Luận văn Tốt nghiệp Mạch tự động ghi và trả lời điện thoại

Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Mạch tự động ghi và trả lời điện thoại LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MẠCH TỰ ĐỘNG GHI VÀ TRẢ LỜI ĐIỆN THOẠI CHƯƠNG I: TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ I. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TỔNG ĐÀI: Năm 1876 việc truyền tiếng nói qua khoảng cách xa bằng sợi cáp đồng trở thành hiện thực khi Alexander Graham Bell phát minh ra máy điện thọai. Hệ thống tổng đài nhân công được gọi là tổng đài cơ điện được xây dựng ở New Haven của Mỹ năm 1878 là tổng đài thương mại đầu tiên trên thế giới. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ điện thoại một cách thỏa đáng, hệ thống tổng đài tự động được A.B Strowger của Mỹ phát minh năm 1889. Phiên bản cải tiến mô hình này gọi là hệ thống tổng đài kiểu Strowger trở thành phổ biến vào các năm 20, trong hệ thống Strowger, các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tùy theo các số điện thoại trong hệ thập phân và do đó được gọi là hệ thống từng nấc. Sau chiến tranh thế giới lần thứ II, nhu cầu về các tổng đài có khả năng xử lí các cuộc gọi tự động nhanh chóng tăng lên. Để phát triễn loại hệ thống tổng đài này yêu cầu phải có sự tiếp cận mới hồn tồn, do cần phải giải quyết các vấn đề phức tạp về tính cước và đối vơi việc xuất hiện một cuộc gọi mới đòi hỏi phải xử lý nhiều tiến trình. Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được ra đời. Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được đặc trưng bởi việc tách biệt hồn tồn chuyển mạch cuộc gọi và các mạch điều khiển. Đối với chuyển mạch ngang dọc, loại thanh ngang dọc kiểu mở đóng được sử dụng, bằng cách sử dụng loại chuyển mạch này có một bộ phận mở đóng có sử dụng rờ-le điện từ. Chất luợng của cuộc gọi được cải thiện rất nhiều. Ngồi ra người ta còn sử dụng một hệ diều khiển chung để điều khiển đồng thời một số trường chuyển mạch. khi đó là các xung quay số được lưu trữ vào các mạch nhớ và sau đó bằng một thuật tốn được xác định trước, các thông tin địa chỉ thuê bao bị gọi sẽ được phân tích để lựa chọn, thiết lập tuyến nối tới thuê bao bị gọi. Năm 1965 tổng đài điện tử có dung luợng lớn được gọi là ESS No.1 được lắp đặt và đưa vào khai thác thành công ở Mỹ. Từ đó mở ra một kỉ nguyên mới cho hệ thống tổng đài điện tử. Hệ thống ESS No.1 là một hệ tổng đài sử dụng các mạch điện tử, bao gồm các vi mạch xử lí và các bộ nhớ để lưu trữ chương trình cho quá trình xử lí cuộc gọi và khai thác bảo dưỡng. Nhờ đó đã tăng được tốc độ xử lí cuộc gọi, dung lượng tổng đài được tăng lên đáng kể. Ngồi ra hệ tởng đài điện tử còn tạo được nhiều dịch vụ mới cung cấp cho người sử dụng, đồng thời để vận hành và bảo dưỡng tốt hơn, tổng đài này được trang bị chức năng tự chẩn đốn. Tầm quan trọng của việc trao đổi thông tin và số liệu một cách kịp thời có hiệu quả đang trở nên quan trọng hơn khi xã hội tiến đến thế kỉ thứ 21. Để đáp ứng một phạm vi rộng các nhu cầu của con người sống trong giai đoạn đầu của kỉ nguyên thông tin, các dịch vụ mới như dịch vụ truyền số liệu, dịch vụ truyền hình bao gồm cả dịch vụ điện thoại truyền hình, các dịch vụ thông tin di động đang được phát triển và thực hiện. Nhằm thực hiện có kết quả các dịch vụ này, IDN (mạng số tích hợp) có khả năng kết hợp công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn thông tin qua quá trình xử lí số là một điều kiện tiên quyết. Ngồi ra việc điều chế xung mã PCM được dùng trong các hệ thống truyền dẫn đã được áp dụng cho các hệ thống chuyển mạch để thực hiện việc chuyển mạch số. Dựa vào công nghệ PCM, một mạng đa dịch vụ số (ISDN) có thể xử lí nhiều luồng với các dịch vụ khác nhau đang được phát triển hiện nay. II. GIỚI THIỆU: 1 Định nghĩa: Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (calling side) đến thiết bị đầu cuối bị gọi (called side). 2 Phân loại : 2.1 Tổng đài nhân công: Tổng đài nhân công ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ thống thông tin điện thoại. Trong tổng đài này, việc định hướng thông tin được thực hiện bởi sức người. Nói cách khác việc kết nối thông thoại cho các thuê bao được thực hiện bởi các thao tác trực tiếp của con người. Người thực hiện các thao tác này được gọi là điện thoại viên. Nhiệm vụ của điện thoại viên trong tổng đài này bao gồm: - Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo hoặc chuông kêu, đồng thời định vị được thuê bao gọi. - Trực tiếp hỏi thuê bao gọi xem có nhu cầu thông thoại với thuê bao bị gọi nào. - Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch cung cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọi nếu thuê bao này không bận. - Trong trường hợp thuê bao bị gọi bận, điện thoại viên sẽ trả lời cho thuê bao gọi biết. - Khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết nối hai thuê bao cho phép đàm thoại. - Nếu một trong hai thuê bao gác máy (thể hiện qua đèn hoặc chuông), điện thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải tỏa cuộc gọi, báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt. Như vậy những tổng đài nhân công đầu tiên, các cuộc đàm thoại đều được thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay khóa di chuyển. Tại tổng đài phải có một máy điện thoại và các nguồn điện DC, AC để cung cấp cho cuộc đàm thoại, đổ chuông. Nhược điểm của tổng đài nhân công: - Thời gian kết nối lâu. - Dễ bị nhầm lẫn do thao tác bằng tay. - Với dung lượng lớn, kết cấu thiết bị tổng đài phức tạp nên cần có nhiều điện thoại viên làm việc cùng một lúc mới đảm bảo thông thoại cho các thuê bao một cách liên tục. 2.2/ Tổng đài tự động: Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhất là kỹ thuật điện tử, tổng đài điện thoại đã chuyển sang một phương thức hoạt động hồn tồn mới, phương thức kết nối thông thoại tự động. 2.3/ Tổng đài cơ điện: Kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ khí được điều khiển bằng các mạch điện tử. Trong tổng đài cơ điện việc nhận dạng thuê bao gọi, xác định thuê bao bị gọi, cấp các âm hiệu, kết nối thông thoại… đều được thực hiện một cách tự động nhờ vào các mạch điều khiển bằng điện tử cùng với các bộ thao tác chuyển mạch bằng cơ khí. So với tổng đài nhân công, tổng đài cơ điện có các ưu điểm lớn sau: - Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn. - Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều. - Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên. Tuy nhiên buổi đầu ra đời nó vẫn còn tồn tại một số nhược điểm: - Thiết bị khá cồng kềnh. - Tiêu tốn nhiều năng lượng. - Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, tuổi thọ kém. - Điều khiển kết nối phức tạp. Các nhược điểm càng thể hiện rõ khi dung lượng tổng đài càng lớn. 2.4/ Tổng đài điện tử: Cùng với sự phát triễn của linh kiện bán dẫn, các thiết bị ngày càng trở nên thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm. Nó lần lượt thay thế phần cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện. Việc thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn. Dung lượng tổng đài tăng lên đáng kể. Công tác sửa chữa bảo trì, phát hiện hư hỏng cũng dễ dàng hơn. Chính vì vậy tổng đài điện tử hiện nay đã hầu như thay thế hồn tồn tổng đài nhân công và tổng đài cơ điện trên thế giới. Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài sau : - Tổng đài cơ quan PABX: được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và thường sử dụng trung kế CO-Line(central office). - Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã, khu dân cư đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế. - Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): được đặt ở trung tâm huyện tỉnh và sử dụng tất cả các loại trung kế. - Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tỗng đài nội hạt ở các tỉnh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước. - Tổng đài cửa ngõ quốc tế (Gateway Exchange): tổng đài này dùng để chọn hướng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các quốc gia với nhau, có thể chuyển tải cuộc gọi quá giang. III SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI: Giao tiếp thuê bao Giao tiếp trung kế Các đường Các đường thuê bao trung kế 1 Khối chuyển mạch: 1.1/ Chức năng: Chức năng chủ yếu của khối này là thực hiện thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì. Đối với hệ thống chuyển mạch số, để thiết lập tuyến đàm thoại giữa hai thuê bao cần phải thiết lập tuyến nối cho cả 2 hướng: đi và về. 1.2/ Yêu cầu: Khối chuyển mạch phải đảm bảo được khả năng đấu nối giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì, nói cách khác khối chuyển mạch phải có độ tiếp thông hồn tồn (chuyển mạch không vướng – non blocking). 1.3/ Cấu tạo: Bao gồm chuyển mạch điện cơ (chuyển mạch từng nấc, chuyển mạch ngang dọc), chuyển mạch điện tử analog, digital…. Trong tổng đài số trường chuyển mạch số là trường chuyển mạch mà tín hiệu chuyển mạch qua đó dạng số (digital). Trường chuyển mạch số có các Chuyển mạch Báo hiệu thuê bao Báo hiệu trung kế Điều khiển cấu trúc khác nhau tùy theo dung lượng tổng đài và các nhà sản xuất tổng đài mà các trường chuyển mạch có các loại cấu trúc khác nhau. 2 Khối báo hiệu: 2.1/ Chức năng: Thực hiện việc trao đổi thông tin báo hiệu thuê bao, thông tin báo hiệu đường trung kế liên đài đề phục vụ cho quá trình thiết lập, giải phóng các cuộc gọi. Các thông tin này được trao đổi với các hệ thống điều khiển để thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi (quá trình tìm chọn và thiết lập, giải phóng tuyến nối cho cuộc gọi). + Báo hiệu thuê bao tổng đài Bao gồm những thông tin đặc trưng báo hiệu cho các trạng thái: ¾ nhấc tổ hợp – hook off ¾ đặt tổ hợp – hook on ¾ thuê bao phát xung thập phân ¾ thuê bao phát xung đa tần DTMF ¾ thuê bao ấn phím Flash (chập nhả nhanh phím tổ hợp) … + Báo hiệu tổng đài thuê bao Đó là các thông tin báo hiệu về các âm báo như sau: ¾ âm mời quay số ¾ âm báo bận ¾ âm báo tắc nghẽn ¾ hồi âm chuông ¾ xung tính cước 12 Khz, 16 Khz từ tổng đài đưa tới ¾ ngồi ra còn có các bảng tin thông báo khác và dòng điện chuông 25Hz, 75V-90V từ tổng đài đưa tới thuê bao khi thuê bao bị gọi. Báo hiệu trung kế: là quá trình trao đổi thông tin về các đường trung kế (rỗi, bận, thông tin địa chỉ, thông tin cước, …) giữa hai hoặc nhiều tổng đài với nhau. Trong mạng hợp nhất IDN có 2 phương pháp báo hiệu trung kế được sử dụng: ¾ Báo hiệu kênh riêng CAS ¾ Báo hiệu kênh chung CCS 2.2/ Yêu cầu: Hệ thống báo hiệu của tổng đài phải có khả năng tương thích với các hệ thống báo hiệu của các tổng đài khác nhau trong mạng viễn thông thống nhất, thuận tiện cho sử dụng, dễ dàng thay đổi theo yêu cầu của mạng lưới. 3 Khối Điều Khiển: 3.1/ Chức năng: Phân tích xử lí các thông tin từ khối báo hiệu đưa tới để thiết lập hoặc giải phóng cuộc gọi. Các cuộc gọi có thể là cuộc gọi nội hạt, cuộc gọi ra, cuộc gọi vaò, cuộc gọi chuyển tiếp… Thực hiện tính cước cho các cuộc gọi, thực hiện chức năng giao tiếp người- máy, cập nhật dữ liệu. Ngồi ra khối điều khiển còn có chức năng thuộc về khai thác bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy. 3.2/ Yêu cầu: Có độ tin cậy cao, có khả năng phát hiện và định vị hư hỏng nhanh chóng, chính xác, thủ tục khai thác bảo dưỡng linh hoạt, thuận tiện cho người sử dụng, khả năng phát triễn dung lượng thuận tiện… 3.3/ Cấu trúc: Bao gồm tập hợp các bộ xử lý, bộ nhớ (cơ sở dữ liệu), các thiết bị ngoại vi: băng từ, đĩa cứng, màn hình, máy in… hệ thống điều khiển có cấu trúc tập trung, phân tán và cấu trúc điều khiển giữa cấu trúc tập trung và phân tán. Các thiết bị điều khiển phải được trang bị dự phòng để đảm bảo độ tin cậy hệ thống. 4 Ngoại Vi Thuê Bao, Trung Kế: 4.1/ Chức năng: Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các đường dây thuê bao, các đường trung kế với khối chuyển mạch. Thuê bao được trang bị có thể là thuê bao Analog, Digital tùy theo cấu trúc mạng tổng đài. Trung kế được trang bị có thể là trung kế Analog, Digital. 