Kiến trúc hệ thống của tổng đài alcatel e10b

Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Chúng ta đang trong những năm đầu của một kỷ nguyên mới, kỷ
nguyên của sự phát triển nh vũ bão các ngành khoa học kỹ thuật đặc biệt là kỹ
thuật thông tin. Với sự phát triển của xã hội định hớng thông tin, các dịch vụ
thông tin nh điện thoại, truyền dẫn số liệu, thông tin di động ngày càng trở
nên đa dạng. Sự phát triển của công nghệ thông tin bao gồm cả truyền dẫn cáp
quang, kỹ thuật số, kỹ thuật hệ thống thông tin vệ tinh mật độlớn, kỹ thuật
mạch bán dẫn đang đợc phát triển mạnh mẽ và mạng thông tin đã đợc nâng
cấp về tính năng và mức độ phát triển.
Kỹ thuật cơ bản và cần thiết xây dựng các mạng thông tin có tính năng
hoạt động tốt gọi là kỹ thuật số, một thuật ngữ bao hàm kỹ thuật truyền dẫn
số, kỹ thuật mạch bán dẫn mật độ cao và kỹ thuật xử lý tín hiệu số. Trung tâm
của mạng thông tin sử dụng kỹ thuật số là tổng đài số. Trong các thiết bị tổng
đài, trờng chuyển mạch đóng vai trò hết sức quan trọng. Nên việc nắm bắt các
kỹ thuật về tổng đài cũng nh vận hành và bảo dỡng chúng là rất cần thiết.
Tổng đài E10B của hãng ALCATEL là một trong những tổng đài số có dung
lợng lớn với cấu trúc mềm dẻo phù hợp với phát triển mạng và đang đợc sử
dụng rộng rãi ở nớc ta. Do đó đề tài tốt nghiệp của mình, em chỉ dừng lại ở
mức độ giới thiệu tổng quan về cấu trúc, chức năng, chứ cha đi sâu vào khai
thác chi tiết.
Em đã nghiên cứu về tổng đài với các nội dung sau:
- Nghiên cứu chung về kỹ thuật chuyển mạch trong tổng đài số.
- Nghiên cứu tổng quan về tổng đài Alcatel1000E10.
Cụ thể là:
Phần I: Kỹ thuật chuển mạch trong tổng đài điện tử số.
Chơng I. Lý thuyết chung về PCM.
Chơng II. Trình bày về các kỹ thuật chuyển mạch trong tổng đài
điện tử số.
Phần II: Trình bày tổng quan về tổng đài Alcatel1000 E10.
Chơng I. Giới thiệu chung về Alcatel E10B.

Chơng II. Kiến trúc hệ thống của tổng đài Alcatel E10B.
ChơngIII. Phân hệ truy nhập thuê bao CSN.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong khoa Điện
tử- Thông tin Đặc biệt là đối với thầy giáo Trần Hải Lu đã tận tình hớng
dẫn, để em hoàn thành bài đồ án tốt nghiệp này.
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

1


Đồ án tốt nghiệp
Vì thời gian có hạn cũng nh các kỹ năng về thực tế của em còn nhiều
hạn chế do vậy em không thể không tránh khỏi những sai sót, em rất mong đợc sự thông cảm của các thày cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, tháng 6 năm 2002.
Sinh viên thực hiện.
Tạ Thị Giỏi.

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

2


Đồ án tốt nghiệp

Phần: I
Kỹ thuật chuyển mạch trong
tổng đài điện tử số

CHƯƠNG I. Lý THUYết chung về PCM

I. Kỹ thuật điều chế xung mã PCM

Trong một hệ thống số, các tín hiệu tơng tự thoạt đầu đợc biến đổi sang
dạng số gồm một dãy các kí hiệu nhị phân trớc khi đợc xử lý và điều chế. Quá
trình biến đổi hoàn toàn một tín hiệu tơng tự thành một dãy xung nhị phân gọi
là mã hoá nguoòn. Một trong những kỹ thuật mã hoá nguồn quan trọng nhất
và chiếm u thế đợc sử dụng là điều xung mã PCM.
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

3


Đồ án tốt nghiệp
PCM thực chất là sự biến đổi tín hiệu từ tơng tự sang số (và ngợc lại).
Trong đó thông tin trong cá mẫu tức thời tơng tự đợc biểu diễn bằng các từ mã
trong dòng bit nối tiếp. Kỹ thuật điều chế xung PCM đợc đặc trng bởi ba giai
đoạn: Lấy mẫu, lợng tử hoá, mã hoá. Giai đoạn đầu tiên của PCM là lấy mẫu
các tín hiệu, nó tạo ra một tuần tự các mẫu analog dới dạng chuỗi PAM. Các
mẫu PAM có biên độ nối tiếp nhau và mmỗi xung riêng lẻ có một giá trị biên
độnhất địnhtrong dải làm việc. Bớc tiếp theo là phân chia dải biên độ này
thành một số giới hạn các khoảng. Công việc này đợc gọi là lợng tử hoá. Cuối
cùng trong bộ mã hoá, độ lớn của các mẫu đợc lợng tử hoá đợc biểu diễn bởi
các mã nhị phân. Do đó, quá trình PCM tạo ra một chuỗi các chữ số nhị phân
đợc nhóm thành các từ PCM đại diện cho dạng sóng tín hiệu nhập. Dòng bit
nhị phân có thể đợc chuyển mạch trong một tổng đài kỹ thuật số. Lần lợt có
thể đợc mang qua một liên kết truyền dẫn số sau khi chuyển sang dạng thích
hợp(mã đờng dây). tại đầu ra mã đợc chuyển ngợc trở lại một dãy nối tiếp các
mẫu PAM bởi bộ giải mã. Cuối cùng một dạng sóng xấp xỉ với dạng sóng
nguồn ở ngõ nhập đợc lấy ra từ các mẫu PAM nhờ một bộ lọc thông thấp.

Dạng sóng
tín hiệu ngõ vào

Bộ lọc tiền
lấy mẫu

Bộ
lấy mẫu

Lợng tử
và mã hoá

Hệ thống
truyền dẫn
số hay
chuyển
mạch số

Bộ giải
mã

y

Bộ lọc
phục hồi Dạng sóng tín hiệu
tín hiệu ngõ ra

Các quá trình của PCM đối với kênh đơn.
I.1: Lấy mẫu
Lấy mẫu là triển khai có chu kỳ tín hiệu tơng tự để thu đợc biên độ có

tác động tức thời. Giới hạn dới của tần số lấy mẫu đợc xác định theo định lý
Nyquist.
Hình dới đây trình bày về lấy mẫu một tín hiệu tơng tự. Trờng hợp lý tởng, độ rộng của xung lấy mẫu có thể vô cùng nhỏ. Thực tế, độ rộng của xung
có giới hạn và thờng nhỏ hơn nhiều chu kỳ của tín hiệu đợc lấy mẫu.
f(t)

Bộ lấy mẫu
(t- nTS)
TS

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

F(t)

