Nghiên cứu về tổng đài SPC

Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
LỜINÓIĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu về thông tin theo đó ngày càng phát
triển lên, thông tin thì ngày càng một đa dạng hơn. Do đó con người không những đòi
hỏi về chất lượng thông tin cao mà cần phải nhanh và kịp thời. Những mạng viễn
thông sử dụng những thiết bị tương tự và truyền dẫn tín hiệu tương tự nên chất lượng
thông tin kém, dung lượng nhỏ. Nên một yêu cầu mới được đặt ra cho ngành viễn
thông nói chung và ngành thông tin nói riêng cần phải đổi mới mạng lưới thông tin cả
về phương thức truyền dẫn lẫn thiết bịđể sao cho phù hợp vàđáp ứng mọi nhu cầu
thông tin cho người dùng hiện nay.
Nhờ các thành tựu về khoa học điện tử- viễn thông - tin học mà người ta có thể
thay đổi mạng cũ thành mạng mới. Đó là các mạng thông tin số. Ởđây các thiết
bịđiện tử có khả năng biến đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số. Nên thời gian
truyền ởđây chỉ là các chữ số 0 và 1 nên thời gian truyền nhanh, dung lượng thông tin
lớn, chất lượng thông tin cao mà giá thành của mạng lại giảm đi rất nhiều so với
mạng tương tự.
Đối với nước ta để trang bị hoàn toàn với một mạng lưới viễn thông là quá tốn
kém với ngân sách Nhà nước. Do vậy, trên quan điểm phát triển tuỳ theo khả năng tối
đa về ngân sách tài chính có thểđáp ứng được, nên bên cạnh việc phải trang bị các
thiết bị mới hiện đại cũng cần phải tận dụng kế thừa có cơ sở những thiết bị hiện có,
không ngừng cải tiến sao cho có thể bắt kịp với yêu cầu của mạng viễn thông hiện đại
và yêu cầu của khách hàng.
Trong hệ thống viễn thông thì hệ thống tổng đài đóng vai trò hết sức quan
trọng. Trong bản báo cáo này, em xin trình bày về hệ thống tổng đài điện tử số SPC
và một số kỹ thuật chuyển mạch cơ bản.
Được sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Vũ Sơn cùng các
thầy cô và bạn bè, với sự nỗ lực của bản thân nên em đã hoàn thành các nhiệm vụ,
yêu cầu của bản đồán.
Do khả năng còn hạn chế và thời gian tìm hiểu không nhiều, nên bản báo cáo
không tránh khỏi những thiếu sót, mong các thầy cô và bạn bè góp ý.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 9 năm 2006
Sinh viên
Tạ Khắc Cảnh - CĐLT 2B
1
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
CHƯƠNGI
TỔNGQUANVỀTỔNGĐÀI
1. Nhiệm vụ chung của tổng đài
Tổng đài điện thoại đầu tiên được thiết lập vào năm 1876 sau khi
Alexander Graham Bell phát minh ra điện thoại. Khi đóý tưởng xây dựng một
mạng điện thoại bắt đầu hình thành. Nhưng do số lượng máy điện thợi lớn
màđể tất cả mọi người có thểđàm thoại được với nhau từng đôi một thì số
lượng dây là quá lớn, chi phí tốn kém và khó có thể quản lýđược các thuê bao.
Vì vậy để xây dựng một mạng điện thoại là không thể thực hiện được. Do
đóđể xây dựng được một mạng điện thoại là không thể thực hiện được. Do
đóđể xây dựng được một mạng điện thoại người ta đãđưa vào sử dụng hệ
thống tổng đài. Từđó các thuê bao sẽđược ghép nối với nhau thông qua hệ
thống tổng đài, và qua đó người ta có thể quản lý các thuê bao. Đặc biệt từđó
người ta đã tạo nên một mạng viễn thông với quy mô lớn như mạng viễn
thông quốc gia và mạng viễn thông quốc tế, mà vẫn có thể quản líđược thông
qua các hệ thống tổng đài người ta cho phép phân vùng quản lý.
Thế hệ tổng đài được sử dụng đầu tiên trong mạng điện thoại là tổng đài
sử dụng nhân công. Loại tổng đài này khi thuê bao có nhu cầu đàm thoại với
thuê bao khác thì thuê bao chủ gọi gửi một tín hiệu đến tổng đài. Lúc đó nhân
viên trực tổng đài sẽ chuyển cho hai thuê bao đàm thoại. Khi cuộc gọi đã
hoàn thành, người vận hành rút dây nối ra vàđưa nó về trạng thái ban đầu. Hệ
tổng đài nhân công được chia làm hai loại: loại điện từ và hệ dùng ắc quy
chung. Đối với loại dùng điện từ, thì thuê bao lắp thêm cho mỗi ắc quy một
nguồn cung cấp điện. Các tín hiệu gọi và tín hiệu hoàn thành cuộc gọi được
gửi đến người thao tác viên bằng cách sử dụng từ trường. Đối với hệ dùng ắc

