc việc cấp các
thiết bị mã hoá PCM đắt tiền cho mỗi đờng dây thuê bao đồng thời khai thác đợc
đờng dây kim loại DC vốn có xuyên qua các reed-relay để thực hiện chức năng
hỗ trợ thuê bao. Những năm đầu thập niên 80, các mạch tích hợp đợc chế tạo
rộng rãi làm giảm giá thành bộ chuyển đổi A/D cho phép giá cả của các đờng
đây thuê bao giảm nên các hệ thống số hoàn toàn cạnh tranh đợc với hệ thống
analog-digital. Các hệ thống tổng đài SPC hiện tại gồm các chuyển mạch điện tử
số và điều khiển theo chơng trình .

6


2. Sơ đồ khối chức năng của tổng đài SPC
2.1. Sơ đồ khối
Thiết bị kết cuối
Thuê bao số
Thuê bao tơng tự

Thiết bị
chuyển
mạch

Trung kế tơng tự
Trung kế số

Thiết bị ngoại vi
chuyển mạch

Thiết bị ngoại vi báo hiệu

Trung
kế báo
hiệu

Báo hiệu
kênh
chung

Báo hiệu
kênh
riêng

Bus địa chỉ

Thiết bị giao tiếp
Ngời Máy

Đo kiểm

tra

Phân phối
báo hiệu

Bus điều khiển

Điều
khiển
chuyển
mạch

Bus dữ liệu

Xử lý trung tâm
Các bộ nhớ

7


Hình1.4: Sơ đồ khối tổng đài SPCsố
2.2. Nhiệm vụ các khối chức năng
2.2.1. Thiết bị kết cuối.
Dùng để đấu nối các thuê bao tơng tự, thuê bao số, tổng đài tơng tự tổng đài
số với chuyển mạch. Bao gồm 4 khối thuê bao riêng biệt.
a. Giao tiếp thuê bao tơng tự .
Dùng để đấu nối các giao tiếp thuê bao tơng tự với chuyển mạch. Thuê bao
tơng tự có 7 chức năng cơ bản (BORSCHT):
B - Battery feet: Tức là nhiệm vụ cấp nguồn cho máy điện thoại qua đờng dây
thuê bao & truyền tín hiệu nh nhấc máy hoặc quay xung.

O - Over voltage protection - Bảo vệ quá áp cho thiết bị: Trong hệ thống chuyển
mạch cần lắp đặt thiết bị bảo vệ để chống lại các ảnh hởng của điện áp cao gây
nguy hại cho ngời và máy .
R - Ringing - Rung chuông: cấp tín hiệu chuông cảm ứng 25hz-75v
S - Supervision and signaling - Giám sát và báo hiệu: dùng để giám sát trạng
thái nhấc đặt của điện thoại và chuyển các thông tin báo hiệu địa chỉ từ mạch điện
thoại đến khối xử lý báo hiệu .
C - Code mã hoá và giải mã: Dùng để mã hoá các tín hiệu tiếng nói tơng tự
thành các tín hiệu tiếng nói số và ngợc lại .
H - Hybrid - Mạch cầu: Dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ chế độ 2 dây bán
song công thành chế độ 4 dây song công.
T-Test - Đo thử, kiểm tra: Các đờng dây thuê bao thờng bị hỏng do yếu tố khách
quan. Để phát hiện lỗi này, ngời ta thờng tiến hành theo dõi các đờng dây thuê
bao một cách thờng xuyên theo chu kỳ bằng một thiết bị kiểm tra tự động.

8


b. Giao tiếp thuê bao số.
Một trong những u điểm quan trọng của chuyển mạch số là nó có thể sử dụng
các tín hiệu truyền dẫn số mà không phải thay đổi chúng. Vì vậy có thể sử dụng
các mạch tơng đối đơn giản để giao tiếp giữa các hệ thống chuyển mạch và các
thiết bị truyền dẫn và để tiết kiệm hơn. Hệ thống phân cấp số là tổ hợp các thiết bị
truyền dẫn số chạy với nhiều tốc độ bit, do đó mỗi quốc gia phải định ra tốc độ bit
cho hệ thống của mình. Để giao tiếp một cách có hiệu quả giữa hệ thống chuyển
mạch số và thiết bị truyền dẫn thì hai điều kiện sau phải đợc đáp ứng:
+ Yêu cầu về điện: Liên quan đến điện áp, xung điện, dạng sóng, trở sóng và
tốc độ bit.
+ Yêu cầu về loại bit: Xác định rõ các loại bit này là tiếng nói các dữ liệu định
dạng khung, sự định dạng tín hiệu hay là các số liệu bảo dỡng và sửa chữa. Mạch