4.2/ Yêu cầu : Có khả năng đấu nối các loại thuê bao, trung kế khác nhau: như thuê bao analog thông thường, thuê bao số… đường trung kế analog, đường trung kế digital… có trang bị các thiết bị phụ trợ để phục vụ cho quá trìng xử lý cuộc gọi (tạo các loại âm báo, thu phát xung, bản tin thông báo, đo thử…) 4.3/ Cấu trúc: Ngoại vi thuê bao thường có cấu trúc là bộ tập trung thuê bao để thực hiệm tập trung lưu lượng trên các đường dây thuê bao thành một số ít đường PCM nội bộ có mật độ lưu thoại rất nhiều để đưa tới trường chuyển mạch thực hiện điều khiển đổi nối thiết lập tuyến đàm thoại (đối với cuộc gọi ra). Ngoại vi trung kế thực hiện sự phối hợp về tốc độ, pha, tổ chức các kênh thoại trên tuyến PCM giữa đường PCM đấu nối liên đài và đường PCM đấu nối nội bộ trong tổng đài. IV CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ĐIỆN TỬ: 1 Các Kỹ Thuật Chuyển Mạch: 1.1 Chuyển mạch theo phương pháp kết nối không gian (space switch): Chuyển mạch không gian thường được sử dụng cho chuyển mạch tương tự. Ngồi ra còn được sử dụng kết hợp với chuyển mạch thới gian trong các hệ chuyển mạch TST, STS, TSTS… Cấu tạo chung của chuyển mạch không gian là các ma trận tiếp điểm N đầu vào và M đầu ra. Mỗi đầu vào bầt kì trong các đầu vào có thể được nối với bất kì đầu ra nào trong M đầu ra. Có 2 loại chuyển mạch không gian là: chuyển mạch không gian tiếp thông hồn tồn (non- blocking) và chuyển mạch không gian tiếp thông không hồn tồn (blocking). • Chuyển mạch tiếp thông hồn tồn: 1 2 3 ….. M 1 2 3 . . . N M = N Số đầu vào N và số đầu ra M bằng nhau. Như vậy tại một thời điểm đầu vào bất kì sẽ có ít nhất một tiếp điểm nối với đầu ra bất kì. Khả năng thông thoại là 100%. • Chuyển mạch tiếp thông không hồn tồn: Số đầu vào N lớn hơn số đầu ra M. khả năng kết nối đầu vào với %100 N M đầu ra là: 1 2 3 . . . M 1 2 3 N > M . . . N • Chuyển mạch nhiều tầng : Hệ thống chuyển mạch một tầng dùng ma trận tiếp điểm vuông hay chữ nhật có nhược điểm là: khi muốn kết nối một thuê bao với một âm hiệu hay một thuê bao khác thì phải đóng một tiếp duy nhất tương ứng. Do đó nếu tiếp điểm này hỏng thì thuê bao đó sẽ bị cô lập. Hơn nữa số tiếp điểm tăng theo lũy thừa bậc 2 với số thuê bao nên phần cứng của tổng đài sẽ phức tạp và không có tính kinh tế khi tổng đài có dung lượng lớn. Để giảm số tiếp điểm trong khi vẫn cần phải tăng dung lượng thuê bao, người ta dùng phương pháp chuyển mạch nhiều tầng. N đầu vào được chia thành N/n nhóm, mỗi nhóm gồm n kênh. Các nhóm này là ma trận cấp thứ nhất. Các đầu ra của nó thành đầu vào các ma trận cấp thứ hai và cứ như vậy cuối cùng có N lớn đầu ra. Các thiết bị nối đầu vào của nó với cấp 1, đầu ra với cấp cuối cùng. Hình sau đây minh họa chuyển mạch 3 tầng. 1 1 N đầu nj nj N vào đầu ra 1 1 nj nj 1 1 nj nj Có k ma trận cấp 2. Mỗi ma trận cấp 1có N đầu vào và k đầu ra nối vào ma trận cấp 2. Mỗi ma trận cấp 2 có α = N/ n đầu vào và α đầu ra nối với tất cả các ma trận cấp 1 và 3. Tổng số tiếp điểm của hệ thống chuyển mạch: NX = 2Nk + k(N / n )2 Giả sử muốn thiết lập đường nối từ a đến b, trường hợp xấu nhất là (n-1) đầu vào và(n-1) đầu ra của cấp giữa đang dùng. Như vậy có (2n- 2) bộ chuyển mạch của tầng trung tâm không cho phép đi từ a đến b. nếu có thêm một bợ chuyển mạch ở tầng trung tâm thì việc ngẽn sẽ không xảy ra. Nghĩa là tổng số ma trận ở tầng giữa để tắc ngẽn không xảy ra là: k=(2n-2) + 1 =2n-1 n k n k n k α α α α α α k n k n k n với k tối thiểu để không tắc nghẽn ở trên ta có: NX = 2N(2n-1) + (2n-1)(N/ n)2 Xác định n để NX đạt giá trị cực tiểu. Lấy đạo hàm bậc nhất của NX theo n rồi cho bằng 0 ta tìm được giá trị n: n = (N/ n)1/2 Vậy giá trị cực tiểu của NX là: NXMIN = 4n[(2N)1/2 – 1] Là các giá trị tối ưu khi phân chia số đường thuê bao trong mỗi nhóm và số tiếp điểm tối thiểu đễ thõa mãn non-blocking. Ta nhận thấy số tiếp điểm tăng theo tỉ lệ số mũ 3/2 so với mức tăng dung lượng của tổng đài, điều này làm giảm số tiếp điểm đáng kể trong quá trình thiết kế các tổng đài có dung lượng lớn và cực lớn, được minh họa trong bảng sau : Số đường nối Số tiếp điểm CM 3 tầng Số tiếp điểm CM đơn tần 128 7680 16384 512 63488 622144 3048 516096 4.2*106 8912 4.2*106 6.7*107 • Ưu và khuyết điểm của chuyển mạch không gian: Mạng chuyển mạch không gian là 1 loại chuyển mạch đầu tiên trong kỹ thuật chuyển mạch. Thế hệ thứ 1 là việc điều khiển kết nối các ma trận chuyển mạch thực hiện bởi con người. Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử các tổng đài này dần dần được điện tử hóa. Ưu điểm của phươbg thức kết nối này là kết cấu đơn giản, chất lượng thông thoại cao vì tín hiệu được truyền trực tiếp mà không đi qua một phương thức điều chế nào cả. Tuy nhiên chuyển mạch không gian ngày nay ít được sử dụng do các nguyên nhân sau: nếu dung lượng tổng đài lớn thì kết cấu rất phức tạp, không thể phát triển theo đà số hóa của tín hiệu, việc giảm giá thành liên tục các linh kiện số so với linh kiện analog làm cho tổng đài dùng chuyển mạch số ngày một phát triển. 1.2/ Chuyển mạch theo phương pháp phân chia thời gian: • Phương thức ghép kênh PAM (Pulse Amplitude Modulation): Để giảm bớt ảnh hưởng của nhiễu trên đường truyền người ta tiến hành rời rạc hóa tín hiệu liên tục theo thời gian thành các xung rời rạc. Quá trình đó được gọi là quá trình lấy mẫu tín hiệu analog. Theo dịnh lý Shannon thì tần số lấy mẫu phải lớn hơn tối thiểu 2fmax (với f là tần số tín hiệu lấy mẫu) thì mới có khả năng phục hồi lại dạng tín hiệu analog ban đầu. Điều này cho phép khi truyền tín hiệu, không nhất thiết phải truyền tồn bộ tín hiệu đó, chỉ cần truyền những giá trị đã lấy mẫu từ tín hiệu. Ở đầu thu có thể phục hồi lại nguyên dạng tín hiệu ban đầu. Khảo sát tín hiệu thoại, người ta nhận thấy phổ tín hiệu thoại phần lớn nằm trong dãi tần từ 300 đến 3400 Hz. Như vậy chỉ cần tần số lấy mẫu tín hiệu thoại f = 2*3.4 = 6.8 KHz là đủ phục hồi lại dạng tín hiệu ban đầu ờ đầu thu. Trong thực tế do đáp ứng của bộ lọc trong quá trình khôi phục lại dạng tín hiệu không được lý tưởng, nên người ta dùng tần số lấy mẫu là 8KHz cao hơn tần số lấy mẫu tính tốn một ít. Quá trình lấy mẫu chính là quá trình điều biên xung PAM. Các xung được tạo ra trong quá trình lấy mẫu được truyền đi trên kênh truyền. Nhược điểm của tổng đài PAM là tín hiệu sau khi phục hồi sẽ bị méo dạng so với tín hiệu ban đầu. Mặt khác nếu các khe thời gian không được định thời chính xác sẽ dễ trùng lắp nhau gây nên hiện tượng nhiễu xuyên kênh. Để tránh hiện tượng này thì giữa 2 kênh cần có khoảng bảo vệ. Khi dung lượng tăng lên thì khoảng bảo vệ hẹp lại và hiện tượng nhiễu này càng dễ xảy ra. Do đó ghép kênh PAM không thích hợp với tổng đài có dung lượng lớn. Ts : chu kì lấy mẫu T1 : thời gian giữa 2 mẫu liên tiếp của cùng một tín hiệu Kênh truyền tín hiệu PAM T2 : khoảng bảo vệ chống xuyên kênh 1 1 2 2 kênh PAM N N Nguồn phát Nguồn thu Sơ đồ kết nối thuê bao chuyển mạch PAM Kênh1 Kênh 2 Kênh N T2 Ts Thuê bao 1 Thuê bao 2 Thêu bao N • Phương pháp ghép kênh PCM (Pulse Code Modulation): PCM là hệ thống số có thể mô tả như một phương pháp chuyển đổi thông tin tương tự thành số. Hệ thống xử lý và biến đổi tín hiệu tương tự thành PCM dựa trên 2 nguyên tắc lý thuyết sau: - Lý thuyết về rời rạc hóa của Shannon - Lý thuyết về tín hiệu số nhị phân Từ chuỗi xung PAM người ta nhận thấy khi truyền các xung này biên độ các xung sẽ suy giảm không đều nhau do tác động của nhiễu ngẫu nhiên trên kênh truyền. Do vậy để tránh tình trạng này người ta thực hiện việc mã hóa biên độ các xung sau khi lấy mẫu bằng một chuỗi nhị phân rồi mới đưa lên kênh truyền. Do quy luật biến đổi của tin tức tín hiệu thoại có tính ngẫu nhiên nên tập các giá trị xung PAM vô cùng lớn, để đơn giản hơn và gần đúng thì các xung PAM được qua bộ lượng tử hóa (nén hạn biên). Ýù nghĩa quan trọng của bộ lượng tử hóa là gần đúng hóa các xung PAM có biên độ xuất hiện xung quanh mức chuẩn PAMo. Vậy PAMo = PAM + x, trong đó x là lượng tử sai số. Dạng tín hiệu được lượng tử hóa này đưa vào bộ mã hóa để chuyển độ lớn biên độ các xung sang dạng một cụm bit nhị phân (thường là 8 bit gọi là một từ mã) biễu diễn biên độ này. Đây là tín hiệu truyền trên kênh truyền PCM. Ở đầu thu tín hiệu được phục hồi, sửa sai và đưa vào bộ giải mã để phục hồi lại tín hiệu thoại. • Chuyển mạch TSI: Tín hiệu từ N đầu phát qua bộ dồn kênh và biến đổi A/D được đưa vào bộ nhớ RAM theo thứ tự ô nhớ nội dung từ 1 đến N tương ứng với 1 đến N thuê bao ở Nû khe trong khung trên đường truyền. Địa chỉ ghi được cung cấp bởi bộ quét địa chỉ tuần tự (time slot counter). Khi đọc dữ kiệu ra từ Ram địa chỉ đọc không còn tuần tự mà theo một trình tự do CPU sắp đặt trong quá trình chuyển mạch. 1 1 2 2 N N Chuyển mạch TSI cho phép hoạt động đồng bộ và song song, đơn giản nhưng số lượng thuê bao phụ thuộc vào tốc độ truy xuất và kích thước bộ nhớ. Dể dàng tăng dung lượng thuê bao bằng cách tăng bộ nhớ mà mạch không cần thay đổi nhiều, tuy nhiên lúc đó độ trễ sẽ tăng. Để khắc phục nhược điểm của chuyển mạch TSI người ta phối hợp chuyển mạch thới gian và không gian. Đó là các chuyển mạch: • Chuyển mạch TS (Time Space Switching) : 1 1 n n 1 1 n n Trong chuyển mạch TS bộ chuyển mạch TSI được đưa vào một ma trận vuông chuyển mạch không gian. Với cấu hình chuyển mạch này cho phép tăng số lượng thuê bao rất lớn. Tuy nhiên nhược điểm chuyển mạch TS là vấn đề nghẽn mạch khi 2 đầu vào của một nhóm nối với 2 đầu ra có cùng khe thời gian. • Chuyển mạch TST (Time Space Time): 1 1 T SPACE SWITCH N*N T A/D D/A Bộ nhớ nội dung Bộ đếm dồng bộ Bộ nhớ địa chỉ T SPACE SWITCH N*N T n n 1 1 n n Với sơ đồ chuyển mạch TST ta tránh được trường hợp tắc nghẽn như ở chuyển mạch TS. V. BÁO HIỆU TRONG TỔNG ĐÀI: 1 Giới Thiệu Chung: 1.1/ Định nghĩa: Trong mạng viễn thông báo hiệu được coi như là một phương tiện để trao đổi thông tin và các lệnh từ điểm này đến điểm khác, các thông tin và các lệnh này liên quan đến quá trìng thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi. 1.2/ Phân loại hệ thống báo hiệu: Thông thường hệ thống báo hiệu được chia làm 2 loại đó là: • Báo hiệu thuê bao: là báo hiệu giữa thiết bị đầu cuối với tổng đài, thừơng thiết bị đầu cuối là máy điện thoại. • Báo hiệu trung kế: là quá trình báo hiệu giữa các tổng đài với nhau. Ta có sơ đồ tổng quan về hệ thống báo hiệu như sau: Báo hiệu trung kế gồm 2 loại : • Báo hiệu kênh kết hợp CAS (báo hiệu kênh riêng): là hệ thống báo hiệu mà trong đó thông tin báo hiệu nằm trong kênh thoại hoặc trong kênh có liên quan chặt chẽ với kênh thoại. Báo hiệu Báo hiệu thuê bao Báo hiệu trung kế Báo hiệu kênh kết hợp CAS Báo hiệu kênh chung-- CCS • Báo hiệu kênh chung CCS : là hệ thống báo hiệu mà trong đó thông tin báo hiệu nằm trong một kêng tách biệt với các kênh thoại, kênh báo hiệu này được sử dụng chung để báo hiệu cho một số lớn các kênh thoại. 