quy chung, nguồn điện được cung cấp chung và các tín hiệu gọi, các tín hiệu
hoàn thành cuộc gọi được đơn giản chuyển đến người thao tác viễn thông qua
2
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
các đèn. Đối với hệ tổng đài tựđộng, quá trình thực hiện hoàn thành một cuộc
gọi gồm các nhiệm vụ chính sau:
1.1. Nhiệm vụ báo hiệu:
Đây là nhiệm vụ trao đổi báo hiệu với mạng ngoài bao gồm các đường
dây thuê bao và trung kế, xử lýđấu nối với các mạng thuê bao hay các tổng
đài khác.
1.2. Nhiệm vụ xử lý thông tin báo hiệu vàđiều khiển thao tác chuyển
mạch
Thiết bịđiều khiển chuyển mạch nhận các thông tin báo hiệu từ các
đường dây thuê bao và trung kế, xử lý các thông tin này vàđưa ra thông tin
điều khiển để cấp báo hiệu tới các đường thuê bao hay trung kế hoặc đểđiều
khiển thiết bị chuyển mạch và các thiết bị phụ trợđể tạo tuyến nối.
1.3. Tính cước
Nhiệm vụ này là tạo ra các số liệu phù hợp với từng loại cuộc gọi sau
khi mỗi cuộc gọi kết thúc.
1.4. Chu trình thiết lập một cuộc gọi của tổng đài
a. Nhận dạng thuê bao chủ gọi: Xác định khi thuê bao nhấc ống nghe và
sau đó cuộc gọi được nói mạch điều khiển.
b. Tiếp nhận được số quay: Khi đãđược nối với mạch điều khiển thuê
bao, thuê bao chủ gọi bắt đầu nghe thấy tín hiệu mời quay số và sau đó
chuyển số liệu của thuê bao điện thoại. Hệ tổng đài thực hiện các chức năng
này.
c. Kết nối cuộc gọi: Khi quay sốđược ghi lại, thuê bao bị gọi đãđược
xác định thì hệ thống tổng đài sẽ chọn một bộ các đường trung kế tổng đài của
thuê bao bị gọi và sau đó chọn một đường rỗi trong sốđó. Khi thuê bao bị gọi
nằm trong tổng đài nội hạt thì một đường gọi nội hạt được sử dụng.