thuê bao số có các chức năng sau:
+ Các mã kênh phải đợc chọn phù hợp phải đợc tới tất cả các đờng trung kế
rỗi.
+ Các dòng bit đa vào đợc đồng bộ hoá, pha có thể thay đổi do đó mỗi dòng
điện phải có khả năng chậm lại để mối liên pha thích hợp đợc thành lập trớc khi
thực hiện việc chuyển mạch.
+ Việc giao tiếp DSI (tín hiệu số 1) phải có khả năng đảm bảo đợc việc bảo dỡng sửa chữa và các chức năng cảnh cáo. Ngoài các chức năng trên, mạch thuê
bao số còn đợc trang bị các chức năng báo lỗi hai cực, phát ra số lần định khung
lại và trợt quá độ, đó là:
- Việc phát hiệnh ra mã khung
- Việc sắp hàng khung
- Nén dây 0 (zero)
- Đổi cực
- Xử lý cảnh báo
9


- Khôi phục lại đồng hồ
- Tìm lại khung khi định lại khung
- Báo hiệu giữa các tổng đài
c. Giao tiếp trung kế tơng tự:
Dùng để đấu nối tổng đài tơng tự với chuyển mạch số.
d. Giao tiếp trung kế số:
Dùng để đấu nối giữa các tổng đài số thông qua các đờng truyền dẫn PCM
2.2.2. Khối chuyển mạch.
Dùng để thực hiện chức năng đấu nối, tạo tuyến truyền dẫn trong nội bộ tổng
đài để đấu nối thông tin các máy điện thoại. Hiện nay chủ yếu sử dụng là tổng đài
số nên chuyển mạch cơ bản là TSW và SWW.
2.2.3. Khối điều khiển tổng đài.
Bao gồm khối xử lý trung tâm và các bộ nhớ

Vào

Ra

Thiết bị phối
hợp
Bộ xử lý trung
tâm

Bộ nhớ trơng
trình

Bộ nhớ số liệu

Bộ nhớ phiên
dịch

Hình 1.5: Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch tổng quát

10


- Phối hợp vào ra: Dùng để nhận biết số liệu từ các khối chức năng và phân
phối các lệnh đến các khối điều khiển chức năng. Thực chất đây là bộ nhớ đệm
tốc độ.
- Khối xử lý trung tâm là một bộ vi xử lý có công suất lớn dùng để xử lý cuộc
gọi với tốc độ xử lý cao. Dựa vào các số liệu nhận đợc từ các khối chức năng và
các số liệu trong bộ nhớ chơng trình để tiến hành xử lý một cuộc gọi.
- Bộ nhớ chơng trình là một bộ nhớ có dung lợng lớn đợc nạp chơng trình khi
tổng đài đa vào hoạt động. Trong quá trình làm việc bộ nhớ này chỉ đọc ra số liệu

chứ không ghi, các số liệu trong bộ nhớ này không thay đổi trong quá xử lý cuộc
gọi. Vì vậy đây đợc gọi là bộ nhớ cố định.
- Bộ nhớ số liệu dùng để nhớ số liệu trong quá trình xử lý gọi nh thuê bao cuộc
gọi, trạng thái của đờng dây thuê bao, đờng dây trung kế, các số liệu tham khảo
đọc ra từ bộ nhớ chơng trình. Khi quá trình xử lý gọi kết thúc thì số liệu trong bộ
nhớ bị xoá, vì vậy bộ nhớ này còn có tên gọi là bộ nhớ tạm thời.
- Bộ nhớ phiên dịch dùng để phiên dịch địa chỉ, định hớng đầu nối điều khiển
chuyển mạch làm việc. Các số liệu trong bộ nhớ này cũng chỉ tồn tại trong quá
trình xử lý gọi.
2.2.4. Thiết bị ngoại vi báo hiệu.
- Báo hiệu kênh kết hợp CAS là hệ thống báo hiệu dùng để truyền thông tin
báo hiệu giữa các tổng đài. Các kênh báo hiệu truyền trên cùng một đờng trung kế
dùng để truyền tín hiệu tiếng. Nh vậy mỗi một kênh tiếng có một kênh báo hiệu
đợc kết hợp trên cùng một đờng trung kế những với các kênh báo hiệu độc lập và
riêng rẽ.
- Báo hiệu kênh chung CCS : Dùng để truyền thông tin báo hiệu giữa các tổng
đài và các kênh báo hiệu truyền trên cùng một đờng trung kế riêng tách biệt rời
khỏi đờng trung kế dùng để truyền tín hiệu tiếng gọi là đờng trung kế báo hiệu.

