Xem mẫu
- Mục lục
Trang
Lời nói đầu………………………………………………...…..…………2
PHần i: Cơ sở lý thuyết………………………………………..……3
Lý thuyết về tổng đài số…………………………………...…..……3
A.
Lý thuyết về các trường chuyển mạch………………………...…….9
B.
C. Nguyên lý PCM …………………………………………….....…..26
phần II: Thiết kế………………………………………………..….….37
chương I: bộ định thời phát………..……………………….38
Chương II: Bộ ghép kênh………………………………………48
Chương III: tạo m• AMI………………………………...…....…55
Chương iV: Bộ định thời thu…………………...……………58
Chương V: Bộ tách kênh…………………………...…………69
Chương vI: Thiết kế trường chuyển mạch………….…77
A. Trường chuyển mạch T…………………………….………..77
B. Trường chuyển mạch S…………………………...………….94
Kết luận…………………………..…………..………………………….98
Phụ lục……………………………………………………………………99
- Lời nói đầu
Ngày nay khoa học và công nghệ đang phát triển rất nhanh và m ạnh m ẽ. Việc áp d ụng kĩ thu ật
và công nghệ mới để tích cực thúc đẩy dịch vụ viễn thông ngày càng phát triển và m ở ra nhiều d ịch
vụ mới. Kéo theo nó là một số ngành khác cũng phát triển theo. Một trong nh ững công ngh ệ quan tr ọng
có tác động rất lớn và là nền tảng của công nghệ viễn thông đó là công nghệ chuyển m ạch và t ổng đài
số.
Để có thể làm rõ và hiểu sâu hơn về công nghệ chuyển mạch nhằm thiết k ế m ột h ệ th ống
trường chuyển mạch đơn giản gồm 512 số. Ta đi vào nghiên cứu cụ thể từng vấn đề trong việc thiết
kế trường chuyển mạch. Việc thiết kế trong đồ án này chỉ mang tính lý thuyết nhằm tiếp cận với
thực tế đặt ra những hướng phát triển trong thực tế sau này.
Do thời gian có hạn nên chỉ có thể đưa ra được mô phỏng của một vài sơ đồ m ạch nên chắc
chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót nên mong được sự đóng góp của các thầy cô trong bộ môn
và các bạn.
Qua đồ án này em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy các cô trong b ộ môn Đi ện
tử viễn thông và đặc biệt là thầy Phan Thanh Hiền đ• hướng dẫn góp ý rất nhiều để cho em hoàn
thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Hoàng Hoà
PHần i: Cơ sở lý thuyết
Tìm hiểu về cấu trúc tổng đài số
A.
- I. Lịch sử phát triển tổng đài
- Năm 1837, Samuel F. B Morse phát minh ra máy điện tín
- Năm 1876, Alecxander Graham Bell phát minh ra điện thoại
- Đến năm 1878, hệ thống tổng đài đầu tiên được thiết lập, đó là một tổng đài nhân công điện
từ được xây dựng ở New Haven
- Năm 1889, tổng đài điện thoại không sử dụng nhân công được A.B Strowger phát minh
- Năm 1926, Erisson phát triển thành công hệ tổng đài thanh chéo
- Năm 1965, tổng đài ESS số 1 của Mỹ là tổng đài điện tử có dung lượng lớn ra đời
- Tháng 1 năm 1976, tổng đài điện tử số chuyển tiếp hoạt động trên cơ sở chuyển m ạch s ố
máy tính thương mại đầu tiên trên thế giới được lắp đặt và đưa vào khai thác
II. Đặc điểm của tổng đài số SPC
Tổng đài điện tử SPC (Store Program Controller ) là tổng đài được điều khiển theo chương trình ghi
sẵn trong bộ nhớ chương trình điều khiển lưu trữ. Người ta dùng bộ vi xử lý để điều khiển một
lượng lớn công việc một cách nhanh chóng bằng phần mềm xử lý đ• được cài sẵn trong bộ nhớ
chương trình. Phần dữ liệu của tổng đài - như số liệu thuê bao, bảng phiên dịch, xử lý địa chỉ thuê
bao, thông tin định tuyến, tính cước - được ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu. Nguyên lý chuyển m ạch như
trên gọi là chuyển mạch được điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC.
Tổng đài SPC vận hành rất linh hoạt, dễ bổ sung và sửa chữa. Do đó các ch ương trình và s ố li ệu
được ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi theo yêu cầu của người quản lí mạng. Với tính năng như vậy,
tổng đài SPC dễ dàng điều hành hoạt động nhanh thoả m•n theo nhu cầu của thuê bao, cung cấp cho
thuê bao nhiều dịch vụ.
Trong tổng đài điện tử số công việc đo thử trạng thái làm việc của các thiết bị bên trong cũng như các
tham số đường dây thuê bao và trung kế được tiến hành tự động và thường kì. Các k ết qu ả đo th ử và
phát hiện sự cố được in ra tức thời hoặc hẹn giờ nên thuận lợi cho công việc bảo dưỡng định kỳ.
Thiết bị chuyển mạch của tổng đài SPC làm việc theo phương thức tiếp thông từng phần. Điều này
dẫn đến tồn tại các trường chuyển mạch được cấu tạo theo phương thức tiếp thông nên hoàn toàn
không gây ra tổn thất dẫn đến quá trình khai thác cũng không t ổn thất.
Tổng đài điện tử số xử lý đơn giản với các sự cố vì chúng có cấu trúc theo các phiến m ạch in liên k ết
kiểu cắm. Khi một phiến mạch in có lỗi thì nó được tự động phát hiện nhờ chương trình bảo d ưỡng
và chuẩn đoán.
1. Sơ đồ khối của tổng đài SPC
- Hi`nh 1: So dụ` khụ´i chu´c nang tụ?ng da`i SPC.
2. Chức năng của các khối trong tổng đài SPC
2.1 Khối điều khiển trung tâm:
éiờ`u khiờ?n trung tõm thu?c hiờ?n ca´c chu´c nang sau
- Xu? ly´ cuụ?c go?i : Que´t tra?ng tha´i thuờ bao, trung kờ´; nhõ?n xung quay sụ´ va` gia?i ma~
xung quay sụ´; ti`m duo`ng rụ~i; truyờ`n ba´o hiờ?u kờ´t nụ´i/ gia?i toa? cuụ?c go?i; ti´nh cuo´c....
- Ca?nh ba´o: Tu? thu?, pha´t hiờ?n lụ~i phõ`n cu´ng; ca?nh ba´o hu ho?ng;...
- Qua?n ly´: Thụ´ng kờ luu luo?ng; theo do~i cõ?p nhõ?t sụ´ liờ?u; theo do~i d ụ`ng b ụ?...
Bộ điều khiển trung tâm gồm một bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ nhớ trực thuộc. Bộ
xử lý này được thiết kế tối ưu để xử lý cuộc gọi và các công việc liên quan trong m ột t ổng đài. Nó
phải hoàn thành các nhiệm vụ kịp thời hay còn gọi là xử lí thời gian thực hiện các công vi ệc sau đây:
- Nhận xung hay m• chọn số (các chữ số địa chỉ).
- Chuyển các tín hiệu địa chỉ đi ở các trường hợp chuyển tiếp cuộc gọi.
- Trao đổi các báo hiệu cho thuê bao hay các tổng đài khác.
Sơ đồ khối một bộ xử lí chuyển mạch tổng quát được mô tả như sau:
Hình 2: Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch.
Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một bộ xử lí trung tâm, các bộ nhớ chương trình, số liệu và
phiên dịch cùng thiết bị vào/ra làm nhiệm vụ phối hợp để đưa các thông tin vào và lấy các l ệnh ra.
Bộ xử lý trung tâm là một bộ xử lí hay vi xử lí tốc độ cao và có công suất xử lí tuỳ thu ộc vào
vị trí xử lí chuyển mạch của nó. Nó làm nhiệm vụ điều khiển thao tác cuả thiết bị chuyển m ạch.
Bộ nhớ chương trình Dùng để ghi lại các chương trình điều khiển các thao tác chuyển m ạch.
Các chương trình này được gọi ra và xử lí cùng với các số liệu cần thiết.