1.3/ Các chức năng của báo hiệu: Có thể tổng quát các chức năng của báo hiệu như sau: chức năng giám sát, chức năng tìm chọn, chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng. • Chức năng giám sát: chức năng này được sử dụng để nhận biết sự thay đổi về trạng thái của đường dây thuê bao hoặc của trung kế (bao gồm các tín hiệu: nhấc máy chiếm, nhấc máy trả lời, trạng thái đường dây bận-rỗi-giải phóng…). Các tín hiệu giám sát có thể ở dạng có dòng (không dòng) hoặc là các mã nhị phân đặc trưng cho từng trạng thái. • Chức năng tìm chọn: liên quan chặt chẽ đến quá trình xử lý cuộc gọi như : trao đổi các thông tin địa chỉ, đặc tính thuê bao. Trong quá trình báo hiệu, chức năng tìm chọn phải được thực hiện trong một khoảng thời gian xác định thường được gọi là thời gian trễ quay số (PDD - Post Delay Dialing), đó là khoảng thời gian được xác định từ khi thuê bao chủ gọi phát xong các con số địa chỉ thuê bao bị gọi cho đến khi nhận được hồi âm chuông, yêu cầu thời gian trễ PDD càng nhỏ càng tốt. Ngồi ra yêu cầu đối với hệ thống báo hiệu mà cụ thể là chức năng tìm chọn phải có độ tin cậy cao, tốc độ báo hiệu nhanh, hiệu quả. • Chức năng khai thác và bảo dưỡng mạng : phục vụ cho việc khai thác duy trì sự hoạt động của mạng lưới. Các tín hiệu báo hiệu thuộc chức năng này gồm: - Nhận biết và trao đổi các thông tin về trạng thái tắt nghẽn của mạng. - Thông báo về trạng thái thiết bị, đường trung kế. - Cung cấp các thông tin tính cước. - Cung cấp các thông tin về lỗi trong quá trình truyền thông tin báo hiệu. 2 Các Hệ Thống Báo Hiệu: 2.1/ Báo hiệu thuê bao : Quá trình thuê bao được phân thành 2 hướng theo giản đồ sau: Tín hiệu nhấc máy Aâm mời quay số Thuê bao gọi Tổng đài Thuê bao bị gọi * Báo hiệu thuê bao tổng đài: - Tín hiệu nhấc máy: để thực hiện một cuộc gọi, thuê bao chủ gọi nhấc máy, động tác này sẽ tạo ra một tín hiệu gửi đến tổng đài (có dòng điện mạch vòng trên đường dây thuê bao khoảng 20 mA) thông báo rằng thuê bao cần thiết lập cuộc gọi. - Tín hiệu quay số: khi thuê bao nghe được âm mời quay số (dial tone), thuê bao thực hiện phát thông tin địa chỉ tới tổng đài bằng cách quay số hoặc ấn phím số. Các thông tin địa chỉ có thể là xung thập phân hoặc xung đa tần DTMF. Tại tổng đài sẽ có thiết bị thu tương ứng để thu các thông tin địa chỉ này. - Tín hiệu Flash: (chập nhả nhanh tiếp điểm tổ hợp): trong quá trình đàm thoại thuê bao có thể sử dụng một số dịch vụ đặc biệt bằng cách ấn phím Flash, khi đó mạch vòng đường dây thuê bao sẽ bị cắt mạch trong một khoảng thời gian nhất định, tổng đài xác nhận được trạng thái này biết rằng thuê bao sử dụng dịch vụ đặc biệt. * Báo hiệu tổng đài thuê bao: Thông tin báo hiệu theo hướng từ tổng đài tới thuê bao có một số loại như sau: _ Dòng chuông 25Hz, 75-90V: dòng chuông được cung cấp tới thuê bao bị gọi khi gọi đến để thông báo cho thuê bao bị gọi biết. _ Các loại âm báo: - Âm mời quay số: là âm liên tục để thông báo với thuê bao chủ gọilà thuê bao chủ gọi có quyền thiết lập liên lạc, lúc này thuê bao có thể bắt đầu quay số, khi thuê bao quay con số đầu tiên tổng đài sẽ cắt mạch điện cấp âm mời quay số. - Hồi âm chuông: để thông báo cho thuê bao chủ gọi biết là thuê bao bị gọi đang đổ chuông, tổng đài phải gửi một loại âm báo đặc biệt gọi là hồi âm chuông. Khi thuê bao bị gọi nhấc máy trả lời, tổng đài sẽ cắt mạch điện cấp hồi âm chuông. - Âm báo bận: thuê bao chủ gọi sẽ nghe được một loại âm báo đó là loại âm báo ngắt quãng theo nhịp nhanh, để thông báo rằng thuê bao bị gọi đang bận hoặc bị hỏng không có khả năng nối tới được. - Âm báo tắc nghẽn: khi thuê bao thiết lập cuộc gọi ra trên đường dây trung kế, nếu tổng đài không chiếm được một trung kế rỗi cho cuộc gọi ra đó, thì tổng đài sẽ thiết lập đầu nối “âm báo tắt nghẽn“ tới thuê bao chủ gọi. Ngồi ra tổng đài còn cung cấp cho thuê bao một số âm báo và bản tin thông báo khác. Tất cả các loại âm báo đó đều được số hóa và lưu trữ trong vi mạch EPROM, mỗi một âm báo chiếm một vùng nhớ nhất định. 2.2/ Báo hiệu trung kế liên đài: Aâm báo Nhịp thời gian Tần số Aâm mời quay số 425Hz Hồi âm chuông 1s 5s 1s 425Hz Aâm báo bận 0.25s 0.25s 425Hz Aâm báo nghẽn 0.25s 0.75s 425Hz 75ms Aâm chỉ dẫn 1.5s 425Hz Aâm báo đặc biệt 1800Hz 1400Hz 950Hz Ở hệ thống báo hiệu truyền thống, khi thuê bao muốn thiết lập một cuộc gọi liên đài, tại tổng đài chủ phải thực hiện quá trình báo hiệu với tổng đài bị gọi (tổng đài chứa thuê bao bị gọi hay còn gọi là tổng đài kết cuối). Quá trình báo hiệu đó được phân làm tiến trình baó hiệu đó là: - Báo hiệu đường (Line signaling): để trao đổi báo hiệu về trung kế, sự chiếm dùng, xác nhận chiếm dùng và giải tỏa tuyến nối. - Báo hiệu ghi phát (register signaling): để báo hiệu về các thông tin địa chỉ, các đặc tính thuê bao, các yêu cầu về phát thông tin địa chỉ, thay đổi nhóm báo hiệu, trạng thái thuê bao… Báo hiệu giữa các tổng đài 2.3/ Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp CAS trong mạng số hợp nhất: Hệ thống báo hiệu kênh kết hợp CAS hay còn gọi là hệ thống báo hiệu kênh riêng được sử dụng trong mạng số hợp nhất IDN gồm hai tiến trình: báo hiệu đường vá báo hiệu ghi phát. • Báo hiệu đường: Trong cấu trúc khung tín hiệu số PCM 30/32, khe thời gian 16 (TS16) được dành cho báo hiệu đường. Để báo hiệu về trạng thái của từng đường trung kế trong một khung PCM, người ta tập hợp 16 khung PCM liên tiếp tạo thành một cấu trúc đa khung, trong đó TS16 của khung 0 của cấu trúc đa khung được sử dụng để đồng chỉnh đa khung và cảnh báo mất đồng chỉnh đa khung. TS16 của khung 1 trong cấu trúc đa khung mang thông tin báo hiệu đường cho kênh 1 và kênh 16, TS16 của khung 2trong cấu trúc đa khung sẽ mang thông tin baó hiệu đường cho kênh 2 và 17, cứ như thế cho đến TS16 của khung 15 mang thông tin báo hiệu đường cho kênh 15 và 30. Báo hiệu đường cũng gồm hai hướng đi và về và gồm những tín hiệu đặc trưng cho các trạng thái đường trung kế. Bảng sau sẽ mô tả các trạng thái của đường trung kế trong báo hiệu đường. Tín hiệu báo chiếm Công nhận chiếm Trả lời Đàm thoại Xóa hướng về Xóahướng đi Thuêbao A Thuê bao B Tổng đài Tổng đài Các con số thuê bao B Trên bảng chúng ta thấy để báo hiệu cho một kênh thoại ta chỉ cần 2 bit (a, b) để báo hiệu về các trạng thái, còn các bit còn lại (c, d) không sử dụng nên không mang ý nghĩa gì. • Báo hiệu ghi phát: Báo hiệu ghi phát gồm có các tín hiệu báo cho hướng đi và các tín hiệu báo cho hướng về để truyền đi các thông tin. • Báo hiệu kiểu từng chặng (Link –By-Link). • Báo hiệu kiểu xuyên suốt (End- to- End). + Báo hiệu kiểu từng chặng: Khi thuê bao thực hhiện cuộc gọi liên đài (ví dụ qua hai tổng đài trung gian qua hai hình vẽ dưới). Tại tổng đài chủ gọi sau khi thu đầy đủ con số thuê bao bị gọi: 011-15-3455 (mã vùng + mã tổng đài + danh bạ thuê bao), tổng đài chủ gọi sẽ gửi đến tổng đàichuyển tiếp (EX2) tồn bộ con số đó. Tại EX2 khi nhận được các con số đó sẽ xác định được hướng cần đấu nối nhờ mã vùng 011. Tổng đài EX2 sẽ báo hiệu đến tổng đài liên quan EX3 bằng cách gửi đi các con số còn lại (15-3455). Khi tổng đài EX3 thu được con số 15-3455 nó xác định mã của tổng đài bị gọi là 15 và thiết lập tuyến báo hiệu với tổng đài bị gọi, lúc này EX3 sẽ gởi danh bạ thuê bao bị gọi (3455) tới tổng đài bị gọi –EX4 để tổng đài bị gọi xử lý cuộc gọi vào. Như vậy chúng ta thấy đối với cuộc gọi liên đài như trên vừa trình bày quá trình báo hiệu liên đài được thực hiện từng chặng một. tồn bộ quá trình trên được mô tả như giản đồ sau: VẼ GIẢN ĐỒ Trạng thái mạch Hướng báo hiệu Hướng đi Hướng về trung kế af bf aB bB rỗi/ giải phóng hướng đi / hướng về 1 0 1 0 chiếm hướng đi 0 0 1 0 công nhận chiếm hướng về 0 0 1 1 trả lời hướng về 0 0 0 1 giải phóng hướng về hướng về 0 0 1 1 giải phóng hướng đi hướng đi 1 0 0 1 giải phóng đấu / nối hướng về 1 0 1 0 khóa hướng về 1 0 1 1   Ex1 011 153445 Ex2 Ex3 Ex4 +Báo hiệu kiểu xuyên suốt: Khi thuê bao thực hiện một cuộc gọi liên đài (ví dụ qua hai tổng đài trung gian như hình vẽ dưới). Tại tổng đài chủ gọi sau khi thu đầy đủ con số thuê bao bị gọi, trong ví dụ này là: 011-15-3455 (mã vùng+mã tổng đài+danh bạ thuê bao). Ngay khi tổng đài chủ gọi gửi đến tổng đài chuyển tiếp (EX2) mã vùng (011), tại tổng đài chuyển tiếp EX2 nhận được mã vùng sẽ xác định và thiết lập ngay tuyến nối với tổng đài EX3. Vào thời điểm này quá trình báo hiệu được thực hiện giữa tổng đài EX2 và EX3 thông qua tuyến nối mà EX2 vừa thiết lập. Tiếp đó, tổng đài EX3 nhận được mã tổng đài kết cuối EX4 (15), tổng đài EX3 sẽ xác định và thiết lập tuyến nối hướng đến tổng đài EX4. Vào thời điểm này quá trình báo hiệu được thực hiện tổng đài EX1 và EX4 thông qua tuyến nối mà EX2 và EX3 vừa thiết lập. Lúc này, tổng đài EX1 sẽ báo hiệu với tổng đài kết cuối EX4 về số thuê bao bị gọi (3455). Tổng đài EX4 sẽ thực hiện việc xử lý cuộc gọi vào để đấu nối tới thuê bao bị gọi. Tồn bộ quá trình trên được mô tả như giản đồ ở hình sau: A B 011 153445 011 15 3445 EX1 EX2 EX3 EX4 B Nhận xét: Qua hai kiểu báo hiệu trên, chúng ta thấy đối với báo hiệu kiểu xuyên suốt thời gian thực hiện cho một cuộc gọi liên đài sẽ nhỏ hơn so với báo hiệu kiểu từng chặng, do hai tổng đài chuyển tiếp EX2-EX3 chỉ xử lý các con số liên quan đến tổng đài đó (cụ thể là: EX2 chỉ xử lý 011 và EX3 chỉ xử lý 15). Còn đối với báo hiệu kiểu từng chặng các tổng đài chuyển tiếp EX2, EX3 phải thu cả con số thuê bao bị gọi đó là thông tin không cần thiết đối với những tổng đài đó. Thời gian báo hiệu giữa các tổng đài theo kiểu từng chặng còn kéo dài hơn nữa nếu các tổng đài chức năng hỏi về số thuê bao chủ gọi. Việc tổ chức mạng báo hiệu phụ thuộc vào rất nhiều vào cấu trúc tổ chức mạng viễn thông cũng như các chính sách về cước trong mạng.Vì vậy có những mạng viễn thông người ta kết hợp giữa hai kiểu báo hiệu, đoạn báo hiệu từng chặng đoạn báo hiệu xuyên suốt. Hệ thống báo hiệu R2-CCITT trong mạng IDN Hệ thống báo hiệu R2-CCITT thuộc báo hiệu kết hợp, đó là một hệ thống báo hiệu sử dụng mã đa tần MFC và thực hiện chức năng báo hiệu ghi phát. Chúng ta biết rằng ngay khi tổng đài chủ gọi nhận được tín hiệu báo hiệu đường công nhận chiếm,tổng đài sẽ thực hiện quá trình báo hiệu ghi phát R2. Để thực hiện được việc truyền đi các thông tin địa chỉ, các đặc tính thuê bao cũng như các tín hiệu điều khiển người ta sử dụng các tổ hợp tín hiệu trong băng tần thoại. Cụ thể người ta sử dụng tổ hợp hai trong sáu tần số để đặc trưng cho một tín hiệu nhất định ví dụ như các con số thập phân từ 0-9… Báo hiệu ghi phát gồm các tín hiệu báo hiệu cho hướng đi và báo hiệu cho hướng về. Tuy nhiên đối với một hướng, nếu chỉ sử dụng 15 tổ hợp tín hiệu báo hiệu như trình bày ở trên thì sẽ không đủ các thông tin báo hiệu cần thiết cho quá trình thiết lập cuộc gọi. Vì vậy, người ta tạo ra cho mỗi hướng báo hiệu hai nhóm tín hiệu báo hiệu, hướng đi có nhóm I, nhóm II, hướng về có nhóm A, nhóm B. Việc thay đổi nhóm báo hiệu trong quá trình báo hiệu giữa hai tổng đài được thực hiện nhờ một tổ hợp tín hiệu báo hiệu điều khiển xác định. Chú ý về phương thức truyền thông tin báo hiệu R2- MFC. Trong quá trình trao đổi thông tin báo hiệu R2- MFC có hai phương thức truyền thông tin báo hiệu đó là: Báo hiệu kiểu bắt buộc (compelled signaling) Báo hiệu kiểu không bắt buộc (non-compelled signaling) Báo hiệu kiểu bắt buộc (compelled signaling) Khi thực hiện quá trình trao đổi thông tin báohiệu giữa hai tổng đài, kiểu báo hệu bắt buộc là khi tổng đài chủ gọi phát đi một thông tin nào đó, tổng đài bị gọi nhận được thông tin đó phải trả lời cho chủ gọi bằng một tổ hợp tín hiệu báo hiệu nhất định. Khi đó tổng đài chủ gọi mới tiếp tục phát đi tín hiệu tiếp theo. Ta có sơ đồ mô tả kiểu bắt buộc: Báo hiệu kiểu không bắt buộc (non-compelled signaling) Khác với báo hiệu kiểu bắt buộc, tổng đài chủ gọi gửi đi một vài con số tới tổng đài đối phương, tổng đài đối phương gửi tín hiệu công nhận (ACK) sau khi nhận được tín hiệu đó. Tổng đài chủ gọi lại gửi đi một vài con số tiếp theo. Và cứ như vậy cho đến kết thúc phát các thông tin địa chỉ tới tổng đài đối phương. Phương thức báo hiệu kiểu bắt buộc có độ tin cậy cao nhưng thời gian báo hiệu lớn hơn so với phương thức báo hiệu kiểu không bắt buộc. Tổng Đài A Tổng ĐÀI B Thông tin địa chỉ (con số thứ nhất) Công nhận đã nhận được con số thứ nhất Thông tin địa chỉ (con số thứ hai) ACK đã nhận được con số thứ hai Thông tin địa chỉ (con số thứ n) ACK ĐÃ NHẬN ĐƯỢC CON SỐ THỨ N Phương thức báo hiệu kiểu không bắt buộc chỉ được sử dụng đối với các cuộc gọi qua vệ tinh do khoảng cách từ các trạm vệ tinh tới mặt đất rất lớn, ảnh hưởng tới thời gian truyền đưa tín hiệu báo hhiệu – có nghĩa là cũng ảnh hưởng tới thời gian thiết lập cuộc gọi. Nhận xét về báo hiệu kênh riêng: Phần trên chúng ta vừa cùng nhau phân tích cấu trúc, các đặc điểm của hệ thống báo hiệu kênh kết hợp CAS, cụ thể là báo hiệu R2 CCITT. Qua đó chúng ta thấy rằng hệ thống báo hiệu R2 đáp ứng được các nhu cầu về thông tin thoại. Tuy nhiên hệ thống báo hiệu này còn bị hạn chế so với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật viễn thông – tin học cũng nhgư đòi hỏi ngày càng cao về các dịch vụ trên mạng viễn thông. Cụ thể hệ thống báo hiệu R2 mới cung cấp được các dịch vụ cơ bản là trao đổi thông tin thoại, các dịch vụ mới, tính năng bảo dưỡng còn bị hạn chế nhiều. Đó là do các tổ hợp báo hiệu được sử dụng cho quá trình báo hiệu giữa hai tổng đài chỉ là 60 tổ hợp báo hiệu (cho cả hai huớng đi/về). Mặt khác thời gian báo hiệu cho một cuộc gọi liện đài khá dài, đặc biệt đối với cuộc gọi phải đi qua nhiều Nodes chuyển mạch (9 – 14 sec/cuộc). Chúng ta hãy cùng nhau xem xét một phương thức báo hiệu mới, phương thức báo hiệu này không những