3
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
d. Chuyển thông tin điều khiển: Khi được nối đến tổng đài của thuê bao
bị gọi hay tổng đài trung chuyển, cả hai tổng đài trao đổi với nhau các thông
tin cần thiết như số thuê bao bị gọi.
e. Kết nối trung chuyển: Trong trong hợp tổng đài được nối đến tổng
đài trung chuyển thì mục thứ ba và thứ tư trên đây được nhắc đến nối với trạm
cuối và sau đó thông tin như thuê bao bị gọi được truyền đi.
f. Kết nối trạm cuối: Khi trạm cuối được đánh giá là trạm nội hạt dựa
trên số của thuê bao bị gọi được truyền đi thì bộđiều khiển trạng thái máy bận
của thuê bao bị gọi được nối với các đường trung kế chọn để kết nối cuộc gọi.
g. Truyền tín hiệu chuông: Để kết nối cuộc gọi tín hiệu chuông được
truyền và chờ cho đến khi có trả lời từ thuê bao bị gọi. Khi trả lời tín hiệu
chuông, tín hiệu chuông bị ngắt và trạng thái được chuyển thành trạng thái
máy bận.
h. Tính cước: Tổng đài chủ gọi xác định câu trả lời của thuê bao bị gọi
và nếu cần thiết bắt đầu tính toán trị giá cước phải trả theo khoảng cách gọi và
theo thời gian.
i. Truyền tín hiệu báo bận: Khi tất cả các đường trung kếđều bị chiến
theo các bước trên đây hoặc thuê bao bị gọi bận thì tín hiệu bận được truyền
đến cho thuê bao chủ gọi.
k. Hồi phục hệ thống: Trạng thái này được xác định khi cuộc gọi kết
thúc sau đó tất cả các đường nối đều được giải phóng.
Như vậy, các bước cơ bản do hệ thống tổng đài tiến hành để xử lý các
cuộc gọi đãđược trình bày ngắn gọn. Trong hệ thống tổng đài điện tử thì
nhiều đặc tính dịch vụ mới được thêm vào cùng với các chức năng trên.
4
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
Hình 1 - Sơđồ khối của tổng đài
1.5. Khối giao tiếp thuê bao

a. Giao tiếp thuê bao tương tự
Các chức năng cơ bản của mạch thuê bao tương tự có thể tóm tắt bằng
từ "BORSCHT" gồm các chữđầu của từng chức năng đó là:
- Chức năng cấp nguồn (ắc quy) (B)
- Chức năng chống quááp (O)
- Chức năng rung chuông (R)
- Chức năng báo hiệu giảm sát (S)
- Chức năng giám sát (C)
- Chức năng chuyển đổi (H).
- Chức năng kiểm tra (T)
Tương tự nhưđối với thuê bao Analog nhưng chức năng C nằm ở máy
thuê bao. Như vậy là tạo ra đường dây dẫn số từ thuê bao tới tổng đài. Để
ngoài việc chuyển tín hiệu điện thoại số còn có thể chuyển các số liệu điều
khiển từ máy thuê bao đến trung tâm của tổng đài. Nhờđó mà người sử dụng
5
Giao tiếp
thuê bao
Trường
chuyển
mạch
Giao tiếp
thuê bao
Trung tâm
điều khiển
Bộ nhớ
Vào/ ra
Bộ tạo
tone
1
1

1
K
2
2
2
K
n

Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
có thể dữ liệu từ máy của mình tới trung tâm điều khiển của tổng đài để thực
hiện các chức năng giống nhưđiện thoại viên tại tổng đài thông qua bàn PO.
1.6. Bộđiều khiển trung tâm
Bộđiều khiển trung tâm gồm một bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ
nhớ trực thuộc. Bộ xử lý này được thiết kế tối ưu để xử lý 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 lý thời gian thực các công việc sau:
- Nhận xung hay mã chọn số (các chữ sốđịa chỉ)
- Chuyển các tín hiệu địa chỉđi ở các trường hợp chuyển tiếp gọi.
- Trao đổi các loại báo hiệu cho thuê bao hay tổng đài khác.
- Phiên dịch và tạo tiếng qua đường chuyển mạch
Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một đơn vị xử lý trung tâm và các bộ
nhớ chương trình, số liệu và phiên dịch cùng với các thiết bị vào ra làm nhiệm
vụ phối hợp đểđưa các thông tin vào và lấy các lệnh ra.
Đơn vị xử lý trung tâm là một bộ vi xử lý hay vi xử lý tốc độ cao và có
công suất xử lý tuỳ thuộc vào vị trí xử lý chuyển mạch của nó. Nó làm nhiệm
vụđiều khiển thao tác của thiết bị chuyển mạch.
1.7. Trường chuyển mạch
Ở các tổng đài điện tử, thiết bị chuyển mạch là một trong các bộ phận
chủ yếu và có kích thước lớn. Nó thực hiện chức năng chuyển mạch để thực
hiện các tuyến nối giữa 2 hay nhiều thuê bao của tổng đài hoặc giữa tổng đài