- Bộ nhớ số liệu dùng để ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết trong quá trình xử lý các cuộc
gọi như các chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận - rỗi của các đường dây thuê bao hay trung k ế...
Bộ nhớ phiên dịch chứa các thông tin về loại đường dây thuê bao chủ gọi và bị gọi, m• t ạo
tuyến, thông tin cước...
Bộ nhớ số liệu là bộ nhớ tạm thời còn các bộ nhớ chương trình và phiên dịch là các bộ nh ớ
bán cố định. Số liệu hay chương trình trong các bộ nhớ bán cố định không thay đổi trong quá trình xử
lí cuộc gọi. Còn thông tin ở bộ nhớ tạm thời (Nhớ số liệu) thay đổi liên tục từ lúc bắt đầu t ới lúc k ết
thúc cuộc gọi.
2.2 Truo`ng chuyờ?n ma?ch :
Chu´c nang là thiờ´t lõ?p tuyờ´n nụ´i giu~a hai hay nhiờ`u thuờ bao cu?a t ụ?ngda`i hay giu~a ca
´c tụ?ng da`i vo´i nhau.
Chu´c nang truyờ`n dõ~n: Truyờ`n dõ~n ti´n hiờ?u tiờ´ng no´i va` ca´c ti´n hi ờ?u ba´o hi ờ?u giu~a ca´c
thuờ bao va` giu~a ca´c tụ?ng da`i vo´i yờu cõ`u dụ? chi´nh xa´c va` tin cõ?y cao.
- Giao tiờ´p thuờ bao: Gụ`m ma?ch diờ?n duo`ng dõy va` bụ? tõ?p trung.
+ Ma?ch diờ?n duo`ng dõy thu?c hiờ?n ca´c chu´c nang BORSCHT.
B : Cấp nguồn (Battery) Dùng bộ chỉnh lưu tạo các mức điện áp theo yêu cầu phù h ợp v ới thuê bao t ừ
điện áp xoay chiều. Ví dụ cung cấp điện gọi cho từng máy điện thoại thuê bao đồng thời truyền tín
hiệu như nhấc máy, xung quay số.
O (Over voltage - protecting): Bảo vệ chống quá áp cho t ổng đài và các thi ết bị do ngu ồn đi ện áp cao
xuất hiện từ đường dây như sấm sét, điện công nghiệp hoặc chập đường dây thuê bao. Ngưỡng điện
áp bảo vệ 75V.
R : Cấp chuông (Ringing): Chức năng này có nhiệm vụ cấp dòng chuông 25Hz, điện áp 75-90 volts cho
thuê bao bị gọi. Đối với máy điện thoại quay số dòng chuông này được cung cấp trực tiếp cho chuông
điện cơ để tạo ra âm chuông. Còn đối với máy ấn phím dòng tín hiệu chuông này được đưa qua m ạch
nắn dòng chuông thành dòng một chiều cấp cho IC tạo âm chuông. Tại kết cuối thuê bao có trang b ị
mạch điện xác định khi thuê bao nhấc máy trả lời phải cắt ngang dòng chuông gửi t ới đ ể tránh gây h ư
hỏng các thiết bị điện tử của thuê bao.
S : Giám sát (Supervisor) : Giám sát thay đổi mạch vòng thuê bao, xử lý thuê bao nh ận d ạng b ắt đ ầu
hoặc kết thúc cuộc gọi và phát tín hiệu nhấc máy, đặt máy từ thuê bao hoặc các tín hi ệu phát xung
quay số.
C : M• hoá và giải m• ( Code / Decode) : Chức năng này để m• hoá tín hi ệu t ương t ự thành tín hi ệu s ố
và ngược lại.
H : Chuyển đổi 2 dây / 4 dây (Hybrid) : Chức năng chính của hybrid là ch ức năng chuyển đ ổi 2 dây t ừ
phía đường dây thuê bao thành 4 dây ở phía tổng đài.
- T: Đo thử (Test) : là thiết bị kiểm tra tự động để phát hiện các lỗi như là đường dây thuê bao b ị h ỏng
do ngập nước, chập mạch với đường điện hay bị đứt bằng cách theo dõi đường dây thuê bao thường
xuyên có chu kỳ. Thiết bị này được nối vào đường dây bằng phương pháp tương tự để kiểm tra và đo
t hử .
Khụ´i tõ?p trung thuờ bao : la`m nhiờ?m vu? tõ?p trung ta?i tha`nh mụ?t nho´m thu ờ bao truo´c
khi va`o truo`ng chuyờ?n ma?ch.
2.3 Giao tiờ´p trung kờ´ :
éa?m nhõ?n ca´c chu´c nang GAZPACHO. No´ khụng la`m chu´c nang tõ?p trung ta?i nhu giao
tiờ´p thuờ bao nhung võ~n co´ ma?ch diờ?n tõ?p trung dờ? trao dụ?i khe tho`i gian, cõn ba`ng ta?i, tr ụ?n
ba´o hiờ?u va` ti´n hiờ?u mõ~u dờ? thu?.
G (Generation of frame) :Phát m• khung nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung đ ể phân biệt t ừng khung
của tuyến số liệu PCM đưa từ tổng đài tới.
A (Aligment of frame) : Sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thống PCM.
Z (Zero string suppression) : Khử d•y số “0” liên tiếp. Do d•y tín hiệu PCM có nhiều qu•ng ch ứa nhiều
bít “0” nên phía thu khó khôi phục tín hiệu đồng hồ. Vì vậy nhiệm vụ này thực hiện khử các d•y bit
“0” ở phía phát.
P (Polar conversion) : Có nhiệm vụ biến đổi d•y tín hiệu đơn cực từ hệ thống thành lưỡng cực đường
dây và ngược lại.
A (Alarm processing) : Xử lý cảnh báo đường truyền PCM.
C (Clock recovery) : Khôi phục xung đồng hồ, thực hiện phục hồi d•y xung nhịp từ d•y tín hiệu thu
được.
H (Hunt during reframe) : Tìm trong khi định lại khung tức là tách thông tin đ ồng b ộ t ừ d•y tín hi ệu thu.
O (Office signalling) : Báo hiệu liên tổng đài. Đó là chức năng giao tiếp để ph ối h ợp báo hi ệu gi ữa
tổng đài đang xem xét và các tổng đài khác qua đường trung kế.
2.4 Ba´o hiờ?u :
- Gồm có thiết bị báo hiệu kênh riêng và thiết bị báo hiệu kênh chung.
Thiết bị báo hiệu kênh riêng làm nhiệm vụ xử lí và phối hợp các loại báo hiệu kiểu m• thập
phân hay đa tần được truyền theo kênh hay gắn liền với kênh truyền tiếng nói cho cuộc gọi t ừ các
tổng đài.
Thiết bị báo hiệu kênh chung thì tất cả các tín hiệu cho tất cả các cuộc gọi giữa t ổng đài nào
đó được truyền di theo một tuyến báo hiệu độc lập với mạch điện truyền tín hiệu tiếng nói lên tổng
đài. (Báo hiệu kênh chung là báo hiệu lên tổng đài. Phương thức này có thể kết hợp các dạng thông tin
báo hiệu xử lí gọi với các dạng thông tin điều hành và bảo dưỡng kỹ thuật cho toàn m ạng. Thiết bị
- báo hiệu kênh chung đóng vai trò phối hợp và xử lý các loại báo hiệu cho các mục đích điều khiển
tổng đài.
- Cung cõ´p nhu~ng thụng tin cõ`n thiờ´t cho tụ?ng da`i nhõ?n biờ´t vờ` ti`nh tra?ng thu ờ bao,
trung kờ´, thiờ´t bi?...
- Trong tụ?ng da`i pha?i co´ chu´c nang nhõ?n, xu? ly´, pha´t thụng tin ba´o hi ờ?u d ờ´n noi thi
´ch ho?p.
2.5 éiờ`u ha`nh, khai tha´c va` ba?o duo~ng
éờ? su? du?ng tụ?ng da`i mụ?t ca´ch co´ hiờ?u qua?, co´ kha? nang pha´t tri ờ?n ca´c di?ch vu?
mo´i, phụ´i ho?p su? du?ng ca´c phuong thu´c dờ~ da`ng trong tụ?ng da`i.