4


Đồ án tốt nghiệp

Lấy mẫu tín hiệu tơng tự
Theo định lý Nyquist, tín hiệu f(t) có băng tần hạn chế nhờ bộ lọc thông
thấp đặc trng một cách chính xác nhờ các trị số lấy mẫu. Khoảng cách giữa
các trị số lấy mẫu này không đợc vợt quá một nửa chu kỳ của tần số cao nhất
của tín hiệu. Nói cách khác tần số lấy mẫu không đợc nhỏ hơn hai lần tần số
lớn nhất của tín hiệu tơng tự nghĩa là:
Tsmax = Ta/2= Fa/ 2
hay Fsmin >=2*Fa.
Tsmax là khoảng Nyquist, khoảng thời gian dài nhất đợc dùng để lấy
mẫu tín hiệu có băng tần hạn chế để khôi phục tín hiêụ nhng không bị méo.
Méo do chu kỳ lấy mẫu lớn hơn khoảng Nyquist gọi là méo xếp chồng,

các băng tần cạnh nhau có một phần trùng lên nhau,
Ví dụ:
Kênh âm tần có độ rộng 4khz ( Băng tần tiếng nói giới hạn từ (0,3
3,4) Khz và khoảng phòng vệ giữa các băng tần bên cạnh nhau là 0,6 Khz để
tránh méo tín hiệu do chồng băng gây ra).
Chu kỳ lấy mẫu của một khung tín hiệu là 125us, độ rộng xung lấy mẫu
rất nhỏ so với 125às ( 0,9 1)às. Tần số lấy mẫu băng 8000 hz.
Quá trình lấy mẫu chính là điều biên xung, đặc trng bởi tích tín hiệu
vào f(t) với hàm Delta Dirac (t-nTS). Tín hiệu đầu ra bộ lấy mẫu theo phơng
trình sau:
Y(t) = f(t) * .(t-nTS) n= 0, 1, 2,...
I.2: Lợng tử hoá.
Lợng tử hoá là chuyển một xung lấy mẫu thành một xung có biên độ
bằng mức lợng tử gần nhất. thay thế một tí hiệu tơng tự dã lấy mẫu bằng tập
hữu hạn các mức biên độ. Kết hợp hoạt động lấy mẫu và lợng tử hoá tạo ra
điều chế biên độ xung lợng tử PAM biên độ các xung này đợc hạn chế với một
số giá trị rời rạc.
Ưu điểm này của lợng tử hoá tín hiệu đã lấy mẫu là giảm đợc ảnh hởng
của tạp âm hệ thống. Lợng tử hoá đã hạn chế số lợng các mức cho phép của
tín hiệu đã lấy mẫu, chuẩn bị để chuyển tín hiệu gốc từ dạng tơng tự sang
dạng số.
Biên độ
7
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

5


Đồ án tốt nghiệp

5
3
1
4TS
0
TS

2TS 3TS

5TS 6TS 7TS 8TS 9TS

NTS

-1
-3
-5
-7

* Lợng tử hoá đều:
Cho phép các mức lợng tử cách đều nhau, khoảng cách giữa các mức lợng tử đợc xác định từ các mức cực đại và các mức cực tiểu cho phép (+a và
-a) với số lợng các khoảng
2a/Q = (Xmax(t) Xmin(t)) /Q.
khi khôi phục tín hiệu tơng tự từ các xung lợng tử, ở máy thu có sự
chênh lệch giữa tín hiệu khôi phục và tín hiệu gốc đã phát đi tại điểm bất kì,
chính méo lợng tử hay sai số lợng tử e(t), xác định theo biểu thức:
Eq(t) =Xq(t)- X(t).
Với Eq(t) <= a/Q= /2.
Công suất tạp âm N = e2 =2/12 là loại tạp âm thực tế xuất hiện ở đầu
ra bộ lợng tử hoá.
Công suất trung bình của tín hiệu = (Q2-1) * 2/12

Tỉ số tín hiệu/ tạp âm: S/N = Q2-1
Với Q>>1 và mức lợng tử Q đợc mã hoá thành từ mã b bit thì
S/N =20 log Q(dB) = 20 log.Q (dB)= 20log2b =6*b(dB)
Khi tăng Q gấp đôi hoặc tăng lên một bit vào từ mã thì giá trị S/N tăng
6dB nhng công suất tạp âm giảm khi thêm vào từ mã một bit. Khi số lợng các
mức lợng tử càng lớn tỉ số S/N càng lớn. Mức tín hiệu đầu vào cố định, số mức
lợng tử tăng dẫn đến giảm méo lợng tử. Khi các mức lợng tử xếp sát nhau, tạp
âm nhiệt cùng các loại tạp âm khác ở đầu vào sẽ gây ra chọn nhầm các mức lSV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

6


Đồ án tốt nghiệp
ợng tử. Nếu các mức lợng tử cách nhau quá xa thì việc phục hồi tín hiệu gốc
sẽ không thực hiện đợc do méo lợng tử quá lớn. Mặt khác lợng tử hoá đều
khiến cho méo lợng tử với tín hiệu mức thấp không đợc chấp nhận, nhng với
tín hiệu mức cao thì méo có thể chấp nhận đợc. Nếu khoảng cách giữa các giá
trị quyết định của các tín hiệu mức thấp đợc giảm bớt và tăng lên ddối với các
tín hiệumức cao thì có thể giảm bớt ảnh hởng của méo lơọng tử đối với tín
hiệu mức thấp tạo nên hiệu quả méo chấp nhận đợc trên toàn dải động tín hiệu
vào. Do vậy ta sử dụng phơng pháp lợng tử hoá không đều.
Lợng tử hoá không đều:
Sử dụng bộ lợng tử đặt sau bộ nén. Bộ nén là bộ khuyếch đại phi tuyến
đối với tín hiệu ở đầu vào bộ lợng tử. Luật lợng tử logảit đợc sử dụng trong
nén và dãn, trong đó biến đầu vào X đợc chuyển thành biến Y theo quan hệ Y
=lnX và quan hệ ngợc trở lại đợc sử dụng khi khôi phục biến đầu vào tại đầu
ra của hệ thống nhờ bộ dãn. Mối quan hệ này cho phép tăng các mức trong
vùng tín hiệu mức thấp và mở rộng bớc lợng tử tỉ lẹe với mức tăng của tín hiệu
vào. Kết quả là nén biên đoọ tín hiệu thoại làm giảm phạm vi sử dụng và tạo
ra tỉ số công suất tín hieẹu trung bình trên tạp âm lợng tử cao hơn so với bộ lợng tử đều đối với tín hiệu vào Gauss.

Điều khó khăn phải tính đến trong quá trình dãn ra là duy trì một cách
chính xác đặc tính nén bù ( nó đối xứng với các đặc tính bộ nén do một trong
các Diot thay đổi và sự phụ thuộc các đặc tính của chúng vào nhiệt độ ). Có
hai đặc tính nén dãn đợc ứng dụng rộng rãi đó là luật A( Châu Âu) và
luật U (Bắc Mỹ, Nhật). Cả hai luật này đều có 256 mức lợng tử, nhng chúng
khác nhau về sự xấp xỉ vào một đặc tính phi tuyến.
Luật A:
theo phơng trình:
AX
Sgn(X) Với X< 1/A
1 + ln(A)
A(X) =
1 + ln(A X)
Sgn(X)
Với 1/A< X<1
1 + ln(A)
Theo CCITT thì A= 87,6.
Luật A dùng 13 đoạn thẳng biểu diễn cho một đờng cong phi tuyến :
6 đoạn trên (biểu diễn nửa dơng)
6 đoạn dới ( biểu diễn nửa âm)
1 đoạn giữa (biểu diễn dẫu)
Mỗi mức đợc biểu diễn bởi một tổ hợp mã nhị phân 8 bit ( một bit cho
dấu cực tính, ba bit cho segment và bốn bit cho mức lợng tử trong một sement).
Luật :
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