này với tổng đài khác. Đồng thời nó cũng thực hiện chức năng truyền dẫn tín
hiệu tiếng nói và tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao với độ tin cậy chính xác.
Có 2 loại chuyển mạch là chuyển mạch không gian S (Space) và chuyển mạch
thời gian T (Time).
6
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
- Chuyển mạch không gian (S): ở phương thức chuyển mạch này đối
với một cuộc gọi, một tuyến vật lýđược thiết lập giữa đầu vào vàđầu ra của
trường chuyển mạch. Tuyến này là riêng biệt cho mỗi cuộc gọi. Các tuyến nối
cho các cuộc gọi làđộc lập nhau.
- Chuyển mạch thời gian (T): Trong phương thức chuyển mạch này thì
một tuyến được sử dụng chung cho một số cuộc trên cơ sở phân chia thời gian
sử dụng nó. Mỗi cuộc được sử dụng tuyến này trong một khoảng thời gian
xác định và theo chu kỳ với tốc độ lặp thích hợp. Đối với tín hiệu thoại tốc độ
là 8KHz tức là cứ qua khoảng thời gian là 125µs lại truyền đi một mẫu tiếng
nói của một kênh thoại, mẫu này được mã hoá thành từ mã 8 bít rồi ghép vào
một khe thời gian của kênh thoại đó. Trong khoảng mỗi khe thời gian tín hiệu
của mỗi kênh lại được truyền đi. Các mẫu tín hiệu của kênh thoại ghép lại
cùng với tín hiệu của các kênh nghiệp vụ báo hiệu vàđồng bộ tạo thành một
khung thời gian 125 µs.
Tuỳ theo yêu cầu của từng tổng đài mà trường chuyển mạch này có các
dạng cấu trúc: T-S, S-T-S, T-S-T,… đó là sự kết hợp giữa chuyển mạch
không gian và chuyển mạch thời gian để tạo ra một trường chuyển mạch hết
sức linh hoạt.
1.8. Bộ giao tiếp trung kế
Chức năng của khối giao tiếp trung kế tương tự giống như giao tiếp
thuê bao tương tự: Truy nhập đo thử, bảo vệ quááp, cấp nguồn chuyển đổi A/
D, D/A, báo hiệu, ghép kênh. Tuy nhiên nó cũng có những điểm quan trọng
khác so với giao tiếp thuê bao tương tự tuỳ thuộc vào phạm vi ứng dụng.
Nhiệm vụ chính của khối giao tiếp trung kế là biến đổi thành dạng thích

