Bài giảng Cơ sở chuyển mạch

182 trang vanle 3390

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở chuyển mạch", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_co_so_chuyen_mach.doc

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở chuyển mạch

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM TRƯỜNG TRUNG HỌC BCVT & CNTT MIỀN NÚI  Bài giảng CƠ SỞ CHUYỂN MẠCH Thái Nguyên, 2010
TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM TRƯỜNG TRUNG HỌC BCVT & CNTT MIỀN NÚI  Bài giảng CƠ SỞ CHUYỂN MẠCH (Dùng cho hệ trung cấp nghề) Biên soạn: Lê Hoàng Phiên bản: 28/12/2010 Thái Nguyên, 2010 Trang ii
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật chuyển mạch là một trong những kỹ thuật nền tảng trong các mạng truyền thông. Sự phát triển của kỹ thuật chuyển mạch luôn gắn liền với sự phát triển của hạ tầng mạng. Để đáp ứng yêu cầu nhận thức về các khía cạnh kỹ thuật chuyển mạch của các lớp trung cấp nghề, tác giả thực hiện biên soạn bài giảng “Cơ sở chuyển mạch” dựa trên khung đề cương của Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam ban hành. Môn học “Cơ sở chuyển mạch” là môn học và module lý thuyết cơ sở chuyên ngành bắt buộc của “Nghề kỹ thuật đài trạm viễn thông” trong chương trình đào tạo trung cấp nghề. Với cách thức tiếp cận từ các vấn đề mang tính cơ sở tiến tới các giải pháp kỹ thuật và giải pháp công nghệ, nội dung bài giảng được chia thành 5 chương. Các chương này cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản trong lĩnh vực chuyển mạch gồm các cơ chế hoạt động và kỹ thuật điều khiển hệ thống chuyển mạch, các giải pháp kỹ thuật chuyển mạch, giải pháp công nghệ cơ bản trong mạng thông tin và mạng truyền thông. Tiêu đề của các chương như sau: Chương 1: Tổng đài điện thoại điện tử SPC. Chương 2: Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển. Chương 3: Báo hiệu và đồng bộ. Chương 4: Kỹ thuật chuyển mạch. Chương 5: Khai thác và bảo dưỡng. Các vấn đề cơ sở liên quan tới tổng đài điện tử số SPC, lịch sử hình thành và phát triển của tổng đài số và vị trí, chức năng các khối cơ bản của tổng đài số được trình bày trong chương 1. Chương 2 là các vấn đề về thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển, các phương thức điều khiển hiện nay. Chương 3 nghiên cứu về hệ thống báo hiệu gồm các loại báo hiệu đang dùng hiện tại và đồng bộ, các phương thức đồng bộ trong mạng. Chương 4 là các vấn đề then chốt trong kỹ thuật chuyển mạch kênh bao gồm các dạng tín hiệu chuyển mạch, cấu trúc ma trận chuyển mạch và các nguyên lý cơ bản của kỹ thuật chuyển mạch kênh. Các nhìn nhận về hệ thống chuyển mạch gói trên phương diện phân lớp theo mô hình OSI, kiến trúc phần cứng và các cơ sở kỹ thuật chuyển mạch gói, định tuyến và báo hiệu của hệ thống chuyển mạch gói. Công nghệ chuyển mạch tiên tiến hiện nay trên cơ sở của mạng IP và ATM, mạng thế hệ sau, công nghệ chuyển mạch mềm và các ứng dụng trong mạng viễn thông trong giai đoạn hội tụ hiện nay. Chương 5 là các vấn đề về khai thác và bảo dưỡng chung cho các thiết bị trạm viễn thông trong đó có tổng đài. Trong quá trình biên soạn bài giảng tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và góp ý chân thành từ các giáo viên thuộc khoa KT Điện tử viễn thông, các giáo viên giảng dạy về kỹ thuật có liên quan, các bạn bè đồng nghiệp trường Trung học BCVT và CNTT Miền núi. Tác giả xin gửi lời chân thành cảm ơn và mong muốn tiếp tục nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và độc giả. Trong quá trình biên soạn tài liệu chắc chắn không tránh khỏi một số sai sót, tác giả rất mong nhận được sự quan tâm và góp ý của độc giả. Các ý kiến góp ý qua mail xin được gửi về: lehoangtn@gmail.com Tác giả biên soạn Lê Hoàng Trang 1
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC HÌNH VẼ 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU 7 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 8 Chương 1 13 TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI ĐIỆN TỬ SPC 13 1.1 Tổng quan về tổng đài điện thoại 13 1.1.1 Sơ lược lịch sử và xu hướng phát triển của tổng đài 13 1.1.1.1 Sơ lược lịch sử kỹ thuật tổng đài 13 1.1.1.2. Xu hướng phát triển của tổng đài 17 1.1.2 Phân loại tổng đài 17 1.1.2.1 Phân loại theo nguyên lý điều khiển chuyển mạch 17 1.1.2.2 Phân theo vị trí mạng (Phạm vi xử lý gọi) 17 1.1.2.3 Phân loại theo tín hiệu 17 1.1.3 Đặc điểm cơ bản của tổng đài điện tử 18 1.1.3.1 Đặc điểm về hệ thống 18 1.1.3.2. Đặc điểm về khai thác và bảo dưỡng 18 1.1.4 Các dịch vụ giá trị gia tăng cho thuê bao 19 1.1.4.1 Khái niệm 19 1.1.4.2 Một số dịch vụ giá trị gia tăng 19 1.2 Tổng đài điện tử số SPC 21 1.2.1Giới thiệu chung về tổng đài SPC 21 1.2.1.1 Khái niệm 21 1.2.1.2 Giới thiệu về cấu trúc tổng đài 21 1.2.2 Sơ đồ và chức năng các khối tổng đài 22 1.2.2.1 Sơ đồ khối 22 1.2.2.2 Chức năng các khối 23 1.2.3 Xử lý các cuộc gọi 25 1.2.3.1 Xử lý cuộc gọi nội hạt 25 1.2.3.2 Xử lý cuộc gọi ra (Outgoing call) 27 1.2.3.3 Xử lý cuộc gọi vào (Incoming Call) 28 Chương 2 30 THIẾT BỊ KẾT CUỐI VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 30 2.1 Thiết bị kết cuối 30 2.1.1 Mạch kết cuối đường thuê bao SLTU 30 2.1.1.1 Mạch kết cuối đường thuê bao tương tự ASLTU 30 2.1.1.2 Kết cuối đường dây thuê bao số DSLTU 32 2.1.2 Mạch kết cuối trung kế 33 2.1.2.1 Kết cuối trung kế tương tự (ATTU) 33 2.1.2.2 Kết cuối trung kế số (DTTU) 34 2.1.3 Thiết bị tập trung 37 2.1.3.1 Khái quát về thiết bị tập trung 37 2.1.3.2 Thiết bị tập trung đường dây thuê bao 37 2.2 Hệ thống điều khiển và dự phòng 39 2.2.1 Khái niệm về hệ thống điều khiển 39 2.2.1.1 Khái niệm 39 2.2.1.2 Nhiệm vụ: 39 Trang 2
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch 2.2.1.3 Yêu cầu 39 2.2.2 Các phương thức điều khiển 39 2.2.2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển 39 2.2.2.2 Các phương thức điều khiển 40 2.2.3 Dự phòng cho hệ thống điều khiển 43 2.2.3.1 Khái niệm dự phòng 43 2.2.3.2 Dự phòng cặp đồng bộ (Pair of Synchronized) 44 2.2.3.3 Dự phòng phân tải (Load Sharing) 44 2.2.3.4 Dự phòng nóng (ACT/SBY) 45 2.2.3.5 Dự phòng n+1 46 Chương 3 48 BÁO HIỆU VÀ ĐỒNG BỘ 48 3.1 Báo hiệu 48 3.1.1 Khái quát chung về báo hiệu 48 3.1.1.1 Khái niệm 48 3.1.1.2 Chức năng của báo hiệu 49 3.1.2 Báo hiệu đường dây thuê bao 49 3.1.2.1 Khái niệm 49 3.1.2.2 Các tín hiệu báo hiệu đường dây thuê bao 49 3.1.3 Báo hiệu trung kế 50 3.1.3.1 Khái niệm 50 3.1.3.2 Báo hiệu kênh liên kết CAS 51 3.1.3.3 Hệ thống báo hiệu kênh chung CCS 57 3.2 Đồng bộ 72 3.2.1 Khái quát chung về đồng bộ 72 3.2.1.1 Khái niệm đồng bộ, đồng hồ 72 3.2.1.2 Nguyên nhân và ảnh hưởng của sai lệch trượt 73 3.2.2 Các phương thức đồng bộ 74 3.2.2.1 Phương thức cận đồng bộ 74 3.2.2.2 Phương thức đồng bộ 75 Chương 4 81 KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH 81 4.1 Tổng quan 81 4.1.1 Các khái niệm 81 4.1.2 Phân loại 83 4.1.2.1 Phân loại theo công nghệ 83 4.1.2.2 Phân loại theo kỹ thuật 83 4.2. Chuyển mạch kênh 85 4.2.1 Trường chuyển mạch tín hiệu số 85 4.2.1.1 Trường chuyển mạch không gian 85 4.2.1.2 Trường chuyển mạch thời gian 90 4.2.1.3 Trường chuyển mạch mạch ghép 93 4.3 Chuyển mạch gói, ATM, IP 96 4.3.1 Chuyển mạch gói 96 4.3.1.1 Khái quát về chuyển mạch gói 96 4.3.1.2 Các giao thức trong kỹ thuật chuyển mạch gói 99 4.3.2 Chuyển mạch ATM 104 4.3.2.1 Công nghệ ATM 104 4.3.2.2 Chuyển mạch ATM 106 4.3.3 Chuyển mạch IP 119 4.3.3.1 Khái quát về chuyển mạch IP 119 4.3.3.2 Nguyên lý chuyển mạch IP 131 Trang 3