7


Đồ án tốt nghiệp

Đặc trng của luật u đợc xác định theo hàm số:
ln(1 + X)
(X) = Sgn(X) với 1<=X <=+1
ln(1+).
là yếu tố xác định mức độ nén dãn. Luật đợc sử dụng rộng rãi ở Nhật ,
Bắc Mỹ trong các hệ thống PCM 24 kênh. Luật có 15 đoạn ( 7 đoạn cho nửa dơng, 7 đoạn cho nửa âm và 1 một đoạn cho bit dấu). Giá trị hằng số = 255 và
cũng dùng tổ hợp mã nhị phân 8 bits và có dải động là 48dB.
Hai tham số và A đợc xác định nghiêm ngặt đối với các đặc tính nén.
Trị số của chúng càng lớn thì hiệu quả nén càng cao. Số lợng mức lợng tử
xuất hiện gần gốc của đặc tuyến càng lớn đối với tín hiệu vào có biên độ thấp
càng thấp.
I.3: Mã hoá:
Quá trình biến đổi các mẫu tín hiệu Analog thành các tín hiệunhị
phângọi là quá trình mã hoá. để biểu diễn 256 mức, một tổ hợp 8 bits hay còn
gọi là tín hiệu PCM cụ thể nh sau:
X = P ABC WUYZ.
trong đó:
X: là giá trị mẫu tín hiệu vào
P: bit có trong số nhỏ nhất chỉ thị dấu của mẫu tín hiệu
- 1 cho tín hiệu cực tính +
- 2 cho tín hiệu cực tính -
ABC: Mã 3 bit chỉ thị số thứ tự của segment
WUYZ: Mã 4 bit chỉ thị vị trí của giá trị trong segment
Trong thực tế công nghệ chế tạo các cấu kiện vi mạch, lợng tử hoá và
mã hoá đợc thực hiện đồng thời bởi một mạch điện gọi là bộ mã hoá mà nó
biến đôỉ các mẫu tín hiệu PAM thành các tổ hợp mã 8 bits nhị phân ( tín hiệu
PCM ) bằng dờng cong đặc tinhs nén- dãn.
128
112
96

80
64
48
32
16
-Um

-Um/2 -Um/4

Um/4

Um/2

Um

-64
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

8


Đồ án tốt nghiệp
-80
-96
-112
-128

Um- Biên độ cực đại của
tín hiệu

Đặc tuyến mã hoá
Đờng cong này có các đặc trng sau:
đối xứng qua gốc toạ độ. Điểm 0 tơng ứng với 0Volt.
Hàm logảit xấp xỉ theo 13 segment theo mã số thứ tự từ 0-7 theo cả
hai cực tính+ và -.Các điện áp cực đại cử mỗi segment liên tiếp
nhau chia theo tỉ lệ cơ số 2 cụ thể là Vm/128, Vm/64, Vm/18, Vm/4,
Vm/2 và Vm trong đó Vm là điện áp lớn nhất.
Có 128 mức lợng tử trong phần + của các đờng cong đặc tuyến và
128 ở phần -
II.Kỹ thuật ghép kênh số

Ghép kênh số là quá trình truyền dẫn đồng thời 2 hay nhiều tín hiệu qua
12 kênh thông tin. Và nó sẽ làm tăng số kênh thông tin cũng nh lợng thông tin
đợc truyền. Nhờ vậy ta có thể thay thế rất nhiều đờng truyền bằng một đờng
thông tin.
Có 2 kiểu ghép kênh cơ bản:
- Ghép kênh phan chia tần số FDM
- Ghép kênh phân chia thời gian TDM
II.1 Ghép kênh phân chia tần số FDM
Là ghép các tín hiệu tơng tự, các tín hiệu đợc truyền đồng thời bởi các
tần số với nhau.
Dựa trên kỹ thuật điều ché biên độ AM nghĩa là thông tin truyền đi tự
dịch chuyển tới 1 tần số khác nhau trong một phổ tần số, và đợc thực hiện
băng cách nhân tín hiệu tin tức với một sóng mang dạng sin thích hợp.
Hệ thống ghép kênh FDM đợc chia ra làm 4 nhóm.
Nhóm sơ cấp: Ghép 12 kênh thoại * 4Khz = 48Khz. đợc chia ra làm 2
biên
- Biên trên (12- 60) Khz
- Biên dới (60- 108) Khz

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

9


Đồ án tốt nghiệp

f (KHZ)
12

60

108

Nhóm cấp 2: có 5 nhóm thứ cấp và tốc độ là 60 kênh. v = 60 kênh * 4
Khz = 240 Khz.

312

552

f(KHz)

Nhóm cấp 3: Có 5 nhóm cấp 2 có 300 kênh
Điều chế nhóm cấp 2 một lần nữa, lấy biên dới. Khe hở giữa 2 nhóm cấp
2 là 8Khz

f (KHZ)
812

1552

2044

Siêu nhóm tức là 3nhóm cấp 3 = 3* 300 = 900 kênh
v = 900 kênh * 4 Khz = 3600Khz
Nhận xét:
Tín hiệu dùng trong FDM là tín hiệu tơng tự cho nên có tính chống
nhiễu kém và tín hiệu đợc truyền đồng thời với tần số khác nhau nên ảnh hởng
nhiều của nhiễu siêu âm và giao thoa
Hệ số ghép kênh thấp
Chế tạo thiết bị khó đồng loạt do các phần tử bộ lọc phải điều chỉnh
bằng tay.
II.2 Ghép kênh phân chia thời gian TDM
Là ghép các tín hiệu số, mỗi tín hiệu đợc truyền chiếm đợc cả thông tin
truyền, nhng chỉ đợc truyền trong cả khoảng thời gian ngắn ( các khe thời
gian)
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

10


Đồ án tốt nghiệp
Khi ghép n kênh thì tốc độ v sẽ là v* = n* v.
Phía thu thu đợc các dòng số nối tiếp, xác suất thu đợc các tín hiệu 1
và 0 bằng nhau. Phía thu phải tự phân bố các từ mã thu đợc vào kênh đúng,
điều đó đợc thực hiện bằng cách cài vào khung tín hiệu từ mã đồng bộ, ít gặp
trong thông tin. Sau khi phía thu thu đợc từ mã đồng bộ sẽ tiến hành hiệu
chỉnh bộ tạo nhịp phù hợp với bên phát.

Kênh 0
MU
X
Kênh n

TS0

TSn-1

Kênh 0
DM
DM
UX
UX

Kênh n

Chuẩn T1 theo lluật (24- 1,544 Kb/s).
Một khung dài 125us có 24 khe thời gian ( 193 bit) trong đó:
Bit 1: Bit đồng bộ khung.
Bit (2-193) là các bit ghép thành cụm 8 bit để truyền tín hiệu cho 24
kênh thoại.
Một siêu khung gồm 12 khung trong đó
Các bit 1 của khung chẵn truyền tín hiệu đồng bộ đa khung với từ mã
đồng bộ đa khung 00111.
Các bit 1 của khung lẻ truyền tín hiệu đồng bộ khung với dạng từ mã
đồng bộ khung 101010.
Tín hiệu báo gọi truyền bit thứ 8 của khung 6 và khung 12 theo phơng
thức báo gọi kênh kết hợp khe.
Chuẩn E1 theo luật A ( 30/ 32 2,048 Mb/s):

Một khung dài 125ú có 32 khe thời gian (256 bits ) trong đó:

Có 30 kênh thông tin

Một kênh đồng bộ ( kênh 0)