Gia´m sa´t kiờ?m tra ca´c phõ`n cu´ng va` ngoa?i vi, dua ra nhu~ng thụng ba´o cõ`n thi ờ´t cho ca´n b ụ?
diờ`u ha`nh.
Kha? nang khai tha´c ma?ng, thay dụ?i nghiờ?p vu?,qua?n ly´ sụ´ liờ?u cuo´c...
2.6 Gia´m sa´t tra?ng tha´i duo`ng dõy
Pha´t hiờ?n va` thụng ba´o cho bụ? xu? ly´ trung tõm ca´c biờ´n cụ´ mang ti´nh ba´o hi ờ?u. No´ qua?n
ly´ duo`ng dõy theo phuong pha´p que´t lõ`n luo?t. Sau mụ?t khoa?ng tho`i gian nhõ´t di?nh, cụ?ng tra?
ng tha´i duo`ng dõy duo?c do?c mụ?t lõ`n.
2.7 éiờ`u khiờ?n dõ´u nụ´i :
Thiờ´t lõ?p va` gia?i pho´ng ca´c cuụ?c go?i duo´i su? diờ`u khiờ?n cu?a bụ? diờ`u khiờ?n trung tõm.
B. Lý thuyết về các trường chuyển mạch số
I. Giới thiệu chung về chuyển mạch số:
Nhiệm vụ của tổng đài là tạo tuyến đấu nối, nội bộ bên trong tổng đài để nối thông tin thoại
cho các máy điện thoại bất kỳ. Như vậy tổng đài làm việc như một công t ắc còn g ọi là chuyển m ạch
số. Kỹ thuật chuyển mạch dùng để điều khiển chức năng, nhiệm vụ của một tổng đài, trong t ổng đài
tương tự sử dụng chuyển mạch tương tự, trong tổng đài số dùng chuyển mạch số. Hiện nay chủ yếu
sử dụng chuyển mạch số. Chuyển mạch số dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian b ất kỳ
của luồng PCM vào và luồng PCM ra.
Chuyển mạch số có nhiều luồng PCM vào và nhiều luồng PCM ra, có n luồng PCM vào đánh
số từ PCMvo ? PCMvn-1 có m luồng PCM ra đánh số từ PCMro ? PCMrm-1. Mỗi một luồng PCM ra
có R khe thời gian từ TSo ? TSr-1, các khe vào và các khe thời gian ra là khác nhau. Vì v ậy, chuy ển
mạch số thực hiện chức năng của một tổng đài.
Chuyển mạch số có hai loại chuyển mạch chính: chuyển mạch không gian và chuyển m ạch
thời gian, ngoài ra còn có chuyển mạch kết hợp.
- II. Phân hệ chuyển mạch
1. Chuyển mạch thời gian T
Chuyờ?n ma?ch T vờ` co ba?n la` thu?c hiờ?n chuyờ?n dụ?i thụng tin giu~a ca´c khe tho`i gian kha´c
nhau trờn cu`ng mụ?t tuyờ´n PCM.
Vờ` ma?t ly´ thuyờ´t co´ thờ? thu?c hiờ?n ba`ng 2 phuong pha´p sau:
- Phương pháp dùng bộ trễ
- Phương pháp dùng bộ nhớ đệm
1.1 Phuong pha´p du`ng bụ? tr?:
Nguyờn t?c: Trờn du?ng truy?n tớn hi?u, ta d?t cỏc don v? tr? cú th?i gian tr? b?ng 1 khe th?i gian
Hi`nh 3: Phuong pha´p du`ng bụ? trờ~.
Hi`nh 4 : Chuyờ?n ma?ch giu~a hai khe tho`i gian A va` B du`ng bụ? trờ~.
Gia? su? trong khung co´ R khe tho`i gian, trong do´ cõ`n trao dụ?i thụng tin giu~a 2 khe tho`i gian A va`
B Ta cho mõ~u Ma (8 bit PCM) qua n bụ? trờ~ thi` o? dõ`u ra mõ~u Ma se~ co´ ma?t o? khe tho`i gian
TSB. Va` mõ~u Mb qua R-n bụ? trờ~ se~ co´ ma?t o? tho`i diờ?m TSA. Nhu võ?y vi ờ?c trao d ụ?i th ụng
tin da~ duo?c thu?c hiờn.
Nhuo?c điểm: Hiờ?u qua? ke´m, gia´ tha`nh cao.
1.2 Phuong pha´p du`ng bụ? nho´ dờ?m
Du?a trờn co so? ca´c mõ~u tiờ´ng no´i duo?c ghi va`o ca´c bụ? nho´ d ờ?m BM va` do?c ra o? nhu~ng
tho`i diờ?m mong muụ´n. éi?a chi? cu?a ụ nho´ trong BM dờ? ghi hoa?c do?c duo?c cung cõ´p bo?i bụ?
nho´ diờ`u khiờ?n CM.
Hi`nh 5 : Phuong pha´p du`ng bụ? nho´ dờ?m.
Thụng tin phõn kờnh tho`i gian duo?c ghi lõ`n luo?t va`o ca´c t ờ´ ba`o cu?a BM. N ờ´u b la` sụ´ bi´t ma~
hoa´ mõ~u tiờ´ng no´i, R sụ´ khe tho`i gian trong mụ?t tuyờ´n (khung) thi` BM se~ co´ R ụ nho´ va`
dung luo?ng bụ? nho´ BM la` b.R bits.
CM luu ca´c di?a chi? cu?a BM dờ? diờ`u khiờ?n viờ?c do?c ghi, vi` BM co´ R di?a chi?, n ờn dung luo?
ng cu?a CM la` R.log2R bits.
- Trong do´, log2R biờ?u thi? sụ´ bit trong 1 tu` di?a chi? va` cu~ng la` sụ´ duo`ng trong 1 bus. Vi ờ?c ghi
do?c va`o BM co´ thờ? la` tuõ`n tu? hoa?c ngõ~u nhiờn. Nhu võ?y, trong chuyờ?n ma?ch T co´ hai ki ờ?
u diờ`u khiờ?n la` tuõ`n tu? va` ngõ~u nhiờn.
• éiờ`u khiờ?n tuõ`n tu? :éiờ`u khiờ?n tuõ`n tu? la` kiờ?u diờ`u khiờ?n ma` trong do´, vi ờ?c do?c ra
hay ghi va`o ca´c di?a chi? liờn tiờ´p cu?a bụ? nho´ BM mụ?t ca´ch tuõ`n tu? tuong u´ng vo´i thu´ tu?
ngo~ va`o cu?a ca´c khe tho`i gian. Trong diờ`u khiờ?n tuõ`n tu?, m ụ?t b ụ? d ờ´m khe tho`i gian duo?c
su? du?ng dờ? xa´c di?nh di?a chi? cu?a BM. Bụ? dờ´m na`y se~ duo?c tuõ`n tu? tang l ờn 1 sau tho`i
gian cu?a mụ?t khe tho`i gian.
• éiờ`u khiờ?n ngõ~u nhiờn :éiờ`u khiờ?n ngõ~u nhiờn la` phuong pha´p diờ`u khiờ?n ma` trong do´
ca´c di?a chi? trong BM khụng tuong u´ng vo´i thu´ tu? cu?a ca´c khe tho`i gian ma` chu´ng duo?c phõn
nhiờ?m tu` truo´c theo viờ?c ghi va`o va` do?c ra cu?a bụ? nho´ diờ`u khiờ?n CM.
Tu` do´, chuyờ?n ma?ch T co´ hai loa?i : Ghi va`o tuõ`n tu?, do?c ra ngõ~u nhiờn va` Ghi va`o ngõ~u
nhiờn, do?c ra tuõ`n tu?.
Hi`nh 6 : éiờ`u khiờ?n tuõ`n tu? va` ngõ~u nhiờn.