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch 4.3.4 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 138 4.3.4.1 Khái niệm cơ bản về chuyển mạch nhãn 138 4.3.4.2. Tổng quan về công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS 140 4.4.2.3. Các thuật ngữ trong MPLS 144 4.4.2.4. Các đặc tính hoạt động, điều hành của MPLS 148 4.4.2.5. Kiến trúc ngăn xếp trong MPLS 150 Chương V 153 KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỠNG 153 5.1 Thông tin Người - Máy 153 5.1.1 Khái quát về thông tin Người - Máy (Man-Machine) 153 5.1.1.1 Cấu trúc trung tâm vận hành bảo dưỡng 153 5.1.1.2 Các đặc tính của ngôn ngữ người máy 154 5.1.2 Cấu trúc của ngôn ngữ Người – Máy 154 5.2 Vận hành - quản lý tổng đài 156 5.2.1 Vận hành các thiết bị tổng đài 156 5.2.2 Quản lý đường dây thuê bao 156 5.2.3 Quản lý đường dây trung kế 157 5.2.4 Quản lý hệ thống 157 5.2.4.1 Quản lý số liệu cước 157 5.2.4.2 Giám sát tải và lưu lượng thoại 157 5.3 Bảo dưỡng tổng đài 158 5.3.1 Bảo dưỡng đường dây thuê bao,đường dây trung kế 158 5.3.1.1 Bảo dưỡng đường dây thuê bao 158 5.3.1.2 Bảo dưỡng đường dây trung kế 160 5.3.2 Bảo dưỡng mạng chuyển mạch, hệ thống điều khiển 160 5.3.2.1 Bảo dưỡng mạng chuyển mạch 160 5.3.2.2 Bảo dưỡng hệ thống điều khiển 160 PHỤ LỤC 162 Tài liệu tham khảo 178 Trang 4
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phát minh máy điện thoại đầu tiên của Alexander Graham Bell 14 Hình 1.2: Tổng cơ khí tự động đầu tiên năm 1892 15 Hình 1.3: Các hệ thống chuyển mạch trong tổng đài. 15 Hình 1.4: Hệ thống chuyển mạch cơ khí năm 1939 16 Hình 1.5: Tổng đài số hoàn toàn đầu tiên DMS-10 và DMS-100 17 Hình 1.6: Sơ đồ khối tổng đài SPC 23 Hình 1.7: Diễn biến quá trình xử lý cuộc gọi nội hạt giữa thuê bao A và B 27 Hình 1.8: Diễn biến quá trình xử lý cuộc gọi liên đài 29 Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch kết cuối thuê bao tương tự ASLTU 31 Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch kết cuối thuê bao số DSLTU 33 Hình 2.3: Sơ đồ khối mạch kết cuối trung kế tương tự ATTU 34 Hình 2.4: Sơ đồ khối mạch kết cuối trung kế số DTTU 35 Hình 2.5: Sơ đồ các khối chức năng của DTTU 36 Hình 2.6: Minh hoạ bộ đệm đồng chỉnh khung tín hiệu 36 Hình 2.7: Cách tạo mã HDB3 37 Hình 2.8: Sơ đồ khối thiết bị tập trung đường dây thuê bao 39 Hình 2.9: Quá trình chuyển đổi từ 8 bit nối tiếp thành 8 bit song song 39 Hình 2.10 Cấu trúc hệ thống điều khiển 40 Hình 2.11: Hệ thống đa xử lý điều khiển một cấp 41 Hình 2.12: Sơ đồ quan hệ hệ thống đa xử lý một cấp phân theo chức năng và phân theo cung đoạn phát triển dung lượng 42 Hình 2.13: Quan hệ giữa tần suất xuất hiện công việc 43 và mức độ phức tạp công việc cần xử lý 43 Hình 2.14: Hệ thống đa xử lý điều khiển 3 cấp 43 Hình 2.15: Dự phòng cặp đồng bộ 45 Hình 2.16: Phương thức dự phòng phân tải 46 Hình 2.17: Phương thức dự phòng nóng (ACT/SBY) 46 Hình 2.18: Sơ đồ phương thức Dự phòng n+1 47 Hình 3.1: Báo hiệu đường dây thuê bao và báo hiệu liên đài 49 Hình 3.2: Các phương thức gửi số a) chế độ Pulse b) chế độ Tone 51 Hình 3.3: Hệ thống báo hiệu CAS 52 Hình 3.4: Hệ thống báo hiệu đường dây 53 Hình 3.5: Quá trình truyền các bản tin báo hiệu thanh ghi 57 Hình 3.6: Hệ thống báo hiệu CCS 58 Hình 3.7: Cấu trúc mạng báo hiệu số 7 59 Hình 3.8: Mô hình OSI và SS7 61 Hình 3.9: Cấu trúc hệ thống báo hiệu số 7 61 Hình 3.10: Các đơn vị bản tin báo hiệu SS7 65 Hình 3.11 Cấu trúc SIO, SIF theo tiêu chuẩn ANSI và ITU-T 67 Hình 3.12: Báo hiệu ISUP cơ sở 69 Hình 3.13: Bản tin ISUP 71 Hình 3.14: Sai lệch đồng hồ 74 Hình 3.15: Phương pháp cận đồng bộ 75 Hình 3.16: Nguyên lý kỹ thuật vòng khoá pha 76 Hình 3.17: Phương thức đồng bộ chủ tớ dự phòng có lựa chọn trước 77 Hình 3.18: Phương thức đồng bộ chủ tớ ghép lỏng 77 Hình 3.19: Phương thức đồng bộ chủ tớ theo cấp bậc 78 Trang 5
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch Hình 3.20: Phương thức đồng bộ tương hỗ 78 Hình 3.21: Điều khiển kết cuối đơn trong đồng bộ tương hỗ 79 Hình 3.22: Điều khiển kết cuối kép trong đồng bộ tương hỗ 80 Hình 3.23: Đồng bộ tương hỗ không có nguồn chủ 80 Hình 4.1 Cấu trúc tổng quát của khối chuyển mạch 83 Hình 4.1 Chuyển mạch xoay cổ điển 85 Hình 4.2 Sơ đồ khối chuyển mạch không gian 86 Hình 4.3 Nguyên lý chuyển mạch không gian S 87 Hình 4.4 Cấu trúc tổng quát của chuyển mạch song song 90 Hình 4.5 Chuyển mạch S dùng Mux, Demux 90 Hình 4.6 Chuyển mạch S dùng các module 90 Hình 4.7 Sơ đồ khối chuyển mạch thời gian 91 Hình 4.8 Nguyên lý chuyển mạch thời gian T điều khiển đầu ra 92 Hình 4.9 Nguyên lý chuyển mạch thời gian T điều khiển đầu vào 93 Hình 4.10 Trường chuyển mạch ghép T-S-T 95 Hình 4.11 Nguyên lý cắt mảnh và tạo gói 99 Hình 4.12. Mạng chuyển mạch gói 99 Hình 4.13. Kênh ảo và kênh Logic 101 Hình 4.14 Mô hình phân lớp TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI 102 Hình 4.15 Quá trình truyền thông tin giữa các trạm kết cuối trong TCP/IP 102 Hình 4.16. Bộ giao thức TCP/IP 103 Hình 4.18 Nguyên lý ATM 106 Hình 4.19 So sánh STDM và ATDM 106 Hình 4.20 Mô hình tham chiếu của ATM-BISDN và OSI 107 Hình 4.21 Cấu trúc tế bào ATM 110 Hình 4.22 Các khuôn dạng tiêu đề tế bào ATM 110 Hình 4.23 Chuyển mạch VP và VC 113 Hình 4.24 Nguyên lý chuyển mạch ATM 115 Hình 4.25 Nguyên tắc tự định tuyến 115 Hình 4.26 Nguyên tắc bảng định tuyến 116 Hình 4.27 Sơ đồ khối chức năng của một hệ thống chuyển mạch ATM 116 Hình 4.28 Sơ đồ khối mô đun đầu vào (a) và mô đun đầu ra (b) 117 Hình 4.29 Thiết bị chuyển mạch IP 120 Hình 4.30 Tiêu đề gói tin IP v4 122 Hình 4.31 Tiêu đề gói tin IP v6 125 Hình 4.32 Cách thức đóng gói IP 130 Hình 4.33 Cách thức phân mảnh gói dữ liệu IP v6 131 Hình 4.34 Cách thức phân mảnh gói dữ liệu IP v4 131 Hình 4.35 Mô hình kết nối theo chuyển mạch IP 132 Hình 4.36 Mô hình chuyển mạch IP điều khiển luồng 135 Hình 4.37 giao thức giải bước kế tiếp 136 Hình 4.38 Chuyển mạch IP điều khiển topo 137 Hình 6.1. Mô hình chung về chuyển tiếp và chuyển mạch tại bộ định tuyến 143 Hình 6.2. Mô hình luồng gói tin giữa hai thiết bị mạng 144 Hình 6.3. Lớp chèn MPLS 144 Hình 1.4: Định dạng cấu trúc nhãn 146 Hình . Sự tạo ra LSP và chuyển tiếp các gói thông qua một miền MPLS 150 Hình . Ngăn xếp giao thức MPLS 152 Trang 6