Một kênh báo hiệu ( kênh 16 )
Một đa khung có 16 khung dài 2ms trong đó
* TS0 dùng để truyền tín hiệu đồng bộ khung : TS0 khung lẻ để truyền tín
hiệu báo hiệu cảnh mất đồng bộ đa khung từ xa có mã X1AXXXXX: TS0
khung chẵn để truyền tử mã đồng bộ khung X0011011
TS16: khung t0 để truyền tín hiệu đồng bộ đa khung dạng từ mã
00001DXX: các khung còn lại (t1-t15) truyền tín hiệu báo gọi cho
30 kênh thoại

chơng II: Kỹ thuật chuyển mạch trong tổng đài điện tử số
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

11


Đồ án tốt nghiệp
I.Giới thiệu tổng đài

I.1 Lịch sử ra đời của tổng đài
Trong thời kỳ cổ đại, âm thanh và ánh lửa đợc xem là hai hình thức chủ
yếu dùng để truyền tin tức đi xa. Các thổ dân Châu Phi, Châu Mỹ thờng dùng
tiếng trống, ngời Trung Quốc thích dùng chiêng. Còn ở nớc ta thì tiếng trống
đồng, tiếng tù và là phơng tiện truyền thông tin cổ nhất. Các phơng tiện thông
tin này có tốc độ thấp và hạn chế nhng là những hệ thống thông tin đầu tieen,

đơn giản nhất của con ngời và đợc sử dụng trong thời gian dài.
Vào cuối thế kỉ 18, phơng pháp truyền tinđợc dùng nhiều nhất là cách
truyền tin quang học. Năm 1789 Clôdơ Sapơ chế tạo ra một cơ cấu gồm ba
thanh chuyển động gắn vào một khung theo một cachs nào đó, để khi thay đổi
vị trí tơng đối của từng thanh thì từ xa ngời ta đã nhận đợc những hình dạng
khác nhau. Trên cơ sở đó, ở pháp năm 1794 lập trạm truyền tin quang học để
liên lạc từ Paris đến thành phố Lilles (khoảng 225 km) phải có hơn 20 trạm
nối tiếp và phải mất 20 phút.
Ngay từ đầu thế kỉ thứ 19, ngời ta đã chú ý đến vấn đề truyền tin tức
bằng các tín hiệu điện theo dây dẫn. Nhờ sự cố gắng của nhiều nhà khoa học
trên thế giới, hệ thống thông tin bằng điện đã ra đời và phát triển rất nhanh
chóng, đặc biệt là sau phát minh của Moocxow(1836) về cách mã hoá các chữ
cái. Việc truyền tiếng nói của con ngời theo dây dẫn là một đề tài rất hấp dẫn,
nhng cũng phức tạp. Vào giữa thế kỉ 19 nhiều nhà khoa học nghiên cứu về
điện thoại, điện báo nh Huytxtown, Pâygiơ, Buôcxen,vv... đều chú ý đến khả
năng truyền tiếng nói theo dây dẫn.
Những sự kiện dẫn đến phát minh của A.GBell(ngời Anh sinh ngày 3-31847). Năm 1872 bắt nguồn từ ý đồ cùng một lúc phát đi nhiều tin tức điện
báo trên một dây dẫn bằng các âm thoa có điều hởng, Bell gọi hệ thống này là
điện báo sóng hài.
Ngày 2-6-1875, trong khi đang làm việc với bộ phát sóng đa hài, Bell
tình cờ nghe thấy trên đờng dây dẫn một tiếng vang từ một lò xo thép ở đầu
dâybên kia gây ra. Khi tìm hiểu và nhận thức đợc đó là biểu hiện rõ rệt của
nguyên lý biến đổi dòng điện.
Ngày 3-6-1875 cơ cấu này đã truyền đợc tiếng nói. Bell đăng ký phát
minh của mình ngày 14-2-1876, đồng thời hoàn thiện và chế tạo nhng thực sự
chỉ dùng để liên lạc giữa hai máy với nhau. Ngày nay điều đó không thể chấp
nhận đợc vì cứ nếu liên lạc riêng rẽ từng máy theo kiểu cá thể đó thì một
máy điện thoại nào đó muốn liên lạc với 10 máy khác sẽ phải có 10 đôi dây và
nh thế trên bầu trời sẽ là 1 mạng nhện dây điện thoại.
Để giải quyết vấn đề này, nhà phát minh nổi tiếng ngời Hung là Púơcat

Tivađo đã phát minh ra tổng đài điện thoại đầu tiên, đem lại niềm tự hoà cho
đân tộc Hung. Và đợc sử dụng ở Mỹ năm 1877. Còn ở Hung thì tổng đài xuất
hiện năm 1881 với 50 số. Trong điện thoại kiểu này, mỗi đờng dây thuê bao
có một lỡi gà dùng để báo hiệu việc gọi đến tổng đài.
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

12


Đồ án tốt nghiệp
Nhà phát minh lỗi lạc T.Êđin xơn đã sáng chế ra loại ống nói dùng bột
than nguyên chất để làm màng rung, đồng thời lắp thêm một cuộn cảm
ứng.Nhờ màng than có độ nhạy cao và tiếp xúc tốt nên dòng điện ở ống nói
biến đổi rất đúng với tiếng nói của con ngời. Sáng chế của Êđixown đã thúc
đẩy kỹ thuật thông tin điện thoại phát triển thêm một bớc.
L.M.Êrich xơn (Lars Magnes Êrisson) là một ngời Thuỵ Điển không
những say sa nghiên cứu về ống nói mà còn là ngời đặt nền cho việc sản suất
máy điện thoại với quy mô lớn đầu tiên trên thế giới. Ông tự thiết kế ống nói
bằng màng than, không những nhỏ hơn mà có hiệu suất cao hown so với loại
ống nói đơng thời. Năm 1884 Êrichxown đã thành công trong việc bố trí ống
nói và ống nghe vào một tay cầm có hình số 6, rất thuận tiện cho ngời sử dụng
và cũng chính ông đã phát minh ra đĩa quay số dùng trong máy điện thoại tự
động sau này.
Để loại trừ ảnh hởng lọt tin do tổng đài điện thoại gây ra đối với
công việc của mình A.Xtrôgiơ (Almon strowger) nghĩ đến tự động hoá việc
nối dây cho thuê bao và đã phát minh ra bộ chọn. Năm 1892, Xtrôgiơ thành
lập 1 hãng chuyên sản xuất tổng đài điện thoại tự động từng nấc, đó là thế hệ
đầu tiên của tổng đài diện thoại tự động.
Năm 1923 đợc xem là năm bắt đầu thế hệ thứ hai của tổng đài điện
thoại. Từ năm 1930, trên cơ sở kỹ thuật chuyển mạch ngang dọc, các tổng đài

tự động phát triển mạnh ở Thuỵ điển, có tổng dung lợng đến 40 000 số.
Việc nghiên cứu tổng đài điện thoại tự động điện tử bắt đầu từ những
năm 1934- 1935 nhng sau đại chiến thế giới lần thứ hai mới đợc triển khai đặc
biệt là nó có quan hệ đến việc phát minh ra các dụng cụ bán dẫn. Thế hệ thứ t
của tổng đài điện thoại tự động ra đời: tổng đài điện thoại tự động hoàn toàn
diện tử phân chia theo thởi gian, nh loại tổng đài E-10 của hãng CIT (pháp),
tổng đài 4ESS( Mỹ), vv...
Ngày nay, con ngời đang sống trong kỉ nguyên thông tin. Các dịch vụ
nh truyền số liệu, truyền hình, điện thoại truyền hình và các dịch vụ truyền
thông tin di động phát triển mạnh. Để thực hiện có kết quả các dịch vụ này,
mạng tích hợp ISDN kết hợp công nghệ truyền dẫn và chuyển mạch thông qua
quy trình xử lý số. Hơn nữa điều chế xung mã PCM đợc dùng trong các hệ
truyền dẫn đợc áp dụng cho hệ thống chuyển mạch để thực hiện chuyển mạch
số. Nhờ đó, mạng đa dịch vụ ISDN xử lý nhiều luồng dịch vụ khác nhau đang
và sẽ phát triển.
I.2 Vai trò của hệ thống tổng đài
Hệ thống chuyển mạch ( tổng đài, Node chuyển mạch) là thiết bị có
chức năng thu, xử lý và phân phối các thông tin chuyển tới từ các kênh thông
tin kết nối với hệ thống chuyển mạch.
Hình dới đây minh hoạ trờng hợp nếu kết nối N máy điện thoại thực
hiện theo phơng pháp kết nối một cách trực tiếp từng cặp thì phải có
N* ( N-1) /2 đờng dây

