Đề tài Hệ thống báo hiệu trong tổng đài

Hệ thống báo hiệu trong tổng đài CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ TỔNG ĐÀI SPC I. Giới thiệu chung Các tổng đài điện tử số hoàn hảo là biểu hiện sự kết hợp thành công giữa kỹ thuật điện tử máy tính với kỹ thuật điện thoại. Các dấu hiệu thành công xuất hiện từ những năm 60 của thế kỷ 20. Sau 2 thập kỷ phát triển, các thế hệ tổng đài điện tử số chứa đựng nhiều thành tựu từ sự phát triển của kỹ thuật điện tử. Sự phát triển này được thúc đẩy bởi nhu cầu phải gia tăng chất lượng, cải thiện giá cả, tính duy trì và linh hoạt của các tổng đài có nhờ vào khai thác ưu điểm tuyệt đối trong kỹ thuật điện tử và máy tính. Tổng đài SPC là tổng đài điện tử được điều khiển theo chương trình lưu trữ viết tắt là SPC: Stored Program Control. Toàn bộ hoạt động của tổng đài đã được lập trình trước và được nạp vào bộ nhớ có dung lượng lớn. Trong quá trình hoạt động mọi thao tác của tổng đài được điều khiển bằng một bộ xử lý trung tâm theo các lệnh lấy ra từ bộ xử lý trung tâm theo các lệnh lấy ra từ bộ nhớ chương trình tổng đài SPC áp dụng trong tổng đài tương tự hoặc tổng đài số. Trong hệ thống thông tin thoại tổng đài phục vụ thông tin điện thoại cho mét khu vực, tạo ra tuyến đấu nối bên trong nội bộ tổng đài để truyền thông tin thoại giữa các máy điện thoại. Hệ thống thông tin tổng đài khắc phục được hệ thống thông tin thoại nối trực tiếp và giảm được số đôi dây, việc tổ chức mạng đơn giản, hiệu suất sử dụng đôi dây cao và có khả năng nh­ một dịch vụ khác: hỏi giờ, hỏi đáp, báo thức. * Một số ưu điểm của tổng đài SPC: Thuận tiện linh hoạt trong quá trình sử dụng khi cần mở rộng thêm thuê bao hoặc dịch vụ thì chỉ cần thay đổi, bổ sung vào phần mềm không cần phải thay đổi về cấu trúc phần cứng. Thuận tiện trong việc quản lý: tổng đài SPC có khả năng lưu trữ các số liệu trong quá trình hoạt động, thuận tiện cho việc quản lý, sử dụng khai thác tổng đài có hiệu quả. Tổng đài SPC có khả năng phát hiện được các sự cố, các hỏng hóc trong quá trình hoạt động của tổng đài. Tổng đài SPC áp dụng công nghệ tiên tiến của kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lý tăng được độ tin cậy, giảm nhỏ được kích thước trọng lượng. Tổng đài SPC tăng được các dịch vụ của các thuê bao. II. Sơ đồ của tổng đài SPC ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch 1 2 3 4 B¸o hiÖu kªnh chung B¸o hiÖu kªnh riªng KiÓm tra Ph©n phèi b¸o hiÖu §/k chuyÓn m¹ch Bus ®iÒu khiÓn ThiÕt bÞ giao tiÕp ng­êi víi m¸y Xö lý trung t©m C¸c bé nhí Khèi giao tiÕp ( : PCM T§ t­¬ng tù Hình 1: Sơ đồ khối tổng đài SPC III. Chức năng của từng khối. 1. Khối giao tiếp: Dùng để đấu nối giữa các thuê bao tương tự hoặc thuê bao số với chuyển mạch, giao tiếp giữa các tổng đài tương tự và các tổng đài số thông qua các đường trung kế. Khối giao tiếp bao gồm: 1.1. Giao tiếp thuê bao tương tự: Dùng để đấu nối các thuê bao tương tự với chuyển mạch. Gồm 7 chức năng: B O R S C H T. B: Chức năng cấp nguồn cho máy điện thoại U = -48V; i = (18¸50)mA (tuỳ theo từng máy điện thoại) O: Bảo vệ quá áp dùng để chống ảnh hưởng của các điện áp cao trên đường dây thuê bao gây nguy hiểm cho người và máy do đường dây điện lực hoặc sấm sét gây ra là các hệ thống cầu chì, đèn chống sét, đèn phóng điện. R: Cấp tín hiệu chuông 25Hz, 75V để rung chuông máy điện thoại khi cần gọi. S: Là chức năng giám sát và báo hiệu trạng thái của máy điện thoại dựa vào trạng thái của dòng điện một chiều nên đường dây thuê bao để tổng đài cung cấp các dịch vụ thích hợp cho thuê bao. Chức năng báo hiệu là phải truyền các thông tin báo hiệu từ máy điện thoại đến khối xử lý trung tâm. Tín hiệu báo hiệu từ máy điện thoại là các tín hiệu địa chỉ thuê bao bị gọi ở dạng xung thập phân hoặc mã đa tần. C: Là chức năng mã hoá và giải mã dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và ngược lại. H: Mạch biến đổi 2:4 dây dùng để biến đổi tín hiệu thoại từ chế độ 2 dây bán song công thành chế độ 4 dây song công cho hướng thu và phát riêng biệt. T: Chức năng đo, kiểm tra dùng để đo các tham số của đường dây thuê bao nh­ điện trở một chiều của đường dây, dòng điện cấp nguồn, dòng điện cấp chuông thực hiện tại giá phối dây. 1.2. Giao tiếp thuê bao sè: Dùng để đấu nối các thuê bao số với chuyển mạch. 1.3. Giao tiếp trung kế số: Dùng để đấu nối giữa các tổng đài số khác với chuyển mạch. 1.4. Giao tiếp trung kế tương tự: Dùng để nối các tổng đài tương tự là các tổng đài cơ quan với chuyển mạch. 2. Khối chuyển mạch. Là khối thực hiện chức năng chính của tổng đài là tạo tuyến đấu nối để nối thông tin thoại. 3. Khối điều khiển. Dùng để điều khiển toàn bộ hoạt động của tổng đài bao gồm khối xử lý trung tâm là một bộ xử lý có công suất lớn, tốc độ cao có nhiệm vụ xử lý toàn bộ các hoạt động của tổng đài. Phèi hîp vµo ra Xö lý trung t©m Nhí ch­¬ng tr×nh Nhí sè liÖu Nhí phiªn dÞch Vµo Ra * Các bộ nhớ Khối phối hợp vào ra dùng để phối hợp tốc độ giữa bộ xử lý trung tâm có tốc độ xử lý cao với các bộ xử lý chức năng có tốc độ thấp. Khối xử lý trung tâm: - Bộ nhớ chương trình là bộ nhớ có dung lượng lớn dùng để nhớ toàn bộ chương trình hoạt động của các tổng đài. Số liệu trong bộ nhớ chương trình không thay đổi vì vậy gọi là bộ nhớ cố định. - Bộ nhớ số liệu dùng để nhớ các số liệu có liên quan đến quá trình xử lý một cuộc gọi như trạng thái đường dây thuê bao, số địa chỉ của thuê bao. - Bộ nhớ phiên dịch dùng để nhớ các số liệu trong quá trình xử lý cuộc gọi. - Đặc điểm: Số liệu trong các bộ nhớ số liệu và bộ nhớ phiên dịch sẽ bị xoá khi quá trình xử lý gọi kết thúc. Vì vậy, bộ nhớ số liệu phiên dịch còn gọi là bộ nhớ tạm thời. 4. Khối ngoại vi: a) Khối ngoại vi chuyển mạch. - Khối điều khiển chuyển mạch là một khối xử lý chức năng để điều khiển chuyển mạch hoạt động. - Khối phân phối báo hiệu: dùng để phân phối các lệnh và các thông tin báo hiệu từ khối xử lý trung tâm đến các khối chức năng. - Khối kiểm tra dùng để tự động đo kiểm tra các tham số, các khối chức năng của tổng đài. b) Khối ngoại vi báo hiệu. Bao gồm: - Báo hiệu kênh riêng là thông tin báo hiệu giữa các tổng đài được truyền trên cùng đường trung kế truyền tín hiệu tiếng. - Báo hiệu kênh chung là hệ thống báo hiệu giữa các tổng đài các thông tin báo hiệu được truyền trên cùng một đường trung kế riêng biệt tách rời khỏi đường trung kế truyền tín hiệu tiếng. CHƯƠNG II - KỸ THUẬT 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. Như vậy tổng đài làm việc như 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 tương tự sử dụng chuyển mạch tương 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 PCMvo ¸ PCMvn-1 có m luồng PCM ra đánh số từ PCMro ¸ PCMrm-1. Mỗi một luồng PCM ra có R khe thời gian từ TSo ¸ TSr-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. 