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch Hình 5.1 Cấu trúc hệ thống giao tiếp người-máy 154 Hình 5.2 Cấu trúc trung tâm vận hành bảo dưỡng 154 Hình 5.3 Cấu trúc lệnh tổng quát 156 Hình 4.13 Mô hình 7 lớp OSI (a) và quá trình truyền thông giữa 2 trạm (b) 163 Hình 4.14 Quá trình đóng gói tin (a) và truyền qua thiết bị trung gian (b) 166 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Bảng trạng thái báo hiệu của cuộc gọi bình thường 54 Bảng 3.2 Tổ hợp mã báo hiệu thanh ghi 55 Bảng 3.3: Tín hiệu hướng đi nhóm I 55 Bảng 3.4: Tín hiệu hướng đi nhóm II 56 Bảng 3.5: Tín hiệu hướng về nhóm A 56 Bảng 3.6: Tín hiệu hướng về nhóm B 57 Bảng 3.7: Giá trị chỉ số dịch vụ 68 Bảng 4.1 Giá trị các ngăn nhớ và tiến trình xử lý tại T-S-T 96 Bảng 4.2 Phân loại các dịch vụ lớp tương thích ATM 109 Bảng 4.3 Các yêu cầu đối với chuyển mạch ATM 119 Trang 7
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ Tên gốc Tạm dịch AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ADC Analog/ Digital Convertor Bộ biến đổi tương tự/ số ADM Add-Drop Multiplexer Bộ Tách/Ghép kênh AF Address Filter Bộ lọc địa chỉ AIC ATM Input Circuit Mạch điện đầu vào ATM AL ALignment Trường Đồng chỉnh, sắp xếp AMI Alternate Mark Inversion Mã đảo dấu luân phiên AMI AOC ATM Output Circuit Mạch điện đầu ra ATM API Application Program Interface Giao diện chương trình ứng dụng APS Application Subsystem Phân hệ ứng dụng ARQ Automatic Repeat Request Thủ tục yêu cầu nhắc lại tự động ASE Application Service Element Phần tử dịch vụ ứng dụng AT Analogue Trunk Bộ trung kế Analogue ATKM Analogue Trunk Module Module trung kế Analogue ATDM Asynchronous Time Division Ghép kênh thời gian không đồng bộ Multiplexer ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không Đồng bộ ATM-HUB Trung tâm chuyển mạch ATM AXC ATM ATM Cross-Connect Bộ đấu nối chéo ATM BER Bite Error Rate Tỷ lệ lỗi bit B-ISDN Broadband ISDN Mạng số đa dịch vụ băng rộng B-ISDN Broadband ISDN Protocol Reference Mô hình tham chiếu giao thức B-ISDN PRM Model B-ISUP Broadband ISDN User Part Phần ứng dụng, báo hiệu B-ISDN B-NT Broadband Network Termination Kết cuối mạng băng rộng B-TE Broadband Terminal Equipment Thiết bị đầu cuối băng rộng BORSCHT Battery, Overvoltage, Riging, Mạch điện thuê bao Analogue Supervision, Coding, Hybrid, Test BSVC Broadcast Signalling Virtual Channel Kênh ảo báo hiệu kiểu quảng bá BSVCI Broadcast Signalling VCI Tên Kênh ảo báo hiệu kiểu quảng bá B/U Bipolar / Unipolar Convector Bộ biến đổi lưỡng cực / Đơn cực CA Call Attempt Cuộc gọi thử CAS Channei-Associated Signalling Báo hiệu từng kênh CATV Community Antenna TeleVision Truyền hình cáp CBR Constant Bite Rate Tốc độ bit cố định CCITT Commute Consultatif International Hội đồng Tư vấn Quốc tế về điện thoại Telephonique et Telegraphique và điện báo CCS Commom-Channel Signalling Báo hiệu kênh chung C7, CCS7 Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7 CHILL CCITT HIgh Level Langue Ngôn ngữ lập trình bậc cao tổng đài CID Channel Identifier Trường tên (Nhận dạng) kênh CLNS Connectionless Service Dịch vụ không hướng kết nối C-Mem Control Memory Bộ nhớ điều khiển CONS Connection-Oriented Service Dịch vụ hướng kết nối CO Connection-Oriented Chế độ (Kiểu) hướng kết nối CO Central Office Tổng đài nội hạt chính CO Central Office line (Trunk) Đường trung kế tổng đài PBX CPU Control Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm CODEC Code / Decode Vi mạch biến đổi A/D, D/A kết hợp Trang 8
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch CTRL Controller Bộ điều khiển D/A Digital / Analogue Convector Bộ biến đổi số/ Analogue DAP Digital Attenuation PAD Bộ đệm suy hao số DCE Digital Circuit terminating Thiết bị kết cuối mạch điện số DDF Equipment Phiến đấu dây số DI Digital Distibution Frame Bộ tách xen DK, DKU Drop Insert Ổ đĩa từ DMUX Disk, Disk Unit Bộ tách kênh số DN DeMultiplexer Số danh bạ thuê bao DP Directory Number Xung nguồn thập phân DSAP Decadic Pulsse Điểm truy nhập dịch vụ Đích D/SLC Destination SAP Mạch điện thuê bao số DSS Digital SLC Hệ thống chuyển mạch SPC số DSS-1 Digital Switching System Hệ thống bấo hiệu thuê bao số DSS-1 Digital subsriber Signalling System DSS-2 No1 Hệ thống bấo hiệu DSS-2 Digital subsriber Signalling System DSU No2 Mạch điện kết cuối thuê bao số DT Digital Subscriber Unit Trung kế số D-Tel Digital Trunk Máy điện thoại số DTE Digital Telephone set Thiết bị kết cuối số DTG Digital Terminating Equipment Máy tạo tín hiệu âm tần số DTI Digital Tones Generator Giao diện trung kế số DTMF Digital Trunk Interface Mã âm tần kép E/O Dual Tone Multi Frequency Bộ biến đổi Điện tử/quang EN Electronic / Optical Convector Số thiết bị EPROM Equipment Number Bộ nhớ EPROM ESF Electrical Programable ROM Siêu khung mở rộng ESS Exxtended SuperFrame Tổng đài điện tử ET/ ETC Electronic Switching System Mạch điện kết cuối tổng đài FAS Exchange Termination Circuit Chuyển mạch kênh nhanh FAW Fast Circuit Switching Từ mã đồng chỉnh khung FCS Frame Allignment Word Dãy kiểm tra khung FEC Frame Check Sequencer Thủ tục sửa lỗi trước FERF Forward Error Correction Cảnh báo sự cố thu đầu xa FIFO Far End Receive Failure Bộ đệm vào trước ra trước GAN Fist In First Out Mạng số liệu toàn cầu GAZPACHO Global Area Network Các chức năng giao diện trung kế số GOS Mức dịch vụ GSVCI Grade Of Service Tên kênh ảo báo hiệu toàn cục HDB3 Global Signalling VCI Mã HDB3 HDLC Hight Density Binary Thủ tục điều khiển liên kết High-level Data Link Control số liệu mức cao HDTV Truyền hình độ phân giải cao HEC High Definition Television Trường điều khiển lỗi tiêu đề HU Header Error Control Đường sử dụng cao HUB High Usage line Bộ tập trung đường (số liệu) HW Luồng cao tốc HW HighWay Phần cứng IBCN HardWare Mạng thông tin băng rộng hợp nhất Intergrated Broadband IC Communication Network Bộ điều khiển đầu vào Trang 9
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch IDN Input Controller Mạng viễn thông số IN Intergrated Digital Network Mạng thông minh/Trí tuệ IP Intelligent Network Giao thức Internet IPC Internet Protocol Liên lạc giữa các bộ xử lý ISDN Inte Processor Communication Mạng số đa dịch vụ ISE Intergrated Services Digital Network Phần tử chuyển mạch tích hợp ISO Intergrated Switching Element Tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế ISP International Standards Organization Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISUP INTERNET Services Provider Phần ứng dụng ISDN ITU ISDN User Part Liên minh viễn thông Quốc tế International Telecommunication ITU-T Union Ủy ban Tiêu chuẩn viễn thông của International Telecommunication Liên minh Viễn thông quốc tế ITU Union - Telecommunication Standard (Tiền thân là CCITT) IWF Sector Khối chức năng liên kết mạng IWU Interworking Function Khối liên kết mạng LAN Interworking Unit Mạng số liệu cục bộ LC/RLC Local Area Network Khối tập trung thuê bao/ TĐ vệ tinh LEX Line Concentrator/Remote LC Tổng đài nội hạt LI Local EXchange Bộ chỉ thị độ dài trường tin LI Length Indicator Giao diện truyền dẫn LM Line Interface Module đường dây LSI Line Module Vi mạch cỡ lớn LTSW Large Scale Integration Tầng chuyển mạch đường dây MAC Line Time SWitch Giao thức điều khiển truy nhập Medium Access Control môi trường truyền dẫn LAN MDF Giá đấu dây MF Main Distribution Frame Đa tần MFAS Multi Frequency Tín hiệu đồng chỉnh đa khung MFC Multi Frame Allingment