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

13


Đồ án tốt nghiệp

Kết nối từng cặp trực tiếp
Khi N đủ lớn thì thực tế không thể thiếu đợc phơng án nh cách kết nối
từng cặp trực tiếp. số lợng đờng dây có thể giảm đợc tới N nếu sử dụng hệ
thống chuyển mạch nh sau.

Kết nối qua hệ thống chuyển mạch
I.3 Các chức năng của hệ thống tổng đài
Mặc dù các hệ tổng đài đã đợc nâng cấp rất nhiều, nhng các chức năng
cơ bản của nó vẫn bao gồm:
- Xác định các cuộc gọi của thuê bao
- Kết nối các thuê bao bị gọi
- Tiến hành phục hồi lại khi cuộc gọi đã hoàn thành
II.Sơ đồ khối tổng đài điện thoại

Tổng đài điện thoại bao gồm các khối chính nh sau
- Khối chuyển mạch
- Khối ngoại vi thuê bao, trung kế
- Khối báo hiệu
- Khối điều khiển
Sơ đồ khối thể hiện
Các
đờng
thuê
bao

SV: Tạ Thị GiỏiBáo
Lớp:hiệu
98-04
thuê bao

Chuyển mạch

Các
đờng
trung
kế
14


Đồ án tốt nghiệp
Báo hiệu
trung kế
Điều khiển

Sơ đồ khối của tổng đài điện thoại
II.1: Khối chuyển mạch
Khối chuyển mạch là khối quan trọng nhất thực hiện chức năng đấu nối
và giải phóng các cuộc gọi ( cho cả 2 hớng đi và về- chuyển mạch 4 dây). Yêu
cầu khối chuyển mạch phải có tốc độ cao, gọn và không tổn thất ( có độ tiếp
thông hoàn toàn).
II.2: Khối báo hiệu
Thực hiện các chức năng chuyển thông tin từ khối này sag khối khác và
các lệnh có liên quan đến thủ tục xử lý gọi, vận hành và bảo dỡng.
- Báo hiệu đờng thuê bao
- Báo hiệu liên đài ( kênh riêng CAS, kênh chung CCS).
Yêu cầu dễ dàng tơng thích, mềm dẻo.
Cấu trúc đầu vào và đầu ra là các luồng tốc độ cao ( thông thờng 8,112
Mb/s hoặc lớn hơn). Tín hiệu đa vào trờng chuyển mạch là tín hiệu đã đợc xử
lý tức là tín hiệu đồng bộ và bào hiêụ đã đợc chiết ra rồi.
II.3: Khối điều khiển

Thực hiện chức năng toàn bộ hoạt động của tổng đài trong đó có điều
khiển xử lý gọi, điều khiển vận hành bảo dỡng: cấu trức khối điều khiển có thể
là tập trung, phân tán, phân cấp.
Khối điều khiển đợc tạo ra từ các con vi xử lý
- uMC880X0, u2800, Intel
Yêu cầu tốc độ cao, độ tin cậy lớn.
II.4: Ngoại vi thuê bao, trung kế
Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các đờng dây thuê bao, các đờng
trung kế với khối chuyển mạch

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

15


Đồ án tốt nghiệp
Cấu trúc thờng là bộ tập trung thuê bao để thực hiện tập trung lu lợng
trên các đờng dây thuê bao thành một số ít các đờng PCM nội bộ có mật độ lu
lợng thoại lớn hơn nhiều để đa tới trờng chuyển mạch.
Yêu cầu phải có khả năng đấu nối các loại thuê bao, trung kế khác
nhau. Có trang thiết bị phụ trợ để phục vụ cho quá trình xử lý cuộc gọi.
III.Kỹ thuật chuyển mạch trong tổng đài điện tử số.

Chuyển mạch số là quá trình liên kết các khe thời gian giữa một số các
liên kết truyền dẫn kỹ thuật số TDM. Điều này cho phép các tuyến số 2Mbps
hay 1,5Mbps từ các tổng đài khác hay các PABX kỹ thuật số đợc kết cuối
một cách trực tiếp trên chuyển mạch số, không cần chuyển đổi sang các kênh
thoại thành phần cho chuyển mạch nh trong tổng đài Analog.
Chuyển mạch PCM là loại chuyển mạch ghép hoạt động dựa vào công
nghệ dồn kênh chia thời gian và đièu chế xung mã. Chúng đảm bảo việc thiết

lập các đờng truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin của một quá trinhf
thông tin giữa hai hay nhiều thuê bao khác nhau. Để thực hiện chuyển mạch
phân chia thời gian ngời ta có thể dùng:
- Chuyển mạch không gian số S-SW
- Chuyển mạch thời gian T-SW
- Ngoài ra, để nâng cao dung lợng của tổng đài lên ngời ta đã kết hợp
giữa chuyển mạch không gian và chuyênr mạch thời gian để tạo ra tầng
chuyển mạch ghép.
III.1: Trờng chuyển mạch không gian S-SW.
Một chuyển mạch không gan số ao gồm một ma trận TDM với các hệ
thống PCM nhập và xuất. Do đó, để truyền bất kỳ khe thời gian nào trong hệ
thống PCM đến khe thời gian tơng ứng( cùng chỉ số TS) của một hệ thống
PCM ngõ ra, toạ độ thích hợp của ma trân chuyển mạch không gian phải đợc
kích hoạt trong suốt thời gian của khe TS này, và bất cứ khi nào khe thời
gian này xuất hiện( mỗi lần trên một khung) trong suốt thời gian của cuộc
gọi.
a.Cấu tạo trờng chuyển mạch không gian.
Đợc cấu tạo từ một ma trận tiếp điểm( ma trận mạch logic AND) gồm M
đầu vào và N đầu ra(M có thể bằng N) tạo thành M*N tiếp điểm và tơng ứng
với một điểm chuyển mạch.
Số lợng ngăn nhớ của bộ nhớ điều khiển bằng số khe thời gian của
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

16


Đồ án tốt nghiệp
đờng PCM. Mỗi ngăn nhớ đợc sử dụng để ghi thông tin dịa chỉ của các tiếp
điẻm chuyển mạch AND. Bộ điều khiểnchuyển mạch điều khiển quá trình
ghi vào các ngăn nhớ của C-mem các thông tin địa chỉ cần thiết cho việc thiết

lập tuyến nối, quá trình đọc từ C-mem thực hiện đồng bộ với tuyến PCM

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

17


Đồ án tốt nghiệp
Các đường ra
1
2

0

...