1. Chuyển mạch thời gian sè (TSW). Dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào và luồng PCM ra. - Chuyển mạch thời gian số có một luồng PCM vào và một luồng PCM ra. - Chuyển mạch thời gian số có khe thời gian vào và khe thời gian ra khác nhau. è Chuyển mạch theo thời gian số thực hiện chức năng của một tổng đài. 1.1. Cấu tạo của chuyển mạch thời gian sè. Tsi Tsj Tsi Tsj PCMv PCMr a. Dùng mạch trễ (mạch giữ chậm) Luồng PCM vào và luồng PCM ra có số khe thời gian ra giống nhau. Để nối khe TSi của PCM vào với khe TSj của PCM ra, phải giữ chậm khe thời gian TSi một khoảng Dt = (j - i).Ts + Ưu điểm: Mạch đơn giản. + Nhược điểm: Kích thước của chuyển mạch lớn và tốc độ đấu nối chậm nên hiện nay không sử dụng phương pháp này. b. Dùng bộ nhớ ngoài: Sử dụng hai bộ nhớ. - Bộ nhớ ngoài (bộ nhớ đệm) ký hiệu: BM BM 0 1 i R - 1 Bộ nhớ đệm dùng để nhớ số liệu thoại của luồng PCM vào có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM đánh số từ (0 ¸ R - 1). Mỗi một ô nhớ dùng để nhớ số liệu thoại trong mét khe thời gian của luồng PCM vào vì vậy mỗi một ô nhớ phải có số bit là 8 bit, dung lượng của bộ nhớ PCM là 8R bit. Số liệu từ khe thời gian của luồng PCM vào sẽ được ghi vào một ô nhớ của bộ nhớ BM sau đó được đọc vào một khe thời gian của luồng PCM ra. - Bộ nhớ điều khiển (CM): Dùng để điều khiển quá trình ghi hoặc quá trình đọc của bộ nhớ BM. Mỗi một bộ nhớ CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM đánh số từ 0¸R - 1. Mỗi một ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ khe thời gian của luồng PCM. Luồng PCM có R khe thời gian có số bit là log2R. Dung lượng của bộ nhớ là R2logR bit.  CM 0 1 log2R i R - 1 1.2. Nguyên lý làm việc: a. Ghi vào tuần tự, đọc ra điều khiển BM 0 §Õm CPU Tsi Tsj PCM vµo PCM ra CLK ®äc CLK ghi 1 i R - 1 CM 0 1 log2R i R - 1 Hình 1 - Sơ đồ nguyên lý làm việc ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển Mỗi một ô nhớ có bộ nhớ BM và bộ nhớ CM liên quan đến một khe thời gian của luồng PCM vào, các ô nhớ của bộ nhớ BM và CM có cùng thứ tự với khe thời gian vào. Để nối khe Tsi của luồng PCM với khe thời gian của luồng PCM ra bằng phương pháp ghi vào tuần tự đọc ra điều khiển. Đầu tiên địa chỉ của khe thời gian ra Tsj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài vào ô nhớ i của bộ nhớ CM là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian vào Tsi, số liệu khe thời gian vào Tsi được ghi vào ô nhớ i của bộ nhớ BM là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian vào Tsi, quá trình ghi số liệu của bộ nhớ BM do mét CLK ghi điều khiển được tạo ra từ bộ nhớ đệm trong quá trình ghi số liệu BM thực hiện đúng thứ tự giữa khe thời gian vì vậy là ghi tuần tự. Số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ BM được đọc ra khe Tsj của luồng PCM ra cho mét CLK đọc thực hiện là số liệu lấy từ ô nhớ CM chính là địa chỉ của khe Tsj, quá trình đọc số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không đúng theo thứ tự giữa ô nhớ với khe thời gian, vì vậy gọi là đọc ra điều khiển. §Õm CPU Tsi Tsj PCM vµo PCM ra CLK ghi CLK ghi 0 1 log 2R i §chØ Tsj R - 1 Bus ®Þa chØ 0 1 log 2R i SliÖu Tsj R - 1 BM Kết quả: Số liệu từ khe Tsj của PCM vào đã được nối với khe Tsj của PCM ra thông qua ô nhớ của bộ nhớ BM. b. Ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự Hình 2 - Sơ đồ khối nguyên lý làm việc ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự Để nối khe TSi của PCM vào với khe Tsj được CPU ra bằng phương pháp ghi vào điều khiển, đọc ra tuần tự. Địa chỉ của khe thời gian Tsj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài ghi vào ô nhớ j là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian ra Tsj do mét CLK ghi điều khiển là số liệu từ ô nhớ j của bộ nhớ CM chính là địa chỉ của khe Tsj. Quá trình ghi số liệu của bộ nhớ BM thực hiện không đúng lối (hàng, cột được nối), nếu UĐK đặt ngược vào điốt thì không tiếp điểm hàng cột không được nối. + Nếu m = n có ma trận vuông quá trình đấu nối không bị tắc nghẽn, ùn tắc, thông hoàn toàn. + Nếu m khác n thì có ma trận hình chữ nhật quá trình đấu nối ùn tắc. Do đó tổng đài sử dụng ma trận vuông. PCMr0 PCMr1 PCMrm-1 PCMv0 PCMv1 PCMvn-1 m m m 0 1 log2R i R - 1 0 1 log2R i R - 1 0 1 log2R i R - 1 2. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch không gian sè (SSW) a. Điều khiển theo cột: Hình 3 - Sơ đồ nguyên lý điều khiển cột Để nối được n địa chỉ cần log2n bit nh­ vậy mỗi một ô nhớ của bộ nhớ CM phải có số bit tối thiểu là log2n bit. Dung lượng của bộ nhớ là Rlog2n bit. Để nối khe thời Tsi của PCM vào j với Tsi của PCM ra bằng phương pháp điều khiển theo cột. Địa chỉ của PCM vj được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài ghi vào ô nhớ i (là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian Tsi) của bộ nhớ CMk. Đúng thời điểm của khe thời gian Tsi của số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ CMk được đọc ra đưa vào các chân điều khiển của cột k, chỉ có chân điều khiển của tiếp điểm duy nhất với thời gian j ứng với PCM vj nhận đúng địa chỉ nên có mức logic 1. Tiếp điểm được nối số liệu từ Tsi của PCMvj qua tiếp điểm được nối để tới khe Tsi của PCM ra. Chân điều khiển của các tiếp điểm còn lại của cột k nhận không đúng địa chỉ nên có mức logic 0 nên tiếp điểm không được nối kết quả từ số liệu vào của PCM vj đã được nối Tsi của PCM ra k. b. Điều khiển theo hàng. PCMr0 PCMr1k PCMrm-1 PCMv0 PCMv1 PCMvn-1 0 1 i R-1 0 1 i R-1 0 1 i R-1 m m m Tsi CM0 CM1 CMn-1 Tsi Hình 4 - Sơ đồ nguyên lý điều khiển theo cột. Các chân điều khiển tiếp điểm của hàng được nối với một bộ nhớ kết nối CM mỗi một hàng có một bộ nhớ được nối tương ứng đánh số từ CM0 đến CMn-1, bộ nhí CM có số ô nhớ bằng số khe thời gian của luồng PCM đánh số từ 0 đến R-1, mỗi một ô nhớ dùng để nhớ địa chỉ của luồng PCMr có m luồng vì vậy phải có m địa chỉ cần phải nhớ, để nhớ được m địa chỉ thì phải có số bit là log2m. Do đó, mỗi một ô nhớ của CM phải có tối thiểu là log2m bit, dung lượng của bộ nhớ CM là Rlog2m. Để nối khe Tsi của PCMvj vì khe Tsi của PCMrk bằng phương pháp điều khiển theo hàng thì địa chỉ của PCMrk được CPU là khối điều khiển trung tâm của tổng đài ghi vào ô nhớ i là ô nhớ có cùng thứ tự với khe thời gian Tsj của bộ nhớ CMj là bộ nhớ tương ứng với PCMvj. Đúng thời điểm của khe thời gian Tsi số liệu từ ô nhớ i của bộ nhớ CMj được đọc ra và đưa vào các chân điều khiển của hàng j chỉ có chân điều khiển của tiếp điểm tương ứng với cột k nhận đúng địa chỉ nên có mức logic 1 qua tiếp điểm được nối với khe Tsi của PCMvj qua tiếp điểm được nối với khe Tsi của PCMrk. Chân điều khiển của tiếp điểm còn lại của hàng j nhận không đúng địa chỉ nên có mức logic 0, tiếp điểm không được nối. Kết quả số liệu từ khe Tsi của PCMvj sẽ được nối với Tsi của PCMrk. 