Signal Mã đa tần MMC Multi Frequency Code Thông tin Người-Máy MOS Man-Machine Communication Công nghệ Kim loại-Oxit- Bán dẫn MPU Metal-Oxicid-Semiconductor Bộ vi xử lý MRCS MicroProcessor Unit Chuyển mạch kênh đa tốc độ MRFCS Multi-Rate Circuit Swiching Chuyển mạch kênh nhanh đa tốc độ MSVC Multi-Rate Fast Circuit Swiching Kênh ảo Báo hiệu Meta-Signalling MTU Meta-Signalling Virtual Channel Ổ băng từ MTP Magnetic Tape Unit Phần chuyển giao bản tin MUX Message Transfer Part Bộ ghép kênh NIC Multiplexer Card giao diện mạng NNI Network Interface Card Giao diện Mạng-Mạng NT1 Network-Network Interface Kết cuối mạng kiểu1 NT2 Network Termination 1 Kết cuối mạng kiểu 2 OAM / Network Termination 2 Vận hành quản lý và bảo dưỡng OA&M Operation- Administration and OC Maintenance Bộ điều khiển đầu ra OC-n Output Controller Truyền dẫn quang mức n OMC Optical Carrier Level n Trung tâm vận hành Bảo dưỡng OS Operation Maintenance Centre Hệ điều hành OSI Operating System Kết nối hệ thống mở OSIRM Open System Interconnection Mô hình tham chiếu kết nối Open System Interconnection các hệ thống mở Trang 10
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch PAD Reference Trường đệm PAM Model Pading Điều xung theo biên độ PABX/PBX Pulse Amplitude Modulation Tổng đài (tự động) mạng dùng riêng PC Private (Automatic) Branch Máy tính cá nhân PCC Exchange Bộ đổi mã PCM PCI Personal Computer Thông tin điều khiển giao thức PCM PCM Code Conversion Điều xung mã PD Protocol Control Information Bộ phân biệt Giao thức PD Pulse Code Modulation Trễ tạo gói PDH Protocol Discriminator Hệ thống truyền dẫn số cận đồng bộ PDU Packetization Delay Đơn vị số liệu giao thức PER Plesiochronous Digital Hierarchy Tỷ số lỗi gói PIR Protocol Data Unit Tỷ số xen gói PGCD Packet Error Rate Thiết bị phát mẫu và kiểm tra PHL Packet Insertion Rate Lớp Vật lý PLOAM Pattern Generation Checker Device Chức năng OAM lớp vật lý PLR Physical Layer Tỷ số tổn thất gói PM Physical Layer OAM Môi trường Vật lý POH Packet Loss Rate Trường tiêu đề Đường POTS Physical Medium Dịch vụ điện thoại đơn giản PRM Path Overhead Mô hìnhtham chiếu giao thức P/S Plain Old Telephone Services Bộ đổi mã song song / nối tiếp PSTN Protocol Reference Model Mạng điện thoại công cộng PSVC Paralell / Serial Convertor Kênh ảo Báo hiệu Điểm-Điểm PSVCI Public Switched Telephone Network Tên kênh ảo báo hiệu Điểm tới Điểm Point-to-Point Signalling Virtual PVC Channel Point-to-Point Signalling Nhận dạng kênh ảo cố định QOS Virtual Channel Chất lượng dịch vụ RAM Identifier Permanent Virtual Channel Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên RLM Quality Of Service Bộ ghép đường xa ROM Random Access Memory Bộ nhớ chỉ đọc RSS Remote Line Multiplexer Tổng đài vệ tinh / Hệ thống CM xa RTC Read Only Memory Mạch điện kết cuối tổng đài vệ tinh RWSR Remote Switching System Ghi ngẫu nhiên Đọc tuần tự SAAL Remote Termination Circuit Router Giao thức AAL cho báo hiệu SAE/SAEIF Random Write Serial Read Thiết bị SAE/ ngăn máy AAL for Signalling SAP Stand Alone Equipment/ Interface Điểm truy nhập dịch vụ SAR Frame Lớp con cắt/tkhôi phục gói SC Service Access Point Mạch nghiệp vụ SCP Segmentation and Reassembly Điểm điều khiển dịch vụ SDH Service Circuit Hệ thống truyền dẫn Service Control Point phân cấp số đồng bộ SDM Synchronous Digital Hierarchy Bộ nhớ phân phối tín hiệu SDU Đơn vị số liệu dịch vụ SHW Signal Disribution Memory Luồng cao tốc nhánh SLC Service Data Unit Mạch điện thuê bao Analogue SLIC SubHighWay Vi mạch giao diện thuê bao Analog SMDS Subsscriber Line Circuit Mạng số liệu chuyển mạch Subsscriber Line Interface Circuit tốc độ cao S-Mem Swiched Multi-megabit Data Services Bộ nhớ tin SN Trường số thứ tự dãy gói Trang 11
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch SNP Speach Memory Trường bảo vệ SN SOH Sequence Number Trường tiêu đề Chặng SONET Sequence Number Protection Section Mạng cáp quang đồng bộ S/P OverHead Bộ đổi mã nối tiếp/song song SPM Synchronous Optical NETwork Module đường thoại SS7/ CS#7 Serial to Paralell Convertor Hệ thống báo hiệu số 7 SSAP Speech Path Module Điểm truy nhập Dịch vụ Nguồn SSCF Signalling System No 7 Chức năng phối hợp phụ thuộc DV Source SAP SSCOP Services Specific Coordination Giao thức hướng kết nối phụ thuộc DV Function SSCS Services Specific Connection Lớp con hội tụ phụ thuộc Dịch vụ Oriented Protocol SSM Services Specific Convergence Bộ nhớ tín hiệu phát SSP Sublayer Phần phụ thuộc dịch vụ SSP Signal Sender Memory Điểm chuyển mạch dịch vụ STM Services Specific Part Chế độ truyền tải đồng bộ STM-n Service Switching Point Module STM cấp n STP Synchronous Transfer Mode Điểm truyền tải báo hiệu SPVC Synchronous Transfer Module level n Kết nối ảo bán cố định STSW Signal Transfer Point Chuyển mạch thời gian thứ cấp SVC Semipermanent Virtual Connection Kênh ảo chuyển mạch SVC Secondary Time Switch Kênh ảo báo hiệu SVCI Swiched Virtual Channel Tên kênh ảo báo hiệu SWRR Signalling Virtual Channel Ghi tuần tự đọc ngẫu nhiên TA Signalling Virtual Channel Identifier Bộ thích ứng thiết bị đầu cuối TDM Serial Write Random Read Ghép kênh theo thời gian TCP Termination Adapter Giao thức điều khiển Truyền dẫn TCP/IP Time Divission Multiplexing Giao thức điều khiển Transmission Control Protocol Truyền thông trên Internet TE Transmission Control Protocol / Thiết bị đầu cuối TMN Internet Protocol Mạng quản lý Viễn thông Terminal Equipment TS Telecommunication Management Khe thời gian TST Network Trường chuyển mạch TST UNI Time Slot Giao diện Người dùng-Mạng UU Time-Space-Time Switch Người dùng tới Người dùng VBR User-to-Network Interface Tốc độ bit thay đổi VC User-to-User Kênh ảo VCC Variable Bit Rate Kết nối kênh ảo VCI Virtual Channel Tên kênh ảo VLAN Virtual Channel Connection Mạng LAN ảo VLSI Virtual Channel Identifier Vi mạch cỡ cực lớn VOD Virtual LAN Dịch vụ Video theo yêu cầu VP Very Large Scale Integration Đường ảo VPC Video On Demand Kết nối đường ảo VPCI Virtual Path Tên kết nối đường ảo VPI Virtual Path Connection Tên đường ảo WAN Virtual Path Connection Identifier Mạng số liệu diện rộng Virtual Path Identifier Wide Area Network Trang 12
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số Chương 1 TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI ĐIỆN TỬ SPC Nội dung chính 1.1 Tổng quan về tổng đài điện thoại 1.2 Tổng đài điện tử số SPC 1.1 Tổng quan về tổng đài điện thoại 1.1.1 Sơ lược lịch sử và xu hướng phát triển của tổng đài 1.1.1.1 Sơ lược lịch sử kỹ thuật tổng đài Vào 10/3/1876 Alexander Graham Bell (USA) phát minh ra máy điện thoại, nó đã truyền được tín hiệu thoại qua khoảng cách xa trên đôi dây cáp đồng. Ngay sau đó các loại tổng đài nhân công (từ thạch, cộng điện) ra đời nhằm đơn giản mạng điện thoại, nhưng còn nhiều hạn chế và nhược điểm. Hình 1.1: Phát minh máy điện thoại đầu tiên của Alexander Graham Bell. a) Nguyên lý thông tin điện thoại, b) A.G. Bell và chiếc điện thoại nguyên bản đầu tiên, c) Máy điện thoại quay số năm 1939. Năm 1892 tổng đài cơ khí tự động đầu tiên (hình 1.2) điều khiển trực tiếp được chế tạo, mặc dù được hoàn thiện trên cơ sở nhiệm vụ của tổng đài nhân công, nhưng còn nhiều nhược điểm như chứa rất nhiều các bộ phận cơ khí, khả năng và tính linh hoạt bị hạn chế, cồng kềnh Trang 13