0
Các
đường
vào

1
Mạch logic AND
2
.
.
...
n-1

DEC

C-mem
0
1
2

Add
R/W
Clock

Selector
R
W
TS-coun

n
Data

Nguyên lý chuyển mạch tầng S

CC
b. Nguyên lý hoạt động
Mỗi luồng ra sẽ có một khối điều khiển gọi là trờng chuyển mạch
không gian điều khiển đầu ra.
Mỗi một đấu nối theo hàng gọi là trờng chuyển mạch không gian điều
khiển đầu vào.
Theo sơ đồ nguyên lý khối LC(locontrol) gồm các khối chức năng sau
- C-mem có nhiệm vụ lu thông tin địa chỉ cần phải đóng mở cổng AND.
Địa chỉ này chính là địa chỉ của điểm đấu nối. Nó là một bộ nhớ RAM có số
lợng ô nhớ bằng số lợng kênh ghép trên luồng PCM vào /ra. Độ dài từ mã
trong ô nhớ đợc xác định

L >= logM (Mlà số lợng hàng)+ 1bit đóng mở cổng
hoặc L>= logN (Nlà số cột) + 1bit
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

18


Đồ án tốt nghiệp
- TS-counter thực hiện nhiệm vụ đếm từ khe đầu tiên cho đến khe cuối
cùng
- SEL bộ chọn có nhiệm vụ thiết lập trạng thái tơng ứng với các thời
điểm từ bộ đếm đa tới.
- CC phân tích yêu cầu và đa dữ liệu điều khiển để ghi vào trong Cmem( tín hiệu đợc ghi từ CC đến SEL qua đờng truyền bus R/w tới C-mem).
Sau đó CC trao quyền điều khiển cho LC.
Các xung nhịp tác động TS-counter đồng bộ với việc xuất hiện các khe thời
gian đầu vào và đầu ra chuyển mạch cũng nh việc quét ô nhớ. Cổng mở trong
khoảng thời gian =125s/Số lợng kênh ghép. Sau thời gian này thì công
đóng.
Mã địa chỉ nhị phân đợc gán cho mỗi chuyển mạch trong một cột. Mỗi
địa chỉ thích hợp sauđó sẻ đợc sử dụng để chọn một điểm chuyển mạch yêu
cầu để thiết lập cuộc nối giữa một đầu vào với một đầu ra của ma trận chuyể
mạch. Các địa chỉ chọn này đợc nhớ trong bộ nhớ điều khiển C-mem theo thứ
tự khe thời giantơng ứng với biểu đồ thời gian kết nối hiện thời. Ngay sau khi
bộ nhớ điều khiển C-mem đợc nạp số liệu các địa chỉ của các điểm chuyển
mạch trong cột thì quá trình điều khiển chuyển mạch có thể thực hiện đợc
bằng cách đọc các nội dung của mỗi ô nhớ C-mem trong thời gian thích hợp
tơng ứng với khe thời gian yêu cầu sử dụng các số liệu địa chỉ đó để chọn
điểm chuyển mạch cần thiết mà nó sẻ thông qua mạch trong thời gian của TS.
Quá trình này sẻ đợc tiếp tục lặp lại cho tới khi tất cả các ô nhớ của C-mem
đợc đọc và các điểm chuyển mạch đợc điều khiển một cách thích hợp.

Sau đó trong khoảng thời gian một khung tín hiệu, các khe thời gian trên
một tuyến PCM đầu vào đợc phân phối tới tuyến PCM đầu ra nào tuỳ thuộc
vào địa chỉ ô nhớ tơng ứg với khe thời gian đó.
Nhận xét:
Khi cùng một thời điểm chuyển mạch có hai hay nhiều đầu vào cùng
đòi hỏi một đầu ra thì sẽ có một hiện tợng vớng nội tâm(Internal Blocking) sẻ
gây ra tổn thất. dẫn đến tầng chuyển mạch S-SW có độ tiếp thông không hoàn
toàn
Trờng chuyển mạch tín hiệu số chỉ cho phép thiết lập tuyến nối về mặt
không gian còn về thời gian là không đổi. Vì vậy không chỉ sử dụng duy nhất
trờng chuyển mạch không gian tín hiệu số để xây dựng trờng chuyển mạch
cho tổng đài điện tử số SCP.
Thời gian thiết lập tuyến nối qua trờng chuyển mạch bị hạn chế và thiết
bị cồng kềnh do việc sử dụng mạch logic AND. Nhng về mặt thời gian thì
không bị trễ( vì vào TS nào ra TS ấy).
III.2: Trờng chuyển mạch thời gian T-SW.
Trờng chuyển mạch thời gian thực hiện việc thiết lập tuyến nối giữa các
khe thời gian của cùng một tuyến PCM. Các tín hiệu số đợc tạo ra thành
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

19


Đồ án tốt nghiệp
nhóm với kích thớc của các từ trong khe thời gian là thống nhất. Việc chuyển
các khe thời gian có thể thực hiện theo hai phơng pháp chính là:
- Phơng pháp dùng bộ trễ.
Dùng các đơn vị trễ có thời gian trễ đúng bằng một khe thời gian đặt
trên đờng truyền dẫn (Ttrễ = 1TS). Khi chuyển đổi n khe thời gian đòi hỏi
phải có n bộ trễ, do đó kích thớc bộ chuyển mạch lớn và tốn kém. chính vì

vậy mà nó không đợc dùng trong thực tế.
- Phơng pháp sử dụng bộ nhớ đệm
Thông tin trong khe thời gian đợc ghi vào trong bộ nhớ đệm BM(Buferr
Memory), sau đó thông tin sẽ đợc đọc ra ở thời điểm tuỳ ý dới sự điều khiển
của bộ nhớ điều khiển C-mem (Control Memory). Phơng pháp này đợc sử
dụng rộng rãi trong thực tế vì kích thớc nhỏ dung lợng lớn và giá thành hạ.
Sau đây ta xem xét việc xây dựng chuyển mạch thời gian cấp T theo phơng pháp sử dụng bộ nhớ đệm.
Cấu trúc của chuyển mạch thời gian gồm hai bộ nhớ chính là bộ nhớ tin
và bộ nhớ điều khiển ( hay còn gọi là bộ nhớ địa chỉ), ngoài ra có bộ đếm
khe thời gian và tất cả các hoạt động của trờng chuyển mạch thời gian điều
khiển bởi bộ điều khiển trung tâm. Hai bộ nhớ tin (BM) và bộ nhớ điều
khiển ( C-mem) đợc liên kết với nhau thông qua hệ thống Bus địa chỉ và chịu
sự điều khiển của trung tâm hoặc trực tiếp qua bộ đếm khe thời gian của
tuyến PCM ở đầu vào trờng chuyển mạch để lu trữ nội dung của các khe thời
gian có số bit bằng 8. Bộ nhớ điều khiển có số lợng ngăn nhớ của bộ nhớ tin
hng số lợng bit thì phụ thuộc vào số lợng của khe thời gian của tuyến PCM
đầu vào. Việc ghi số liệu vào và đọc số liệu ra trong trờng chuyển mạch thời
gian do bộ đếm khe thời gian và bộ nhớ điều khiển thực hiện. Chuyển mạch
thời gian có chức năng lu các tín hiệu thoại và các tín hiệu khác đã đợc mã
hoá theo kỹ thuật số trên các luồng cao và nó có dung lợng chuyển amchj tơng đơng với số lợng khe thoừi gian đợc ghép. Số lợng khe thời gian mà
chuyển mạch thời gian có thể chuyển mạch đợc là hạn chế.