*Ghi tuõ`n tu? / do?c ngõ~u nhiờn :
Bụ? dờ´m khe tho`i gian (Time slot counter) xa´c di?nh tuyờ´n PCM va`o d ờ? ghi ti´n hi ờ?u va`o b ụ?
nho´ BM mụ?t ca´ch tuõ`n tu?, bụ? dờ´m khe tho`i gian la`m viờ?c dụ`ng b ụ? vo´i tuyờ´n PCM va`o,
nghi~a la` viờ?c ghi liờn tiờ´p va`o ca´c ụ nho´ trong bụ? nho´ BM duo?c da?m ba?o bo?i su? tang l ờn
mụ?t cu?a gia´ tri? cu?a bụ? dờ´m khe tho`i gian. Bụ? nho´ diờ`u khiờ?n CM diờ`u khi ờ?n vi ờ?c do?c
ra cu?a BM ba`ng ca´ch cung cõ´p ca´c di?a chi? cu?a ca´c ụ nho´ cu?a BM.
Hi`nh 7: Ghi tuõ`n tu?, do?c ngõ~u nhiờn.
Ca´c kờnh thụng tin sụ´ duo?c ghe´p vo´i nhau theo thoi gian bo?i b ụ? MUX, sau do´, dua d ờ´n b ụ?
chuyờ?n dụ?i tu` nụ´i tiờ´p sang song song dờ? dua ra ca´c tu` ma~ song song 8 bits (M ụ~i tu` ma~ chi ờ
´m 1 khe tho`i gian). Ca´c tu` ma~ na`y duo?c ghi tuõ`n tu? va`o bụ? nho´ BM do gia´ tri? cu?a b ụ? d ờ´m
khe tho`i gian tang lõ`n luo?t lờn 1 tuong u´ng vo´i khe tho`i gian dõ`u va`o. Xen ke? vo´i qua´ tri`nh ghi
la` qua´ tri`nh do?c thụng tin tu` bụ? nho´ BM vo´i ca´c di?a chi? do bụ? nho´ di ờ`u khi ờ?n CM cung cõ
´p. Thụng tin sau khi do?c ra kho?i BM, duo?c chuyờ?n dụ?i tu` song song ra n ụ´i tiờ´p tro? la?i va` sau
do´ duo?c ta´ch ra tha`nh ca´c kờnh dờ? dua ra ngoa`i.
Nhu võ?y, viờ?c ghi do?c BM thu?c hiờ?n 2 chu tri`nh: Ghi va`o BM ụ nho´ co´ di?a chi? do bụ? d ờ´m
khung cung cõ´p (go?i la` chu tri`nh ghi). éo?c ra tu` BM tu` ụ nho´ co´ di?a chi? do CM cung cõ´p (chu
tri`nh do?c).
éụ´i vo´i ti´n hiờ?u thoa?i, fs = 8 KHz do do´ cu´ 125 ms thi` ụ nho´ BM ghi do?c 1 lõ`n.
- Sụ´ kờnh cu?c da?i Rmax=125/(TW+TR). trong do´ TW va` TR la` tho`i gian ghi va` do?c cu?a b ụ? nho
´ BM do nha` sa?n xuõ´t quy di?nh.
*Ghi ngõ~u nhiờn/ do?c ra tuõ`n tu? :
Bụ? nho´ CM cung cõ´p di?a chi? cu?a ca´c ụ nho´ cu?a BM trong chu tri`nh ghi co`n b ụ? d ờ´m khe
tho`i gian cung cõ´p di?a chi? cho viờ?c do?c thụng tin ra kho?i bụ? nho´ BM.
Gia? su? 2 khe tho`i gian A va` B muụ´n trao dụ?i thụng tin vo´i nhau thi` ụ nho´ A trong CM luu gia´
tri? ‘B’ va` ụ nho´ B trong CM se~ luu gia´ tri? ‘A’. Qua´ tri`nh thu?c hiờ?n duo?c ti ờ´n ha`nh nhu sau :
- Bụ? dờ´m khe tho`i gian que´t lõ`n luo?t BM va` CM va` do do´, o? dõ`u ra n ụ?i dung trong ca´c ụ
nho´ BM duo?c do?c ra lõ`n luo?t.
- Trong khe tho`i gian TSA, Mb duo?c do?c ra va` do CMA co´ di?a chi? “B” n ờn mõ~u Ma duo?c ghi
va`o ụ nho´ BMB .
- Trong khe tho`i gian TSB, Ma duo?c do?c ra va` do CMB co´ di?a chi? “A” nờn mõ~u Mb duo?c ghi
va`o ụ nho´ BMA.
=> Nhu võ?y, viờ?c do?c thụng tin tu` BM la` tuõ`n tu? va` ghi va`o la` do CM diờ`u khi ờ?n va` su? trao
dụ?i thụng tin giu~a hai khe tho`i gian A va` B trờn cu`ng mụ?t tuyờ´n PCM da~ duo?c thu?c hi ờ?n.
Hi`nh 8 : Ghi ngõ~u nhiờn, do?c ra tuõ`n tu?.
* éa?c ti´nh cu?a chuyờ?n ma?ch T:
Tho`i gian trờ~ phu? thuụ?c va`o quan hờ? khe tho`i gian va`o, khe tho`i gian ra, tuyờ´n PCM va`o, tuy ờ
´n PCM ra ... Nhung no´ luụn duo?c giu~ o? mu´c thuờ bao khụng nhõ?n thõ´y duo?c vi` tho`i gian tr ờ~
na`y luụn nho? hon tho`i gian cu?a 1 khung cu?a tuyờ´n PCM.
Uu diờ?m: nụ?i bõ?t la` ti´nh tiờ´p thụng hoa`n toa`n. Mụ~i kờnh duo?c phõn bụ´ va`o m ụ?t khe tuong
u´ng. Nhu võ?y, bõ´t ky` dõ`u va`o na`o cung co´ kha? nang chuyờ?n ma?ch d ờ´n ngo~ ra mong mu ụ´n.
Hoa?t dụ?ng cu?a CM dụ?c lõ?p vo´i tin tu´c, co´ kha? nang chuyờ?n d ụ?i th ờm ca´c bits cha~n le?, ba
´o hiờ?u cu`ng vo´i ca´c byte mõ~u tiờ´ng no´i.
Nhuo?c điểm: Sụ´ luo?ng kờnh bi? ha?n chờ´ bo?i tho`i gian truy cõ?p bụ? nho´. Hiờ?n nay, cụng
nghờ? RAM pha´t triờ?n 1 cõ´p T co´ thờ? chuyờ?n ma?ch 1024 k ờnh.
1.3 Chuyển mạch thời gian thực tế:
Trong thực tế các bộ nhớ kết cuối(CM) và các bộ nhớ lưu thoại (SM) đều được thiết lập từ các chíp
bộ nhớ bán dẫn truy xuất ngẫu nhiên kỹ thuật số(RAM). Một RAM có các cổng xuất nhập d ữ liệu và
địa chỉ, các cổng nhận lệnh đọc và ghi theo đồng hồ định thời. Tất cả các cổng trong RAM ho ạt đ ộng
theo chế độ song song.
- Hình 9- Chuyển mạch thời gian cơ bản dùng RAM
Sơ đồ trên mô tả phương pháp hoạt động của chuyển mạch thời gian. Các t ừ m• PCM nh ập đ ược ghi
vào SM và đực đọc ra trên Bus xuất, dưới sự điều khiển của CM. Địa chỉ của SM được xuất ra t ừ
CM. Địa chỉ đọc và ghi của bộ chọn được lấy ra đồng thời từ “Bộ đếm kênh nhập”. Địa ch ỉ SM là d ữ
liệu vào của bộ CM và địa chỉ vào của bộ chọn CM được đưa tới từ điều khiển t ổng đài.
Để xây dựng các chuyển mạch lớn tiết kiệm và khai thác khả năng v ề t ốc đ ộ của h ệ th ống bán d ẫn,
cũng như chuyển mạch khong gian, các chuyển mạch thời gian thường dùng các m ức siêu ghép và làm
việc theo chế độ song song.
Hình 10. Sơ đồ chuyển mạch thời gian siêu ghép
Sơ đồ hình 10 trên trình bày chuyển mạch thời gian hiện đại đóng vai trò như t ầng đ ầu tiên của m ột
khối chuyển mạch số. Chuyển mạch thời gian kết cuối 16 hệ thống PCM 30 kênh trên phía nh ập và
một Bus siêu ghép trên phía truyền. Hoạt động của chuyển mạch thời gian siêu ghép có thể có thể
được mô tả như Hình 11.