đáp ứng được dịch vụ thoại mà còn cung cấp nhiều dịch vụ phi thoại, các tính năng khai thác bảo dưỡng mạng báo hiệu phong phú, thời gian thiết lập cuộc gọi nhanh hơn so với báo hiệu kênh kết hợp CAS. Đó là hệ thống báo hiệu kêng chung số 7 (CCS – Common Channel Signaling). Hiện nay hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 (CCS No 7) được sử dụng rộng rãi trên phạm vi tồn thế giới, ở Việt Nam hệ thống báo hiệu này cũng đã được đưa vào sử dụng ở một số tổng đài lớn. 2.4 Báo hiệu kênh chung (Common channel signaling): Khái niệm về báo hiệu kênh chung CCS: Định nghĩa: Báo hiệu kêng chung là hệ thống báo hiệu sử dụng chung hoặc một số đường số liệu báo hiệu (Signaling Data Link) để truyền thông tin báo hiệu phục vụ cho nhiều đường trung kế thoại/số liệu. Định nghĩa trên được tổng quát từ sơ đồ sau: Trong đó : SP: Signaling point: Điểm báo hiệu SPC: Signaling point code: Mã điểm báo hiệu Các thành phần cơ bản của mạng báo hiệu kêng chung và các thành phần cơ bản của nó: 1o : Đường số liệu báohiệu SDL (Signaling Data Link) Đường số liệu báohiệu SDL hoặc còn gọi là kênh báo hiệu, đó là tuyến nối xác định được sử dụng để truyền đi những thông tin báo hiệu theo một thủ tục được xác định giữa hai tổng đài. Link set: Một số kênh báo hiệu được nhóm lại là tập hợp các kênh báo hiệu hoặc còn được gọi là nhóm kênh báo hiệu. 2o : Điểm báo hiệu SP (Signaling point) Tổng Đài A SP SPC = Tổng Đài B SP SPC = Nhóm trung kế Kênh báo hiệu Nhóm kênh báo hiệu (Link set) Nhóm trung kế SPC=x Tổng Đài A SPC=y Tổng Đài B Kênh báo hiệu Nhóm kênh báo hiệu (Link set) SPbSPa Tổng đài C SPc STP SPC=z Mỗi tổng đài trong mạng báo hiệu kênh chung được gọi là SP, mỗi điểm báo hiệu SP trong mạng báo hiệu được đặc trưng bởi một mã điểm báo hiệu (Signaling Point Code). Tạo nhận xử lý bản tin. 3o :Điểm chuyển tiếp báo hiệu STP (Signaling Transfer Point) SPT là điểm chuyển tiếp báo hiệu, STP không có chức năng xử lý cuộc gọi. STP thực hiệbn chức năng chuyển tiếp bản tin báo hiệu giữa điển báo hiệu đi (Spa) và điểm báo hiệu đích (SPb). Tổ chức, phân cấp mạng báo hiệu kênh chung CCS Tuỳ theo cách tổ chức mạng báo hiệu mà ta có mạng báo hiệu kiểu kết hợp (Associated Mode) và kiểu cận kết hợp (Quasi – Associated Mode). Mạng báo hiệu kiểu kết hợp (Associated Mode) Nhóm trung kế Đường báo hiệu Hình mạng báo hiệu kiểu kết hợp Đó là mạng báo hiệu mà giữa hai tổng đài ngồi các kêng trung kế thoại được đấu nối trực tiếp còn có các kênh báo hiệu được đấu nối trực tiếp. Mạng báo hiệu kiểu kết hợp thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng thoại giữa hai tổng đài lớn (số các được trung kế thoại lớn). Mạng kiểu cận kết hợp (Quasi – Associated Mode) TĐ A SPa TĐ B SPb Trong kiểu tổ chức mạng báo hiệu này, giữa tổng đài Đi và tổng đài Đích chỉ có các kênh thoại, còn thông tin báo hiệu không được chuyển trực tiếp mà phải qua điểm báo hiệu làm chức năng điểm chuyển tiếp báo hiệu – SPT. Phân cấp mạng báo hiệu: Về lý thuyết ta có thể tổ chức một vài kiểu cấu trúc mạng có khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu báo hiệu giữa các tổng đài đấu nối với nhau. Chẳng hạn, một cấu trức mà tất cả các tổng đài trong mạng đều mang chức năng làm SPT. Một cấu trúc khác có hình sao, với một tổng đài làm chức năng SPT để chuyển thông tin báo hiệu đến các tổng đài khác chỉ có chức năng SP. Trên thực tế, người ta sử dụng một kiểu cấu trúc kết hợp cả hai cấu trúc nói trên. Mạng này sử dụng một số tổng đài làm chức năng STP. Việc trao đổi thông tin giữa các tổng đài ở các vùng lân cận như vậy hình thành một mạng báo hiệu đường trục. Do đó chúng ta có cấu trúc gồm 3 mức: Mức 1 STP quốc gia Mức 2 STP khu vực Mức 3 điểm đầu cuối báo hiệu SP Hình vẽ dưới đây minh hoạ một mạng báo hiệu với cấu trúc phân cấp Nhóm trung kế SPC=x Tổng Đài A SPC=y Tổng Đài B Kênh báo hiệu Nhóm kênh báo hiệu (Link set) SPbSPa Tổng đài C SPc STP SPC=z SP1 STP quốc gia STP quốc gia STPSTP STP vùng STP Bản tin báo hiệu trong báo hiệu số 7 Đơn vị báo hiệu (Sinaling Unit) Đơn vị báo hiệu là một bản tin báo hiệu (Message) được truyền trên kênh báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu. Tuỳ theo tình trạng truyền bản tin báo hiệu mà giữa hai SP sử dụng các loại đơn vị báo hiệu. Tổng quát đơn vị báo hiệu bao gồm các phần: Có 3 kiểu đơn vị báo hiệu được sử dụng truyền trên kênh báo hiệu: 1o – Đơn vị tin báo MSU (Message Signaling Unit) 2o – Đon vị báo hiệu trạng thái kênh báo hiệu LSSU (Link Status Signaling Unit) 3o – Đơn vị báo hiệu lấp đầy FISU (Fill- in Signaling Unit) Trong đó: Đơn vị tin báo MSU MSU chứa những bản tin báo hiệu, những bản tin này được trao đổi giữa hai tổng đài, đó là các thông tin liên quan đến quá trình thiết lập cuộc gọi. Đơn vị báo hiệu trạng thái kênh báo hiệu LSSU Chứa những thông tin liên quan đến sự hoạt động của kênh báo hiệu (ví dụ như đồng chỉnh khung). LSSU chỉ được phát đi khi khung báo hiệu không sẵn sàng truyền tải thông tin báo hiệu. Đơn vị báo hiệu lấp đầy FISU Được sử dụng để phát hiện lỗi truyền dẫn trên kênh báo hiệu trong trường hợp không có MSU nào được truyền. Nhận xét: Trên đây chúng ta vừa xem xét một số khái niệm về mạng báo hiệu kênh chung, cấu trúc cơ bản báo hiệu kênh chung số 7 … Đây là vấn đề lý thú nhưng cũng rất phức tạp, do đó cần khá nhiều thời gian về vấn đề này. 3. Vai trò của hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 Năm 1968, Hội đồng tư vấn về điện báo điện thoại quốc tế (CCITT, nay là ITU-T) đã đưa ra khuyến nghị về hệ thống báo hiệu kênh chung đầu tiên, đó là hệ tống báo hiệu kênh chung số 6 (CCIS), được thiết kế tối ưu cho lưu lượng liên lục địa, sử dụng các đường trung kế Analog. Các trung kế làmviệc với tốc độ thấp 2,4 Kbps. Với độ dài các bản tin bị hạn chế và khônhg có cấu trúc phân mức mà có cấu trúc đơn nên hệ thống này không đáp ứng được với sự phát triển của mạng lưới. Những năm 79/80 CCITT đã giới thiệu một hệ thống báo hiệu kênh chung mới, đó là hệ thống báo hiệu số 7 (CCS 7), được thiết kế tối ưu cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng các trung kế số. Tốc độ đạt 64 Kbps. Trong thời gian này, giải pháp phân lớp trong giao tiếp thông tin đã được phát triển tương đối hồn chỉnh, đó là hệ thống giao tiếp (OSI), và giải pháp phân lớp trong mô hình OSI này đã được ứng dụng trong báo hiệu số 7 cũng có thể sử dụng trên các đường analog. Hệ thống báo hiệu số 7 được thiết kế không chỉ cho điều khiển thiết lập, giám sát các cuộc gọi điện thoại mà cả các dịch vụ phi thoại. Với các ưu điểm sau: • Tốc độ cao: thời gian thiết lập gọi nhỏ hơn 1s trong hầu hết các trường hợp. • Dung lượng lớn: mỗi đường báo hiệu có thể mang thông tin báo hiệu cho đến vài trăm cuộc gọi đồng thời . • Độ tin cậy cao: bằng sử dụng các tuyến dự phòng, mạng báo hiệu có thể hoạt động với độ tin cậy cao. • Tính kinh tế: so với hệ thống báo hiệu truyền thống, hệ thống báo hiệu số 7 cần rất ít thiết bị báo hiệu. • Tính mềm dẻo: hệ thống gồm rất nhiều tín hiệu, do vậy có thể sử dụng rất nhiều mục đích khác nhau, đáp ứng được sự phát triển của mạng trong tương lai. Vì những lý do này, trong tương lai CCS7 sẽ đóng vai trò rất quan trọng đối với các dịch vụ mới trong mạng như: - Mạng điện thoại công cộng – PSTN - Mạng số liên kết đa dịch vụ – ISDN - Mạng trí tuệ – IN - Mạng thông tin di động số – PLMN Trên mạng viễn thông Việt Nam trong những năm gần đây hệ thống báo hiệu số 7 cũng được đưa vào sử dụng nhiều R2 – CCITT và đồng thời đang khai thác thử nghiệm báo hiệu số 7 giữa các tổng đài trên mạng. Trong tương lai với những ưu điểm sẵn có, hệ thống báo hiệu số 7 sẽ được sử dụng rộng rãi trongmạng viễn thông Việt Nam. VI. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TỔNG ĐÀI: Khái niệm về quá trình xử lý các cuộc gọi: a. Cuộc gọi nội bộ: Là cuộc gọi xảy ra giữa hai thuê bao thuộc cùng một tổng đài. b. Cuộc gọi ra: Là cuộc gọi giữa một thuê bao ở tổng đài này gọi đến một thuê bao ở tổng đài khác. c. Cuộc gọi vào: Là cuộc gọi từ một tổng đài khác gọi đến thuê bao của tổng đài đang xét. d. Cuộc gọi chuyển tiếp: Là cuộc gọi giữa hai thuê bao thuộc hai tổng đài trên mạng nhưng cuộc gọi đó phải được đi qua tổng đài đang xét (cuộc gọi này là tập hợp cuộc gọi vào và cuộc gọi ra). Chú ý: Các thuật ngữ về các cuộc gọi như: cuộc gọi nội hạt, cuộc gọi đường dài, cuộc gọi quốc tế là đề cập đến cự ly, phân vùng địa lý của các cuộc gọi đó. Với các cuộc gọi vừa được định nghĩa ở trên sẽ có những mối liên hệ nhất định với việc các cuộc gọi theo vùng địa lý như vừa trình bày. Đối với cuộc gọi nội bộ (Local Call) Thuê bao nhấc máy (Off – Hook): Khi thuê bao nhấc máy gọi đi, mạch điện đường dây thuê bao kín mạch, trên đường dây thuê bao có dòng điện mạch vòng khoảng 20mA, bộ thuê bao sẽ nhận biết được trạng thái thuê bao nhấc máy (chức năng giám sát S) nhờ bộ điều khiển mạch điện thuê bao này và thông báo cho điều khiển trung tâm. Điều khiển trung tâm sẽ thực hiện việc xác định: số máy thuê bao, loại máy điện thoại, các dịch vụ mà thuê bao cài đặt… Tất cả các thông tin đó ta tạm thời gọi chung là các đặc tính của thuê bao chủ gọi. Thuê bao nghe được mời quay số (Dial Tone) Khi bộ điều khiển trung tâm đã xác định xong đặc tính của thuê bao chủ gọi và nhận thấy rằng thuê bao có quyền được thiết lập liên lạc. Bộ điều khiển trung tâm yêu cầu bộ điều khiển mạch điện thuê bao thiết lập đấu nối giữa thuê bao chủ gọi với khe thời gian có chứa thông tin âm mời quay số của bộ tạo âm báo. Đồng thời nếu máy điện thoại là máy điện thoại ở chế độ phát xung đa tần DTMF thì bộ điều khiển mạch điện thuê bao cũng thực hiện đấu nối thuê bao chủ gọi với một bộ thu xung đa tần rỗi (MF sig). Lúc này thuê bao chủ gọi đã nghe được âm mời quay số, còn tổng đài thì sẵn sàng thu xung đa tần DTMF từ thuê bao chủ gọi đưa tới. Thuê bao chủ gọi quay số đầu tiên cho đến con số cuối cùng của thuê bao bị gọi: Giả sử máy điện thoại là máy điện thoại ấn phím sử dụng chế độ phát xung đa tần DTMF. Khi thuê bao quay con số đầu tiên, mạch thu xung đa tần nhận được sẽ truyền cho bộ điều khiển thuê bao, bộ điều khiển thuê bao sẽ truyền tiếp cho bộ điều khiển trung tâm. Bộ điều khiển trung tâm sẽ yêu cầu bộ điều khiển thuê bao ngắt mạch cấp âm mời quay số. Thuê bao tiếp tục phát các con số tiếp theo và bộ điều khiển trung tâm cũng nhận được các con số thuê bao bị gọi theo mạch: Thuê bao – Tập trung thuê bao – Thu xung đa tần – Điều khiển thuê bao – Điều khiển trung tâm. Điều khiển trung tâm thực hiện phân tích các con số thu được: Quá trình phân tích các con số thuê bao chủ gọi được phân thành hai bước nhỏ sau: Phân tích chỉ số tiền định (tiền phân tích) Ngay khi vừa thu nhận được con số đầu tiên của thuê bao bị gọi, điều khiển trung tâm thực hiện quá trình tiền phân tích để xác định loại cuộc gọi đó là: cuộc gọi nội hạt, cuộc gọi ra hay cuộc gọi dịch vụ đặc biệt… Trường hợp này là cuộc gọi nội hạt (thuê bị gọi và thuê bao chủ gọi cùng thuộc một tổng đài), bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định số con số thuê bao chủ gọi phải quay (đánh số thuê bao ở một tổng đài nội hạt là đánh số đóng – số các con số thuê bao là cố định). Phân tích – Biên dịch: Khi thu nhận tiếp các con sốthuê bao chủ gọi, điều khiển trung tâm thực hiện quá trình phân tích – biên dịch. Quá trình này tổng đài sẽ thực hiện biên dịch từ danh bạ thuê bao bị gọi thành chỉ số thiết bị thuê bao bị gọi (tức là từ DN chuyển thành EN). Nói cách khác là hệ thống sẽ xác định vị trí của thuê bao bị gọi, thuê bao bị gọi thuộc bộ phận tập trung thuê bao nào, bộ điều khiển mạch điện thuê bao nào quản lý và chỉ số của kết cấu thuê bao bị gọi. Ví dụ: Ở tổng đài TDX - IB đó là: danh bạ thuê bao DN, chỉ số thiết bị thuê bao EN, và bộ xử lý thuê bao SLP. Tổng đài OCB – 283 đólà: danh bạ thuê bao ND, chỉ số thiết bị thuê bao NE và chỉ số CSN. Hệ thống điều khiển kiểm tra trạng thái thuê bao bị gọi: Khi đã xác định được vị trí của thuê bao bị gọi, bộ điều khiển trung tâm sẽ yêu cầu bộ điều khiển thuê bao của thuê bao bị gọi thực hiện kiểm tra thuê bao bị gọi, nếu thuê bao bị gọi rỗi thì phát dòng chuông tới thuê bao bị gọi. Giả sử thuê bao bị gọi rỗi, thuê bao bị gọi có dòng chuông