MUX

Bộ đếm
khe thời

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

Bộ nhớBbb

tin

DMUX

Bộ nhớ
điều khiển

20


Đồ án tốt nghiệp
Cấu hình chuyển mạch thời gian
Công thức nêu ra dới đây mô tả mối quan hệ giữa khoảng cách lấy mẫu T,
mức ghép n, thời gian quay vòng tc, số lần thâm nhập chuyển mạch trong
một khe thời giân A và số lợng các bit song song P.
T= 125*10-6 =n* 8/p* A* tc
Trong đó:
n: bậc ghép
P: số lợng các bit song song ( P<=8)
A: số lần thâm nhập chuyển mạch
tc: thời gian quay vòng
T: khoảng lấy mẫu ( T= 125* 10-6 giây)
Trong nhiều tổng đài số đang sử dụng hiện nay, mức ghép n có thể tăng
bằng cách thay đổi từng tham số ở phía bên phải công thức sau:
n = T* P/8 * 1/A * 1/tc
Số lợng giá trị các bít song song P cực đại là 8, từ đó các tín hiệu gồm 8
bit. Số lợng lần thâm nhập bằng 1 trong trờng hợp thâm nhập song song. Giá
trị n có thể tăng bằng cách tối thiểu hoá A và giảm thời gain quay vòng bộ
nhớ tc.
Bộ nhớ RAM với tính năng hoàn hảo là loại linh kiện tốc độ cao, nó đợc

sử dụng trong trờng chuyển mạch thởi gian để có đợc độ ghép cao. Với công
nghệ tiên tiến hiện nay, thời gian quay vòng của bộ nhớ RAM là khoảng
30ns. Ta có thể tính đợc độ dài từ mã của RAM nh sau: Gọi c là số lợng
ngăn nhớ nó chính là số lợng khe thời gian của tuyến PCM đầu vào, r là độ
dài từ mã của RAM điều khiển ( C-mem).
Ta có: 2r = c r=logc
Có hai phơng pháp điều khiẻn trờng chuyển mạch thời gian sử dụng bộ
nhớ, đó là:
- Chuyển mạch thời gian điều khiẻn đầu vào ( ghi ngẫu nhiên và
đọc tuần tự).
- Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra (ghi tuần tự đọc ngẫu
nhiên).
1.Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào.
a.Sơ đồ nguyên lý:
1
R-1

BM(bộ nhớ đệm)
MUX

//

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

00

1
//

DMUX

21


Đồ án tốt nghiệp

Bus địa chỉ
00

Bộ đếm
khe thời

C-mem

Bộ điều
khiển

Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào
b.Nguyên lý điều khiển:
Trớc hết các tín hiệu đợc đa qua bộ MUX để ghép kênh. Các tín hiệu
ghép nối tiếp đợc đa qua bộ biến đổi từ mã dạng nối tiếp thành dạng song
song.
Theo phơng thức chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào thì các mẫu
tín hiệu PCM từ đầu vào đa tới đợc ghi vào bộ nhớ theo phơng thức có điều
khiển, tức là trình tự ghi các xung mẫu PCM ở các khe thời gian của tuyến
dẫn PCM đầu vào các ô nhớ nào của bộ nhớ tiếng nói BM đợc quyết địn bởi
bộ nhớ điều khiển. Còn quá trình đọc các mẫu tín hiệu mã hoá PCM từ bộ
nhớ tiếng nói vào các khe thời gian của tuyêns ghép PCM ra đợc tiến hành
theo trình tự tự nhiên. Mỗi ô nhớ của bộ nhớ điều khiển đợc liên kết chặt chẽ

với các khe thời gian tơng ứng của tuyến PCM vào và chứa địa chỉ của khe
thời gian cần đấu nối tới tuyến ghép PCM đầu ra.
Ta hãy xem xét một ví dụ cụ thể để minh hoạ. Giả thiết cần đấu nối khe
thời gian TS4 của tuyến dẫn PCM đầu vào tối khe thời gian TS5 của tuyêns
ghép PCM ra. Để thực hiện tuyến nối này thì ô số 4 của ô nhớ điều kiển đợc
liên kết chặt chẽ với khe thời gian TS4 của tuyến PCM đầu vào. Khi đó nó
cần chứa địachỉ của ô nhớ của bộ hớ tiếng nói sẽ đợc sử dụng để ghi từ mã
PCM mang mẫu tiếng nói chứa ở khe thời gian TS4. Để từ mã này đợc đọc
vào khe thời gian TS5 của tuyến ghép PCM ra thì tổ hợp mã ở TS4 cần đợc
ghi vào ô nhớ 5 của tuyến ghép PCM ra của bộ nhớ tiếng nói. Còn địa chỉ
của ô nhớ này đợc bộ điều khiển chuyển mạch ghi vào ô số 4 của bộ nhớ
điều khiển ở dạng mã nhị phân 00101
Sau khi tiến hành ghi các từ mã mang tin ở các khe thời gian của tuyến
dẫn PCM vào theo phơng thcs có điều khiển nhờ bộ nhớ điều khiển, nội
dung các ô nhớ này đợc đọc ra tuần tự theo thứ tự. Quá trình điều khiển ghi
thực hiện nh sau: bộ điều khiển chuyển mạch quét dọc lần lợt nội dung cá ô
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

22


Đồ án tốt nghiệp
nhớ của bộ nhớ điều khiển theo thứ tự 00, 01,...,R-1 đồng bộ với thứ tự các
khe thời gian của tuyến nốiPCM xuất hiện ở đầu vào. Khi đọc tới ô nhớ 4
đúng vào lúc khe thời gian TS4 xuất hiện ở đầu vào bộ nhớ tiếng nói. Lúc
này nội dung 00101 ở ô nhớ 4 của bộ nhớ địa chỉ đợc đọc ra, qua Bus địa chỉ
lệnh ghi đợc đa tới cửa điều khiển mở cho ô nhớ 5 của pcm vào khe thời gian
TS5 của tuyến PCM ra.
Kết quả là khe thời gian TS4 đầu vào đã đợc chuyển mạch tới khe thời
gian TS5 của tuyến PCM ra.

Ta thấy Bm và C-mem đợc quét đồng thời trong một khe thời gian xẩy
ra hai lần truy cập đến BM. Đối với tín hiệu thọi, tần số lấy mẫu là 8Khz nên
cứ 125às thì một ô nhớ của BM đợc ghi/ đọc một lần. Nếu Tw và Tr là thời
gian ghi và đọc của bộ nhớ đệm thì số kênh cực đạiđợc chuyển mạch là:
R = 125/( Tw+ Tr).
trong đó
R là số khe thời gian
Tw và Tr đợc tính bằng às
2.Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra
a. Sơ đồ nguyên lý
Về cấu tạo thì một bộ chuyển mạch thời gain tín hiệu số điều khiển đầu
ra cũng gồm hai bộ nhớ có cấu tạo giống nh phơng thức điều khiển đầu vào
nhng về nguyên lý điều khiển đấu nối thì khác vơí nguyên lý điều khiển đầu
vào. Chuyển mạch thời gian điều khiền đầu ra tuân theo nguyênlý điều khiển
vào tuần tự, ra ngẫu nhiên (có sự điều khiển ở đầu ra).
1
MUX

//

R-1
00
02

BM (bộ nhớ đệm)