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch Hình 1.2: Tổng cơ khí tự động đầu tiên năm 1892 a) b) c) d) Hình 1.3: Các hệ thống chuyển mạch trong tổng đài. a) Chuyển mạch step 1906, b)Chuyển mạch British 1908, c) Chuyển mạch British 1930, d) Chuyển mạch điện tử Belgium sau năm 1940. Trang 14
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số Năm 1926 ở Thuỵ điển đã xuất hiện một số tổng đài ngang dọc đầu tiên trên cơ sở kết quả nghiên cứu kỹ thuật chuyển mạch và hoàn thiện chức năng của tổng đài từng nấc. Tuy nhiên đây cũng chỉ là tổng đài điều khiển trực tiếp nhưng nó khắc được một số nhược điểm của tổng đài từng nấc chủ yếu là quá trình chuyển mạch sử dụng các bộ nối dây ngang dọc, các rơle cơ điện được thay thế bằng các máy tính đơn giản ở dạng khối. Do đó kích thước gọn hơn, trọng lượng giảm, tin cậy, linh hoạt hơn, đỡ ồn, dễ điều hành và bảo dưỡng hơn Hình 1.4: Hệ thống chuyển mạch cơ khí năm 1939 Năm 1938-1939 hãng Ericson của Thuỵ Điển đã có phát minh đầu tiên về trường chuyển mạch điện thoại dùng cơ khí (Hình 1.3a), 1.3b), 1.3c)). Năm 1940 hãng Bell của Mỹ đã phát minh ra phương pháp chuyển mạch lá tiếp điểm (chuyển mạch toạ độ) (Hình 1.3d). Năm 1943 hãng thiết kế thêm hệ thống tổng đài có bộ chọn điện cơ khí kiểu quét (tổng đài dựa trên nguyên lý cận điện tử). Năm 1945 hãng CGCT (Pháp) thiết kế tổng đài điện tử, dùng đèn điện tử cơ khí, nguyên lý chuyển mạch dựa theo kiểu thời gian. Năm 1947 hãng Philips (Hà Lan) thiết kế tổng đài điện tử dùng đèn điện tử cơ khí. Năm 1953 hãng Bell (Mỹ) thiết kế hệ thống tổng đài cận điện tử, chuyển mạch dùng rơ le điều khiển, có bộ nhớ bằng trống từ. Năm 1954 hãng Bell (Hà Lan) sản xuất tổng đài dùng trường chuyển mạch toạ độ và điều khiển điện tử. Cũng năm này, hãng VUT (Tiệp) dùng tổng đài điện tử 10 số, chuyển mạch dùng đèn điện tử cơ khí. Năm 1957 hãng CGCT (Pháp) sản xuất tổng đài cỡ nhỏ 20 số dùng trên các tàu chiến. Mạch điều khiển bằng xuyến từ và trường chuyển mạch bằng điốt. Năm 1959 hãng Bell (Mỹ) đã đưa ra thiết kế về hệ thống thông tin PCM. Năm 1960 hãng sản xuất và khai thác tổng đài điện tử mang máy tính thông dụng. Năm 1962 hãng Siemens (Đức) sản xuất tổng đài điện tử thông dụng EMS. Năm 1963 hãng SEL (Đức) sản xuất và đưa vào sử dụng tổng đài điện tử thông dụng đầu tiên HEGOL. Do công nghệ điện tử phát triển ngày càng nhanh tạo điều kiện thuận lợi cho kỹ thuật máy tính và kỹ thuật tổng đài điện tử phát triển. Kể từ năm đó rất nhiều hãng đã sản Trang 15
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch xuất ra tổng đài điện tử phục vụ mục đích thương mại. Năm 1965, tổng đài điện thoại điện tử đầu tiên ra đời, theo nguyên lý chuyển mạch không gian tương tự đã được đưa vào khai thác ở Mỹ. đây là tổng đài nội hạt (Local) điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC (Stored Program Control). Tổng đài này cần cho mỗi cuộc gọi là một tuyến vật lý (Một mạch dây riêng) do vậy cũng không thể có khả năng tiếp thông hoàn toàn. Ngay sau đó người ta đã hướng công việc nghiên cứu vào phương thức chuyển mạch phân kênh theo thời gian (chuyển mạch thời gian), tức là người ta dùng một mạch dây cho nhiều cuộc gọi dựa trên cơ sở phân chia thời gian sử dụng, dựa vào phương pháp này có thể thiết lập tổng đài tiếp thông hoàn toàn và không tắc nghẽn (Non Blocking). Từ những năm đầu của thập kỷ 70 hãng Bell ở Mỹ hoàn thiện một số tổng đài dùng cho chuyển tiếp (Transit) sử dụng phương thức chuyển mạch số kết hợp giữa chuyển mạch thời gian số và không gian số trên cơ sở chuyển mạch kênh số. Hệ thống điều khiển sử dụng hệ vi xử lý chuyên dụng hoạt động theo chương trình ghi sẵn. Năm 1975 tổng đài PBX số (fully digital Private Branch Exchange) đầu tiên do hãng Northern (Nortel) đã được sản xuất, lắp đặt và đưa vào khai thác ở Pháp (E10A) là tổng đài nội hạt (local) dùng cho các doanh nghiệp. Sau đó 1 năm, hãng tiếp tục phát triển hạ tầng mạng trên tổng đài trung tâm nội hạt số hoàn toàn. Năm 1977, hãng chế tạo tổng đài số văn phòng cỡ nhỏ đầu tiên DMS-10 (Digital Multiplex Switching). Năm 1979 tổng đài nội hạt dùng toàn bộ là kỹ thuật số đầu tiên trên thế giới (DMS-100) được giới hiệu bởi Northern Telecom, hệ thống này khai thác các bộ chuyển đổi tương tự số (Aanalog-to-Digital) cải tiến cho hệ thống PABX số, có dung lượng lên tới 100.000 thuê bao. Hình 1.5: Tổng đài số hoàn toàn đầu tiên DMS-10 và DMS-100 Tốc độ phát triển nhanh chóng của kỹ thuật bán dẫn cứ tiếp diễn đặt ra nhiều chọn Trang 16
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số lựa cho các nhà thiết kế hệ thống tổng đài SPC. Từ đó các hãng sản xuất tổng đài lớn trên thế giới cho ra đời nhiều tổng dài ngày càng hoàn thiện đáp ứng nhu cầu cho người sử dụng Viễn thông. Có nhiều nghiên cứu quan trọng, bổ ích trong lĩnh vực chuyển mạch số. Công việc này đóng góp nhiều cho cải tạo mạng Viễn thông theo hướng số hoá và hợp nhất đa dịch vụ. Một số hãng sản xuất tổng đài điện tử số lớn như: Alcatel (Pháp), Ericson (Thuỵ Điển), Siemens (Đức), Fujitsu và Neax (Nhật), Goldstar (Hàn Quốc) 1.1.1.2. Xu hướng phát triển của tổng đài Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chế tạo điện tử và công nghệ thông tin ngày nay nói chung và công nghệ chuyển mạch nói riêng đã và đang có những bước nhảy vọt. Hiện tại và tương lai kỹ thuật chuyển mạch tập chung vào các tiêu chí sau: - Tiếp tục hoàn thiện về độ an toàn, rút gọn cấu trúc phần cứng. - Phát triển nhiều các dịch vụ mới. - Phát triển hoàn thiện phần mềm đảm bảo an toàn cho vận hành quản lý và bảo dưỡng. - Chế tạo tổng đài vào phương thức chuyển mạch sốvà hướng tới các hệ thống chuyển mạch ứng dụng cho mạng ISDN(Integrated Service Digital Network) tăng cường thông tin theo công nghệ ATM đáp ứng nhu cầu dịch vụ đa phương tiện. - Tiếp tục hoàn thiện các hệ thống chuyển mạch IP. - Phát triển công nghệ chuyển mạch quang. 1.1.2 Phân loại tổng đài 1.1.2.1 Phân loại theo nguyên lý điều khiển chuyển mạch - Tổng dài nhân công: Từ thạch, Cộng điện - Tổng đài tự động: . Tổng đài tự động cơ điện: Từng nấc, ngang dọc. . Tổng đài tự động điện tử: SPC Analog, SPC Digital. - Tổng đài sử dụng nguyên lý ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM). - Tổng đài sử dụng nguyên lý ghép kênh phân chia theo tần số (FDM). - Tổng đài sử dụng nguyên lý điều xung mã (PCM). 1.1.2.2 Phân theo vị trí mạng (Phạm vi xử lý gọi) - Tổng đài nội hạt (Local) - Tổng đài chuyển tiếp (Tandem/Transit) - Tổng đài chuyển tiếp quốc gia (Toll) - Tổng đài chuyển tiếp quốc tế (Gateway) 1.1.2.3 Phân loại theo tín hiệu - Tổng đài tương tự (Analog) - Tổng đài số (Digital) Trang 17