11


- Bus điều khiển: Dùng để trao đổi thông tin điều khiển giữa khối xử lý trung
tâm với các khối chức năng của tổng đài.
2.2.5. Thiết bị ngoại vi chuyển mạch.
- Khối điều khiển chuyển mạch: Dùng để điều khiển chuyển mạch thực hiện
chức năng đấu nối.
- Khối đo, kiểm tra: Dùng để đo, kiểm tra các tham số của tổng đài phục vụ
cho quá trình xử lý gọi và quản lý vận hành khai thác.
- Khối phân phối báo hiệu: Dùng để phân phối các lệnh, các báo hiệu từ khối

xử lý trung tâm đến các khối chức năng.
2.2.6. Khối giao tiếp ngời - máy.
Dùng để trao đổi thông tin giữa nguời quản lý vận hành và máy thông qua các
thiết bị nh CPU, màn hình, bàn phím, băng đĩa từ, máy in, các hệ thống báo hiệu
ánh sáng, âm thanh.
III. Nguyên lý chuyển mạch số trong tổng đài
1.3. Các nguyên tắc cơ bản về chuyển mạch số.
Sơ đồ tổng quát của trờng chuyển động mạch SW bất kỳ đợc biểu diễn nh sau:

I

1

1

2

2

N

M

0

R()
Hình1.6. Model trờng chuyển mạch
Trong đó:
I: Là tập hợp các đầu vào I...... N

12


O: Là tập hợp các đầu vào I..... M
SW là trờng chuyển động
R() là tín hiệu điều khiển hay hàm địa chỉ
Từ hình mô tả cấu tạo chức năng trên ta có thể xây dựng mô hình toán học
tổng quát của trờng chuyển động mạch nh sau:
Oj = Ii R() sao cho
1 Nếu i = và j =
R() =
0 Trong các trờng hợp khác
Hoạt động chức năng của trờng chuyển động mạch SW có thể mô tả nh sau:
Trạng thái tĩnh ban đầu khi không có kênh vào yêu cầu kết nối với một kênh
ra nào đó thì hệ thống hoàn toàn hở mạch. Khi có yêu cầu kết nối (kênh vào I i nào
đó i = 1....N ) với kênh ra bấy kỳ O j ( j = 1.....M ) thì hệ thống cấu tạo tín hiệu
điều khiển R để điều khiển trờng chuyển động mạch với địa chỉ yêu cầu để
(R() là đã điều khiển trờng chuyển động mạch SW thiết lập đờng kết nối xuyên
từ kênh đầu vào Ii tới kênh đầu ra Oj qua trờng chuyển mạch).
Các đặc trng có bản của SW
- Kích thớc trờng chuyển mạch NxM
- Độ tiếp thông
- Số dây chuyển mạch
- Tính dẫn điện 1/2 hớng
- Chất truyền dẫn
- Chất lợng dịch vụ QS (Quality of services)
Trờng chuyển động mạch đợc xây dựng trên cơ sở các phân tử chuyển mạch,
tuỳ thuộc vào phần tử chuyển mạch sử dụng mà ta có công nghệ tơng

ứng -

13


chuyển mạch nhân công, chuyển mạch rơle, chuyển mạch ngang dọc, điện tử,
ATM, chuyển mạch ngang.
*Mô hình cuộc gọi.
Nhằm mục tiêu giới thiệu tổng quan về hoạt động của một hệ thống chuyển
mạch nói chung, sau đây em xin trình bày cơ bản về diễn tiến quá trình phục vụ
một cuộc gọi điện thoại thực hiện 10 bớc nh sau:

Thuê bao chủ gọi A
1. Thuê bao A nhấc máy
Âm mời quay số

Tổng đài

Thuê bao bị gọi B

2. Xác định thuê bao chủ gọi
3. Cấp phát bộ nhớ

4.Thuê bao quay số DN
5. Phân tích số DN
Hồi âm chuông

6. Chuyển mạch tạo kênh
7. Cấp chuông và hồi âm

Dòng chuông

chuông
A, B nói chuyện

8. B nhấc máy trả lời
9. Giám sát cuộc nối thuê bao

A,B nói chuyện

A, B nói chuyện
A đặt máy

B đặt máy
10. Giải phóng cuộc gọi

2.3. Nguyên lý chuyển mạch số.
14


Hiện nay có nhiều kỹ thuật chuyển mạch đợc áp dụng trong thực tế tuỳ thuộc
vào tính chất của các loại hình dịch vụ yêu cầu. Trong số các kỹ thuật hiện nay
phổ biến nhất là kỹ thuật chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.
Nhng với mạng điện thoại công cộng thì sử dụng kỹ thuật chuyển mạch các đờng truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin của một quá trình thông tin giữa hai
hay nhiều thuê bao khác nhau. Chuyển mạch kênh đợc ứng dụng cho việc liên lạc
một cách tức thời mà ở đó quá trình chuyển mạch đợc đa ra một cách không có
cảm giác về sự chậm trễ (thời gian thực) và độ trễ biến thiên giữa nơi thu và nơi
phân phối tin hay ở bất kỳ phần nào của hệ thống truyền tin.
Nói cách khác chuyển mạch kênh tín hiệu số là quá trình kết nối, trao đổi
thông tin các khe thời gian giữa một số đoạn của tuyến truyền dẫn TDM số.
2.3.1. Đặc điểm của chuyển mạch

Một cách tổng quát thì hệ thống chuyển mạch số là một hệ thống chuyển
mạch trong đó tín hiệu truyền dẫn qua trờng chuyển mạch ở dạng số. Tín hiệu này
có thể mang thông tin tiếng nói hay số liệu. Nhiều tín hiệu số của các kênh tiếng
nói đợc ghép theo thời gian và một đờng truyền dẫn chung khi truyền dẫn qua hệ
thống chuyển mạch.
Để đấu nối hai thuê bao với nhau cần phải trao đổi khe thời gian của hai mẫu
tiếng nói. Các mẫu này có thể ở trên cùng một tuyến PCM hoặc ở các tuyến PCM
khác nhau và đã đợc số hoá, có hai phơng thức thực hiện chuyển mạch các tổ hợp
mã này theo hai hớng đó là chuyển mạch không gian và thời gian.
Hệ thống chuyển mạch thời gian có tên gọi đầy đủ là hệ thống chuyển mạch
số ghép hợp thời gian ngời ta gọi tắt là chuyển mạch thời gian số .
Một thiết bị trờng chuyển mạch số thực tế bao gồm cả phơng thức chuyển
mạch thời gian và không gian. Nói chung hệ thống chuyển mạch số nguồn tín
hiệu đã đợc ghép kênh theo thời gian. Các kênh tín hiệu PCM này đợc truyền trên
các tuyến dẫn PCM. Trên các truyền dẫn PCM đó tải đi nhiều kênh thông tin và
15


các kênh đợc tách ra theo nguyên lý phân kênh thời gian. Quá trình ghép và tách
kênh đợc thực hiện bởi các thiết bị ghép và tách kênh ở truớc và sau thiết bị
chuyển mạch.
Để thực hiện chuyển mạch cho các cuộc gọi đòi hỏi phải sắp xếp các tín hiệu
số (các tổ hợp mã) từ một khe thời gian ở một bộ ghép sang cùng một khe thời
gian hoặc sang một khe thời gian khác của một bộ ghép hay tuyến PCM khác
TS 6
PCMV0

TS18

PCMV1

PCMR1

Bộ chuyển
mạch số

PCMVn

PCMR0

PCMRn

Hình 1.7: Bộ chuyển mạch số
Ta thấy rằng các mẫu PCM xuất hiện ở khe thời gian số 6 của tuyến dẫn vào
PCM0 cần truyền sang khe thời gian 18 cả tuến dẫn ra PCM 1 qua bộ chuyển mạch
số. Có 2 cơ chế để thực hiện quá trình chuyển mạch kênh tín hiệu số này là cơ chế
chuyển mạch không gian và cơ chế chuyển mạch của các tầng không gian cũng
nh thời gian.