3. Chuyển mạch kết hợp. + Chuyển mạch T thực hiện chức năng của một tổng đài nhưng có nhược điểm là dung lượng nhỏ vì chỉ có một luồng PCMv. + Chuyển mạch S có nhiều luồng PCMv nhưng không thực hiện được chức năng của một tổng đài. Vì vậy phải kết hợp giữa chuyển mạch T và chuyển mạch S để tạo ra tổng đài có dung lượng lớn. Gồm có các loại chuyển mạch kết hợp sau: - Chuyển mạch 2 tầng (T-S hoặc S-T): sử dụng trong các tổng đài có dung lượng trung bình. - Chuyển mạch 3 tầng (T-S-T hoặc S-T-S): Sử dụng trong tổng đài có dung lượng lớn. - Chuyển mạch 4 tầng (T-S-S-T hoặc S-T-T-S): Sử dụng trong tổng đài có dung lượng rất lớn. 3.1. Chuyển mạch 2 tầng (T-S hoặc S-T): T0 T1 T2 T0 T1 T2 PCMv0 PCMv1 PCMv2 PCMr0 PCMr1 PCMr2 0 1Tsj 2 Hình 5 - Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch hai tầng. Chuyển mạch hai tầng T-S bao gồm một chuyển mạch S có ma trận m x n (3x3). Gồm các chuyển mạch T đầu vào tương ứng với các số hàng của chuyển mạch S. ChuyÓn mạch kết hợp tăng được dung lượng tùy thuộc vào số luồng PCMv và số luồng PCMr tăng tương ứng với số hàng và cột của chuyển mạch S. 3.1.1. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch 2 tầng. Nối khe Tsi của PCMv bất kỳ với khe Tsj của PCMr bất kỳ. Hướng đấu nối qua chuyển mạch T1 qua tiếp điểm ma trận (1x2). Đặc điểm chuyển mạch T: khe vào và khe ra khác nhau, chuyển mạch S khe vào và khe ra giống nhau khe thời gian sử dụng ở đầu ra T1 bắt buộc phải là Tsj. Để nối khe thời gian Tsi của PCMv1 với khe Tsj của PCMr2 thì chuyển mạch T1 làm việc nối thời gian với khe Tsj bắt buộc ở đầu ra chuyển mạch T1 luồng PCMv của T1 là luồng PCMv1 của S. Chuyển mạch S làm việc nối khe thời gian Tsj của hàng 1 với khe Tsj của cột 2 qua tiếp điểm (1,2). Kết quả số liệu từ khe thời gian Tsi của PCMv1 đã được nối với khe thời gian Tsi của luồng PCMr2. Nhận xét: Chuyển mạch T làm việc ở chế độ nối bắt buộc vì vậy khả năng nhỡ việc xảy ra là rất lớn. Nếu tại thời điểm đó khe thời gian cần nối đã được sử dụng do đó chuyển mạch 2 tầng chỉ sử dụng cho các tổng đài có dung lượng trung bình. 3.2. Chuyển mạch 3 tầng (T-S-T). T0 T1 T2 T0 T1 T2 PCMv0 PCMv1 PCMv2 PCMr0 PCMr1 PCMr2 0 1Tsj 2 Hình 6 - Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch T-S-T Chuyển mạch 3 tầng T-S-T bao gồm một chuyển mạch S là ma trận m x n (3x3) tầng chuyển mạch T ở đầu vào có số chuyển mạch T bằng số hàng của S tầng chuyển mạch T ở đầu ra có số chuyển mạch T bằng số cột S. Vì vậy dung lượng tương ứng với ma trận của S. Do đó, dung lượng của cả tổng đài được tăng lên. 3.2.1. Nguyên lý làm việc của chuyển mạch 3 tầng. Nối khe Tsi của PCMv1 với khe Tsj của PCMr2. - Hướng đấu nối: Qua Tv1, tiếp điểm (1,2) của S, Tr2 chuyển mạch Tv1 làm việc nối khe Tsi của PCMv với một khe rỗi bất kỳ ở đầu ra Tv1 là khe Tsk (là khe tù do bất kỳ) chuyển mạch S làm việc nối khe Tsk của hàng một với khe Tsk của cột 2, chuyển mạch Tr2 làm việc nối khe Tsk với Tsj của Tr2. Kết quả số liệu từ khe Tsi của PCMv1 đã được nối với khe Tsj của PCMr2. Nhận xét: Chuyển mạch Tv làm việc ở chế độ tự do bất kỳ nên khả năng nhỡ việc xảy ra Ýt vì vậy chuyển mạch 3 tầng sử dụng cho tổng đài có dung lượng lớn. 3.3. Chuyển mạch 4 tầng. Có thể nối chéo giữa các hệ thống chuyển mạch nên tăng được dung lượng rất lớn. 0 0 Tv0 Tvn-1 Tv0 Tvn-1 n x m n x m m x n m x n Tr0 Trm-1 Tr0 Trm-1 PCMv0 PCMvn-1 PCMv0 PCMvn-1 PCMr0 PCMrm-1 PCMr0 PCMvm-1 m-1 m-1 m-1 m-1 Tv Sv Sr Tr (h) (h) Hình 7 - Sơ đồ khối đấu nối chuyển mạch 4 tầng. Chuyển mạch 4 tầng bao gồm chuyển mạch Svào là ma trận m x n có n chuyển mạch Tv. Một chuyển mạch số ở đầu ra là ma trận m x n như vậy có n chuyển mạch Tr. Một chuyển mạch S không đối xứng nhưng cả mạng chuyển mạch T-S-S-T là đối xứng do chuyển mạch 4 tầng có thể đấu chéo giữa các chuyển mạch với nhau. Vì vậy, dung lượng tăng lên rất lớn. Dung lượng tối đa có thể tăng lên m-1 lần. Do đó, chuyển mạch 4 tầng sử dụng trong tổng đài có dung lượng rất lớn. CHƯƠNG III - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XUNG Mà PCM - TDM I. Giới thiệu chung Hệ thống thông tin tương tự là hệ thống thông tin truyền thống. Nó đã tồn tại và phát triển nhưng do có nhiều nhược điểm như: + Bị tích luỹ tạp âm trong quá trình truyền dẫn nên cự ly thông tin bị hạn chế. + Do quá trình truyền phải giữ nguyên dải tần dạng tín hiệu, phải truyền toàn bộ giá trị tức thời của dạng tín hiệu nên dễ bị tạp âm tác động. + Không truyền được số liệu có tốc độ cao vì dải tần tín hiệu thoại bị hạn chế (từ 0,3 - > 3,4 Khz). + Thiết bị cồng kềnh - Từ lâu người ta đã nghiên cứu về thông tin số nhưng do công nghệ chưa phát triển nên việc áp dụng thông tin số còn gặp nhiều khó khăn. - Bắt đầu từ năm 80 do sự áp dụng của kỹ thuật số, kỹ thuật vi điện tử nên thông tin số đã có điều kiện được đưa vào sử dụng và dần phát triển. Đến nay gần như tất cả các quốc gia đã sử dụg thông tin sè. - Để có thể áp dụng được cả thông tin tương tự và thông tin số và ngược lại thì người ta đã sử dụng phương pháp điều chế sung mã PCM. 1. Ý tưởng: - Điều chế PCM là phương pháp thông dụng nhất để chuyển đổi các tín hiệu analog sang dạng digital và ngược lại để có thể vận chuyển qua một hệ thống truyền dẫn số hay quá trình xử lý số người ta chuyển mạch lưu trữ số. Sự biến đổi gồm các quá trình “ lấy mẫu lượng tử hoá, hoá mã”. Tuy nhiên PCM không phải luôn được dùng để ghép kênh mà còn được dùng trong đơn kênh. 2. Ưu điển của thông tin sè: + Tạp âm không bị tích luỹ trong qua trình truyền dẫn nên tăng được cự ly thông tin. + Có tính chống nhiễu cao vì tín hiệu