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch 1.1.3 Đặc điểm cơ bản của tổng đài điện tử 1.1.3.1 Đặc điểm về hệ thống * Chức năng chuyển mạch Các bài toán phân tích biên dịch, tạo tuyến cuộc gọi và các dịch vụ đặc biệt đều thực hiện bằng chương trình ghi sẵn. Qua mỗi bước xử lý gọi sẽ nhận một sự quyết định tương ứng để đưa tới các thiết bị xử lý điều khiển tương ứng. * Tính linh hoạt Việc thay đổi số liệu, phương thức tạo tuyến, dịch vụ cho thuê bao được thực hiện bằng lệnh trao đổi người máy, không cần can thiệp phần cứng nên tính linh hoạt cao, như dễ dàng trong việc tăng dung lượng, hoạt động của tổng đài có thể thay đổi một cách nhanh chóng theo các điều kiện mạng. * Độ tiếp thông Khả năng tiếp thông của chuyển mạch là hoàn toàn (Non-Blocking). * Các dịch vụ thuê bao Có khả năng cung cấp nhiều dịch vụ đặc biệt cho thuê bao và sử dụng dễ dàng. * Tốc độ chuyển mạch Tốc độ chuyển mạch nhanh: Chỉ cần vài s/ thao tác do đó khả năng đấu nối lớn . * Độ tin cậy Độ tin cậy cao các chức năng quan trọng của hệ thống đều hoạt động ở chế độ dự phòng. * Thích ứng với ứng dụng báo hiệu kênh chung CCS Cung cấp khả năng liên lạc nhanh chóng giữa các hệ thống điều khiển của các tổng đài. Thời gian tạo một cuộc nối rất ngắn. CCS cho phép một số các dịch vụ thuê bao được mở rộng. * Vận hành khai thác bảo dưỡng Vận hành quản lý thực hiện dễ dàng bằng việc sử dụng lệnh giao tiếp. Quản trị /giám sát đảm nhiệm chức năng quản lý các vấn đề như nhận biết lỗi, đo kiểm đường dây thuê bao, trung kế, hiển thị cảnh báo, thống kê cuộc gọi, vận hành theo chương trình tối ưu nhất. 1.1.3.2. Đặc điểm về khai thác và bảo dưỡng Hệ thống bảo dưỡng phải đảm bảo hiệu quả, đơn giản và thân thiện với người dùng. Có thể dùng các phần mềm quản lý bằng đồ hoạ nhằm tương tác trực quan giúp công việc bảo dưỡng hiệu quả và đơn giản hơn. Thông qua các công cụ và thiết bị phụ trợ, người điều hành có thể thực hiện việc đo kiểm các thuê bao hay trung kế tự động theo lịch trình đặt sẵn, dò tìm lỗi và phân tích, chẩn đoán lỗi. Nếu không thể khắc phục được lỗi, hệ thống phòng vệ sẽ cách ly phần tử lỗi khỏi hệ thống và kích hoạt thiết bị dự phòng để bảo an hệ thống. Trong tổng đài còn cấp các quyền quản trị và mật khẩu để tránh truy nhập bất hợp pháp. * Đặc điểm so với máy tính: Trang 18
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số - Về thời gian hoạt động: Tổng đài hoạt động liên tục trong khoảng thời gian từ 20- 40 năm yêu cầu độ chính xác và độ tin cậy vao, thời gian chết nhỏ. Tổng đài yêu cầu tương đối cao và nghiêm ngặt về tính thời gian thực (real-time). Lưu lượng phục vụ phải đủ lớn. - Về cấu trúc cơ sở dữ liệu: Tổng đài có cơ sở dữ liệu tương đối lớn, với cấu trục đa dạng, đồng thời luôn phát triển và mở rộng. Tổng đài có lượng thiết bị vào/ra rất đa dạng cả về số lượng và chủng loại. * Đặc điểm do dùng công nghệ số: - Tốc độ thiết lập cuộc gọi nhanh đồng thời tiết kiệm diện tích khi lắp đặt (vì nhỏ gọn, và tích hợp nhiều module). - Dễ dàng trong việc lưu trữ các số liệu liên quan đến vận hành, bảo dưỡng. Các thiết bị trong tổng đài có tỉ lệ lỗi thấp hơn so với tổng đài tương tự. - Các chức năng được thiết kế theo kiểu module, dễ dàng cho việc bảo dưỡng thay thế khi có lỗi xảy ra. * Đặc điểm do dùng phần mềm ghi sẵn: - Tính linh động cao, dễ dàng cho việc sửa lỗi các chương trình điều khiển, dễ dàng nâng cấp các phần mềm. Không làm gián đoạn thông tin do các phần mềm phối hợp nhịp nhàn với phần cứng và dự phòng. Do dùng phần mềm ghi sẵn nên có thể xử lý nhanh chóng khi lỗi xảy ra. Có thể cung cấp nhiều tiện ích khác nhau cho thuê bao, ngoài các dịch vụ thoại truyền thống. - Hỗ trợ các công cụ, tiện tích quản lý, điều hành bảo dưỡng cho hệ thống. 1.1.4 Các dịch vụ giá trị gia tăng cho thuê bao 1.1.4.1 Khái niệm Đối với tổng đài điện tử ngoài việc cung cấp dịch vụ chính đó là dịch vụ điện thoại: nội hạt, nội tỉnh, liên tỉnh, quốc tế thì còn có khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng khác giúp cho người sử dụng điện thoại mềm dẻo, hiệu quả và linh hoạt. Với các hệ thống tổng đài hiện nay có khả năng cung cấp rất nhiều dịch vụ gia tăng cho thuê bao. Thuê bao có nhu cầu đăng ký với tổng đài và trả một khoản cước phí sử dụng dịch vụ. Khi sử dụng dịch vụ cần có một số thao tác kích hoạt tại máy điện thoại theo sự hướng dẫn của hệ thống. 1.1.4.2 Một số dịch vụ giá trị gia tăng 1- Dịch vụ báo vắng nhà (Absent): Khi một thuê bao đăng ký dịch vụ vào thời điểm thuê bao hoạt hoá dịch vụ, các thuê bao gọi đến sẽ nhận được một bản tin thông báo về sự vắng mặt của chủ thuê bao. 2- Dịch vụ quay số tắt (Short Dial): Thuê bao có thể rút gọn các con số thuê bao cần gọi tới (Bị gọi) chỉ còn 2 hoặc 3 chữ số gọi. 3- Dịch vụ thoại hội nghị (Conference call): Có thể thực hiện hội nghị 3 thuê bao tới 6 thuê bao. Khi thuê bao đăng ký sẽ thực hiện thao tác gọi hội nghị để các thuê bao khác cùng tham gia hội nghị. Ngoài ra có dịch vụ gọi tay 3 là gọi hội nghị chỉ có 3 máy đàm thoại với nhau. Trang 19
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch 4- Dịch vụ chặn cuộc gọi (Call Barring): Dịch vụ này có thể tự cấm một số các thuê bao gọi đến máy mình. Thuê bao có thể chặn các cuộc gọi đi và gọi đến theo yêu cầu. 5- Dịch vụ chống quấy rầy (Do not disturb): Dịch vụ này để không muốn người khác làm phiền, mọi cuộc gọi đến sẽ không được thực hiện cho tới khi thuê bao huỷ dịch vụ này. 6- Dịch vụ gọi lại (Call back): Khi thuê bao đăng ký dịch vụ này, khi thuê bao A gọi tới B đang bận, nếu kích hoạt dịch vụ và đặt máy, khi thuê bao bị gọi (B) rỗi trở lại sẽ có chuông thông báo cho A. Nếu A nhấc máy, B sẽ có chuông. 7- Dịch vụ chuyển cuộc gọi (Transfer call): Có thể chuyển các cuộc gọi đến A sang máy khác đã đăng ký. Có các hình thức chuyển như sau. - Chuyển không điều kiện: Cuộc gọi đến A sẽ tự động chuyển ngay tới thuê bao B. - Chuyển khi bận: Cuộc gọi đến trong lúc A đang bận thì tự động chuyển tới B. - Chuyển khi không trả lời: Cuộc gọi đến sau 30 giây mà A không trả lời sẽ tự động chuyển tới B. - Chuyển gọi nhân công: Khi có cuộc gọi đến thì thuê bao thao tác chuyển cuộc gọi. 8- Dịch vụ hiển thị số thuê bao gọi đến: Thuê bao đăng ký dịch vụ này cần phải có màn hiển thị khi có thuê bao gọi đến thì số máy của thuê bao gọi đến sẽ được hiển thị lên màn hình. 9- Dịch vụ bắt giữ cuộc gọi (Malicious call): Tổng đài xác định địa chỉ thuê bao gọi đến (Xác định số thuê bao chủ gọi, bị gọi) thông qua một số thao tác có thể là. Khi đổ chuông, hoặc nhấc máy, hoặc nhấc máy và ấn Flash. 10- Dịch vụ báo thức (Wake up hoặc reminder): Thuê bao đăng ký dịch vụ này có thể tự cài đặt giờ báo thức cho một ngày hay mọi ngày và tổng đài sẽ tự động cấp chuông báo thức. 11- Dịch vụ đường dây ấm (Warm line): Cuộc gọi được thiết lập với một thuê bao định sẵn sau khi nhấc tổ hợp (5 giây hoặc 10 giây) mà không cần quay số. 12- Dịch vụ đường dây nóng (Hot line): Thuê bao được kết nối ngay với thuê bao đăng ký sau khi nhấc tổ hợp, không cho phép thuê bao quay số đến thuê bao khác nữa. 13- Dịch vụ thông báo thay đổi số máy: Thuê bao đăng ký dịch vụ này khi quay số tới số máy đã thay đổi sẽ được nhận thông báo thay đổi số máy, có thể : ‘ Số máy này đã được thay đổi hoặc số máy này đã được đổi sang số máy mới’. 14- Dịch vụ tính cước tại nhà: Khi thuê bao có nhu cầu tính cước tại nhà (có bộ phận chỉ thị cước) tổng đài sẽ cung cấp xung tính cước cho thuê bao ngay khi kết thúc nhờ đó mà thuê bao biết được cước từng cuộc gọi. 15- Dịch vụ nhấc máy hộ (Call pick up): Dịch vụ này dùng để cài đặt cho phòng ban hoặc nhóm thuê bao, các thuê bao trong nhóm có thể nhấc máy hộ nhau khi chúng được đặt trong cùng một nhóm ( pick up group). Khi có cuộc gọi tới 1 trong các thuê bao trong nhóm, thuê bao cùng nhóm có thể kích hoạt dịch vụ để tiếp nhận cuộc gọi đó bằng máy của mình. 16- Dịch vụ tạo chùm số trượt hay tạo nhóm liên tục: Khi thuê bao đăng ký dịch vụ này, giả sử danh sách các số máy đã đăng ký trượt gồm A, B, C. Khi có cuộc gọi đến A, Trang 20