2.3.2. Nguyên lý chuyển mạch không gian số.
a. Sơ đồ nguyên lý.
0

1

n

0
16

1
2
...
F
Bộ nhớ điều khiển
0
1

0
1

n

n
Ma trận tiếp điểm chuyển mạch

Hình 1.8: Sơ đồ khối chuyển mạch không gian
Cấu tạo tổng quát của bộ chuyển mạch không gian tín hiệu số gồm có một ma
trận các tiếp điểm chuyển mạch kết nối theo kiểu các hàng và các cột .
Các hàng đầu vào các tiếp điểm chuyển mạch đợc gắp với các tuyến PCM dẫn
đầu vào, các tuyến này đợc gắn địa chỉ X0 , X1 , X2 còn các cột đầu ra tiếp điểm
chuyển mạch tạo thành các tuyến PCM dẫn ra đợc ký hiệu là Y0,Y1, Y2...Yn các
tiếp điểm chuyển mạch là các cửa logic 'và' (AND)
Nh vậy chuyển mạch không gian số là một ma trận vuông kích thớc m x n có
nghĩa là số tuyến PCM dẫn vào bằng số tuyến PCM dẫn ra (m = n) .
Để điều khiển các thao tác chuyển mạch của các tiếp điểm cần có bộ nhớ điều
khiển CM. Bộ nhớ này gồm các cột nhớ hoặc các cột hàng nhớ tuỳ thuộc vào phơng thức điều khiển đầu vào hay đầu ra .
Nếu bộ nhớ làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu ra thì mỗi cột nối tới các
đầu vào điều khiển của các tiếp điểm có một cột nhớ điều khiển .

Các tuyến dẫn
PCM vào

Các tuyến dẫn PCM ra

Y0

Y1

Y2

Y3

Ym

17


X0

X1
X2
X3

Xn

Các bus địa chỉ
00
01
07

01
Các cột nhớ điều khiển nối mạch

CM

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian điều khiển đầu ra
Trong số lợng các ô nhớ ở mỗi cột nhớ điều khiển bằng số khe thời gian của
mỗi tuyến PCM đầu vào. Trong thực tế mỗi tuyến ghép PCM này có từ 256 tới
1024 khe thời gian thao cấu trúc và quy mô bộ chuyển mạch. Số lợng bít nhớ của
mỗi ô nhớ có mối quan hệ phụ thuộc vào các số lợng các tuyến PCM dẫn vào
theo hệ thức .
T= LdN hoặc 2T = N

18


Trong đó: T là số bít nhớ của mỗi ô nhớ .
N là số lợng tuyến PCM đầu vào .
Trong các tổng đài thực tế trên mạng lới ở nớc ta hiện nay thì mạng chuyển
mạch không gian số là ma trận 8x8, 16x16 hoặc 32x32.
Tổng đài E10B thì bộ chuyển mạch không gian làm việc theo nguyên lý điều
khiển đầu ra. Trong khi đó ở tổng đài TXD-1B thì bộ chuyển mạch không gian
có ma trận 8x8 lại làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu vào nh sơ đồ sau.

Y0
X0

Y1

Y2

Ym

Các hàng nhớ
điều khiển nối mạch

X1

19


X2

Xn

Các tuyến dẫn PCMV

Bộ nhớ điều khiển kết nối

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch không gian điều khiển đầu vào
b. Nguyên lý chuyển mạch
Động tác của một tiếp điểm chuyển mạch sẽ đấu nối một kênh nào đó của
một tuyến PCM vào tới cùng kênh có địa chỉ đó của một tuyến PCM ra trong
khoảng một khe thời gian. Khe thời gian này xuất hiện mỗi khung một lần. Trong
khoảng thời gian của các khe thời gian khác, cùng một tiếp điểm có thể đợc dùng
để đấu nối cho các kênh khác. Ma trận tiếp điểm loại này làm việc nh một ma
trận không gian tiếp thông hoàn toàn giữa các tuyến PCM vào và PCM ra trong
khoảng mỗi khe thời gian .
Phơng thức điều khiển theo đầu ra ta thấy mỗi cột tiếp điểm đợc gắn vào một
cột nhớ điều khiển. Mỗi tiếp điểm chuyển mạch của cột đợc gắn vào một tổ hợp