từ tổng đài đưa tới, thuê bao chủ gọi sẽ nghe được hồi âm chuông từ tổng đài đưa tới. Thuê bao bị gọi nhấc máy trả lời –tuyến nối được thiết lập: Khi thuê bao bị gọi nhấc máy trả lời, bộ điều khiển đường dây của thuê bao bị gọi xác định được trạng thái này sẽ thông báo cho điều khiển trung tâm, điều khiển trung tâm sẽ thực hiện thiết lập tuyến đàm thoại qua trường chuyển mạch trung tâm. Đồng thời các bộ điều các bộ điều khiển mạch điện thuê bao liên quan cũng cắt các mạch điện chuông, mạch điện tạo âm với thuê bao bị gọi. Lúc này hai thuê bao bắt đầu đàm thoại và hệ thống tính cước bắt đầu làm việc. Các thiết bị phụ trợ cũng đã được giải phóng để phục vụ cho các cuộc nối khác, mạch đàm thoại giữa hai thuê bao được giám sát bởi chương trình tính cước ở bộ điều khiển trường chuyển mạch trung tâm. Kết thúc đàm thoại một trong hai thuê bao đặt máy: Khi một trong hai thuê bao đặt máy, trạng thái đó cụng được bộ điều khiển đường thuê bao tương ứng xác định, nhưng trong trường hợp này thông tin nhận được là thuê bao đặt máy. Nhận được thông tin này bộ điều khiển trung tâm sẽ thực hiện giải phóng tất cả các tuyến nối liên quan, chương trình tính cước sẽ kết thúc việc tính cước choviệc đàm thoại đó và thực hiện lưu thông tin cước vào thiết bị nhớ: băng từ hoặc ổ đĩa cứng. • Đối với cuộc gọi ra: Thuê bao nhấc máy: Khi thuê bao nhấc máy gọi đi, các công việc được thực hiện ở các bộ điều khiển đường dây thuê bao, bộ điều khiển trung tâm hồn tồn tương tự như đối với cuộc gọi nội bộ vừa trình bày ở trên. Thuê bao nghe được âm mời quay số: Khi bộ điều khiển trung tâm đã xác định xong đặc tính của thuê bao chủ gọi và nhận thấy rằng thuê bao có quyền được thiết lập liên lạc. Bộ điều khiển trung tâm yêu cầu bộ điều khiển mạch điện thuê bao thiết lập đầu nối giữa thuê bao chủ gọi với khe thời gian có chứa máy âm mời quay số của bộ tạo âm. Đồng thời nếu máy điện thoại là máy điện thoại ở chế độ phát xung đa tần DTMF thì bộ điều khiển mạch điện thuê bao cũng thực hiện đầu nối thuê bao chủ gọi với một bộ thu xung đa tần rỗi. Lúc này thuê bao chủ gọi đã nghe được âm mời quay số, còn tổng đài thì sẵn sàng thu xung đa tần DTMF từ thuê bao chủ gọi đưa tới. Thuê bao chủ gọi quay con số đầu tiên cho đến số cuối cùng của thuê bao bị gọi: Giả sử máy điện thoại là máy điện thoại ấn phím thực hiện chế độ phát xung đa tần DTMF. Khi thuê bao quay con số đầu tiên, mạch thu xung đa tần nhận được sẽ truyền cho bộ điều khiển thuê bao, bộ điều khiển thuê bao truyền tiếp cho bộ điều khiển trung tâm. Bộ điều khiển trung tân sẽ yêu cầu bộ điều khiển thuê bao ngắt mạch cấp âm mời quay số. Thuê bao tiếp tục phát các con số tiếp theo và bộ điều khiển trung tâm cũng nhận được các con số thuê bao bị gọi theo mạch: Thuê bao – Tập tung thuê bao – Thu xung đa tần – Điều khiển thuê bao – Điều khiển trung tâm. Điều khiển trung tâm thực hiện phân tích các con số thu được: Quá trình phân tích các con số thuê bao chủ gọi được phân thành hai bước nhỏ sau: Phân tích chỉ số tiền định (tiền phân tích) Ngay khi vừa thu nhận được con số đầu tiên của thuê bao bị gọi, điều khiển trung tâm thực hiện quá trình tiền phân tích để xác định loại cuộc gọi đó là: cuộc gọi nội hạt, cuộc gọi ra hay cuộc gọi dịch vụ đặc biệt… Trường hợp này là cuộc gọi ra (thuê bao chủ gọi, thuê bao bị gọi thuộc hai tổng đài khác nhau). Phân tích – tìm tuyến nối thích hợp: Với một hoặc vài con số đầu của thuê bao bị gọi, tổng đài đã xác định được loại cuộc gọi, bước tiếp theo tổng đài thực hiện phân tích, tìm tuyến nối thích hợp cho cuộc gọi ra đó. Bởi vì có thể xảy ra trường hợp hướng đi thông thường của cuộc gọi ra đó bị tắc nghẽn (do thiếu đường trung kế, các đường trung kế bị sự cố…) thì khi đó hệ thống sẽ tự động tìm lấy một hướng tràn của cuộc gọi ra đó (nếu việc tổ chức mạng viễn thông đã lập sẵn hướng này), nếu không hệ thống sẽ điều khiển cấp âm báo bận hoặc bản thông báo cho thuê bao chủ gọi để thông tin về tình trạng không chiếm được một đường trung kế rỗi cho thuê bao chủ gọi. Khi đã chiếm được một đường trung kế rỗi cho cuộc gọi ra, giữa hai tổng đài thực hiện trao đổi các thông tin báo hiệu cần thiết để phục vụ choviệc thiết lập tuyến nối giữa hai tổng đài. Tạo tuyến cho cuộc gọi ra: Khi tổng đài đã xác định được tuyến đi cho cuộc gọi ra đó, tổng đài sẽ thực hiện quá trình báo hiệu liên đài với tổng đài đối phương để trao đổi thông tin liên quan đến cuộc gọi ra đó. Khi kết thúc quá trình báo hiệu, tổng đài chủ gọi thực hiện thiết lập tạo tuyến nối giữa hai thuê bao chủ gọi với kênh thoại vừa được chiếm trên đường trung kế đấu nối giữa hai tổng đài. Tại tổng đài bị gọi sẽ thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi cho cuộc gọi vào. Nếu thuê bao bị gọi rỗi, tổng đài bị gọi nhận được thông tin này sẽ thực hiện tuyến nối để cấp hồi âm chuông cho thuê bao chủ gọi qua kênh trung kế vừa chiếm được và thuê bao chủ gọi sẵn sàng đàm thoại nếu thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp trả lời. • Đối với cuộc gọi vào, gọi chuyển tiếp: Tổng đài nhận biết có cuộc gọi vào: Giữa hai tổng đài được trang bị các luồng PCM, và giữa chúng luôn tồn tại các phương pháp báo hiệu nhất định: báo hiệu kênh chung, báo hiệu kênh riêng. Vì vậy, khi tổng đài đối phương có yêu cầu về một cuộc gọi đến, thông qua kết quả của quá trình báo hiệu liên đài mà tổng đài nhận biết được có cuộc gọi đến (chi tiết về quá trình báo hiệu liên đài sẽ được trình bày cụ thể ở phần sau). Cũng nhờ quá trình báo hiệu liên đài mà tổng đài mới nhận được thông tin về các con số thuê bao bị gọi. Tổng đài thực hiện quá trình tiền phân tích, phân tích, biên dịch tạo tuyến: Khi thu được một, hai con số đầu, bộ điều khiển trung tâm cũng thực hiện như cuộc gọi nội bộ: tiền phân tích. Khi đã xác định được chỉ số tiền định là của tổng đài đó thì tồn bộ các quá trình xử lý cuộc gọi sẽ diễn ra như đối với cuộc gọi nội bộ. Chỉ có một điểm khác là tổng đài phải thông báo về trạng thái, đặc tính thuê bao bị gọi cho tổng đài đối phương trong quá trình báo điện liên đài để tạo điều kiện hai tổng đài thiết lập tuyến nối thích hợp. Trường hợp tổng đài sau khi thực hiện quá trình tiền phân tích nhận thấy chỉ số tiền định (Prefix) thu được không thuộc tổng đài mình thì khi đó tổng đài sẽ thực hiện phân tích trong cơ sở dữ liệu của mình và xác định đó là chỉ số tiền định của tổng đài lân cận. Cuộc gọi đó sẽ được tổng đài xử lý như một cuộc gọi ra. Nhìn về tồn cục từ khi nhận được cuộc gọi vào cho đến khi tạo tuyến nối cho cuộc gọi đó gọi ra, ta nói cuộc gọi đó đã được chuyển tiếp tại tổng đài. Còn gọi là quá trình xử lý cho cuộc gọi chuyển tiếp. CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY ĐIỆN THOẠI I. NGUYÊN TẮC CẤU TẠO MÁY ĐIỆN THOẠI: Máy điện thoại là thiết bị đầu cuối của hệ thống điện thoại, nó được lắp đặt tại đơn vị thuê bao để 2 người ở xa liên lạc được với nhau. Hiện nay tuy có nhiều loại khác nhau nhưng nói chung máy điện thoại vẫn có 3 phần chính: + Phần chuyển đổi mạch điện: Phần này gồm hệ thống lá mía tiếp điểm và có các cơ điện phụ có nhiệm vụ đóng mở mạch điện khi có yêu cầu. + Phần thu phát tín hiệu gọi: Phần này gồm 2 phần chính: máy phát điện quay tay và chuông máy phát điện có nhiệm vụ phát tín hiệu gọi lên đường dây và chuông có nhiệm vụ biến dòng tín hiệu gọi thành tín hiệu gọi. + Phần thu phát thoại : Gồm ống nói và ống nghe, ống nói có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện và ống nghe ngược lại biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh. Cả 2 được lắp chung trong một bộ phận gọi là tổ hợp. II. CHỨC NĂNG TỔNG QUÁT CỦA MÁY ĐIỆN THOẠI : Đối với một máy điện thoại dù là loại nhân công cổ điển đến loại tự động điện tử hiện đại đều phải thự hiện các chức năng sau: - Phát xuất “ý muốn sử dụng điện thoại“ khi tổ hợp được nhấc lên. - Gởi số thuê bao bị gọi vào hệ thống bằng cách quay số hay ấn nút tone. - Báo hiệu có cuộc gọi đến bằng tiếng chuông reo hoặc một dạng tín hiệu khác. - Chuyển đổi những dao động âm thanh thành dao động điện, và ngược lại chuyển các dao động điện thành âm thanh. - Tự động điều chỉnh nguồn nuôi, hòa hợp tổng trở, chống trắc âm và triệt các tạp âm như tiếng lickic khi quay số. - Báo cho hệ thống biết cuộc gọi chấm dứt khi đặt tổ hợp xuống. Ngồi ra các máy điện thoại đặc biệt còn có những chức năng khác như: chuyển tín hiệu tính cước, giữ mạch, truyền số liệu, thu phát vô tuyến… Sơ đồ khối máy điện thoại: III. PHÂN LOẠI CÁC KIỂU ĐIỆN THOẠI: 1 Phân Loại Theo Phương Thức Tiếp Dây: 1.1/ Máy điện thoại nhân công: Các loại máy liên lạc nhau qua tổng đài nhân công gồm 2 loại: + Máy điện thoại từ thạch: Nguồn cung cấp để đàm thoại và gọi chuông đều được trang bị tại từng máy lẻ, nguồn đàm thoại thường dùng pin, nguồn gọi chuông là máy phát điện Megneto. + Máy điện thoại công điện: Nguồn cung cấp để đàm thoại và để gọi chuông được đặt tại tổng đài, sử dụng nguồn một chiều 48V. 1.2/ Máy điện thoại tự động: + Liên lạc với nhau qua tổng đài tự động bằng cách quay số hay ấn phím tone. Chuông Nút gạt tổ hợp Thiết bị gởi số Triệt tiếng lickic Bù trừ chiều dài đường dây Cuộn cảm ứng Ống nói Ống nghe Mạch cân bằng + Nguồn cung cấp để đàm thoại là nguồn 1 chiều 48V hay 60V. nguồn để gọi chuông từ 90-100V, tần số 16-25Hz. 2 Phân Loại Theo Tính Năng Sử Dụng: - Máy để bàn. - Máy treo tường. - Máy di động. - Máy dùng trong hầm mỏ, trên tàu biển… IV.YÊU CẦU VỀ MẠCH ĐIỆN MÁY ĐIỆN THOẠI: Bất cứ loại máy điện thoại nài về nguyên lý cũng phải thõa mãn 3 yêu cầu sau: • Khi máy điện thoại không làm việc phải ở trạng thái sẵn sàng tiếp nhận cuộc gọi. • Khi thu phát tín hiệu gọi bộ phận thu phát tín hiệu gọi phải tách rời đường dây điện thoại, lúc đó trên đường dây chỉ còn tín hiệu gọi. • Khi thu phát tín hiệu đàm thoại bộ phận thu phát tín hiệu gọi lại tách ra khỏi đường điện, lúc đó trên đường dây chỉ còn dòng tín hiệu thoại. CHƯƠNG III: MẠNG ĐIỆN THOẠI I. MẠNG PHÂN CẤP VÀ MẠNG CHUYỂN MẠCH: Dùng đường dây để nối trực tiếp từng máy điện thoại với tất cả những máy khác là điều không thực tế. May thay điều này là không cần thiết vì hầu hết các máy điện thoại đều không sử dụng hết thời gian. Bằng cách đánh giá xác suất sử dụng, các công ty điện thoại đã phát triển một mạng phức tạp dùng chung các đường dây trung kế và các đài chuyển mạch bậc thang được phân cấp (tiered). Mạng điện thoại này đáp ứng được yêu cầu thực tế cho vấn đề ghép nối. Mạng điện thoại ở Bắc Mỹ sử dụng 5 mức (hoặc cấp) tổng đài chính hay các chuyển mạch (switching center). Chúng được liệt kê ở hình 4.1(a). Mức cao nhất được gọi là cấp một, là trung tâm miền. Có 12 trung tâm như vậy phục vụ cho tồn Bắc Mỹ và 2 trung tâm ở Canada đặt tại Montreal và Regina. Đài cấp 5 có mức thấp nhất là đài cuối được kết nối với thuê bao. Ở một số vùng, người ta lắp tổng đài tadem để cung cấp thêm các đường chuyển mạch nội bộ giữa các đài cuối. Tổng đài rẽ nhánh hoặc PBX là những tổng đài nhỏ được sử dụng trong các tổ chức thương mại. Nói chung mỗi cấp đài chỉ cần ghép nối trực tiếp với một trung tâm cấp trên và một trung tâm cấp dưới. Cách ghép như vậy được trình bày bởi các đường nét liền trong hình 4.1(b). Tuy nhiên để tăng khả năng phục vụ, người ta lắp thêm các đường dây trực tiếp giữa các trung tâm không kề nhau, được trình bày bằng các đường nét đứt trong hình 4.1(b). Ở mỗi đài, các cuộc gọi được truyền tới trung tâm cao hơn kế tiếp chỉ khi nào tất cả những đường dây trực tiếp đều bận. Số đường dây thông tin trung gian lớn nhất giữa các thuê bao là 7 (các đường liền nét) nhưng đa số các cuộc gọi sử dụng ít hơn. Trong những thời điểm bất thường, như lễ Noel, một số cuộc đàm thoại bị tắc nghẽn bởi vì ngay cả các đường dây ở các mức cao hơn cũng đã bận. Một đài cuối có thể thiết kế với 10.000 đường dây thuê bao, và như vậy các thuê bao được phân biệt bằng một số thập phân có 4 digit (4 số) để biểu thị số của thuê bao (telephone number), nghĩa là 4 số cuối trong số các con số của một số điện thoại. Ba digit đầu của mỗi số điện thoại để phân biệt các đài cuối với nhau. Mỗi vùng có 1.000 đài cuối sẽ đưởc gán 3 digit đầu cho mỗi đài và gọi là mã vùng (area code). Regional center Class 1 Sectional center Class 2 