Nguyên lý hoạt động của siêu ghép là nội dung của mỗi đường PCM được ghi liên tục vào bộ đệm
giữ khung của nó (Trong mỗi đơn vị bộ nhớ) và các bộ đệm này đọc định kì, lần lượt b ởi đ ơn v ị
chuyển mạch thời gian. Do đó, việc ghi vào các bộ đệm là liên tục, trong khi đ ọc lên đ ơn vị chuyển
mạch thời gian siêu ghép dưới dạng các khối từ 1 khung của các từ m• PCM. Các dây lựa ch ọn đi ều
khiển từ đơn vị chuyển mạch thời gian lần lượt cấp cho đơn vị lưu trữ, để các khối từ mỗi hệ thống
trong 16 hệ thống PCM 30 kênh có thể được chèn vào moõi siêu khung ghép. Các ngõ ra t ừ 16 b ộ đệm
lưu trữ khung do đó sẽ kết hợp lại với nhau thành 1 ngõ vào siêu ghép đến SM. Tương tự các bộ đệm
xuất trong mỗi đơn vị lưu trữ cũng được nối chung thành các ngõ nhập.
Hình 11. Chuyển mạch thời gian siêu ghép ở ngõ nhập
Trong hình vẽ 11, thiết bị cung cấp cho mỗi hệ thống PCM nhập được trình bày bên trái nét khuất,
trong khi thiết bị bên tay phải của nét khuất được chia sẻ bởi 16 hệ thống PCM. Thủ tục lựa chọn đơn
vị nào trong 16 đơn vị lưu trữ PCM sẽ ghi vào SM được khởi động bởi 1 ‘bộ đếm dòng PCM’ từng
bước từ 0 đến 15 cho mỗi khung đến. Bộ đếm này tạo ra một số nhị phân 1 bit, đại diện cho đơn v ị
lưu trữ PCM được chọn, số nhị phân này sau đó được giải m• và được dùng để đưa vào 1 trong 16
đường điều khiển. Đường điều khiển này sau đó được đưa vào hai tập hợp các cổng AND trong đơn
vị lưu trữ. Khi d• được đưa vào, đến lượt mỗi cổng thoại chuyển nội dung 4 bit của các b ộ đếm giữ
khung liên kết với chung lên bus siêu ghép và sau đó đưa vào SM của đơn vị chuyển m ạch th ời gian.
Đồng thời các cổng địa chỉ kênh chuyển tuần tự các số nhị phân 5 bit biểy diễn cho m ỗi khe trong 32
khe thời gian, các bit nay liên kết với nhau tạo nên một địa chỉ 9 bit cho SM. Như v ậy, m ỗi m ột v trong
- 512 vị trí của SM được địa chỉ hoá một cách tuần tự bởi 9 bit, 4 bit đầu tiên chỉ hệ thống PCM 5 bit
còn lại chỉ khe thời gian cho một hệ thống PCM đó.
2. Chuyờ?n ma?ch khụng gian ( S )
2.1 Nguyờn ly´:
Hi`nh 12 : So dụ` chuyờ?n ma?ch khụng gian tiờ´p thụng hoa`n toa`n va` kh ụng hoa`n toa`n.
Nguyờn ly´ la`m viờ?c cu?a chuyờ?n ma?ch khụng gian du?a trờn co so? chuyờ?n ma?ch kh ụng gian
du`ng thanh che´o. Chuyờ?n ma?ch khụng gian sụ´ la` chuyờ?n ma?ch thu?c hiờ?n vi ờ?c trao d ụ?i
thụng tin cu`ng mụ?t khe tho`i gian nhung o? hai tuyờ´n PCM kha´c nhau.
Khi sụ´ kờnh thoa?i lo´n, ta pha?i ghe´p chung nhiờ`u tuyờ´n PCM. Viờ?c dõ´u n ụ´i giu~a ca´c k ờnh
khụng chi? la` trao dụ?i thụng tin trờn ca´c tuyờ´n khe tho`i gian cu?a tuyờ´n PCM ma` co`n trao d ụ?i
giu~a ca´c tuyờ´n vo´i nhau. Chuyờ?n ma?ch khụng gian la`m nhiờ?m vu? nụ´i ma?ch cho ca´c tuy ờ´n
PCM kha´c nhau o? dõ`u va`o va` dõ`u ra. No´ ta?o ra mụ´i quan h ờ? tho`i gian thu?c cho 1 hay nhi ờ`u
khe tho`i gian.
Xe´t mụ?t chuyờ?n ma?ch khụng gian PCM co´ ma trõ?n mxn vo´i ngo~ va`o va` ngo~ ra mang ca´c ti´n
hiờ?u PCM. Su? nụ´i kờ´t bõ´t ky` giu~a ca´c khe tho`i gian cu?a bus ngo~ va`o vo´i khe tho`i gian
tuong u´ng o? ngo~ ra duo?c thu?c hiờ?n qua diờ?m thụng cu?a ma trõ?n chuyờ?n ma?ch kh ụng gian
pha?i duo?c tiờ´n ha`nh trong suụ´t tho`i gian cu?a khe tho`i gian na`y va` la?p la?i trong ca´c khung k ờ´
tiờ´p cho dờ´n khi cuụ?c go?i do´ kờ´t thu´c. Trong tho`i gian co`n la?i trong tho`i gian m ụ?t khung,
diờ?m thụng na`y co´ thờ? duo?c su? du?ng cho mụ?t cuụ?c go?i kha´c co´ liờn quan. Do do´ vi ờ?c
diờ`u khiờ?n la` pha?i theo 1 chu ky` na`o do´ tuy` thuụ?c va`o tho`i gian cu ụ?c go?i. éi ờ`u na`y duo?c
thu?c hiờ?c nho` bụ? nho´ nụ´i kờ´t CM cu?c bụ? k ờ´t ho?p vo´i ma?ch chuyờ?n ma?ch kh ụng gian.
Hi`nh 13 : Chuyờ?n ma?ch khụng gian sụ´.
Hi`nh 14: Chuyờ?n ma?ch S ma trõ?n 4*4.
Chuyờ?n ma?ch gụ`m ma trõ?n m*n diờ?m thụng do´ng/mo? la` duo?c diờ`u khiờ?n bo?i CM. M ụ~i
di?a chi? nhi? phõn da´nh dõ´u 1 diờ?n thụng thi´ch ho?p dờ? thiờ´t lõ?p n ụ´i kờ´t giu~a ngo~ ra va`
ngo~ va`o trờn bus. Ki´ch thuo´c mụ~i tu` cu?a CM pha?i da´p u´ng duo?c yờu cõ`u cõ´t giu~ di?a chi?
nhi? phõn cho 1 trong n diờ?m thụng va` co´ thờ? thờm 1 dia? chi? dờ? thờ? hiờ?n ra`ng mo?i di ờ?m
thụng trong cụ?t la` mo?. Nhu võ?y gụ`m n+1 di?a chi?. Võ?y, mụ~i tu` CM gụ`m log2(n+1) bits.
Mụ~i bụ? nho´ CM pha?i luu duo?c toa`n bụ? di?a chi? diờ?m thụng trong 1 khung va` d ờ? CM la`m
viờ?c mụ?t ca´ch dụ`ng bụ? vo´i ma trõ?n chuyờ?n ma?ch nờn ca´c ụ nho´ cu?a CM se~ tuong u´ng vo
´i thu´ tu? ca´c khe tho`i gian va`o, cho nờn, no´ pha?i co´ i´t nhõ´t R ụ nho´ (R la` sụ´ khe tho`i gian
- trong mụ?t khung). Nhu võ?y, di?a chi? cu?a diờ?m thụng se~ duo?c n ụ´i trong khe tho`i gian TS1 se~
duo?c luu tru~ trong ụ nho´ dõ`u tiờn trong CM.