mã nhị phân để đảm bảo chỉ có một tiếp điểm trong một cột đợc thông mạch
trong khoảng một khe thời gian. Các địa chỉ nhị phân này đợc ghi ở các ô của bộ
nhớ điều khiển theo thứ tự các khe thời gian.
Một từ mã địa chỉ nào đó đợc đọc ra từ bộ nhớ địa chỉ trong khoảng thời gian
của mỗi khe thời gian. Mỗi từ mã đợc đọc ra trong khoảng thời gian tơng ứng
với nó. Tức là từ mã ở ô 00 tơng ứng với khe thời gian TS o, 01 tơng ứng với TS

20


1, nội dung của từ mã đợc di chuyển theo tuyến bus địa chỉ trong mỗi khe thời
gian. Thông thờng một cuộc gọi chiếm khoảng một triệu khung .
Bộ nhớ điều khiển gồm nhiều cột nhớ ghép song song, mỗi cột đảm nhiệm
một công việc điều khiển đấu nối cho một tiếp điểm. Vì vậy cứ mỗi khe thời gian
trôi qua, một trong các tiếp điểm nối thông một lần (trờng hợp khe thời gian bị
chiếm ) thì cột nhớ điều khiển nhảy một bớc. Lúc này nội dung địa chỉ ở ô nhớ
tiếp theo lại đợc đọc ra, qua giải mã lại tạo đợc một lệnh điều khiển một tiếp
điểm khác nối thông phục vụ cho một cuộc gọi khác đa tới từ một trong các
tuyến PCM đầu vào. Tuỳ thuộc vào số lợng các khe thời gian đợc ghép lên từ 52
đến 1024 lần so với trờng hợp cài tiếp điểm làm việc trong các ma trận chuyển
mạch không gian thông thờng .
Đối với phơng thức chuyển mạch không gian điều khiển dầu vào thì nguyên
tắc điều khiển đấu nối cũng tơng tự nh điều khiển đầu ra.Tuy nhiên do các hàng
nhớ điều khiển lại phạu vụ điều khiển nối mạch thời gian một khung tín hiệu, các
khe thời gian trên một tuyến PCM đầu vào đợc phân phối tuyến PCM ra nào tuỳ
thuộc địa chỉ ghi ở ô nhớ tơng ứng với khe thời gian đó. Trrờng hợp này địa chỉ
của ô nhớ chỉ thị đầu ra nào tiếp nhận mẫu tín hiệu ở khe thời gian hiện tại. Vì
vậy phơng thức này đợc gọi là phơng thức điều khiển đầu ra.
2.3.3. Nguyên lý chuyển mạch thời gian số
Nh chúng ta đã biết cấu tạo và hoạt động của tầng chuyển mạch thời gian S

chỉ thực hiện cho quá trình chuyển mạch có cùng chỉ số khe thời gian giữa các đờng PCM vào và PCM ra .Trong trờng hợp tổng quát có yêu cầu trao đổi khe thời
gian giữa đầu vào và đầu ra khác nhau thì phải sử dụng tầng chuyển mạch thời
gian T. Nh vậy tầng chuyển mạch thời gian T đợc định nghĩa là chuyển mạch
dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào và
luồng PCM ra .
21


0
0
TSi

TSj

1

1
M
U
X

R-1

PCMv

TSW

D
PCMr M
U

X

R-1

Hình 1.11. Sơ đồ khối chuyển mạch T
Trong đó mỗi khe thời gian tợng trng cho một kênh thoại và nó có thể nối
bất kỳ một kênh thoại ở đầu vào và kênh thoại ở đầu ra. Điều đó chuyển mạch T
đóng vai trò nh một tổng đài .
a. Dùng mạch trễ
Dùng mạch trễ có đặc điểm là mạch đơn giản nhng cồng kềnh và quá nhiều
bộ trễ .
b. Dùng bộ nhớ
Có thể dùng 2 bộ nhớ là bộ nhớ BM (Buffer memory) và CM (control
memory).Trong đó bộ nhớ BM dùng để ghi nhớ khe thời gian của PCM vào để
đọc ra khe thời gian của luồng PCM ra, còn bộ nhớ CM dùng để điều khiển sự
ghi và đọc của bộ nhớ BM.
Và nay ngời ta sử dụng hình thức dùng bộ nhớ trong các hệ thống chuyển
mạch thời gian là chủ yếu.
Cũng nh trong chuyển mạch S , chuyển mạch T cũng có 2 hình thức đó là:
Điều khiển đầu vào (ghi vào điều khiển đọc ra tuần tự )
Điều khiển đầu ra (ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển).
2.3.3.1. Điều khiển đầu vào ( ghi vào điều khiển đọc ra tuần tự )