hợp để truyền ra trung kế. Tách và chèn các bít báo hiệu đường dây phục vụ
cho từng kênh thoại trong phương thức báo hiệu kênh liên kết. Đồng bộ giữa
hoạt động của tổng đài và hoạt động của mạng viễn thông, để thực hiện nhiệm
vụ này khối giao tiếp phải có các mạch phục vụ cho các công việc sau: Tách
7
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
xung đồng bộ từ tín hiệu nhận về trung kếđểđưa tới khối tạo xung đồng bộcủa
tổng đài bưu điện, rồi đồng bộ hoá các sai lệch nhỏ về pha giữa tín hiệu nhận
và tín hiệu truyền đi.
1.9. Quá trình phát triển công nghệ
Quá trình phát triển về công nghệ tổng đài trong lĩnh vực về công nghệ
tổng đài điện tử gắn liền với quá trình phát triển công nghệ vi mạch (IC). Tuy
nhiên ngoài các loại phần tử vi mạch ứng dụng trong các loại bộ nhớ, bộđiều
khiển thì công nghệ chế tạo tổng đài còn phụ thuộc vào các loại phần tử
chuyển mạch.
Sự phát triển của công nghệ sản xuất tổng đài điện tử còn có mối quan
hệ mật thiết với các công nghệ khác như: Trường chuyển mạch sử dụng bộnối
dây ngang dọc kiểu mini (dùng cho các tổng dài: D10, Metaconta,…), trường
chuyển mạch sử dụng Rơ-le ống kính (Gerkon) (dùng cho các tổng đài: N1, 2,
3, ESS, các thế hệ sau của D10…)
Còn ở giai đoạn phát triển tổng đài điện thoại số thì công nghệ tổng đài
lại lệ thuộc rất lớn vào trình độ phát triển công nghệ mạch tổ hợp.
Ngay từ khi phát minh ra Transistorr các nhà kỹ thuật làm việc trên lĩnh
vực chuyển mạch đã bắt đầu công việc thực nghiệm đểđưa điện tử học vào
ccs hệ thống chuyển mạch. Nhanh chóng ứng dụng thành tựu kỹ nghệ vi xử lý
và tin học vào hệ thống điều khiển tổng đài theo nguyên lý hiện đại SPC
(Store Program Control).
Cho đến nay, công nghệ chế tạo tổng đài điện thoại chủ yếu được định
hướng vào phương thức chuyển mạch số và hướng tới các hệ thống chuyển
mạch có thểứng dụng cho mạng và các dịch vụ ISDN (Intergrated Serviges

Digital Network). Công nghệ nghiên cứu thử nghiệm cho các hệ thống
chuyển mạch sốđa dịch vụ băng rộng cũng được xúc tiến đểđáp ứng cho
mạng viễn thông số hiện đại cho tương lai.
8
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
PHẦN II
HOẠTĐỘNGCỦA TỔNGĐÀI SPC
1. Nhiệm vụ quan trọng của một tổng đài
Là cung cấp một đường truyền dẫn tạm thời, để truyền dẫn tiếng nói
đồng thời theo hai hướng giữa các loại đường dây thuê bao sau, từđó ta có các
loại chuyển mạch.
1.1.Chuyển mạch nội hạt
Là chuyển mạch để tạo tuyến nối trong các cặp thuê bao trong cùng một
tổng đài.
1.2. Chuyển mạch gọi ra
Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đường dây thuê bao của tổng
đài tới các đường dây thuê bao của tổng đài.
1.3. Chuyển mạch gọi vào
Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đường trung kế từ tổng đài
khác tới các đường dây thuê bao của tổng đài.
1.4. Chuyển mạch nối tiếp
Là chuyển mạch để tạo tuyến nối cho các đường trung kế và từ một
tổng đài tới các đường trung kế ra tới một tổng đài khác.
Các nhiệm vụ trên của một tổng đài được thiết bị chuyển mạch của tổng
đài thực hiện thông qua quá trình trao đổi báo hiệu với mạng ngoài. Một tổng
đài nào đó thực hiện được 3 loại chuyển mạch 1,2,3 vừa nêu trên được gọi là
tổng đài nội hạt.
Còn một tổng đài mà chỉ thực hiện được thao tác chuyển mạch thứ tư
nêu trên gọi là tổng đài chuyển tiếp. Ngoài hai tổng đài nêu trên còn có tổng
9

Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B
đài cơ quan (thường gọi là PABX) và tổng đài cửa quốc tế. Tổng đài cơ quan
PABX cùng để tổ chức liên lạc điện thoại trong một cơ quan (liên lạc nội bộ)
vàđầu nối cho các thuê bao của nó ra mạng công cộng.
Tổng đài cửa quốc tế (còn gọi là tổng đài gateway) dùng để tạo tuyến
cho các cuộc gọi của các thuê bao trong nước ra mạng quốc tế.
2. Đặc điểm của tổng đài điện tử SPC
Ở các tổng đài điện tử làm việc theo nguyên lýđiều khiển theo các
chương trình ghi sẵn SPC (Store Program Controlled), người ta sử dụng các
bộ xử lý giống như các máy tính đểđiều khiển hoạt động của tổng đài. Tất cả
các chức năng điều khiển được đặc trưng bởi một loạt các lệnh đã ghi sẵn ở
trong các bộ nhớ.
Ngoài ra các số liệu trực thuộc tổng đài như số liệu về thuê bao, các
bảng phiên dịch địa chỉ, các thông tin về tạo tuyến, tính cước, thống kê…
cũng được ghi sẵn trong các bộ nhớ dữ liệu. Qua mỗi bước xử lý gọi sẽ nhận
được một sự quyết định tương ứng với các loại nghiệp vụ, số liệu đã ghi sắn
đểđưa tới thiết bị xử lý nghiệp vụđó. Nguyên lý chuyển mạch như vậy gọi là
chuyển mạch điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC.
Các chương trình và số liệu ghi trong các bộ nhớ có thể thay đổi được
khi cần thay đổi nguyên tắc điều khiển hay tính năng của hệ thống. Nhờ vậy
người quản lý có thể linh hoạt trong quá trình điều hành tổng đài.
Như ta đã biết, máy tính hay bộ vi xử lý có số năng lực xử lý hàng chục
nghìn tới hàng triệu lệnh mỗi giây. Vì vậy khi ta sử dụng nó vào chức năng
điều khiển tổng đài thì ngoài công việc điều khiển chức năng chuyển mạch thì
cũng một bộ xử lý số có thểđiều hành các chức năng khác. Vì các chương
trình điều khiển và số liệu ghi trong các bộ nhớ có thể thay đổi dễ dàng, mang
tính tức thời, nên công việc điều hành dễđáp ứng nhu cầu của thuê bao trở nên
dễ dàng. Cả công việc đưa vào dịch vụ mới cho thuê bao và thay đổi các dịch
10
Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tạ Khắc Cảnh - CĐLT2B

vụ cũđều dễ dàng thực hiện thông qua các lệnh trao đổi người máy. Chẳng
hạn như khôi phục lại các nghiệp vụ cho thuê bao quá hạn thanh toán cước
hoặc thay đổi từ phương thức chọn số xung thập phân sang phương thức chọn
sốđa tần… ta chỉ việc đưa vào hồ sơ thuê bao các số liệu thích hợp thông qua
thiết bị vào ra dùng bàn phím.
3. Cấu trúc chức năng tổng đài điện tử SPC
Cũng giống như các tổng đài điện tử khác hiện đang sử dụng trên thế
giới, tổng đài SPC tuy có khác so với các tổng đài điện tử khác nhưng về cơ
cấu phân bố các khối chức năng của chúng thì tương đối giống nhau. Sơđồ
khối đơn giản của tổng đài SPC được mô tảở hình 1.
- Thiết bị kết cuối bao gồm các mạch điện thuê bao, mạch trung kết,
thiết bị tập trung và xử lý tín hiệu…
11
Thiết bị
chuyển
mạch
Thiết bịđo
thử trạng
thái
đường
dây
Thiết
bịđiều
khiển
đầu nối
Thiết
bị phân
phối
Báo
hiệu

kênh
riêng
Báo
hiệu
kênh
chung
BUSĐIỀUKHIỂN
Thiết bị trao
đổi người
máy
Bộ xử lý
trung tâm
Các bộ nhớ
Đường dây
thuê bao
Trung kế
tương tự
Trung kế số
Thiết bị kết cuối