Qua´ tri`nh chuyờ?n ma?ch xem xe´t nụ?i dung cu?a tờ´ ba`o su ụ´t khe tho`i gian tuong u´ng va` du`ng
di?a chi? na`y dờ? xa´c di?nh diờ?m thụng cu?a khe tho`i gian na`y. Qua´ tri`nh cu´ ti ờ´p di ờ~n nhu võ?
y cho hờ´t khung, tiờ´p tu?c cho hờ´t mụ?t cuụ?c go?i dờ? sau do´ trong CM co´ su? thay dụ?i va` mo?i
viờ?c se~ duo?c tụ? chu´c la?i.
2.2 Qua´ tri`nh chuyờ?n ma?ch duo?c tiờ´n ha`nh nhu sau
Ca´c ụ nho´ cu?a CM la`m viờ?c dụ`ng bụ? vo´i ca´c khe tho`i gian ngo~ va`o.
- Trong tho`i gian cu?a khe tho`i gian TS1:
ễ nho´ 1 cu?a CM-E co´ gia´ tri? ‘001’ nờn diờ?m thụng dõ`u tiờn cu?a no´ (A-E) do´ng, ca´c ti´n hi ờ?u
tu` ngo~ va`o A duo?c chuyờ?n sang ngo~ ra E trong khoa?ng tho`i gian na`y. ễ nho´ 1 cu?a CM-F co´
gia´ tri? ‘010’ nờn diờ?m thụng thu´ nhi` (B-F) cu?a no´ do´ng va` ca´c ti´n hi ờ?u tu` ngo~ va`o B duo?c
chuyờ?n sang ngo~ ra F.
- Trong tho`i gian cu?a khe tho`i gian TS2:
ễ nho´ 2 cu?a CM-E co´ gia´ tri? ‘010’ nờn diờ?m thụng thu´ nhi` cu?a no´ (B-E) do´ng, ca´c ti´n hi ờ?u
tu` ngo~ va`o B duo?c chuyờ?n sang ngo~ ra E trong khoa?ng tho`i gian na`y. ễ nho´ 2 cu?a CM-F co´
gia´ tri? ‘001’ nờn diờ?m thụng thu´ nhõ´t (A-F) cu?a no´ do´ng va` ca´c ti´n hi ờ?u tu` ngo~ va`o A duo?
c chuyờ?n sang ngo~ ra F.
- Trong tho`i gian cu?a khe tho`i gian TS3 :
ễ nho´ 3 cu?a CMuE co´ gia´ tri? ‘011’ nờn diờ?m thụng thu´ ba cu?a no´ (CuE) do´ng, ca´c ti´n hi ờ?u
tu` ngo~ va`o C duo?c chuyờ?n sang ngo~ ra E trong khoa?ng tho`i gian na`y. ễ nho´ 3 cu?a CMuH co´
gia´ tri? ‘010’ nờn diờ?m thụng thu´ nhi` (BuH) cu?a no´ do´ng va` ca´c ti´n hi ờ?u tu` ngo~ va`o B duo?
c chuyờ?n sang ngo~ ra H.
Nhu võ?y ba`ng ca´ch su? du?ng bụ? nho´ CM , ta co´ thờ? ta?o ra 1 ma trõ?n chuy ờ?n ma?ch co´ th ờ?
la` m*n hay n*n tuy` va`o yờu cõ`u.
2.3 éiờ`u khiờ?n trong chuyờ?n ma?ch S :
Viờ?c xa´c di?nh diờ?m chuyờ?n ma?ch co´ thờ? thu?c hiờ?n ba`ng hai ca´ch :
- éiờ`u khiờ?n theo dõ`u va`o: Xa´c di?nh dõ`u ra na`o se~ n ụ´i vo´i dõ`u va`o tuong u´ng.
- éiờ`u khiờ?n theo dõ`u ra: Xa´c di?nh dõ`u va`o na`o se~ n ụ´i vo´i dõ`u ra tuong u´ng.
Trong chuyờ?n ma?ch S diờ`u khiờ?n theo dõ`u ra thi` trờn ca´c cụ?t ngo~ ra se~ co´ ca´c b ụ? nho´ CM
va` nụ?i dung trong ca´c ụ nho´ cu?a CM se~ cho?n ca´c do`ng ngo~ va`o cho cụ?t ngo~ ra cu?a no´.
- éiờ`u khiờ?n theo dõ`u va`o thi` mụ~i do`ng se~ co´ m ụ?t bụ? nho´ CM di ờ`u khi ờ?n va` n ụ?i dung cu?
a no´ se~ xa´c di?nh ca´c cụ?t ngo~ ra cho do`ng ngo~ va`o cu?a no´.
Hi`nh 15 : éiờ`u khiờ?n theo dõ`u ra.
Hi`nh 1 6: éiờ`u khiờ?n theo dõ`u va`o.
2.4 Ghép kênh mở rộng:
Có thể tăng kích thước của chuyển mạch không gian số bằng cách tăng số khe thời gian trên
mỗi bus. Điều này được thực hiện bằng cách ghép kênh phân thời cho vài hệ thống PCM trên m ỗi bus
nhập với hoạt động giải phân kênh tương ứng lấy tín hiệu từ các bus xuất vào các hệ thống PCM
thành phần Kỹ thuật này được gọi là siêu ghép (super multiplexing). vì các khe th ời gian trên các bus
được ghép tăng cường phải được làm ngắn một cách thích hợp. Điều này có nghĩa là các bit trong
chúng phải được truyền nhanh hơn, sự mở rộng bằng cách gia tăng dung lượng của chuyển m ạch b ị
giới hạn bởi tốc độ hoạt động của các mạch logic hình thành lên các toạ độ điểm. Tốc độ yêu cầu
của các mạch logic có thể được giảm xuống tám lần bằng cách cho các chuyển m ạch ho ạt đ ộng
trong chế độ song song hơn là nối tiếp.Trong trường hợp này sự truyền nối tiếp 8 bit của m ỗi t ừ m•
PCM trên mỗi bus đơn được chuyển thành sự truyền tám bit song song trên m ột bus có tám đ ường.
Chuyển mạch không gian lúc này sẽ bao gồm một ma trận các bus có tám đ ường song song, đ ược k ết
nối bởi các toạ độ điểm có 8 đường. Sự chuyển đổi song song sang nối tiếp được yêu cầu trên phía
xuất của khối chuyển mạch trước khi PCM có thể đến đường dây dưới dạng nối tiếp bình thường
của nó .
Các tuyến tốc độ cao chuyển mạch không gian cho các hệ thống PCM 30 kênh (32 khe th ời
gian) sẽ hoạt động với tốc độ Nx2048 Kbps trong chế độ nối tiếp hay với tốc độ N x256 bps trong
chế độ song song. Một chuyển mạch không gian số thực tế thông thường chứa 16 hệ thống PCM 30
kênh ( 512 khe thời gian ) được siêu ghép trên mỗi tuyến song song t ốc độ cao của ma tr ận. V ới m ỗi
TS có thời gian là 244ns ,các điểm nối hoạt động với tốc độ 4096kps (16 x 256kps).
Hình 17. Điều khiển hướng hàng
2.5 Module hoá:
Giống như tất cả các ma trận vuông, kích thước của một chuyển mạch không gian s ố gia tăng cùng
với số lượng các tuyến cao tốc nhập. Ngay cả mức độ lớn nhất có thể của siêu ghép ,m ột t ổng đài có
dung lượng 20.000 erlangs yêu cầu một chuyển mạch không gian số có khoảng 96x96 cổng (port) .
Hiện nay các chuyển mạch có kích thước như vậy là không thể thực hiện trên m ột bus m ạch in. Một
khía cạnh khác trong việc xây dựng các chuyển mạch không gian số là sự bất lợi về kinh tế khi liên
kết với các tổng đài mới được trang bị đầy đủ với yêu cầu cơ bản về kích thước của nó. Ghánh n ặng
kinh tế có thể kéo dài trong nhiều năm. Do đó, trong thực tế các chuyển m ạch không gian s ố đ ược xây
- dựng bằng cách dùng các module đ• tối ưu kích thước để thực hiện các khối chuyển m ạch có kích
thước phù hợp và có thể mở rộng một cách dễ dàng.