Bus địa chỉ
R-1
00
01

03
DMUX

C-mem

//

SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

23


Đồ án tốt nghiệp

R-1
Bộ đếm khe
thời gian

Bộ điều
khiển

Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra
c.Nguyên lý hoạt động
ở phơng thức chuyển mạch thời gian điều khiển đầu ra thì mẫu tín hiệu
PCM ở tuyến dẫn PCM vào cânf đợc ghi vào các ô nhớ của bộ nhớ tiếng nói
theo trình tự tự nhiên. Tức là mẫu ở khe thời gian TS0 ghi vào ô nhớ 00, mẫu ở
khe thời gian TS1 ghi vào ô nhớ 01,... và mẫu ở khe thời gian TSR-1 ghi vào ô
nhớ R-1 của bộ nhớ tiếng nói.
Khi đọc các nội dung ghi ở các ô nhớ này vào các khe thời gian của
tuyến ghép PCM ra thì phải thcj hiện có điều khiẻn để mẫu tín hiệu PCM ở

một khe thời gian nào đó ở đầu vào cần phải đợc chuyênr tới một khe thời
gian định trớc của tuyến PCM ra (gọi là khe thời gian đích). Để thực hiện đợc
công việc này, mỗi khe thời gian của tuyến ghép PCM ra đợc liên kết chặt chẽ
với một ô nhớ điều khiển theo thứ tự tự nhiên, tức là khe thời gian TS(R-1) gắn
với ô nhớ R-1. Nội dung của các ô nhứ này đợc bộ điều khiển chuyển mạch
ghi địa chỉ của khe thời gian đầu vào( khe hời gian gốc) cần đợc chuynể mạch
tới khe thời gian ra tơng ứng.
Ta xét một ví dụ minh hoạ, tơng tự nh ví dụ đã nói ở phơng thức điều
khiẻn đầu vào, ta cũng cần đấu nối khe thời gian TS4 của tuyến PCM vào tới
khe thời gian TS5 của tuyến PCM ra. Theo phơng thức điều hiển đầu ra thì căn
cứ vào thông tin địa chỉ bộ điều khiển chuyển mạch ghi địa chỉ số 4 (00100)
vào ô nhớ số 5 của bộ nhớ điều khiển.
Các mẫu tín hiệu PCM đầu vào ở các khe thời gian đợc ghi thứ tự lần lợt
vào các ô nhớ của bộ nhó tiếng nói. Bộ điều khiển chuyển mạch quét đọc lần
lợt vào các ô nhớ của bộ nhớ điều khiển đồng bộ với tuyêns PCM ra. Khi đọc
tới ô nhớ 5 thì nội dung 4 đợc đa ra và từ mã PCM của TS4 ghi ổ ô nhớ thứ 4
của bộ nhớ tiếng nói đợc đọc vào khe thời gian TS6 của tuyến PCM ra. Nh vậy
khe thời gian TS4 đợc đấu nối tới khe thời gian TS5 đầu ra.
3.Nhận xét:
Trờng chuyển mạch thời gian T có thể thiết lập đợc tuyến nối giữa một
đầu vào bất kỳ nào với một đầu ra bất kỳ.
Chính khoảng thời gian cần thiết để thực hiện một chu trình ghi đọc tại
RAM tin ( bộ nhớ thoại): 1TS, xác định thời gian chuyển mạch cho một tuyến
nối của trờng chuyển mạch. Vì vậy khi số khe thời gian đầu vào một tuyến
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

24


Đồ án tốt nghiệp

PCM càng lớn, thời gian chuyển mạch dành cho một tuyến nối càng nhỏ hay
tốc độ chuyển mạch đòi hỏi càng phải lớn. Điều này ảnh hởng đến tốc độ làm
việc của RAM chuyển mạch. Do đó, không thể tăng quá lớn số khe thời gian
đợc đấu nối với trờng chuyển mạch>
Thực tế ngời ta sử dụng RAM có thời gian truy nhập nhỏ đồng thời
chuyển mạch song song các bit của một kênh thoại. Sau khi chuyển đổi mạch
RAM các kênh thoại đợc tách kênh và biến đổi tử song song ra nối tiếp.
III.3: Trờng chuyển mạch ghép
Trong các ứng dụng thực tế của các khối chuyển mạch tín hiệu số ta
thờng phải giải quyết hai vấn đề quan trọng là chất lợng phục vụQó(Quality
of Service) và dung lợng cần thiết của khối chuyển mạch yêu cầu. Chất lợng
phục vụ chủ yếu phụ thuộc vào hiện tợng Blocking(vớng nội), hiện tợng này
với xác suất khá lớn khi chỉ sử dụng các chuyển mạch tầng S. Còn chuyển
mạch tầng T đảm bảo chức năng không vớng nội.
Ngoài ra đối với công nghệ chế tạo khi kích thớc tầng S tăng lên thì số
lợng chân ra của vi mạch cũng sẽ rất lớn gây khó khăn chế tạo vi mạch. Còn
việc tăng dung lợng của tầng chuyển mạch tầng T thì bị hạn chế chế bởi vi
mạch nhớ RAM và các mạch logic điều khiển liên quan. Nh vậy việc tăng
dung lợng trờng chuyển mạch số để bảo đảm cho số lợng thuê bao và trung
kế lớn tuỳ ý theo yêu cầu chỉ còn cách phải xây dựng trờng chuyển mạch sử
dụng kết hợp các tầng Tvà S tiêu chuẩn. Có rất nhiều phơng án ghép kết hợp
giữa các chuyển mạch tầng T và S( Nh các chuyển mạch T-S,S-T, S-T-S, T-SS-T, T-S-T, S-T-T-S....).
Do có khả năng tiếp thông hoàn toànvà không có hiện tợng Blocking nên
ngời ta mong muốn chỉ sử dụng một tầng T. Tuy vậy một tầng T chỉ dùng
làm khối chuyển mạch không Blocking có dung lợng lnstối đa 1024TS. Với
cấu trúc hai tầng T-S và S-T chỉ thích hợp với các tầng chuyển mạch dung lợng nhỏ và vừa. Nhng với phơng án này xác suất Blocking sẽ tăng lên nhanh
cùng với sự tăng dung lợng của tầng chuyển mạch T. Do vậy ở các tổng đài
dung lợng vừa và lớn nhằm mục tiêu giảm Blocking và tăng dung lợng khối
chuyển mạch ngời ta thờng có cấu trúc ba tầng.
Trớc đây, cấu trúc S-T-S đợc sử dụng nhng từ cuối thập niên 70 trở lại

đay cấu trúc T-S-T chiếm u thế hơn và ngày nay cấu trúc này đợc sử dụng
rộng rãi nhất. Với trình độ công nghệ thời đó sử dụng S-T-S để tránh chi phí
lớn cho tốc độ hoạt động cao của vi mạch. Ngày nay các u điểm về tốc độ cao
của RAM đã bù lại đợc chi phí giá thành cho cả hai công nghệ chuyển mạch
S và chuyển mạch T do đó cấu trúc T-S-T đợc a chuộng hơn.
Trong các tổng đài dung lợng cực lớn, các chuyển mạch tầng S có tác
dụng chia nhỏ trờng chuyển mạch thành một số thành phần nhằm hạn chế
kích thớc của chúng. Do đó, các cấu trúc 4 hoặc 5 tầng T-S-S-T hoặc T-S-S-ST đã đợc ứng dụng. Mặc dù chuyển mạch tàng S đa tầng giảm đợc tổng chi
phí giá thành nhng sẽ tăng chi phí để giải quyết vấn đề Blocking.
SV: Tạ Thị Giỏi Lớp: 98-04

25