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số nếu không ai nhấc máy thì cuộc gọi sẽ chuyển lần lượt sang số B sau đó đến C. 17- Dịch vụ hạn chế theo yêu cầu: Khi đăng ký dịch vụ bạn dùng mã số riêng để khóa các cuộc gọi liên tỉnh, quốc tế tại máy điện thoại của mình. Tránh được khả năng người nào đó sử dụng máy điện thoại của mình liên lạc làm phát sinh cước ngoài ý muốn. 18- Cuộc gọi xen: Thuê bao có đăng ký dịch vụ này sẽ nhận được thông báo khi đang đàm thoại mà có thuê bao khác gọi tới. 19- Dịch vụ thông báo: Tổng đài có thể gửi các thông báo số ghi sẵn một cách tự động, khi thay đổi địa chỉ hay mã số thuê bao. 20- Dịch vụ tránh làm phiền: Khi thuê bao kích hoạt dịch vụ này sẽ không nhận được chuông từ tổng đài khi có cuộc gọi tới. 1.2 Tổng đài điện tử số SPC 1.2.1Giới thiệu chung về tổng đài SPC 1.2.1.1 Khái niệm Tổng đài điện tử SPC (Stored Program Control) là tổng đài điện tử mà các hoạt động của nó dựa trên nguyên lý điều khiển theo chương trình ghi sẵn. Các chức năng điều khiển việc thiết lập, duy trì và giải phóng kết nối cũng như những công việc liên quan đều khai thác quản lý và bảo dưỡng đều theo một chương trình được lập và lưu trữ sẵn tại các bộ nhớ của hệ thống điều khiển của tổng đài. Hệ thống điều khiển tổng đài được ví như một máy tính năng lực và thông minh. Những chương trình điều khiển và các số liệu cần xử lý được lưu trữ tại các bộ nhớ thích hợp, bộ nhớ trong hay bộ nhớ ngoài. Các chương trình này do nhà chế tạo lập sẵn, đặc trưng cho mỗi loại tổng đài, nên nó ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của tổng đài. Do tổng đài hoạt động theo chương trình nên các chương trình điều khiển cần phải đảm bảo các yêu cầu. - Chương trình phải đảm bảo tất cả các chức năng điều khiển cần thiết. - Chương trình phải tuân thủ về thời gian thực. - Chương trình phải có độ an toàn cao trong quá trình thực hiện các thao tác quản lý bảo dưỡng. - Chương trình phải mở rộng được khi cần có sự thay đổi cần thiết. - Chương trình phải được thực tế hoá, dễ sử dụng. 1.2.1.2 Giới thiệu về cấu trúc tổng đài Từ khái niệm trên mà các tổng đài điện tử SPC được kết hợp từ 2 phần chính. * Phần cứng (Hardware) . - Thiết bị kết cuối (thuê bao, trung kế). - Mạng chuyển mạch (Chuyển mạch không gian, thời gian). - Hệ thống điều khiển (Bộ vi xử lý, bộ nhớ, Bus). - Giao tiếp báo hiệu (Bộ tạo, phân phối báo hiệu). Trang 21
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch - Giao tiếp người-máy (bàn phím, màn hình, máy tính, máy in ). * Phần mềm (Software). Đối với tổng dài điện tử SPC ngoài cấu trúc phần cứng là khung, giá, bảng mạch, cáp nối và các thiết bị phụ trợ khác thì một phần không thể thiếu quyết định việc điều khiển hoạt động tổng đài mang tên SPC đó là chính phần mềm. Phần mềm được hiểu gồm: Chương trình và số liệu - Chương trình: Được các nhà chế tạo viết sẵn với các ngôn ngữ bậc cao gồm các tệp lệnh điều khiển viết bằng ngôn ngữ máy và lưu vào các bộ nhớ ROM. - Số liệu gồm: Các số liệu về hệ thống, thuê bao, trung kế, thống kê, tính cước 1.2.2 Sơ đồ và chức năng các khối tổng đài 1.2.2.1 Sơ đồ khối Khối kết cuối Khối chuyển mạch Đường thuê Khối kết cuối thuê bao bao Analog Thu Tới điều ASLTU Tập DTMF khiển trung trung tâm thuê Phân hệ DSLTU bao chuyển mạch MUX/DMUX Đường thuê TGD Switching bao Digital RG subsystem Đường trung ATTU Tập kế Analog trung trung DTTU kế Đường trung kế Digital Khối kết cuối trung kế TGD Khối ngoại vi báo hiệu Đường báo hiệu Thiết bị Thiết bị Điều Điều Điều CCS / CAS báo hiệu báo hiệu kênh khiển khiển khiển kênh chung riêng trung thuê chuyển CCS CAS kế bao mạch BUS Khối điều khiển ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM Khối vận hành Vận hành bảo dưỡng bảo dưỡng Hình 1.6: Sơ đồ khối tổng đài SPC Trong đó: - Mux/Demux (Multiplexor/ Demultiplexor): Bộ ghép kênh/tách kênh. - RG (Ringing Generator): Khối tạo chuông. - TGD (Tone Generating Devices): Thiết bị tạo âm báo. - DTMF (Dual Tone Multi Frequency): Lưỡng âm đa tần. Trang 22
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số - CAS (Channel Assosiating Signaling): Báo hiệu kênh liên kết. - CCS (Common Channel Signaling): Báo hiệu kênh chung. - ASLTU (Analog Subcriber Line Terminated Unit): Khối kết cuối đường thuê bao tương tự. - DSLTU (Digital Subcriber Line Terminated Unit): Khối kết cuối đường thuê bao số. 1.2.2.2 Chức năng các khối * Khối kết cuối (Terminated Unit) Khối kết cuối hay khối ngoại vi (periphery): Giao tiếp kết nối giữa thuê bao, trung kế với tổng đài. Hiện nay tuy có nhiều tổng đài SPC khác nhau nhưng đều đảm bảo dựa trên cấu trúc chức năng cơ bản với các khối sau. - Khối kết cuối đường thuê bao (Subcriber Line Terminated Unit) + Mạch kết cuối thuê bao (Analog SLTU): Mỗi thuê bao Analog kết nối với tổng đài thông qua một mạch giao tiếp đường dây thuê bao Analog thực hiện chức năng cấp nguồn, bảo vệ quá áp, cấp chuông, giám sát, mã hoá - giải mã, biến đổi 2-4 dây, đo kiểm,. được gọi tắt là 7 chức năng BORSCHT. + Mạch kết cuối thuê bao số (Digital SLTU): Chúng được thực hiện thông qua các đôi cáp phân phối điện thoại có sẵn dưới dạng truy cập cơ bản của mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, nó có khả năng hỗ trợ một loạt các dịch vụ phi thoại cũng như dịch vụ điện thoại thông thường, nên các chức năng BORSCHT không nằm toàn bộ trên mạch kết cuối thuê bao SLTU, các mạch tải được tách ra: B T O ở mạch SLTU, H C ở mạch NTU, S R ở mạch TA. - Khối ghép/tách kênh (MultipleX/DeMUltipleX) Khối ghép kênh/tách kênh (MUX/DMUX) để ghép/tách các tín hiệu thoại của từng kênh ở dạng số thành luồng số, nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng đường số (PCM) tới khối tập trung thuê bao và ngược lại. Trong thực tế người ta thường tổ chức (mỗi ngăn 128 hoặc 256 line) đấu với một vài bộ MUX, đưa ra 1 hay nhiều đường PCM đấu đến bộ tập trung. - Khối tập trung thuê bao: Tập trung các luồng tín hiệu số có mật độ lưu lượng thấp tại đầu vào thành một số ít các luồng PCM có mật độ cao hơn ở đầu ra nhằm mục đích nâng cao hiệu suất sử dụng các đường PCM giữa bộ tập trung và trường chuyển mạch . Để thực hiện các chức năng trên cấu trúc bộ tập trung thuê bao gồm trường chuyển mạch T, ghép / tách kênh, Bù suy hao. - Khối tạo thiết bị tạo âm báo (Tone Generating Device): thực hiện chức năng thiết lập tuyến nối các thiết bị phù trợ. Cấp âm báo thu xung đa tần. Thiết bị tạo âm báo (TGD): Được cấu tạo các vi mạch nhớ EPROM. Mỗi vùng nhớ chứa một thông tin về âm báo đã được số hoá. Âm mời quay số, hồi âm chuông, báo bận, tắc nghẽn Thiết bị TGD được kết nối với bộ tập trung bằng đường PCM theo sự sắp xếp bộ điều khiển đọc ngăn nhớ thích hợp vào thời điểm thích hợp . Trong quá trình xử lý gọi cần cấp một âm báo nào đó cho thuê bao bộ điều khiển chỉ điều khiển kết nối giữa khe thời gian dành cho thuê bao và khe thời gian có chứa âm Trang 23