Primary center Class 3 Toll center Class 4 End office Class 5 (a) Switching centers Trunks  Subscr loods  HÌNH 4.1 Phân cấp tổng đài. Một đài cuối có thể thiết kế với 10.000 đường dây thuê bao, và như vậy các thuê bao được phân biệt bằng một số thập phân có 4 digit (4 số) để biểu thị số của thuê bao (telephone number), nghĩa là 4 số cuối trong số các con số của một số điện thoại. Ba digit đầu của mỗi số điện thoại để phân biệt các đài cuối với nhau. Mỗi vùng có 1.000 đài cuối sẽ đưởc gán 3 digit đầu cho mỗi đài và gọi là mã vùng (area code). Vòng (loop) là những đường thông tin hai dây kết nối với một thuê bao. Những đường dây dùng chung bởi nhiều thuê bao được gọi là trung kế (trunks). Các đường dây trung kế thường là loại 4 dây, đó là những mạch hoặc những kênh được cung cấp cho cả hai hướng thông tin. Các trung kế ở mức cao hơn thường dùng phương phàp điều chế sóng mang để dồn nhiều kênh thoại giống nhau vào một đường cáp đồng trục dãi rộng, sợi quang hay các tuyến viba. Cá tuyến thông tin này thường có các bộ khuếch đại chuyển tiếp dặt ở những nơi thích hợp. Ví dụ vài trăm kênh thoại đươcï dồn vào một dây cáp đồng trục, dùng điều chế đơn biên và dồn kênh theo phương pháp phân chia tần số (FDM). Một đường dây như vậy đòi hỏi phải có các bộ chuyển tiếp đặt cách nhau khoảng 10 km. Khi thuê bao nhấc máy để tiến hành cuộc gọi, thuê bao này làm đóng tiếp chuyển mạch gây ra một dòng điện chạy trong vòng thuê bao. Thiết bị ở đài cuối nhận biết trạng thái chuyển mạch (off hook), bộ chọn đường dây kết nối chuyển mạch với thuê bao để cung cấp một chuỗi xung mời quay số (dial tone) và sẵn sàng nhận các xung quay số. Sau đó, thiết bị chuyển mạch phải kết nối thuê bao với đường dây có địa chỉ là số điện thoại đã quay. Tầng cuối cùng trong bộ chuyển mạch có nhiệm vụ kiểm tra đường dây bận và phải cung cấp một tín hiệu chuông tới thuê bao (nếu bận-phát tín hiệu bận, nếu rỗi-phát tín hiệu mời quay số). Từ bảng kết nối của tổng đài nhân công đầu tiên, kỹ thuật tổng đài chuyển mạch đã phát triển dần lên qua nhiều giai đoạn. * Tổng đài tự động đầu tiên sử dụng chuyển mạch cơ điện từng nấc. Tổng đài từng nấc đôi khi được gọi là tổng đài Strowger, đặt theo tên của nhà phát minh. Đây là một chuyển mạch quay tròn nhiều nấc, có một chổi quét chung. Chổi quét được đặt thẳng đứng, tương ứng với số đã quay (bởi các xung quay số) dể chọn một trong số mười tiếp điểm tĩnh. Sau đó chổi quét quay tròn để chọn một đường dây có thể sử dụng trong số mười cặp tiếp điểm được đặt trên mỗi miếng hoặc nấc. * Tổng đài cơ điện kế tiếp là tổng đài ngang dọc. Các tiếp điểm chuyển mạch ngang dọc được sắp xếp dưới dạng ma trận với một nhóm tiếp điểm được đặt tại giao điểm của hàng và cột. Một bộ chuyển mạch điển hình có 10 hàng 20 cột dược minh họa trong hình 4.2, có một bộ 4 tiếp điểm ở mỗi điểm (crosspoint). Contacts Row select bar • • • 10*20 c rosspoints Select magne hold magnet column hold armature HÌNH 4.2 Chuyển mạch ngang dọc Hai nhóm nam châm điẹân cho phép chọn tuần tự cột và hàng mong muốn. Như vậy ta có thể duy trì được 20 vòng kín riêng rẽ. Bộ chuyển mạch ngang dọc tạo được một quá trình có thể tập trung được thiết bị chuyển mạch gọi là điều khiển chung (common control), điều này không thực hiện được trong bộ chuyển mạch từng nấc. Vào năm 1970 người ta đã giới thiệu loại tổng đài điểu khiển bằng máy tính có lưu trữ chương trình. Các hệ thống đầu tiên như vậy sử dụng loại chuyển mạch ngang dọc. Sau này hệ thống có lưu trữ chương trình sử dụng các rơle tiếp điểm kín (reed relay: cọng tiếp điểm) nhỏ hơn và nhanh hơn. Các tiếp điểm này được chế tạo bằng vật liệu sắt từ, vì vậy chúng sẽ hút lẫn nhau khi chịu tác động của lực từ được tạo ra bởi cuộn dây bao quanh. Các cọng tiếp điểm này đươc đặt trong ống thủy tinh chứa nitơ. Trong lúc đó kỹ thuật IC đã có những tiến bộ lớn về chuyển mạch điện thoại. Sự phát triển của chuyển mạch tương tự dùng transitor hiệu ứng trường (FET), các bộ biến đổi A/D và D/A và các bộ vi xử lý đã là công cụ để khai sinh ra chuyển mạch số. * Hệ thống chuyển mạch điện tử hồn tồn số đầu tiên được giới thiệu vào khoảng năm 1975. Trong hệ thống số, các tín hiệu analog được lấy mẫu và được mã hóa bằng cách sử dụng bộ điều mã xung (PCM) 8 bit. Các mẫu tự 8 bit từ nhiều thuê bao dược dồn theo phương pháp phân chia thời gian vào các khung (frame) và được mang trên các bus chung trong thiết bị chuyển mạch. Trong chuyển mạch số, ngồi chuyển mạch vật lý hoặc chuyển mạch không gian thông thường, ta còn cần thêm chuyển mạch thời gian. Chuyển mạch thời gian để làm trể hoặc để đệm trong bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) các mẫu tự từ một thuê bao sao cho phù hợp với khe thời gian TDM của một thuê bao khác. Khái niệm này được minh họa trong hình 4.3.  n 2 1 n 2 1  1 1 2 2 3 3 n n A.D A.D D.A D.A n …… 2 1 n …… 2 1 Time & Space switch Hình 4.3 Chuyển mạch TDM Bộ chuyển mạch số cung cấp chuyển mạch thời gian và chuyển mạch không gian cần thiết cho N module, mỗi module chứa n máy điện thoại hoặc n kênh. Trong mạng điện thoại công cộng, n thường là 24. Trong hình 4.3, kênh 4 của module 1 được nối kết với kênh 2 của module N. Thông thường chuyển mạch số yêu cầu có chuyển mạch thời gian để phù hợp với các khe thời gian bus TDM và chuyển mạch không gian để nối các thuê bao trên các bus khác nhau. II. CÁC ĐẶC TÍNH TRUYỀN CỦA MẠNG ĐIỆN THOẠI: 1.Tiếng dội (echo): Nghe tiếng dội giọng nói của chính mình trong khi sử dụng điện thoại sẽ rất khó chịu. Tiếng dội là kết quả của sự phản xạ tín hiệu xảy ra tại những điểm không phối hợp trở kháng dọc theo mạng điện thoại. Nói chung, thời gian trễ của tiếng dội dài hơn và tín hiệu tiếng dội mạnh hơn sẽ làm nhiễu loạn đến người nói nhiều hơn. Sự phối trở kháng trên đường truyền thường xấu nhất trên các vòng thuê bao và tại nơi giao tiếp với đầu cuối. Ở đây việc phối hợp trở kháng rất khó điều khiển vì chiều dài của vòng thuê bao và các thiết bị thuê bao quá khác nhau. May thay, tiếng dội nghe được bởi người nói đã bị suy giảm hai lần: từ người nói đến điểm phản xạ và ngược lại. Để thời gian trễ ngắn người ta thêm vào các bộ suy hao để làm giảm mức tiếng dội. Trên các đường truyền dài người ta phải sử dụng các bộ triệt tiếng dội đặc biệt. Tín hiệu thoại từ ngưới nói được bộ suy hao nhận biết và làm suy giảm 60 dB trên đường về. Bộ triệt tiếng dội sẽ bị vô hiệu hóa (khử hoạt) vài phần ngàn giây sau khi người nói đã ngưng nói. Bộ triệt tiếng dội cùng có thể bị khố nếu người nói và ngưới nghe ở xa nhau. Ở Bắc Mỹ, bộ triệt tiếng đội được sử dụng trong các mạch truyền tin khi thời gian trễ của một vòng tín hiệu vượt quá 45 ms. Các cuộc gọi giữa các trung tâm miền của mạng và một số các đường dài khác thuộc loại này. Ví dụ, sự lan truyền thời gian trễ trên các đường thông tin vệ tinh có thể vài trăm ms, nên ta phải sử dụng bộ triệt tiếng dội. Các bộ triệt tiếng dội được vô hiệu hố trong khi truyền dữ liệu các cuộc gọi. Sự ngắt vài ms trong khi bộ triệt của hướng này tắt và hướng kia mở sẽ làm hư hại dữ liệu (vì dữ liệu là các tín hiệu xung nên sự đóng mở của các bộ triệt sẽ ảnh hưởng đến các xung tín hiệu này). Ở mỗi máy thu, các modem làm suy giảm tiếng dội bằng bộ ngõ lọc vào. Điều này có thể thực hiện được bởi vì sóng mang của các kênh phát và thu của mỗi modem khác nhau. Đặc tính của bộ loại được dùng trong mạng là cho phép các bộ phận triệt tiếng dội được vô hiệu hóa một cách tự động. Bộ loại được kích khởi khi một trong hai bên phát ra một tone 2025 Hz hoặc 2100 Hz. Tone này phải được kéo dài ít nhất 300 ms và mức công suất là –5 dBm. Khoảng thời gian không có tín hiệu là 100 ms hoặc nhiều hơn sẽ làm cho bộ triệt tiếng dội được chuyển mạch trở lại. Nhiệm vụ điều khiển bộ triệt tiếng dội được thực hiện bởi modem của người sử dụng (DCE) và phải được đặt giữa đường tín hiệu RTS (request to send) được yêu cầu bởi triết bị dầu cuối (DTE) và đường tín hiệu CTS (clear to send) được chấp nhận từ modem. 2.Dải thông: Dải thông của mạng điện thoại xấp xỉ 300 Hz-3400 Hz. Dải tần số này tương ứng với phổ của tín hiệu tiếng nói. Một đáp tuyến tấn số tiêu biểu đượctrình bày trong hình 4.6(a) Relative response (dB) 0 -2 -4 -6 -8 0 1 2 3 4 f (KHz) (a) Frequency response Relative delay (ms) 5 4 3 2 1 1 2 3 f (KHz) ( b ) Delay characteristic HÌNH 4.6 Đáp tuyến tần số và đặc tính trễ. Nhắc lại ở chương hai, một hệ thống truyền dữ liệu thực tế bất kỳ có các đường truyền và/hoặc các bộ lọc sẽ có đáp tuyến biên độ và các đặc tín trễ biến đổi theo tần số. Thời gian trễ biến đổi được sinh ra bởi các biến đổi thời gian lan truyền theo tần số. Hình 4.6(b) cho thấy một đường cong trễ tiêu biểu. Sự biến dổi của biên độ và thời gian trễ theo tần số sẽ làm méo dạng biên độ và pha. 3.Các cuộn phụ tải: Đối với một đường truyền hai dây, hệ số suy hao α được tính bằng phương trình gần đúng. Khi phân tích chi tiết ta thấy rằng, sự suy hao của một đường dây có thể giảm nếu điện cảm L của nó được gia tăng, do đó tạo ra một hằng số nữa trong dải tần số tiếng nói.Thực chất L phải đượcgia tăng nhiều hơn điện cảm của một đường dây bất kỳ. Để giảm sự suy haocủa một đường dây, người ta đặt nối tiếp với đường dây các điện cảm rời rạc hoặc “tập trung”, gọi là các cuộn phụ tải. Các cuộn dây được đặt ở những diểm cách đều nhau để đặt được hiệu quả mong muốn. Một dạng sắp xếp điển hình là sử dụng các cuộn cảm 88mH đạt cách nhau 1,8 km. Khi sử dụng cuộn phụ tải, sự suy hao của đường dây được giảm và duy trì tần số tương đối lên tới tần số cắt tới hạn, trên tần số cắt này là sự suy hao sẽ gia tăng. Điều này được trình bày trong hình 4.7. 6 88 mH 1,8 km loading 5 unloaded 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 (b) Altenuation with lurnced loading HÌNH 4.7 Cuộn phụ tải và ảnh hưởng đối với sự suy hao vòng thuê bao. Vận tốc truyền lan của một đường dây có phụ tải cũng tạo ra một hằng số nữa, và nhỏ hơn đường dây không có phụ tải. Việc làm cho Vp là hằng số sẽ làm cho giảm được méo pha, tuy nhiên thời gian trễ tuyệt đối lại tăng lên và làm xấu đi vấn đề tiếng dội. Các cuộn dây phụ tải phải được di chuyển theo các vòng thuê bao để các tần số trên giá trị tần số cắt được bỏ đi, trường hợp này dùng cho các đường dây truyền dữ liệu tốc độ cao. 4. Suy hao tín hiệu, các mức công suất và nhiễu: Trên mạng điện thoại có n chuyển mạch, sự mất mát công suất tín hiệu giữa các thuê bao biến động mạnh trong khoảng từ 10 dB tới 25 dB. Sự biến động theo thời gian giữa hai thuê bao bất kỳ nhỏ hơn ± 6 dB. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N cũng quan trọng như độ lớn của tín hiệu thu được. Để tín hiệu thu được có thể tin cậy được, tỷ số S/N phải ít nhất là 30:1 (29,5 dB). Hầu hết nhiễu được tạo ra trên mạng điện thoại có thể chia làm 3 loại: 1.Nhiễu nhiệt và tạp âm: (do sự phát xạ của linh kiện trong bộ khuếch đại) là tiếng ồn ngẫu nhiên dải rộng, được tạo ra do sự chuyển động và dao động của các hạt mang điện tích trong các thành phần khác nhau của mạng. 2.Nhiễu điều chế nội và xuyên âm: là kết quả của sự giao thoa tín hiệu mong muốn với các tín hiệu khác trên mạng. Các tín hiệu giao thoa này ở trên một đôi cáp đạt kề cận với đôi cáp đang sử dụng cho tín hiệu mong muốn, hoặc các tín hiệu được điều chế trên các tần số sóng mang kề cận trên hệ thống FDM. 3. Nhiễu xung: bao gồm các xung điện áp hoặc các xung nhất thời, được tạo ra chủ yếu bởi sự chuyển mạch cơ học trong tổng đài, sự tăng vọt của điện áp nguồn hoặc tia chớp… Việc giảm tối thiểu ảnh hưởng của tiếng ồn trên tín hiệu thu là điều có thể thực hiện được bằng cách sử dụng việc truyền các mức công suất cao có thể có. Tuy nhiên các mức tín hiệu cao trên mạng sẽ làm tăng sự điều chế nội và xuyên âm. Cần có sự thỏa hiệp trong sự thiết lập mức truyền, mức công suất lớn nhất cho phép, được điều khiển chính xác bởi cấp mạng có thẩm quyền. Các quy định đã công bố về mức vông suất lớn nhất cho phép phụ thuộc vào loại tín hiệu đang gởi (ví dụ phụ thuộc vào chu kỳ và tần số làm việc). Thường các mức công suất truyền phải nhỏ hơn 0 dBm (1mW). Mức công suất nhiễu ngẫu nhiên đo được ở các thiết bị đầu cuối của thuê bao tiêu biểu trong khoảng –40 dBm. Nhiễu xung là thảm họa lớn nhất trong việc truyền dữ liệu và khả năng dự đốn sự xuất hiện của nhiễu là nhỏ nhất. Khi xuất hiện nhiễu xung, kết quả là một lỗi xung xảy ra và một số bit bị mất. Do đó cần có các mạch phát hiện lỗi như kiểm tra parity. Nhiều protocol yêu cầu phải có bộ sửûa sai dể báo cho bên phát biết rằng thu không có lỗi (error free) cho từng khối dữ liệu trước khi gởi khối kế tiếp. III.VÒNG NỘI BỘ VÀ TÍN HIỆU BÁO: Vòng nội bộ của thuê bao là một đường hai dây cân bằng nối với đài cuối, trở kháng đặc tính khoảng 500Ω đến1000Ω (thường là 600 Ω ). Một nguồn chung của đài cuối cung cấp nguồn 48 VDC cho mỗi vòng thuê bao. Hai dây dẫn được nối với tip và ring- thuật ngữ dùng để mô tả jack điện thoại. Hình 4.8 minh họa vòng nội bộ và jack cắm điện thoại. Đường ring có điện thế –48 VDC đối với tip. Tip được nối đất (chỉ đối với DC) ở đài cuối. + tip 48V _ ring Khi thuê bao nhấc máy (off-hook) làm đóng tiếp điểm chuyển mạch, tạo nên một dòng điện xấp xỉ 20 mADC chạy trong vòng thuê bao. Ở chế độ off-hook, điện thế DC rơi trên đường dây giữa tip và ring khoảng 48V ở thiết bị đầu cuối của thuê bao điện thoại. Tín hiệu thoại âm tần được truyền trên mỗi hướng của đường dây khi có sự thay đổi nhỏ của dòng điện vòng. Sự thay đổi của dòng điện gồm tín hiệu AC chồng chập với dòng điện vòng DC. Một phương pháp giao tiếp vòng trung kế thông thường (loop- trunk) ở đài cuối. Tín hiệu âm tần được ghép biến áp giữa mạch thuê bao và mạch trung kế. Cuộn relay vòng (loop-relay) của đài cuối cảm nhận dòng điện vòng trung bình và truyền trạng thái off-hook, on-hook tới đài bằng cách đóng hoặc mở tiếp điểm. Tụ C để thốt tín hiệu AC rơi trên cuộn relay. Điều quan trọng cần biết là các tín hiệu AC và trở kháng AC so với đất, là vòng cân bằng, mặc dù hai dây dẫn có điện thế là –48V và được nối với đất (ở trạng thái off-hook). Khi đài cuối phát hiện trạng thái off-hook, xung mời quay số (dial tone) được phát đến vòng thuê bao, đồng thời tổng đài sẵn sàng nhận các số của vòng thuê bao được gọi. Tín hiệu báo có thể dùng xung (đĩa quay số), hoặc mỗi số có thể mã hóa tần số bằng cách sử dụng các cặp tần số hoặc xung đặc biệt. Phương pháp sau thích hợp khi sự quay số là phím bấm (touch-tone) hoặc DTMF (dial-tone multiple frequency) quay số bằng xung tần số kép. Trong việc quay số bằng dĩa quay, mạch vòng được đóng hoặc ngắt bởi một chuyển mạch được nối với một cơ cấu quay số. Các chuỗi xung đồng nhất đuợc tạo ra tương ứng với số được quay, như hình 4.10. Thời gian của mỗi chu kỳ thường là 100ms, trong đó 40% chu kỳ làm việc. Do điều khiển bằng tay, nên thời gian giữa các số liên tiếp có thể thay đổi từ 0,5 đến 1 giây. 20 mA 0 mA 100ms HÌNH 4.10 Các xung quay số của số 3. Khi sử dụng DTMF để quay số, các số được chọn bởi các chuyển mạch bằng nút bấm và một cặp tần số riêng được phát đồng thời với mỗi số. 697 1 2 3 (Freq-tol =15% 770 4 5 6 852 7 8 9 941 • 0 1209 1330 1477 1633 Hz High band HÌNH 4.11 Các tần số DTMF. Hình 4.11 trình bày phương pháp phân cặp tần số này. Mỗi cặp tần số (tone) xuất hiện tối thiểu 40 ms. Thời gian tối thiểu giữa các số là 60 ms. Sự quay số bằng phím bấm có thể nhanh hơn 10 lần quay số bằng dĩa quay. Để điện thoại của thuê bao đổ chuông, một tín hiệu cấp dòng chuông có biên dộ xấp xỉ 90 Vrms (tần số 20 Hz) được lấy từ đài cuối đưa tới đường dây. Để báo hiệu tốt trạng thái on/off-hook, tín hiệu quay số và âm hiệu chuông, điện trở nối tiếp của mạch vòng không được vượt quá 1300 Ω (bao gồm điện trở của mạch vòng, điện thoại và các cuộn phụ tải). Một vòng 7 km sử dụng cỡ dây 24 có diện trở là 1200 Ω. Sự mất mát tín hiệu cho phép giữa thuê bao và đài cuối lớn nhất khoảng 9 dB, tiêu biểu là khoảng 4 dB. Sự mất mát tín hiệu trên đường dây cỡ 24 không có phụ tải khoảng 1,4 dB/km. • IC giao tiếp vòng thuê bao (subscriber loop interface IC: SLIC) Vòng thuê bao nội bộ sử dụng một đường hai dây cân bằng. Các cặp như vậy được dùng để truyền theo hai hướng giữa thuê bao và đài điện thoại trung tâm. Sự giao tiếp này cần có bộ truyền đổi hai dây ra bốn dây để tín hiệu phát và thu có thể tách riêng ra trên các mạch hai dây riêng rẽ. Nhiều mạch trung kế sử dụng các đường truyền bốn dây, một cặp cho mỗi hướng giữa các đài. Trong quá khứ mạch chuyển đổi hai ra bốn được thưc hiện bởi biến thế âm tần đặc biệt gọi là hybrid. Dạng đơn giản nhất là một biến thế hybrid ghép một cuộn dây ở phía vòng thuê bao và hai cuộn dây riêng rẽ phía đường trung kế hoặc tổng đài. Trong thực tế, các biến thế này phức tạp hơn nhiều để có sự phối hợp trở kháng giữa mạng điện thoại và tín hiệu gọi. Vào những năm cuối thập kỷ 1970, công nghệ bán dẫn phát triển, các mạch IC giao tiếp vòng thuê bao đầu tiên ra đời để thay thế sự cồng kềnh của biến thế hybrid. CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU LINH KIỆN I. OPTO 4N35: 1 Mô tả chung: Opto 4N35 là bộ ghép quang được cấu tạo bởi photodiode và phototransistor. Bộ ghép quang dùng để cách điện giữa những mạch điện có sự khác biệt khá lớn về điện thế. Ngồi ra còn được dùng để tránh các vòng đất gây nhiễu trong mạch điện. Thông thường bộ ghép quang gồm 1 diode loại GaAs phát ra tia hồng ngoại và một phototransistor với vật liệu silic. Với dòng điện thuận diode phát ra bức xạ hồng ngoại với bước sóng khoảng 900 nm. Năng lượng bức xạ này được chiếu lên bề mặt của phototransistor hay chiếu gián tiếp qua một môi trường dẫn quang. Đầu tiên tín hiệu phần phát (Led hồng ngoại) trong bộ ghép quang biến thành tín hiệu ánh sáng, sau đó tín hiệu ánh sáng được phần tiếp nhận (Phototransistor) biến lại thành tín hiệu điện. Tính chất cách điện: bộ ghép quang thường được dùng để cách điện giữa 2 mạch điện có điện thế cách điện khá lớn. Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay tín hiệu điện có tần số khá cao. Điện trở cách điện : đó là điện trở với dòng điện một chiều giữa ngõ vào và ngõ ra của bộ ghép quang có trị số bé nhất là 1011 Ω, như thế đủ yêu cầu thông thường. Nhưng chúng ta cần chú ý dòng diện rò khoảng nA có thể ảnh hưởng đến hoạt động của mạch điện. Gặp trường hợp này ta có thể tao những khe trống giữa ngõ vào và ngõ ra. Nói chung với bộ ghép quang ta cần phải có mạch in tốt. 2 Hình dạng và mô tả chân : ANODE 1 6 BASE CATHODE 2 5 COLLECTOR NC 3 4 EMITTER 3 Tính chất : - Nguồn cung cấp Vcc = + 5 V ở chân số 5 - Tín hiệu được đưa vào chân số 1 và 2 - Tín hiệu lấy ra ở chân 4 - Hiệu điện thế cách điện là 3350 V - Hệ số truyền đạt 100% - Được ứng dụng trong một số mạch cách ly và mạch điều khiển II. VI MẠCH THUẬT TỐN TL082: TL082 gồm 2 vi mạch thuật tốn 741 trong cùng một vỏ. Vi mạch thuật tốn tiêu chuẩn 741 là loại vi mạch đơn khối tích hợp lớn được chế tạo theo công nghệ màng mỏng. Nhờ khả năng tích hợp lớn nên phạm vi ứng dụng trong thực tế rất rộng rãi và đa dạng. Ưu điểm nổi bật của vi mạch là làm việc tốt ở mức điện áp thấp đến ± 5V, ngồi ra còn có các đặc tính chung như sau : - Không cần bù tần số, tăng độ ổn định ở chế độ làm việc tuyến tính. - Có mạch bảo vệ ngắn và quá tải ở ngõ ra. - Có độ lệch điểm trôi về zero nhỏ. - Không bị khóa nếu tín hiệu đưa đến ngõ vào không thích hợp. - Hệ số nén đồng pha lớn. - Tiêu hao công suất nhỏ. 1 Mô tả chân: OUT 1 1 8 VCC + 8 IN 1 _ 2 7 OUT 2 3 1 IN 1 + 3 6 IN 2 + 2 VCC _ 4 5 IN 2 _ 4 2 Các tính năng kỹ thuật : Về mặt nguyên lý, vi mạch lý tưởng sẽ có tổng trở vào vô cùng lớn, tổng trở ra vô cùng nhỏ, tốc độ bám giữ tín hiệu ra với tín hiệu vào không bị giới hạn và có băng thông rất rộng. Nhưng thực tế thì không có chuyện đó. Độ khuếch đại điện áp hay độ lợi: mạch dùng vòng hồi tiếp, gọi là vòng hở độ lợi riêng vào khoảng Av = 105 dB. Tổng trở vào : vài chục MΩ. Tổng trở ra : khoảng 1 ÷ 100 Ω. Dòng phân cực ngõ vào : khi dùng transistor luỡng cực ở tầng đầu vào, giá trị IB = 0.1 ÷ 0.8 μA. Nguồn cung cấp : thông thường dùng nguồn lưỡng cực để khai thác hết hiệu suất của vi mạch. Giá trị sử dụng ± 5V. Tín hiệu vào không vượt quá Vcc. Nó được giới hạn ở giá trị tối đa bởi Vcc. Giá trị cực đại cho phép thường nhỏ hơn Vcc từ 1÷2V. III. IC LM 567 : LM 567 là IC tách tone và tần số, đó là một bộ PLL (phase locked loop) với sự tách khóa đồng bộ AM và mạch công suất ngõ ra. Chức năng gốc của nó là để lái một tải trong một phạm vi băng tách. Tần số trung tâm của băng và sự trễ ở ngõ ra được xác định một cách độc lập. Đặc tính: - Sự ổn định cao của tần số trung tâm. - Băng thông điều khiển độc lập. - Ngõ ra logic có thể tương hợp với dòng 100mA trở xuống. - Có khả năng chống nhiễu cao. - Điều chỉnh tần số bằng một biến trở bên ngồi có giá trị từ 20 ÷ 1000 Ω.. Ứng dụng: - Tách tone - Điều khiển xa bằng tia hồng ngoại - Truyền gói - Điện thoại vô tuyến - Bộ dao động chính xác Sơ đồ khối vi mạch LM 567: OUTPUT OUT LOW PASS LOOP GND IN TIMING RESISTOR PHASE LOCKED LOOP (PLL) QUADRATURE PHASE VCC • Chân 1 : lọc ngõ ra • Chân 2 : lọc thông thấp • Chân 3 : ngõ vào • Chân 4 : nguồng cung cấp • Chân 5, 6 : mạch dao động RC • Chân 7 : ground • Chân 8 : ngõ ra Công thức thiết kế : Tần số trung tâm : Băng thông Tần số trung tâm của vòng khóa pha PLL : ¾ Là tần số tự do của bộ dao động khi chưa có tín hiệu vào. ¾ Băng thông của vòng khóa pha là phạm vi của tần số xung quanh tần số trung tâm fO mà một tín hiệu vào trên điện áp ngưỡng (20 mVRMS) sẽ gây ra mức logic 0 ở ngõ ra. ¾ Phạm vi khóa là phạm vi tần số rộng nhất mà trong đó tín hiệu vào sẽ giữ được trạng thái logic 0 ở ngõ ra. V. IC GHI PHÁT NGỮ ÂM: 1 ISD 15XX: ISD15XX là các IC có các tính năng ưu việt, giá tương đối thấp sử dụng thuận lợi trong các mạch ghi phát âm ngữ. Thời gian ghi phát trong mạch điện ngữ âm hệ này chừng 4.8÷32 giây, nó có thể nối tiếp với các điện trở điều chỉnh dao động. Linh kiện 1506 1510 1520 Thời gian ghi phát 4.8 6.0 7.2 9.6 8 10 12 16 16 20 24 32 Tần số lấy mẫu 8.0 6.4 5.3 4.0 8 6.4 5.3 4 8 6.4 5.3 4 ( KHZ ) Dãi rộng điển hình 3.4 2.6 2.3 1.7 3.4 2.6 2.3 1.7 3.4 2.6 2.3 1.7 ( KHZ ) Điện trở dao động 80 100 120 160 80 100 120 160 80 100 120 160 CR fo **1.1 1= cfo ViBW * 1070= • Cấu tạo : IC 15XX là các mạch IC ngữ âm dùng kỹ thuật CMOS, bên trong nó bao gồm : ¾ Bộ dao động ¾ Bộ tiền Micro ¾ Bộ AGC ¾ Bộ lọc ¾ Bộ lọc phẳng và kích loa cùng với EPROM Sơ đồ khối bên trong được trình bày ở hình sau: VccA VssA VssD VccD Test Player Recled Rec Playl IC có một đầu duy nhất để điều khiển ghi âm (REC). Hai đầu điều khiển 2 loại phát âm với 2 kiểu kích : kích sườn lên và kích mức điện. Sau khi kết thúc việc ghi phát, IC này tự động bước vào trạng thái tiết kiệm điện. Sơ đồ chân : 1 28 14 15 - Chân 2 là đầu ghi âm: REC ở mức cao thì ghi âm, rec xuống mức thấp ngừng ghi âm. - Chân 3 (PLAYER) là đầu kích phát âm ở sườn lên. - Chân 4 (PLAYL) kích mức điện phát âm, từ mức điện thấp biến thành mức điện cao thì IC bắt đầu phát âm. Ck Ro Sp+ Sp- Nhịp đồng hồ Clk Định giờ Lấy mẫu Bộ chuyển tiếp analog EPROM Bộ giải mã Bộ lọc phẳng Bộ lọc trượt AGC Điều chỉnh nguồn điện Linh kiện điều khiển VSSD /RECLED REC VCCD PLAYER CLK NC NC NC NC NC NC NC NC NC NC MIC ROCS NC VCCA MIC REF SP+ AGC VSSA VCCA SP_ - Chân 10 là đầu vào MICRO, bên trong được nối với bộ tiền khuếch đại, micro nối ngồi nên thông qua các tụ điện nối tiếp ghép với nó. - Chân 12 là đầu vào gốc chuẩn MICRO REF, đây là đầu vào chiều ngược của bộ tiền khuếch đại. - Chân 13 là chân điều khiển độ lợi AGC. - Chân 15 và 17 là 2 đầu ra loa SP+, SP_. Đầu ra này có thể kích các loa trên 8 Ω. - Chân 19 là chân ROSC có thể thay đổi chu kỳ ghi và phát âm. - Chân 25 là chân TEST, chân này nên nối đất. - Chân 26 là xung nhịp đồng hố XCLK. 2 APR 9600: Chip ghi phát ngữ âm APR 9600 mới nhất mà công ty Đài Loan đưa ra thị trường là kế tục kỹ thuật của công ty ISD của Mỹ với tạp âm thấp, âm chất tốt, không sợ ngắt điện, có thể ghi lại nhiều lần, có thể thu phát từ 32 ÷ 60 giây. / M1-message SP / M2- next RE / M3 Ext CLK / M4 MSEL2 / M5 MSEL1 / M6 / CE OSCR / STROBE / M7- end Ana- out / M8- option Ana- in / BUSY AGC BE MIC REF VSSD MIC VSSA VCCA SP+ SP_ Tham số tính năng điện của APR 9600 : - Điện áp nguồn là 4.5 ÷ 6.5 V - Dòng điện trạng thái tĩnh là : 1μA - Dòng điện hoạt động : 25mA Có thể có nhiều thao tác để điều khiển việc thu phát của APR 9600, tóm