ý tưởng về modul hoá cho một chuyển mạch không gian số đươc thể hiên ở hình 5.4a.Chuyển mạch
này được xây dựng từ một d•y các modul vuông ,mỗi modul là một ma trân 8 x8 trong đó các modul ma
trận điều khiển theo hướng cột 8 x8 chứa 8 bộ ghép kênh luận lý số , mỗi bộ có các kết n ối của nó
( được kí hiệu CM-1 đến CM-8). Đơn vị chuyển mạch không gian nhỏ nhất là m ột modul cung cấp
một chuyển mạch 8 x8. Điều này có thể được mở rông ra 16x16 bằng cách dùng 3 module sau đó m ở
rộng ra 24x24 bằng cách dùng 5 module và cứ thế.
Hình 18. Module hoá cho một chuyển mạch không gian số
3. Chuyển mạch kết hợp (S-T-S)
Trong một khối chuyển mạch S-T-S, chuyển mạch không gian ngõ vào kết nối bus nhập với
một chuyển mạch thời gian trong thời gian của khe nhập, và chuyển m ạch không gian ngõ ra k ết n ối
chuyển mạch thời gian với bus nhập, và chuyển mạch không gian ngõ ra k ết nối chuyển m ạch th ời
gian với bus xuất trong thời gian của khe xuất. Sự sắp xếp này đượcmiêu t ả trong hình 19 b ởi m ột ví
dụ kết nối A1/TS10 với C1/TS45. Với khe thời gian ở bus nhập và khe thời gian ở bus xuất được chỉ
định, hệ thống điều khiển có thể chọn bất kỳ một chuyển mạch thời gian nào có khe nhập TS10 và
khe xuất TS45 tự do. Trong hình 19, chuyển mạch thời gian C3 đ• được chọn và n ội dung CM cho 3
tần được trình bày. Bus A1 được kết nối đến chuyển mạch thời gian B3 trong thời giánT10 qua to ạ đ ộ
3 của hàng A1 trong chuyển mạch không gian ngõ nhập. Do đó vị trí 10 của CM-A1 ch ứa đ ị ch ỉ to ạ đ ộ
“3”. Chuyển mạch thời gian B3 được yêu cầu dịch từ m• PCM từ khe nhập TS10 đến khe xu ất TS45;
do đó, với mỗi chu kỳ ghi và chu kỳ đọc, vị trí 45 chứa địa chỉ “10”. Chuyển m ạch không gian ngõ ra C
kết nối ngõ ra từ chuyển mạch thời gian B3 đến bus ra của C1 toạ độ “3” trong vị trí 45. Có thể nhận
thấy rằng điều khiển đối xứng cho cấu hình S-T-S được thực hiện nếu chuyển mạch không gian ngõ
nhập được định hướng theo hàng và chuyển mạch không gian ngõ ra được định hướng theo cột.
Hình 19. Sơ đồ trường chuyển mạch S-T-S
C. Nguyên lý PCM
Trong phân hệ giao tiếp thuê bao thực hiện kết cuối tổng đài điện tử sô với các m ạch thuê bao
thông qua các đường ghép kênh PCM sơ cấp E1 theo tiêu chuẩn Châu Âu và T1 theo tiêu chu ẩn B ắc
Mĩ – Nhật. Trong đồ án này chủ yếu trình bày về kỹ thuật PCM áp dụng cho luồng E1.
1. Kỹ thuật điều xung m• (Puse Code Modulation)
Điều chế PCM là phương pháp thông dụng nhất chuyển đổi các tín hiệu analog sang digital
(và ngược lại) để có thể vận chuyển qua một hệ thống truyền dẫn số hay các quá trình xử lí s ố
(chuyển mạch hay lưu trữ số). Sự biến đổi bao gồm ba tiên trình: Lấy m ẫu, lượng tử hoá và m• hoá.
- Sau đó là quá trình thứ tư ghép kênh TDM cho một số các kênh. Tuy nhiên PCM không ph ải luôn là
một hệ thống được ghép kênh mà còn được dùng trong dạng kênh đơn.
Điều xung m• PCM được đặc trưng bởi 3 quá trình:
+ Lấy mẫu
+ Lượng tử hoá
+ M• hoá
Việc lấy mẫu có liên quan tới quá trình biến đổi các tín hiệu liên tục thành các tín hi ệu r ời r ạc c ủa
trường thời gian gọi là PAM. Lấy mẫu là khai triển có chu kỳ tín hiệu tương tự để thu được các biên
độ, các tác động tức thời. Giới hạn dưới của tần số lấy mẫu được xác định theo định lý Nyquist.
Lượng tử hoá là việc chuyển 1 xung sau khi đ• lấy mẫu thành 1 xung có biên độ bằng m ức lượng tử
gần nhất.
M• hoá là quá trình thay thế mỗi mức cố định bằng 1 d•y số nhị phân gọi là từ m•.Tất cả các
từ m• đều có chứa 1 số nguyên nhị phân nhất định và được truyền trong khoảng thời gian giữa hai th ời
điểm lý mẫu cạnh nhau, ở kiểu dữ liệu PAM, cả CCITT và Bắc Mỹ đều giới thiệu về hệ thống PCM
sử dụng từ m• 8 bit. Trong đó bit thứ nhất là để biểu diễn cực tính của tín hiệu PAM, 7 bit còn lại
dùng để biểu diễn giá trị của tín hiệu PAM.
Hình 20. Điều chế xung m•, các khối chức năng
1.1 Lấy mẫu:
Nguyên tắc cơ bản của điều xung m• PCM là quá trình chuyển đổi các tín hiệu liên t ục thành
tín hiệu số rời rạc và sau đó tái tạo lại chúng để được những tín hiệu ban đầu. Để tiến hành công việc
này, các phần tử thông tin được lấy từ các tín hiệu Analog 1 cách tuần t ự. Quá trình này đ ược g ọi là
lấy mẫu.
Hình 21. Quá trình lấy mẫu
Trong trường hợp lý tưởng, độ rộng của xung lấy mẫu vô cùng nhỏ, nhưng trong thực tế, độ rộng các
xung, thường có giới hạn và thường nhỏ hơn nhiều chu kỳ của tín hiệu được lấy mẫu. Theo định lý
Nyquist thì tín hiệu F(t) có bằng tần hạn chế nhờ bộ lọc thông thấp có thể đặc trưng 1 cách chính xác
bởi các trị số lấy mẫu, khoảng cách giữa các trị số lấy mẫu này không vượt quá 2 lần chu kỳ của t ần
số cao nhất của tín hiệu hay nói cách khác tần số lấy mẫu không được nhỏ hơn 2 lần tần số cao nhất
của tín hiệu tương tự. Có nghĩa là :
- Tsmax= Ta/2=1/(2fn)
(Ts)max được gọi là khoảng Nyquist và là khảng thời gian dài nhất để lấy m ẫu tín hiệu có băng t ần
hạn chế chính là để khô i phục tín hiệu nhưng không bị méo.
Nên các điều kiện trên không thoả m•n thì sẽ sinh ra méo, méo do chu kỳ lấy m ẫu l ớn h ơn
khoảng Nyquist gọi là méo xếp chồng có nghĩa là các VD để lấy m ẫu tiếng nói (băng t ần ti ếng nói
giới hạn từ 0.3 – 3.1 Khz)
Ta lấy tốc độ lấy mẫu là 8000 lần/s thì tần số lấy mẫu bằng 2 lần tần số cao nhất của băng t ần
hạn chế là fa = 4 Khz. Do đó bộ lấy mẫu sẽ lấy mẫu các tín hiệu vào các thời điểm cách nhau là :
= 1000*1/8 = 125
Quá trình lấy mẫu chính là phương pháp điều biên và có thể đặc trưng bởi tích các tín hiệu vào F(t) và
hàm Dirac tín hiệu đầu ra của bộ lấy mẫu là tổng của các tích tại thời đ iểm lấy m ẫu nTs, trong đó N
=0…
Thoả m•n phương trình :
f(t) = .?
Lấy mẫu tín hiệu không những là những bước chuẩn bị cho lượng tử hoá mà còn cho phép ghép các
tín hiệu đ• được lấy mẫu theo nguyên tắc ghép kênh theo thời gian.