được truyền đi chỉ có 2 dạng “ 0” và “ I” vì vậy ở đầu thu dễ nhận biết được tín hiệu mặc dù ở đầu thu vÉn bị tạp âm tác động. Ở đầu thu sẽ nhận ra một mức ngưỡng để nhận biết được tín hiệu. Nếu tín hiệu nhỏ hơn ngưỡng thì qui ước là mức “0” còn lớn hơn mức ngưỡng thì là mức ‘I” Y T/h truyÒn X(t) 11 11 00 00 t/h Mức ngưỡng CLK ph¸t T/h t¸i sinh * Dùng CLK (đồng bộ) với CLK phát điều kiển 1 trigiơ có khả năng tái sinh lại tín hiệu như ban đầu. * Thông tin số có khả năng truyền được số liệu có tốc độ cao, có khả năng truyền được tín hiệu: (nhiều loại): như thông tin thoại, truyền chữ, truyền hình, truyền số liệu... gọi là mạng đa dịch vụ số. * Áp dụng được công nghệ tiên tiến của kỹ thuật số, kỹ thuật vi điện tử nên thiết bị có độ tin cậy cao, gọn nhẹ. Lấy mẫu: - Định nghĩa: Lấy mẫu là quá trình rời rạc hoá tín hiệu theo thời gian. Cơ sở của việc lấy mẫu là định lý Canhnhicốp. - Định lý: Một tín hiệu liên tục có dải tần hữu hạn có thể xác định bằng các điểm rời rạc theo thời gian có chu kỳ thoả mãn điều kiện fs ³ 2 fmax. fmax: tần số giới hạn của thông tin liên tục. fs: tần số lấy mẫu (tần số rời rạc hoá thông tin ) X (t) Ts Ts t t t+ Ts t + 2Ts - Ý nghĩa của việc lấy mẫu: ® Toàn bộ giá trị tức thời của tín hiệu mã cần truyền. + Khi cần truyền một tín hiệu liên tục theo thời gian, thì không cần truyền đi một số điểm có chu kỳ Ts thoả mãn điêu kiện fs ³ 2 fmax. Như vậy ở đầu thu đã có thể khôi phục lại được tín hiệu như ban đầu. - Kết quả lấy mẫu nhận được dãy tín sung có biên độ bằng giá trị tức thời của tín hiệu (ký hiệu là Upam). - Sử dụng bộ điều chế độ sung để lấy mẫu. + Tín hiệu âm thanh trên mạng điện thoại có pha lăng đạt đến 10 Khz. Tuy nhiên hầu hết năng lượng đều tập trung vào hơn trong dải này do đó các kêng truyền thoại thường được giới hạn băng tần từ 0.3 - > 3,4 Khz. Tần số lấy mẫu là 8 Khz được chuẩn hóa quốc tế cho các đầu thu PCM. + Xét ở đầu thu: Phải khôi phục được tín hiệu liên tục X (t) từ dãy sung điều biên Upam. Tiến hành phân tích phổ của dãy sung điều biên Upam 2 dải tần x1 0 f fmax fs - fMax fs fs + fMax Trong phổ của Upam gồm các thành phần: + Thành phần một chiều không mang tin + Thành phần của tín hiệu liên tục X (t) từ 0 -> f max + Tần số lấy mẫu fs là thành phần không mang tin + Hai dải biên fs ± f max. - Để khôi phục lại X (t) thì ta chỉ cần sử dụng bộ lọc thông thấp tần số của bộ lọc là fmax £ f lọc fs ³ 2fmax (fs ³ 2f max) là điều kiện vô cùng quan trọng phải có điều kiện này thì khi khôi phục tín hiệu mới không xảy ra hiện tượng chồng phổ. - Với tín hiệu thoại fmax = 4 Khz do đó fs = 8 Khz: Khi chọn fs = 8 Khz là đã chấp nhận điều kiện xấu nhất. Không thể xảy ra hiện tượng chồng phổ. Lượng tử hoá: - Là quá trình rời rạc tín hiệu theo biên độ (theo mức) - Phải tiến hành lượng tử hoá vì: sau lấy mẫu nhận dãy sung điều biên Upam nhưng không truyền trực tiếp dãy sung Upam đến đầu thu mà biến đổi dãy sung Upam thành tín hiệu số gọi là mã hóa. Mỗi giá trị biên độ của Upam được mã hóa bởi một từ mã. - Những tín hiệu thoại là đại lượng ngẫu nhiên nên Upam cũng là một đại lượng ngẫu nhiên, nên giá trị biên độ không xác định vì vậy không thể mã hoá được. - Phải hạn chế biên độ của Upam ở một giá trị nhất định để mã hóa. Thực chất của lượng tử hoá là quá trình hạn chế biên độ của Upam ở một số giá trị nhất định để đơn giản cho việc mã hoá. - Có 2 phương pháp lượng tử hoá. + Lượng tử hoá đều + Lượng tử hoá không đều Lượng tử hoá không đều Là chia toàn bộ dải biên độ của tín hiệu thành những đoạn đều nhau 2 Xmax D X = = const n Trong đó tín hiệu sẽ thay đổi từ (- X max; + Xmax) + Max 2Xmax t - Max 2Xmax: là dải rộng của tín hiệu n: là mức lượng tử hoá (tương ứng với 1 bước lượng tử hoá có 1 mức lượng tử hoá) 4 nx 3 2 X (t) 1 0 t t + T t+ 2Ts t - Sau đó sẽ gắn UPAM các giá trị biên độ ở mức gần nhất có sai sè ± D X/2. - Quá trình lượng tử hoá là quá trình làm tròn lấy gần đúng nên thường có sai số làm cho ở đầu thu tín hiệu ban đầu (gọi là méo lượng tử hoá). - Cách tính tạp âm của lượng tử đều. DX2 N = const 12 Công suất tạp âm lượng tử hoá là hằng số không phụ thuộc vào độ lớn của tín hiệu mà chỉ phụ thuộc vào độ lớn của DX vì vậy tỉ số S/N ¹ const. - Để khắc phục được nhược điểm của lượng tử hoá đều thì ta dùng phuơng pháp lượng tử hoá không đều. 2. Lượng tử hoá không đều: - Tiến hành chia mức lượng tử hoá tỉ lệ với tín hiệu DX = KX tín S - Ưu điểm : Có tỉ số = = const tạp N S X2 12 = = = const N K2X2 K2 12 (S = X2 công suất tỷ lệ với bình phương điện áp) Để thực hiện lượng tử hoá không đều ta thực hiện tìm hàm y = f(x) x: là lượng tử hoá không đều Với Dx = kx thì lương tử hoá đều Vậy việc thực hiện lượng tử hoá đều với y tức là không đều với x Ta có tỷ số: Dy/Dx = 2y max/ nkx = dy/dx AX (0< x< 1 ) 1+InA A y = 1+ In Ax 1 ( < x< 1) 1+ InA A Nhận xét: Khi x nhỏ thì y là hàm bậc nhất của x nên đồ thị là tuyến tính Khi x lớn thì y là hàm Igx Xây dựng đồ thị của hàm y. Sử dụng 3 bit nhị phân để biểu diễn 8 đoạn tổ hợp 000 đến 111. Để mã hoá vùng dương thì cần 7 bit. Vùng âm đối xứng với vùng dương do đó cần thêm một bit để mã hoá dấu. b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 Bit dùng để mã hoá dấu Nếu dương thì b0 = 1, nếu âm thì b0 = 0.7 bit còn lại mã hoá mức. Trục x được chia làm 8 đoạn theo tỷ lệ 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128. H 111 G a 110 F 101 E 100 D 011 C 010 B 001 A 000 X 1/128 1/64 1/16 1/32 1/8 1/4 1/2 1 Độ dốc của các đoạn thẳng giảm dần theo chiều tăng của x và được tính theo tga theo đạo hàm y, hoặc theo hệ số khuyếch đại. Vậy độ dốc của các đoạn thẳng giảm dần theo tỷ lệ 1/2. IV. Mã hoá Là quá trình biến đổi Upam thành tín hiệu số được biểu diễn bằng tổ hợp của 8 xung nhị phân được gọi là từ mã 8 bit có nhiều cách mã hoá. 1. Mã hoá trực tiếp: - Upam được so sánh trực tiếp với các điện áp mẫu - Là mức chuẩn (128 mức) và nhận các từ mã tương ứng với các mức chuẩn. - Nhược điểm: + Kích thước bộ mã hoá lớn + Tốc độ mã hoá chậm vì phải so sánh với tất các điện áp mẫu có trong Upam. 2. Mã hoá gián tiếp: a. Đếm qua trung gian: - Upam biến đổi thành các đại lượng có thể đếm được như tần số, thời gian. Đếm các tần số, thời gian qua các tần số, tỷ lệ biết được các giá trị của Upam ở hệ nhị phân. Nhược điểm: Tốc độ mã hoá chậm vì phải đếm qua tất cả giá trị của Upam. b. Mã hoá bằng phương pháp so sánh: - Upam được so sánh