lược có thể chia thành 2 loại điều khiển đó là: điều khiển nối tiếp và điều khiển song song. • Điều khiển song song : 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 22 8 21 9 20 10 19 11 18 12 17 13 16 14 15 - MSEL 1 ở mức [1] - MSEL 2 ở mức [0] - M8 tùy ý + Trạng thái ghi âm: - RE ở mức [1] Nhấn chặt phím M1 ( nghe tiếng “tit” ), đèn BUSY sáng thì ta bắt đầu ghi âm đoạn 1. Khi thả phím M1 ra và đèn BUSY tắt thì ngừng ghi âm. Nhấn lần lượt phím M2, M3, M4 … để ghi âm các đoạn khác. Khi ghi âm có thể không theo một thứ tự nào cả, có thể ghi tùy ý một đoạn nào đó đầu tiên cũng được. Mỗi đoạn ghi âm có thể dài ngắn khác nhau nhưng tổng thời gian ghi âm không vượt quá 60 giây. + Trạng thái phát âm: - RE ở mức [0] Nhấn phím M1 là phát âm đoạn thứ 1, muốn dừng thì lại nhấn phím M1. Nếu ta nhấn chặt phím M1 thì sẽ phát âm tuần hồn bắt đầu từ đoạn 1 đến khi ta thả phím ra. Các phím M2, M3, M4… lần lượt điều khiển các đoạn còn lại. Phím /CE là phím dừng, muốn ngưng việc phát âm ta nhấn phím /CE. • Điều khiển nối tiếp: MSEL 1 ở mức [0] MSEL 2 ở mức [0] M8 ở mức [1] + Trạng thái ghi âm : RE ở mức cao [1] Nhấn phím M1 là ghi âm đoạn thứ 1, thả phím ra là dừng lại. Lại ấn phím M1 ghi âm đoạn tiếp theo, cứ như vậy cho đến hết. + Trạng thái phát âm : có 2 trạng thái phát âm : - RE = [0], M8 = [1]. Ấn phím M1 là phát âm đoạn thứ 1, lại ấn phím M1 sẽ phát âm đoạn thứ 2, cứ lần lượt như thế cho đến khi đoạn cuối cùng kết thúc là dừng việc phát, cần phải nhấn phím /CE để phục vị về đoạn 1. - RE = [0], M8 = [0]. Ấn phím M1 là bắt đầu phát âm đoạn 1, lại ấn phím M1 là phát âm đoạn 2. Phím M2 lúc này có nhiệm vụ dịch chuyển 1 đoạn, bây giờ nếu ta nhấn M2 rồi nhấn M1 thì sẽ phát âm đoạn 4. CHƯƠNG V: THIẾT KẾ CHI TIẾT I SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT: ¾ Khối giao tiếp đường dây có nhiệm vụ giao tiếp với đường line cả tín hiệu lẫn tín hiệu thoại. ¾ Đảm bảo trở kháng 600 Ω. ¾ Khối nhận biết tín hiệu chuông nhận biết được khi tổng đài đổ chuông. ¾ Bộ đếm sẽ đếm số lần đổ chuông. ¾ Mạch điều khiển relay sẽ điều khiển relay tạo trạng thái nhấc máy giả. ¾ Mạch hybrid và mạch lọc cách ly tín hiệu thu và tín hiệu phát, loại bỏ những tín hiệu có tần số cao hơn tần số tín hiệu thoại. ¾ Mạch phát tiếng nói sẽ phát ra tiếng nói : “chủ nhà đi vắng…” khi mới tạo trạng thái nhấc máy. Giao tiếp đường dây Nhận biết chuông Bộ đếm Mạch điều khiển relay Mạch phát tiếng nói Mạch thu tiếng nói Mạch hybrid và mạch lọc Mạch phát hiện busy tone Mạch định thời Cổng logic ¾ Mạch phát hiện busy tone khi có tín hiệu báo bận khối này sẽ phát hiện và đưa tín hiệu nhằm giải tỏa mạch ghi kết thúc. ¾ Mạch thu tiếng nói có nhiệm vụ thu lại lời nhắn. ¾ Mạch định thời có nhiệm vụ giải tỏa mạch ghi tiếng nói khi gặp trường hợp máy bị kênh. II MẠCH GIAO TIẾP ĐƯỜNG DÂY VÀ CẢM BIẾN CHUÔNG: 5V Ring C1 Dz R2 Bridge C2 4N35 Tip 7414 R4 Tạo CLK cho bộ đếm C4 R3 • Nguyên lý hoạt động: Bình thường khi chưa có tín hiệu chuông thì điện áp trên đường dây là Vdc có trị số 48V, tụ C1 ngăn dòng DC nên không có dòng phân cực cho diode quang vì thế diode quang tắt. Điện áp ở chân vào của IC 7414 là mức [0] do đó ngõ ra sẽ là mức [1]. Khi có tín hiệu chuông thì điện áp trên đường dây có trị hiệu dụng là 70 ÷ 90 Vrms và tần số là 25Hz, tín hiệu này qua tụ C1, và cầu diode cho nên tạo dòng phân cực thuận cho diode quang dẫn. Điện áp chân 1 của 7414 sẽ là [1] và áp ngõ ra sẽ là [0], tạo thành một xung kích cho bộ đếm. • Tính tốn các giá trị linh kiện: Chọn điện áp hiệu dụng tín hiệu chuông là Vrms = 90V Chọn IDC = 5mA Chọn điện áp ngõ ra cầu chỉnh lưu là VDC = 15V Dòng IAC qua cầu chỉnh lưu được tính theo công thức: IAC = (π/2)*IDC = 7.85*10-3 A Chọn điện áp rơi trên diode chỉnh lưu là 0.7 V • Điện trở hạn dòng R2 : Chọn điện áp ghim cho diode Zener là Vz = 12V Ω=−−=−−= − 36010*5 2.112152 3Idc VdiodeVzVdcR Chọn giá trị thực tế là R2 = 330 Ω • Điện trở hạn dòng qua Transistor quang R3: Khi Transistor dẫn bảo hòa thì VSat = 0.2V ⇒ VR3 = Vcc – VSat = 5 – 0.2 = 4.8V Chọn R3 = 1K • Tụ lọc C2: Tụ C2 được tính sau cho có thể bypass một phần tín hiệu chuông và tồn bộ tín hiệu thoại. Thông thường người ta sẽ chọn ZC2 = R2 ⇒ ZC2 = 330 Ω Chọn C2 = 22 μF / 50 V • Tụ C1 : Ta có: Mặt khác, ta có phương trình: IAC*ZC1 + 2*VD + VAC = 90 ⇔ 7.85*10-3*ZC1 + 2*0.7 + 25.2 = 90 ⇔ ZC1 = 8076.4 Ω ⇒ C1 = 0.7 μF Chọn C1 = 0.68 μF / 150 V VVac 2.2515* 2*330*10*22*25*4 1330*10*22*25*4 6 6 =+=⇒ − − Ω===⇒ − 100010*5 8.43 3 3 E R I V R F fZ C C μπ 3,19330*25*14.3*2 1 2 12 2 ≈==⇒ Vdc RCf RCfVac * 2****4 )1***4( 22 22 += * Mạch tích phân R4, C4 Mạch tích phân có thời hằng τ = R4*C4 trong thời gian ≤ 2s phải thu được mức điện áp ngưỡng từ logic 0 lên logic 1 của cổng NOT (loại Schmitt trigger), mức điện áp ngưỡng Vn =3.5V ứng với điện áp nguồn 5V. Vn Vh Vin Vout Ta có tần số tín hiệu chuông là 25 Hz, suy ra chu kì T =0.04s. Như vậy khi có chuông qua opto ta nhận được xung như sau : 0.04s 2s Tín hiệu vào là một chuỗi xung, thời hằng τ = R4*C4 của mạch lớn hơn rất nhiều chu kì của một xung. Như vậy quá trình quá độ chưa kết thúc thì có 1 xung khác tác động tiếp vào mạch nên điện áp cứ thế tăng dần. Do điện áp trên tụ nạp chưa đến giá trị max thì đã xả, thời gian xả chưa hết thì phải nạp tiếp vì thế điện áp cứ tăng dần. Vc(t) t Giản đồ thời gian nạp tụ Vc (t) = Vcc*( 1 – e-t/τ ) với τ = R4*C4 Ta chọn τ (thời hằng) của mạch phải lớn hơn chu kì một xung tín hiệu chuông. Như vậy quá trình quá độ chưa kết thúc thì có một xung khác tác động tiếp vào mạch nên điện áp cứ thế tăng dần lên. Để đơn giản cho việc tính tốn, ta chọn τ = 0.2s, chọn tụ C4 =30μF, ta có : Chọn giá trị thực tế R4 = 6,8 KΩ. Vậy điện áp của tụ C4 sau 0,02s là: VC ( 0,02 ) = 4,8.(1 – e-0,02 / 0.2 ) = 0,46V Như vậy để đạt được 3,5V thì mất một khoảng thời gian là 0,3s. Tụ C4 được nạp qua R4 và xả qua (R4 + R3), như vậy tụ C4 xả rất chậm ta xem như nó nạp mà không xả. Vậy ta có thể xem đáp ứng của mạch tích phân ứng với 1 xung có T = 2s. V T 2s Ω== − KR 7,610.30 2.04 6 III MẠCH ĐẾM HỒI CHUÔNG: 7414 1 Ctr Relay 2 3 7408 7493 OUT BUSY TONE Mỗi khi có tín hiệu chuông thì mạch cảm biến chuông sẽ nhận biết và xuất ra ở ngõ ra là mức [0], khi không có tín hiệu chuông thì ngõ ra sẽ là mức [1], như vậy ngõ ra của mạch cảm biến chuông sẽ tạo thành xung CLOCK tác động đến mạch đếm hồi chuông. Sau khi đếm 5 hồi chuông thì tại ngõ ra chân số 3 của 7408 (IC cổng And) sẽ là mức [1] và sẽ tác động đến mạch Control Relay. RESET OUTPUT Ro(1) Ro(2) QD QC QB QA H H L L L L L X COUNT X L COUNT A QA B QB QC QD Ro(1) Ro(2) IV MẠCH CONTROL RELAY: Mạch điều khiển relay dùng để chuyển từ mạch nhận biết chuông sang mạch nhấc máy giả. 12V D1 R 7408 C945 8,2 KΩ Sau 5 hồi chuông thì ngõ ra 7408 lên [1], làm cho C945 dẫn, Relay đóng. Tổng đài nhận biết trạng thái nhấc máy là nhờ vào tổng trở của biến áp cách ly. Diode D1 bảo vệ transistor Q tránh quá áp khi Relay đóng ngắt. Ta sử dụng Transistor C945 với các thông số sau: • β = 100 ÷ 300 • PMAX = 250 mW • ICMAX = 100mA Chọn Relay 12V, trở kháng 300 Ω ta có : Chọn hfe = β = 10 mAIcsat 33,39 300 2,012 =−= mA h II fe CSAT B 3933.0==⇒ B DRELAYlCONTROL I VVR 7,02 −−= − Chọn R = 8,2 K V. MẠCH HYBRID VÀ MẠCH LỌC: Như ta đã biết, nguyên lý hoạt động của hệ thống điện thoại là tín hiệu truyền đi và về trên cùng một đôi dây. Nên nhiệm vụ của mạch Hybrid là cách ly tín hiệu thu và phát. Tín hiệu trên đường truyền về chỉ đi theo ngõ Rx vào mạch, và tín hiệu từ hệ thống phát chỉ phát ra theo ngõ Tx đi đến đường dây điện thoại. Mục đích là để người gọi không nghe thấy tiếng nói của mình trong loa, đồng thời ngăn cách phổ tần của tiếng nói. Mạch lọc là lọc thông thấp chủ yếu là lọc lấy tín hiệu thoại (300Hz ÷ 3000KHz), nhằm loại bỏ các tần số cao hơn ngồi ý muốn. 1/ Mạch Hybrid: Mạch Hybrid được thiết kế dựa trên đặc tính của Op-Amp Mạch nhấc máy giả VR R2 3 + 8 Tx !K 330 Ω 1 Rx R1 2 Mạch lọc Mạch phát 4 22K R3 22K Tính tốn và sử dụng linh kiện: mối quan hệ giữa điện áp ngõ ra mạch Hybrid VR và điện áp nhận về từ đường dây VT được xác định bằng phương pháp chồng chập. + Trường hợp VL = 0 Ω=−−= − 33 10.88,710.3933,0 7,07,05R ZL Z2 3 8 + VT 2 VR1 Z1 4 Z3 Nếu xem như Op-Amp là lý tưởng ta có: + Trường hợp VT = 0: ZL VL Z2 3 8 1 VR2 2 Z1 4 VT Z3 Ta có : Áp dụng nguyên lý chồng chập, ta có: 13 1 Z VV Z VV TR −=− −− ( ) TR VZ Z V Z ZZ V 1 3 1 13 1 −+=⇒ − 2ZZ Z V V L L T + =− ( ) TL L R VZZZ ZZZZ V + −=⇒ 21 321 1 L L V ZZ ZV +=+ 2 2 +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += V Z ZV R 1 3 2 1 L L R VZZ Z Z ZV ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +=⇒ 2 2 1 3 2 1 ( ) LLTL L RRR VZZ Z Z ZZ V ZZZ ZZZZ VVV ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +++ −=+= 2 2 1 31 21 321 21 Để triệt tiếng dội thì tín hiệu thu vào VR phải độc lập với tín hiệu phát VT. ⇒ Z1ZL – Z2Z3 = 0 Để tín hiệu từ đường dây đến mạch thu lớn nhất thì ZL+Z2 phải nhỏ nhất. ⇒ Z2 = ZL ⇒ Z1 = Z3 Giá trị chuẩn hóa của ZL trong thông tin là 600 Ω đo ở tần số 800Hz. Tuy nhiên trong băng tần điện thoại ZL thay đổi không đáng kể nên ta có thể xem như thuần trở. ⇒ Z2 = ZL = 600 Ω Do Op-Amp có trở kháng ngỏ vào lớn nên để phối hợp trở kháng ta chọn Z1 và Z3 đủ lớn để phối hợp trở kháng (từ vài chục KΩ trở lên). Trong mạch này ta chọn Z1 = Z3 = 22 K 2/ Mạch lọc thông thấp: Mạch có nhiệm vụ phối hợp trở kháng nhằm lọc lấy băng tần điện thoại (300Hz ÷ 3000KHz), loại bỏ các tần số cao hơn ngồi ý muốn. C1 270μF R1 R2 3 8 1 180K 180K 2 4 R3 8,2K C2 270μF R4 10K Hàm truyền của mạch lọc thông thấp hồi tiếp dương : Để đơn giản trong mạch điện ta chọn R1 = R2 và C1 = C2, lúc đó từ hàm truyền trên ta có hàm truyền đạt được rút gọn như sau: Từ bảng hàm Butterworth ta có : ( ) ( ) ( )[ ] 2212100012211 0 11 SRRCCSARCRRC ASH V V ωω +−+++= ( ) ( )[ ]0022202 0 31 V V ACRSSRC A SH −++= ωω Ta có Để phối hợp trở kháng ta chọn R phải lớn, chọn R = 180K ⇒ C ≈ 260μF , ta chọn C = 270μF. Từ trên ta có AV0 = 3 – 1,4 = 1,6 Mặt khác ta lại có AV0 = 1 + (R3 : R4 ), chọn R3 = 8,2K ⇒ R4 = 8,2 : 0,6 ≈ 13,8 K Chọn giá trị chuẩn R4 = 12K. VI. MẠCH BUSY TONE: Tổng đài cấp Busy-tone khi tất cả các đường dây kết nối thông thoại đều bị bận hay thuê bao bị gọi đang thông thoại, hoặc 2 thuê bao đang thông thoại thì một bên gác máy. Vì vậy ta thiết kế mạch nhận biết tín hiệu busy tone này để nhận biết gác máy của thuê bao ở đầu kia, và đồng thời Reset bộ đếm hồi chuông, tác động đến transistor làm cho relay ngắt, dẫn đến hở mạch tạo nhấc máy và đóng bộ cảm biến chuông. Để nhận biết tín hiệu busy tone có tần số 425Hz, biên độ đỉnh đỉnh 3V ta sử dụng IC LM 567. Đây là một IC chuyên dụng để tách tone có chứa một vòng khóa pha bên trong. Khi tần số đầu vào bằng với tần số trung tâm ( fIN = fOUT ) thì chân ra sẽ có mức logic thấp. Mặt khác do tín hiệu này cũng nằm trong dãi tín hiệu âm tần nhưng có biên độ bằng 3V trong khi biên độ tín hiệu âm tần chỉ khoảng vài chục mV. Vì vậy để việc tách và nhận chính xác ta nên qua bộ so sánh, dùng IC TL 082. Khi biên độ vào lớn hơn một điện áp chuẩn nào đó (Vref) thì tín hiệu sẽ được truyền qua bộ so sánh, còn nhỏ hơn điện áp chuẩn thì không qua bộ so sánh. • Tính tốn: Chọn điện áp chuẩn Vref = 1V, ta có: Chọn R1 = 27 K ⇒ R2 = 2,5K Chọn giá trị thực tế R2 = 2,7 K Đặc điểm của mạch so sánh 1 mức này là biến đổi tín hiệu ngõ vào hình sin thành dạng xung vuông. ( ) 231 00 =−= RCAb Vω 12 2220 == CRb ω C R ω 1= VVcc RR RVref 1 21 2 =+= Vin Vref 0 Vout Vcc Khi có tín hiệu busy tone đưa đến ngõ vào chân số 3 của TL082, ngõ ra sẽ tạo thành một dãy tín hiệu dạng xung có biên độ bằng với mức điện áp nguồn của Op Amp. Tín hiệu xung này qua cầu phân áp R3, R4 để hạn biên cho phù hợp với ngõ vào IC tách tone. Đầu vào chân số 3 của LM 567 chịu điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 0,2V, nên ta có: ⇒ R3 = 60R4 Chọn R4 = 2,2K ta tính được R3 = 132K Chọn R3 = 120K. Công thức tính tần số trung tâm của LM 567: Với R5 và C4 lần lượt là điện trở định thời, tụ định thời (R5 thường được chọn trong khoảng 2K ÷ 20 K). Để tiện lợi ta cho : R5 = R5 + VR5 = 2K Chọn R5 = 1,5K, VR5 = 1K Với f0 = 425 Hz ta có : Chọn C4 = 1μF 12 2,0 43 4 =+ RR R 45