Hình 22. Phổ của tín hiệu lấy mẫu
1.2 Lượng tử hoá:
Lượng tử hoá là quá trình thay thế 1 tín hiệu tương tự đ• lấy mẫu bằng 1 tập hữu hạn các
mức biên độ, có nghĩa là biến đổi tín hiệu liên tục theo thời gian thành tín hiệu biên đ ộ rời r ạc. Đây là
quá trình cơ bản nhất của kỹ thuật PCM vì nó cho phép chúng ta thay thế 1 tín hiệu tương tự thành tín
hiệu số.
* Ưu điểm:
Lượng tử hoá tín hiệu đ• được lấy mẫu giảm được ảnh hưởng của hệ tạp âm trong hệ thống. Lượng
tử hoá hạn chế số lượng các mức cho phép của tín hiệu đ• lấy mẫu và chuẩn bị để chuyển tín hiệu
gốc từ dạng tương tự thành dạng số. Nếu sự phân biệt giữa các mức lượng tử lớn hơn so với sự rối
loạn do tạp âm gây ra thì máy thu dễ dàng xác định được mức riêng đ• phát đi.
* Nhược điểm:
Qua quá trình lượng tử hoá người ta thấy rằng tín hiệu sau khi lượng tử hoá đ• biến đổi đi rất
nhiều so với d•y xung đ• lấy mẫu ban đầu. Ta nói rằng quá trình lượng tử hoá đ• sinh ra t ạp âm lượng
tử hoá.
- Qua hình vẽ trên cho ta thấy số lượng các mức lượng tử cho phép ( I+) của bộ lượng t ử và đ ộ chênh
lệch cực đại giữa tín hiệu đ• lấy mẫu và nức lượng tử đựơc xác định bởi các đặc tính hoạt động của
sơ đồ lượng tử. Hoạt động này được thông qua tỷ số giữa tín hiệu đầu ra và công suất tạp âm lượng
t ử.
Hay là tỷ số tín hiệu trên méo (S/D) hoặc tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N). Sự chênh l ệch gi ữa tr ị s ố
gốc của xung lấy mẫu và trị số khôi phục dựa trên mức lượng tử gần nhất được gọi là công su ất
nhiễu lượng tử hay méo lượng tử.
* Lượng tử hóa tuyến tính ( đều )
Là lượng tử hoá có các mức lượng tử bằng nhau. Khoảng cách giữa các mức được xác định từ các
mức cực đại cực và tiểu cho phép (+a,-a) và số lượng các khoảng .
Có nghĩa là [Xmax (t) – Xmin (t)] = 2a/p khoảng cách giữa các m ức ngưỡng l ấy m ẫu.
Các mức ngưỡng Xi , Xi+2 là cách đều nhau, đối với lượng tử tuyến tính thì mưc lượng t ử s ẽ n ằm
giữa các mức ngưỡng,
Tức là (mi + 2) = ((Xi + 2 – Xiơ )/ 2) khi i lẻ và bằng 1 đến p hay Xp(t) =mi khi nTs
- X2 = ?Xi .Q(x=xi)
Ta có S = ?mi2 .1/p = ?xp2 .1/p
Các mức lượng tử chỉ xảy ra ở các khoảng lẻ /2: mi =i /2
Số lượng các mức lượng tử trong thực tế có tính cả đến mức 0, dương và âm nên công suất trung bình
của tín hiệu trong biểu thức trên được tính gấp đôi số mức lượng tử.
S=2/p.?mi2 = 2/p( 2 /4)?i2=2/p( 2/4).p(p2-1)/6= (p2-1 ) 2/12
Ta có thể xác định được tín hiệu tạp âm như sau
S/N= (p2-1) /12.12/ = p2-1
Khi >>1 và các mức lượmg tử được m• hoá thành từ m• b bit thì
S/N=20logQ dB= 20log 2b= 6b.dB
Khi mức tín hiệu đầu ra cố định , số mức lượng tả tăng dần đến giảm méo lượng t ử vì sai s ố
lượng tử giữa trị số mẫu thực đầu vào và trị số tương tự chỉ bằng hoặc nhỏ hơn một nửa bước tương
tự
Nếu các mức lượng tử xếp dặt sát nhau và tạp âm nhiệt cùng các loại t ạp âm khác ở d ầu vào s ẽ gây
ra chọn nhầm các mức lượng tử,còn nếu các mức lượng tử dăt cách nhau quá xa thì việc ph ục h ồi tín
hiệu góc sẽ không thực hiện dược do méo lượng tử quá lớn.
Để khắc phụcđiều này,ta có thể sử dụng các phương pháp sau:
+Sử dụng bộ lượng tử tuyến tính dặt sau bộ nén. Bộ nén là bộ khuyếch đại phi tuyến đ ối v ới
tín hiệu ở đầu vào bộ lượng tử. Nó có chức năng chuyển phân bố tín hiệu dưới dạng Gauss thành
phân bố đồng đều hơn. Bộ khuyếch đại phi tuyến bù có dặc tính giống nhau nhưng ngược lại đ ể g ạt
bỏ méo đă áp vào tín hiệu và xuất hiện sau khi truyền dẫn, giải m• và khôi phục tín hiệu.
+Sử dụng bộ lượng tử phi tuyến có bước lượng tử nhỏ đối với tín hiệu vào mức thấp.
+Sử dụng bộ lượng tử tuyến tính có khoảng cách giữa các mức quyết định giảm nhỏ một cách đáng
kể bằng cách tăng số lượng tử và sau đó manip các số nhị phân để giảm bớt số bít cần thiết.
* Lượng tử hoá phi tuyến (nén):
Nén là phương pháp lấy các mức lượng tử khác nhau.
Luật lượng tử logarít đươc sử dụng trong nén và d•n, trong đó biến đầu vào X được chuyển thành
biến Y theo quan hệ Y=logX và quan hệ ngược lại dươc sử dụng khi khôi phục biến đầu vào tại đầu
ra của hệ thống nhờ bộ gi•n. Mối quan hệ này cho phép tăng các m ức trong vùng tín hiệu th ấp và m ở
rộng bước lượng tử tỉ lệ với mức tăng của tín hiệu vào. Kết quả là nén biên độ tín hiệu thoại làm
giảm phạm vi động và tạo ra tỉ lệ công suất tín hiệu trung bình-tạp âm lượng tử cao hơn so với bộ
lượng tử đều đối với tín hiệu vào Gauss
- Các luật nén thông dụng là:
+Luật nén ?
Ymax .ln[1+?(x/xmax)]/ln(1+?) 0?x?xmax
Y=
Ymax.ln[1-?(x/xmax)]/ln(1+?) xmax?x?0
Trong đó:
- xmax là điện áp cực đại của tín hiệu vào
- ? thường là tham số(=100 or =255)
- Y là tín hiệu đầu ra bộ nén đi đến bộ lượng tử đều (nó có trị số cực đại là Ymax)
Luật nén A
Ymax.A(x/xmax)/(1+lnA) 0?x/xmax?1/A
Y=
1/A?x/x ơmax?1
Ymax.[1+ln(Ax/xmax)]/(1+lnA)
A thường chọn là 87,6
xmax là điện áp cực đại của tín hiệu vào
Y là tín hiệu đầu ra của bộ nén
Cả hai tham số ? và A được xác định một cách chính xác đối với đ ặc tính nén.Tr ị s ố nén c ủa chúng
càng lớn thì hiệu quả càng cao.Việc sử dụng các điốt để tạo ra đặc tính nén gi•n ? n ảy sinh ra v ấn đ ề
là phối hợp giữa đặc tính nén và đặc tính gi•n.ở Mỹ và Châu Âu đ• sử dụng k ỹ thuật nén-d•n s ố nh ờ
việcgần đúng hoá đặc tính logarít thành các đường gẫy khúc.
Cả hai phương pháp m• hoá và phương pháp nén là đồng thời được tiến hà nh qua bước nén s ố-s ố
hoặc tự m• hoá mà không thêm những mạch riêng rẽ khác bởi sử dụng tính chất tuyến tính của
phương pháp nén đoạn trong số
1.3 M• hoá:
M• hoá là quá trình so các giá trị rời rạc nhận bởi quá trình lượng tử hoá v ới các xung m• .
nguon tai.lieu . vn