với các điện áp mẫu URF theo thứ tự từ URF max ¸ URF min - Nếu Upam ³ URFi thì bit bi sẽ bằng 1 và điện áp URFi sẽ được duy trì ở bộ so sánh để tham gia vào các bước so sánh tiếp theo. - Nếu Upam £ URFi thì bit bi sẽ bằng 0. URFi sẽ không được duy trì ở bộ so sánh và không tham gia vào các bước so sánh tiếp theo. - Số điện áp mẫu được tính theo công thức: URfi = D2m-1 Trong đó: m là số bit để mã hoá mức (m = 7) i: sẽ thay đổi từ 1 ¸ 7 Với tín hiệu thoại ta tính được URF1 = 64 D URF3 = 16 D URF5 = 4 D URF2 = 32 D URF4 = 8 D URF6 = 2 D URF7 = 1 D * Sơ đồ khối của bộ mã hoá bảng phương pháp so sánh: MR COM (0D) URF CU P/S UPAM CLK PCM MR: Bộ nhớ dùng để duy trì của Upam trong suốt thời gian mã hoá. COM: Bé so sánh dùng để so sánh Upam với các điện áp mẫu. Trong COM có mức 0D dùng để so sánh xác định bit dấu. URF: Khối điện áp mẫu, tạo ra 7 điện áp mẫu từ URF0 ¸ URF7 (7 điện áp mẫu có 2 mức âm và dương ) CU: Là khối điều khiển có 8 đầu ra từ b0 ¸ b7 nhận các giá trị ở các đầu vào tương ứng là X. P/S: Là bộ biến đổi từ mã 8 bit song song thành 8 bit nối tiếp kết thúc thời gian mã hoá có 1 xung xoá để trạng thái của MR, COM, CU về 0 để chuẩn bị cho chu kỳ mã hoá mới đồng thời có 8 xung đồng hồ CLK để đọc 8 bit song song thành 8 nối tiếp cho ra tín hiệu PCM. Nhận xét: * Mã hoá bằng phương pháp so sánh có 7 điện áp mẫu tương ứng có 7 bước so sánh trong đó có 1 bước có dấu " = ". * Nếu Upam có dấu thì chỉ sử dụng dấu âm khi so sánh xác định điện áp dấu còn các bước còn lại thì phải lấy giá trị tuyệt đối. CHƯƠNG IV- HỆ THỐNG BÁO HIỆU TRONG TỔNG ĐÀI I. Giới thiệu chung. Trong viễn thông nói chung và tổng đài nói riêng báo hiệu là các thông tin được truyền giữa các thuê bao, giữa các tổng đài với tổng đài dùng để phục vụ cho quá trình xử lý cuộc gọi và giải phóng cuộc gọi. Hệ thống báo hiệu được sử dụng như một ngôn ngữ cho hai thiết bị trong hệ thống chuyển mạch trao đổi với nhau để thiết lập tạo tuyến nối cho các cuộc gọi. Giống như bất kỳ một ngôn ngữ nào, chúng có các từ vựng với chiều dài khác nhau và độ chính xác khác nhau. Tức là tín hiệu báo hiệu cũng có thể thay đổi kích thước và dạng cú pháp của nó theo các qui luật phức tạp để ghép tạo thông tin báo hiệu. II. Quá trình thiết lập báo hiệu trong tổng đài. 10 ( ( T§ T§ 1 1 2 3 8 4 5 6 9 11 13 7 12 A B Hình 1 - Mô hình thiết lập báo hiệu trong tổng đài. (1) Máy gọi nhấc tổ hợp sẽ có tín hiệu gửi về tổng đài báo hiệu yêu cầu một cuộc gọi. (2) Âm mời quay số gửi từ tổng đài về tai nghe của máy gọi. (3) Máy gọi Ên số sẽ có các tín hiệu xung quay số về tổng đài. (4) Là tín hiệu xin chiếm đường của tổng đài chủ gọi gửi cho tổng đài bị gọi. (5) Tín hiệu công nhận chiếm đường. (6) Gửi tín hiệu địa chỉ của máy bị gọi về tổng đài bị gọi. (7) Tín hiệu báo chuông gửi về máy bị gọi. (8) Là tín hiệu phản hồi âm chuông gửi về máy gọi. (9) Hai máy thông thoại. (10) Máy gọi đặt máy gửi về tổng đài thông báo kết thúc một cuộc gọi. (11) Tín hiệu giải phóng hướng đi. (12) Máy bị gọi đặt máy cũng là tín hiệu kết thúc cuộc gọi. (13) Tín hiệu giải phóng hướng về. III. Các hệ thống báo hiệu trong tổng đài. Trong tổng đài phân chia thành hai hệ thống: Báo hiệu thuê bao: Là các thông tin báo hiệu được truyền thông tin giữa tổng đài với thuê bao trên đường dây thuê bao. + Báo hiệu thuê bao, bao gồm các tín hiệu: - Tín hiệu nhấc đặt máy: trở kháng đường dây giảm tới ngưỡng thấp làm dòng điện trong dây dẫn tăng lên.Điều này được tổng đài nhận biết như một tín hiệu yêu cầu thiết lập cuộc gọi mới và nó phát cho tín hiệu âm mời quay sè - Các con số địa chỉ: sau khi nhận được tín hiệu âm mời quay số thuê bao tiên hành gửi các con số đia chỉ, các con số này được phát dưới dạng xung thập phân hay tín mã đa tần - Tín hiệu xung thập phân: các con số địa chỉ có thể được truyền dẫn như là chuỗi của sự gián đoạnvòng một chiều nhờ phím quay số hoặc hệ thông phím bấm số thập phân.Phương phap này diễn ra khá chậm và tín hiệu không thể chuyền dẫn đi trong lúc hội thoại. - Âm báo bân hồi âm chuông: Trường hợp thuê bao chủ gọi bân tổng đài phát âmbáo cho thuê bao chủ gọi .Các trường hợp khác thì thuê bao chủ gọi nhận được - Tín hiệu chuông 75V, 25Hz - Tín hiệu âm mời quay sè * Báo hiệu tổng đài : Là các thông tin báo hiêu chuyền giữa các tổng đài trên đường dẩy trung kế.Báo hiệu trong tổng đài đươc chia làm hai hệ thống sau: B¸o hiÖu B¸o hiÖu thuª bao B¸o hiÖu tæng ®µi B¸o hiÖu kªnh riªng B¸o hiÖu kªnh chung Hình 2 - Phân loại báo hiệu trong tổng đài. 1. Hệ thống báo hiệu kênh chung. Báo hiệu kênh riêng là hệ thống báo hiệu dùng để truyền thông tin báo hiệu giữa các tổng đài. Các kênh báo hiệu được truyền trên một đường trung kế riêng biệt tách rời khỏi đường trung kế truyền tín hiệu tiếng. Nối trực tiếp giữa các bộ vi xử lý của các tổng đài các thông tin báo hiệu được chia thành các đơn vị tín hiệu gọi, gọi là số liệu. ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch MP CCS CCS MP ®­êng b¸o hiÖu ®­êng trung kÕ tiÕng A B Hình 3 - Sơ đồ báo hiệu kênh chung CCS: Báo hiệu kênh chung MP: Bé vi xử lý 1.1. Các hệ thống báo hiệu kênh chung - Hệ thống báo hiệu số 6: Là hệ thống báo hiệu kênh chung được sử dụng trong hệ thống viễn thông tương tự đưa vào sử dụng năm 1968. - Hệ thống báo hiệu số 7: Là hệ thống báo hiệu sử dụng trong viễn thông số đưa vào sử dụng năm 1979 - 1980. * Ưu điểm của báo hiệu kênh chung: - Số lượng kênh báo hiệu truyền nhiều. Một đường truyền báo hiệu có thể truyền được vài trăm kênh báo hiệu. - Tốc độ báo hiệu cao vì đường báo hiệu đấu trực tiếp với các bộ vi xử lý tách rời đường trung kế truyền tín hiệu điện. - Có tính kinh tế cao vì thiết bị sử dụng báo hiệu Ýt. - Có độ tin cậy cao do áp dụng phương pháp dự phòng. - Báo hiệu số 7 có tính linh hoạt cao có thể áp dụng cho các dịch vụ thoại và phi thoại: như truyền số liệu, thông tin di động, đa dịch vụ số. 1.2. Các phương pháp truyền báo hiệu. a) Phương pháp kết hợp. Các thông tin báo hiệu có liên quan đến tín hiệu tiếng giữa hai điểm báo hiệu được truyền trên cùng một tập hợp các đường nối trực tiếp giữa hai điểm báo hiệu. SP SP TÝn hiÖu tho¹i B¸o hiÖu A B SP: Điểm báo hiệu b) Phương pháp không kết hợp. Các thông tin báo hiệu có liên quan đến tín hiệu tiếng giữa hai điểm báo hiệu được truyền một hoặc nhiều tập hợp đường chuyển tiếp báo hiệu. STP1 STP2 SP SP 2 1 1 2 2 A B STP : Điểm chuyển tiếp báo hiệu SP : Điểm báo hiệu. Báo hiệu giữa hai điểm A và B có thể chuyển theo đường tập hợp chuyển tiếp 1-1 qua điểm chuyển tiếp 1 hoặc có thể theo tập hợp đường chuyển tiếp 2-2 qua 2 điểm chuyển tiếp báo hiệu 1 và 2. c) Phương pháp kiểu tựa kết hợp. Là trường hợp đặc biệt của kiểu không kết hợp, các thông tin báo hiệu có liên quan đến tín hiệu tiếng giữa hai điểm báo hiệu phải được Ên định phải theo một tập hợp đường chuyển tiếp nhất định, chỉ thay đổi lại khi có sự cố. 2. Hệ thống báo hiệu kênh riêng. ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch ThiÕt bÞ chuyÓn m¹ch SR SR SR SR SR SR MP CAS CAS MP Trung kÕ tiÕng A B Báo hiệu kênh riêng là hệ thống được dùng để truyền tín hiệu giữa các tổng đài các kênh báo hiệu được truyền riêng biệt trên đường trung kế để truyền tín hiệu tiếng. Mỗi một kênh thoại có một kênh báo hiệu được truyền trên cùng một đường trung kế để truyền tín hiệu điện. Hình 4 - Sơ đồ báo hiệu kênh riêng CAS : Báo hiệu kênh kết hợp SR : Thiết bị thu phát tín hiệu MP : Bé vi xử lý. 2.1. Các hệ thống báo hiệu kênh riêng. - Hệ thống đơn tần một tần số (1UF) 2100Hz. - Hệ thống hai tần số (2UF) 2400Hz, 2600Hz - Hệ thống đa tần MF: Mỗi một tín hiệu báo hiệu là tổ hợp của hai tần số trong giải âm thanh được phát liên tục. - Hệ thống xung thập phân: Mỗi một tín hiệu báo hiệu có số xung thập phân tương ứng với các chữ số trên bàn phím hiện nay sử dụng phổ biến là báo hiệu đa tần. 2.2. Các phương pháp truyền báo hiệu kênh riêng. T§ T§ T§ T§ ( ( 036821379 036821379 036821379 036821379 036821379 821379 1379 82 1379 1379 821379 036 1 2 3 4 Hình 5 - Mô hình truyền báo hiệu kênh riêng Chú giải: - TĐ1 : Là tổng đài nội hạt của máy A - TĐ2 : Là tổng đài đường dài của máy A - TĐ3 : Là tổng đài đường dài của máy B - TĐ4 : Là tổng đài nội hạt của máy B a) Phương pháp từng chặng: Máy A gửi toàn bé con số cụ thể cho tổng đài 1 là 036821379 tổng đài nội hạt nhận các con số địa chỉ. Tổng đài xác định được là cuộc gọi đường dài, tổng đài 1 chiếm một đường trung kế nối đến tổng đài đường dài 2. Gửi toàn bé con số địa chỉ của máy B cho tổng đài 2. Tổng đài 2 nhận các con số địa chỉ tiến hành sử lý cuộc gọi xác định được tổng đài đường dài có mã vùng là 036 là tổng đài 3 chiếm một đường trung kế rỗi đến tổng đài 3. Tổng đài 2 gửi cho tổng đài 3 các con số địa chỉ của máy B bao gồm các mã của tổng đài nội hạt 82 và mã của máy B là 1379. Tổng đài 3 nhận được các con số địa chỉ từ tổng đài 2 xác định được tổng đài nội hạt 82 là tổng đài 4 chiếm một đường trung kế đến tổng đài 4 gửi cho tổng đài 4 mã của máy B là 1379. Kết thúc quá trình truyền các con số địa chỉ giữa các tổng đài. Nhận xét: Các tổng đài trung gian phải có thiết bị thu phát báo hiệu. Các con số địa chỉ ở lần đầu nhiều vì vậy thời gian truyền các con số chậm. b) Phương pháp xuyên suốt. Máy A gửi cho tổng đài nội hạt toàn bộ các con số địa chỉ của máy B. Tổng đài nhận được các con số địa chỉ và xử lý cuộc gọi và xác định là cuộc gọi đường dài chiếm một đường trung kế rỗi đến tổng đài 2 mã vùng của máy B là 036. Tổng đài 2 nhận được con số địa chỉ. Tổng đài 1 gửi đến xác định tổng đài có mã vùng là 036 là tổng đài 3 chiếm một đường trung kế rỗi đến tổng đài 3 nối tiếp vào đường trung kế đến tổng đài 1. Tổng đài 1 gửi cho tổng đài 3 mã nội hạt của máy B là 82. Tổng đài 3 nhận được mã nội hạt của máy B. Tìm được mã nội hạt có mã 82 là tổng đài 4 chiếm một đường trung kế rỗi trên tổng đài 1 nối tiếp vào đường trung kế đến tổng đài 1, tổng đài 1 gửi cho tổng đài 4 mã của máy B là 1379. Như vậy, két thúc quá trình gửi các con sè. Nhận xét: Các tổng đài trung gian chỉ có tín hiệu thu không có thiết bị phát báo hiệu các con số địa chỉ lần đầu ngắn vì vậy thời gian truyền nhanh, các thông tin báo hiệu đều được truyền từ tổng đài 1. c) Phương pháp kết hợp: Đó là sự kết hợp của 2 phương pháp, phương pháp từng chặng và phương pháp xuyên suốt. Qua 3 phương pháp trên thì phương pháp xuyên suốt có tính kinh tế hơn vì thiết bị báo hiệu sử dụng Ýt nên cho phép rút ngắn được thời gian truyền và thiết lập cuộc gọi là thời gian tính từ khi máy điện thoại Ên phím quay số đến khi nghe được hồi âm chuông là thời gian truyền các con số địa chỉ giữa các tổng đài vì vậy trong thực tế sử dụng phương pháp xuyên suốt. * Ưu điểm và nhược điểm của báo hiệu kênh riêng. Nhược điểm: - Tốc độ báo hiệu chậm vì truyền cùng với tín hiệu thoại. - Không kinh tế vì thiết bị sử dụng nhiều, mỗi một kênh báo hiệu phải có thiết bị thu phát riêng. - Độ tin cậy kém vì không áp dụng được phương pháp dự phòng. - Tính linh hoạt kém chỉ sử dụng cho hệ thống thông tin thoại. Ưu điểm: - Do các kênh báo hiệu riêng biệt vì vậy một kênh có sự cố không ảnh hưởng đến các kênh còn lại. - Thiết bị báo hiệu sử dụng Ýt. 3. Báo hiệu số 7 - CCS7 3.1. Cấu trúc của báo hiệu số 7 - CCS7. 7 6 5 4 3 2 1 OMAP TCAP SCCP MTP-3 MTP-2 MTP-1 TUP DUP ISUP 4 3 2 1 OSI CCS-7 Báo hiệu số 7 có cấu trúc phân lớp giống như mô hình giao tiếp mở OSI báo hiệu số 7 có 4 líp. Hình 6 - Mô hình giao tiếp mở OSI báo hiệu số 7 Líp 1, 2, 3: Giống như lớp 1, 2, 3 của mô hình giao tiếp mở OSI tạo thành ba phần chuyển bản tin là MTP-1, MTP-2 và MTP-3, líp 4 là lớp ứng dụng giống như lớp 7 của OSI ứng dùng cho các dịch vụ như: Truyền thoại TUP, Truyền số liệu DUP và đa dịch vụ số IUSP. Do không có 3 líp trung gian là 4, 5, 6 nên tốc độ truyền báo hiệu nhanh nhưng khả năng ứng dụng dịch vụ có hạn vì vậy đưa thêm lớp con giữa lớp 3 và 4 gọi là điều khiển đấu nối báo hiệu SCCP cung cấp các dịch vụ ứng dụng như: Đo kiểm tra TCAP, vận hành bảo dưỡng OMAP. 3.1.1. Cấu trúc chức năng MTP-1: - MTP-1 gọi là đường số liệu báo hiệu tương đương với lớp 1 là một lớp vật lý của OSI xác định các tham số điện đặc tính vật lý chức năng của đường báo hiệu số 7. - Đường số liệu báo hiệu là 1 đường truyền dẫn theo hai hướng gồm 2 kênh hoạt động có thể là 1 đường báo hiệu tương tự hoặc là đường báo hiệu số. ST DS DCE DCB DS ST ®­êng b¸o hiÖu t­¬ng tù ®­êng truyÒn t­¬ng tù * Đường báo hiệu số: Hình 7 - Minh hoạ đường báo hiệu số Chú thích: ST : Thiết bị đầu cuối báo hiệu DS : Chuyển mạch số DCE : Thiết bị đầu cuối truyền dẫn số - Một đường báo hiệu bao gồm: Đường truyền dẫn số nối giữa hai hệ thống chuyển mạch số để truyền cho các thông tin báo hiệu giữa hai thiết bị đầu cuối báo hiệu. * Đường truyền tương tự: ST DS MODEM MODEM DS ST ®­êng b¸o hiÖu t­¬ng tù ®­êng truyÒn t­¬ng tù Hình 8 - Số đường truyền tương tự - Đường báo hiệu tương tự bao gồm một đường truyền dẫn tương tự nối giữa hai hệ thống chuyển mạch số để truyền các thông tin báo hiệu giữa hai thiết bị đầu cuối báo hiệu. - Modem: Dùng để biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự và ngược lại 3.1.2. Cấu trúc chức năng của MTP-2. F CK SIF SIO X LI EC F MSSU 16 8n 8 2 6 16 8 F CK SF X LI EC F 8 MSSU 8 8,16 F CK X LI EC FISU F MTP-2 cùng với MTP-1 tạo thành một đường báo hiệu tin cậy không lỗi gồm 3 khuôn dạng bản tin. + Giải thích các ký hiệu trong bản tin - F: Là cờ dùng để đánh dấu thời điểm bắt đầu và kết thúc của một bản tin là từ mã đặc biệt gồm 8 bít. - CK: Trường kiểm tra dùng để kiểm tra lỗi của bản tin 16 bít. - SIF: Trường thông tin báo hiệu chứa các thông tin báo hiệu gồm 8n trong đó N ³ 2. - SIO: Trường chỉ thị dịch vụ để chỉ thị các dịch vụ của bản tin báo hiệu như các dịch vụ thoại ,truyền số liệu vận hành bảo dưỡng và di động. - LI: Là trường chỉ thị độ dài dùng để phân biệt 3 bản tin gồm 6 bit + Nếu LI = 0 là bản tin FISU. + Nếu LI = 1,2 là bản tin LSSU. + Nếu 2 < LI < 63 bản tin là MSSU. - EC: Là trường sửa chữa lỗi gồm 16 bit sửa lỗi bằng thủ tục tự động phát lại - SF: Là trường chỉ thị trạng thái dùng để chỉ thị trạng thái của đường truyền báo hiệu. a) Đơn vị tín hiệu bản tin MSSU Để truyền các thông tin báo hiệu, các thông tin báo động và các thông tin định tuyến được đặt trong SIF. Thông tin định tuyến còn gọi là nhãn bản tin bao gồm mã điểm báo hiệu phát OPC. + Mã điểm báo hiệu DPC. + Mã điểm báo hiệu lựa chọn đường báo hiệu SLS. b) Bản tin chỉ thị trạng thái đường LSSU. Dùng để chỉ thị trạng thái của đường truyền báo hiệu được đặt trong SF sử dụng 3 bit. Chưa Sử Dông C B A Ý nghĩa 000 Mất đồng bộ 0001 Bình thường 010 Trạng thái khẩn 011 Không hoạt động 100 Sự cố 101 Bận c) Đơn vị báo hiệu thay thế FISU Dùng để chỉ thị trạng thái của đường truyền dẫn một cách nhanh chóng nhất khi trên đường báo hiệu không truyền hai đơn vị bản tin MSSU và LSSU. 3.1.3. Cấu trúc chức năng MTP-3: MTP-3 có chức năng xử lý và quản lý bản tin. Chức năng xử lý bao gồm: Chức năng phân biệt bản tin dùng nhận biết bản tin thuộc điểm báo hiệu hoặc điểm báo hiệu khác mà điểm báo hiệu phải làm nhiệm vụ chuyển tiếp, nếu bản tin thuộc điểm báo hiệu thì sẽ được đưa đến chức năng phân phối bản tin. Nếu bản tin báo hiệu không thuộc điểm báo hiệu sẽ được đưa đến chức năng định tuyến bản tin dựa vào mã điểm báo hiệu để phân biệt bản tin. * Chức năng định tuyến bản tin: Là phải định tuyến bản tin chuyển bản tin đến điểm báo hiệu thu dựa vào mã điểm báo hiệu và lựa chọn đường báo hiệu để định tuyến bản tin. Ph©n phèi b¶n tin Ph©n biÖt b¶n tin §Þnh tuyÕn b¶n tin Qu¶n lý l­u l­îng b¶n tin Qu¶n lý ®­êng b¸o hiÖu Qu¶n lý truyÒn b¸o hiÖu 4 2,1 Chøc n¨ng xö lý Chøc n¨ng qu¶n lý Hình 9 - Sơ đồ khối cấu trúc MTP-3  * Chức năng phân phối bản tin: Chuyển bản tin tới người sử dụng thích hợp dựa vào mã dịch vụ đặt trong trường SIO. Mục đích của chức năng xử lý bản tin là chuyển bản tin báo hiệu đến đúng địa chỉ nhận đúng người sử dụng. * Chức năng quản lý: Bao gồm quản lý lưu lượng quản lý tuyến báo hiệu và quản lý đường báo hiệu mục đích để khai thác mạng báo hiệu một cách hiệu quả bao gồm các công việc: Là phải thay thế các tuyến, các đường báo hiệu có sự cố sang các đường dự phòng phải điều khiển lưu lượng khi có tắc nghẽn, chuyển tạm thời các lưu lượng báo hiệu sang các hướng khác để tránh tắc nghẽn. CHƯƠNG V - TỔNG ĐÀI ALCATEL I. Giới thiệu chung: PLMN Truy cËp thuª bao §iÒu khiÓn vµ chuyÓn m¹ch VËn hµnh b¶o d­ìng NT ( ( : : CCS7 PSTN TSDN TMN Do hãng ALCATEL của Cộng hoà Pháp sản xuất. Là tổng đài có dung lượng lớn, có 100.000máy điện thoại gọi là tổng đài SPC có thể sử dụng ở nhiều vị trí khác nhau như: Tổng đài quốc tế, tổng đài đường dài, tổng đài nội hạt hoặc tổng đài vệ tinh làm việc trên một đơn vị tập trung thuê bao xa, có thể sử dụng là tổng đài điện thoại cố định hoặc điện thoại di động. II. Sơ đồ của tổng đài ALCATEL - Người ta chia thành 3 phân hệ: 1. Phân hệ truy cập thuê bao: Còn gọi là phân hệ đấu nối thuê bao: Dùng để đấu nối thuê bao tương tự với thuê bao từ tổng đài. Tuỳ theo vị trí địa lý có thể chia thành đơn vị đấu nối thuê bao xa và đơn vị đấu nối thuê bao gần. 2. Phân hệ điều khiển và chuyển mạch: Dùng để thực hiện chức năng chính của tổng đài là tạo tuyến đầu nối. Phân hệ chuyển mạch và điều kiển giao tiếp với hệ thống báo hiệu số 7 (là CCS - 7) hoặc có thể giao tiếp với tổng đài khác trong mạng điện thoại di động PLM/N hoặc trong mạng đa dịch vụ số, hoặc có thể giao tiếp với các tổng đài khác trong mạng điện thoại cố định PSTN. 3. Phân hệ vận hành và bảo dưỡng: Dùng để quản lý khai thác, vận hành bảo dưỡng hệ thống tổng đài giao tiếp với hệ thống quản lý viễn thông TMN. Tổng đài ALCATEL đã trải qua nhiều bước cải tiến và phát triển. Hiện nay thường sử dụng tổng đài ALCATEL 1000E10. A. Tổ chức điều khiển OCB - 283: COM SMX BT SMT URM CSED URM LR CSNL CSND SMA ETA LR SMA PU/PE BUS ®iÒu khiÓn SMM OM SMC MQ SMC GX SMC MR SMC TR SMC TX SMC PC TMN MAL Được chia thành các khối chức năng. Mỗi chức năng được điều khiển bởi một hoặc nhiều chương trình phần mềm. Được thiết kế theo tiêu chuẩn OCB - 283 vì vậy tổng đài ALCATEL có 2 cách gọi tên: 1000E10 gọi theo Xeri sản xuất. OCB - 283 gọi theo tiêu chuẩn của hệ thống điều khiển. 1. Trạm điều khiển chính SMC: Dùng để điều khiển xử lý gọi: gồm các phần mềm điều khiển - MR: Là phần mềm điều khiển xử lý gọi. Định tuyến đầu nối và điều khiển đầu nối. - TR: Là cơ sở dữ liệu, lưu trữ các số liệu, các chương trình hoạt động của tổng đài. Nó cung cấp các thông tin cho MR xử lý cuộc gọi. - TX: Là phần mềm tính cước và lưu trữ số liệu cước cho từng thuê bao. - GX: Là phần mềm quản lý đấu nối trên mạng của chuyển mạch. Cung cấp các thông tin cho MR điều khiển đấu nối. - MQ: Là phần mềm dùng để phân phối các lệnh điều khiển đến các khối chức năng. - PC: Là phần mềm quản lý báo hiệu số 7. 2. Trạm điều khiển phụ trợ SMA: Dùng để quản lý và điều khiển các thiết bị phụ trợ và báo hiệu - ETA: Dùng để quản lý các mạch tạo âm báo các bộ dao động, các bộ thu phát báo tín hiệu đa tần. PU/PE: Là phần mềm điều khiển báo hiệu số 7. 