22


a. S¬ ®å nguyªn lý.

Bé nhí tiÕng nãi
00

01
02
TS0... TS4

TuyÕn PCM vµo

TS3... TS6

06

TuyÕn PCM ra

06 = 00110
Bé ®Õm khe
thêi gian

23


31
Bus địa chỉ
00
01

04

Bộ đếm điều
khiển chuyển
mạch

31

Bộ nhớ điều khiển

Hình 1.12. Nguyên lý chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào.
b. Cấu tạo.
Một bộ nhớ chuyển mạch thời gian tín hiệu số bao gồm 2 bộ nhớ: Một bộ
nhớ tiếng nói (BM) và một bộ nhớ điều khiển (CM). Bộ nhớ tiếng nói có số lợng
các ô nhớ bằng số lợng các khe thời gian đuợc ghép trong khung của tuyến PCM
đa vào .
Sơ đồ trên ta thấy giả thiết là các tuyến ghép PCM đầu vào và đầu ra có 32
khe thời gian nên các bộ nhớ tiếng nói và nhớ điều khiển có 32 ô nhớ. TRong
thực tế các tuyến PCM này thờng có 256 tới 1024 khe thời gian. Khi đó các bộ
nhớ cũng phải có số lợng các ô nhớ tơng ứng .
Bộ nhớ tiếng nói mỗi ô nhớ có 8 bit nhớ để ghi lại 8 bit mang tin của mỗi từ
mã PCM đại diện cho một mẫu tín hiệu tiếng nói .

24


Bộ nhớ điều khiển có số lợng ô nhớ bằng bộ nhớ tiếng nói nhng mỗi ô nhớ
của nó có số lợng bit nhớ tuỳ thuộc vào số lợng khe thời gian của các tuyến ghép
PCM, chung có quan hệ với nhau theo hệ thức: 2r =C
Trong đó : r là số bit nhớ của một ô nhớ điều khiển
C là số lợng khe thời gian của các tuyến ghép PCM
Thông thờng số lợng của các tuyến ghép chuẩn trong các hệ thống chuyển
mạch 256, 512, 1024 lúc đó số lợng các bít nhớ trong mỗi ô nhớ điều khiển là 8;
9 hoặc 10 bit.
Hai bộ nhớ tiếng nói và nhớ điều khiển của bộ chuyển mạch thời gian số
liên kết với nhau thông qua Bus địa chỉ và chịu sự điều khiển chuyển mạch hoặc

trực tiếp hoặc thông qua bộ đếm khe thời gian.
c. Nguyên lý làm việc.
Theo phơng thức chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào các mẫu tín
hiệu PCM từ đầu vào đa tới đuợc ghi vào bộ nhớ theo phơng pháp có điều
khiển.Tức là trình tự ghi các xung mẫu PCM ở các khe thời gian của tuyến PCM
đầu vào vào các ô nhớ nào của bộ nhớ tiếng nói đợc quyết định bởi ô nhớ điều
khiển. Còn quá trình đọc mẫu tín hiệu mã hoá PCM từ bộ nhớ tiếng nói vào các
khe thời gian của tuyến PCM ra đợc tiến hành theo trình tự ngẫu nhiên. Mỗi ô
nhớ của bộ nhớ điều khiển đợc liên kết chặt chẽ với khe thời gian tơng ứng của
tuyến PCM vào và chứa địa chỉ của khe thời gian cần đấu nối ở tuyến ghép PCM
ra .
2.3.3.2. Chuyển mạch điều khiển đầu ra .
a. Sơ đồ nguyên lý
Bộ nhớ tiếng nói
00
01
02
04
Bộ đếm khe
thời gian

25