3. Trạm điều khiển phụ trợ SMA: Dùng để giao tiếp giữa các tuyến truyền dẫn PCM từ bên ngoài đến với các đường mạng ma trận nội bộ LR của chuyển mạch. LR là các tín hiệu PCM trong nội bộ của chuyển mạch. Các tuyến PCM bên ngoài đến từ: - CSND: Là đơn vị tập chung sè xa - PCM: Là các đường truyền dẫn PCM từ các tổng đài khác (còn gọi là các đường trung kế) - Phần mềm điều khiển URM để thực hiện các chức năng. Hướng từ ngoài vào + Biến đổi mã, biến đổi mã truyền dẫn thành mã vạch số + Phối hợp giữa các khe thời gian của các đường PCM với các khe thời gian của đường mạng nội bộ LR. Hướng từ tổng đài ra: + Biến đổi mã vạch số thnàh mã truyền dẫn + Ghép các thông số báo hiệu vào khe TS16 + Phối hợp giữa các khe thời gian của các đường LR với các khe thời gian của đường mạng nội bộ PCM. 4. Ma trận chuyển mạch chính SMX: Dùng để đấu nối các khe thời gian bất kỳ của các đường mạng nội bộ LR vào ra chuyển mạch. - Nó đến từ đơn vị đấu nối thuê bao gần CSNL đến từ điều khiển trung kế SMT và thiết bị điều khiển phụ trợ SMA để trao đổi các thông tin thoại và các thông tin báo hiệu. - SMX thực hiện đấu nối n khe vào với n khe ra có cùng cấu trúc khung: + Trong trường hợp truyền các tín hiệu có dải tần lớn hơn tín hiệu thoại + Nối 1 khe vào và 1 khe ra bất kỳ: để cung cấp bộ toạ âm báo đồng thời cho nhiều kênh thoại. + Thực hiện 2 cuộc đấu nối đổi hướng để nối thông tin thoại cho các máy điện thoại (vì thông tin thoại là thông tin song công). 5. Trạm vận hành và bảo dưỡng SMM: Dùng để quản lý giám sát vận hành bảo dưỡng tổng đài, truy cập các thông tin từ ngoài vào và lấy các thông tin từ tổng đài. - Được điều khiển bằng phần mềm OM là phần mềm mạnh thông qua hệ thống máy tính chủ có thể thâm nhập vào bất cứ một phần mềm nào trong tổng đài. - Dùng để quản lý các hoạt động của tổng đài như: Tình trạng làm việc của các khối chức năng, thay thế các khối có sự cố và khôi phục các sự cố. 6. BUS điều khiển: Dùng để trao đổi thông tin điều khiển giữa các trạm điều khiển, giữa các khối chức năng. 7. BT là khối thời gian cơ sở: Dùng để đồng bộ tổng đài tạo ra các tham số chuẩn về thời gian như: CLK, khe, bit, khung. B. Phân hệ đấu nối thuê bao CSN: 1.Vị trí, chức năng: - CSN dùng để đấu nối các thuê bao tương tự thuê bao số với tổng đài. Tuỳ theo vị trí địa lý hoặc được phân chia thành đơn vị đấu nối thuê bao gần là CSNL, hoặc đơn vị đấu nối thuê bao xa CSND. CSN có cấu trúc hoàn toàn số vì vậy các thuê bao tương tự phải thực hiện biến đổi từ tương tự thành số và ngược lại. Tỷ lệ giữa các đường dây tương tự và đường dây số tuỳ thuộc vào vị trí và lưu lượng. Một CSN cho phép đấu nối tối đa là 5.000 thuê bao. - CSNL được đấu nối với chuyển mạch trực tiếp bằng các đường mạng nội bộ LR. CSND được đấu nối với chuyển mạch bằng các đường PCM thông qua trạm điều khiển trung SMT. - MAL: khối cảnh báo chung 2. Cấu trúc tổng thể của CSN: ChuyÓn m¹ch chÝnh SMX UCN UCN CNL ICNE CNE CNL ICNE CNE CSNL CSND Thuª bao Thuª bao Thuª bao Thuª bao LR PCM Về cấu trúc đơn vị đầu nối thuê bao gần và đơn vị đầu nối thuê bao xa giống nhau bao gồm: + Bộ tập trung số gần CNL dùng để tập trung các thuê bao gần của CSN. + Đơn vị tâp trung sè xa CNE dùng để đấu nối các thuê bao xa của CSN + ICNE là đơn vị giao tiếp số xa để giao tiếp CNE với UCN + Đơn vị đấu nối UCN dùng để đấu nối các đơn vị tập trung số gần và các đơn vị tập trung sè xa CNE với chuyển mạch. Mỗi một đơn vị tập trung sè CN cho phép đấu nối tối đa là 256 máy điện thoại tương tự hoặc là 128 máy điện thoại được chia làm 16 môdun gồm 16 thuê bao tương tự hoặc thuê bao sè. 3. Cấu trúc chức năng của đơn vị đấu nối UCN: A RCX UC CNL ICNE CNE Thuª bao Thuª bao LRI LRI UCN ChuyÓn m¹ch SMX GTA - Đơn vị điều khiển đấu nối UCN bao gồm: + Hai đơn vị đấu nối UCX A và B làm việc ở chế độ một việc làm, một dự phòng. Bình thường thì UCXA làm việc, UCXB ở chế độ dự phòng nhưng vẫn truy cập số liệu như UCXA. Một đơn vị quản lý thiết bị phụ trợ GTA dùng để quản lý và phân phối các bộ tụ âm báo như âm báo bận, hồi âm chuông, âm mời gọi, các bộ phận phát các tín hiệu báo hiệu. Trong UCX được chia thành 2 phần. - Mạng đấu nối RCX dùng để điều khiển đấu nối các đường mạng nội bộ vào và ra của đơn vị đấu nối thuê bao CSN là LRI là ma trận đường mạng 48 LRI. Trong đó 42 LRI dùng để đấu nối với các CNL và CNE hai đường mạng LRI dùng để đấu nối UC, bốn đường mạng nội bộ LRI dùng để đấu nối với GTA. UC là đơn vị điều khiển đấu nối dùng để điều khiển đấu nối trên RCX. TS 16 B A RCX UC GTA SMX CNL ICNE CNE CSNL LR15 CCS7 0 1 2 4. Sự đấu nối giữa CSNL với chuyển mạch: Đơn vị đấu nối thuê bao gần CSNL được nối với chuyển mạch bằng 16 đường mạng ma trận LR. Mỗi một đường mạng LR giống như đường PCM 30 có 32, khê thời gian khe T số truyền đồng bộ hoặc tín hiệu điều khiển, khe. TS16 truyền báo hiệu, mỗi một khe thời gian có 16 bit trong đó sử dụng 8 bít để truyền số liệu thoại 8 bít còn lại để dự phòng hoặc các tín hiệu điều khiển khác. Khe TS 16 của đường mạng LR0 hoặc LR1 dùng để truyền báo hiệu số 7 (CCS7). Khe TS16 của các đường LR còn lại để truyền tín hiệu tiếng. Khe TS0 không sử dụng. 0 CN ICN CNE B A RCX SMT 1 2 TS16 15 CCS Thuª bao GTA PCM 0 SMT 1 2 TS16 15 CCS PCM 0 SMT 1 2 TS16 15 CCS 0 SMX 1 2 TS16 LR15 CCS CSND 5. Sự đấu nối giữa các CSND và SMX Đơn vị đấu nối thuê bao xa CSND được nối với chuyển mạch chính SMX = 16 đường PCM thông qua giao tiếp trung kế SMT để phối hợp với 16 đường mạng nội bộ LR. Khe TS16 của đường PCM0 và PCM1 dùng để truyền báo tín hiệu số 7 (là CCS 7) Khe TS16 của các đường PCM còn lại dùng để truyền tín hiệu tiếng. Khe TS0 của các đường PCM dùng để đồng bộ. LỜI KẾT Sau một thời gian tìm hiểu nghiên cứu cùng sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của các thầy, các cô trong trung tâm, chúng em đã hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này. Qua đây chúng em đã nhận thấy được những lợi Ých to lớn của tổng đài SPC, của hệ thống chuyển mạch và đặc biệt là các thông tin sè trong đời sống xã hội hiện tại và trong tương lai. Bản thiết kế đã hoàn thành nhưng do thời gian có hạn nên chúng em chắc hẳn sẽ không tránh khỏi sự thiếu sót nhất định. Chúng em xin chân thành kính mong được sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy, các cô và các bạn để có thể phần nào bồi lấp được những thiếu sót. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của các thầy, các cô trong trung tâm thực hành điện tử tin học viễn thông. Chóng em xin chân thành cảm ơn rất nhiều!