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch báo qua chuyển mạch nội bộ của bộ tập trung thuê bao. - Thu xung đa tần (Dual Tone Multi Frequency): Đấu nối với bộ tập trung thuê bao qua đường PCM thực hiện chức năng thu xung đa tần từ thuê bao trung tâm, sau đó chuyển các thông tin địa chỉ thu được cho điều khiển trung tâm. Số lượng các bộ thu MF được tính toán sao cho đáp ứng nhu cầu sử dụng của thuê bao . - Khối tạo chuông (Ringing Generator): Tạo tín hiệu chuông xoay chiều tần số thấp, điện áp cao cung cấp cho mạch thuê bao báo có cuộc gọi đến. * Khối kết cuối trung kế (Trunk Terminated Unit): Giao tiếp, kết nối các tuyến trung kế với tổng đài. - Kết cuối trung kế tương tự(Analog Trunk Terminated Unit): Giao tiếp giữa đường trung kế analog với tổng đài, cơ bản thực hiện các chức năng giống mạch kết cuối thuê bao Analog (trừ chức năng cấp chuông) được bổ sung báo hiệu liên đài. - Kết cuối trung kế số (Digital Trunk Terminated Unit): Giao tiếp giữa đường trung kế số với tổng đài, thực hiện các chức năng phối hợp biến đổi mã đường truyền, thu phát xử lý báo hiệu liên đài được tóm tắt 8 chức năng GAZPACHO. - Khối tập trung trung kế: Tập trung tất cả các đường trung kế được đấu với tổng đài, đưa ra luồng số tương đương đưa đến khối CM. * Khối chuyển mạch (Switching Unit) - Khối chuyển mạch có chức năng: Thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào bất kỳ tới một đầu ra bất kỳ. Để truyền dẫn tín hiệu thoại và các tín hiệu liên quan khác, với độ tin cậy cao nhất. - Yêu cầu: Trường chuyển mạch phải có độ tiếp thông hoàn toàn (không xảy ra tắc nghẽn). - Cấu trúc: Ở tổng đài SPC tồn tại 2 hệ thống chuyển mạch số + Trường chuyển mạch thời gian tín hiệu số (T). + Trường chuyển mạch không gian tín hiệu số (S). Để nâng cao độ tiếp thông người ta dùng kết hợp giữa chuyển mạch thời gian và không gian. * Khối báo hiệu (Signaling Unit) - Hệ thống báo hiệu để chuyển thông tin và các lệnh từ điểm này đến điểm khác, các thông tin và các lệnh này liên quan đến việc thiết lập, giám sát và giải phóng các cuộc gọi. Báo hiệu được chia làm 2 loại: Báo hiệu đường thuê bao và báo hiệu liên đài (báo hiệu trung kế). - Báo hiệu thuê bao là báo hiệu giữa thuê bao với tổng đài. - Báo hiệu liên tổng đài là báo hiệu giữa các tổng đài với nhau, và gồm 2 loại là báo hiệu kênh riêng hay kênh liên kết (CAS) và báo hiệu kênh chung (CCS). * Khối điều khiển (Controller Unit) - Hệ thống điều khiển có chức năng: Điều khiển toàn bộ mọi hoạt động của tổng đài như. Trang 24
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số + Điều khiển xử lý ngoại vi (Thuê bao, trung kế, báo hiệu). + Điều khiển xử lý gọi (Xử lý biên dịch, tạo tuyến, cấp âm, giải phóng, tính cước cho các cuộc gọi). Xử lý vận hành bảo dưỡng. Đảm bảo hệ thống hoạt động tin cậy trong thời gian dài. - Cấu trúc: Hệ thống điều khiển tổng đài SPC được ví như hệ thống một hay nhiều máy tính (tuỳ theo cấu hình tổng đài), người ta sử dụng hệ thống một bộ xử lý điều khiển tập trung (Toàn bộ tổng đài). Hay sử dụng nhiều bộ xử lý điều khiển phân tán (Chia công việc xử lý cho các khối điều khiển chức năng riêng). Các bộ xử lý làm việc theo các chương trình đã được phân công cụ thể. * Khối quản trị vận hành và bảo dưỡng (Adminitration Operating and Maintenance Unit) - Khối vận hành và bảo dưỡng chức năng: Quản lý, khai thác và bảo dưỡng toàn bộ hệ thống. + Quản lý: Dữ liệu và tình trạng hoạt động của thuê bao, trung kế, hệ thống, cảnh báo, cước + Khai thác hệ thống: Thay đổi/khởi tạo hệ thống, backup dữ liệu với các thiết bị nhớ ngoài như ổ đĩa, băng từ, ngoài ra có thể thay đổi chương trình ứng dụng khi cần thiết. + Bảo dưỡng: Đo kiểm chất lượng đường dây, mạch đường dây thuê bao, trung kế Theo dõi cảnh báo, xử lý các thông tin cảnh báo, xử lý các sự cố thông thường. - Cấu trúc + Các bộ xử lý trao đổi thông tin lệnh, bản tin lệnh, bản tin cảnh báo, truyền dữ liệu với thiết bị nhớ ngoài. + Các thiết bị nhớ (ổ đĩa cứng, ổ băng từ) các panel cảnh báo, thiết bị giao diện người - máy (máy tính, máy in, màn hình, bàn phím, con chuột, + Các thiết bị đo thử và các dung cụ khác. - Yêu cầu: Dễ khai thác, trao đổi, thông tin dễ đọc, dễ hiểu * Nguồn cung cấp (Battery systems) Chức năng dùng để cấp nguồn cho sự hoạt động của toàn bộ hệ thống, đảm bảo thông tin liên tục không bị gián đoạn. Để thực hiện điều này, nguồn được cung cấp từ 3 nhóm chính: điện lưới, ắc quy và máy phát. 1.2.3 Xử lý các cuộc gọi Tổng đài thực hiện nhiều chức năng. Song chức năng cơ bản là xử lý các cuộc gọi liên quan khi có yêu cầu và hết yêu cầu. 1.2.3.1 Xử lý cuộc gọi nội đài Cuộc gọi xảy ra giữa 2 thuê bao trong cùng tổng đài (hình 1.7). Gồm 10 bước, tóm tắt bởi 4 giai đoạn chính sau: - Khởi tạo cuộc gọi - Quay số - Biên dịch Trang 25
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch - Thiết lập tuyến nối - Giám sát và giải phóng tuyến nối Khi thiết lập tuyến nối quá trình tính cước được khởi động đến khi giải phóng tuyến nối. * Khởi tạo cuộc gọi Khi thuê bao chủ gọi A có nhu cầu gọi đi, A nhấc tổ hợp, lúc này trạng thái đường dây thuê bao chủ gọi thay đổi (Trở kháng đường dây giảm).  Xác định thuê bao chủ gọi: Chức năng giám sát (S) ở mạch kết cuối đường dây thuê bao chủ gọi xác nhận và gửi thông báo này tới điều khiển thuê bao xác nhận có yêu cầu cuộc gọi mới và gửi tới điều khiển trung tâm, tại đây điều khiển trung tâm xác minh được con số địa chỉ và đặc tính thuê bao (DN, loại máy điện thoại, quyền hạn, dịch vụ thuê bao ) từ địa chỉ thiết bị EN. Nó cấp phát các bộ nhớ và các thiết bị dùng chung cần thiết để phục vụ cuộc gọi mới.  Cấp âm mời: Nếu thuê bao chủ gọi có quyền gọi đi, điều khiển trung tâm lệnh cho bộ tạo tone cấp âm mời quay số từ bộ tạo tone tới thuê bao A. Thuê bao A Thuê bao B Tổng đài Nhấc máy (Off-Hook)  Xác định thuê bao chủ gọi A. Cấp phát bộ nhớ & các thiết bị  Cấp âm mời dùng chung  Quay số  Phân tích số (biên dịch) Chuyển mạch tạo kênh Cấp hồi âm chuông Cấp chuông Cấp chuông & hồi âm chuông  Ngắt chuông & hồi âm chuông Nhấc máy Kết nối hai thuê bao Giám sát, tính cước Đặt máy Đặt máy  Giải phóng cuộc gọi, giải phóng bộ nhớ, thiết bị Hình 1.7: Diễn biến quá trình xử lý cuộc gọi nội đài giữa thuê bao A và B * Quay số - biên dịch  Quay số: Nếu thuê bao chủ gọi sử dụng phương thức gửi số là DTMF thì điều khiển đấu nối bộ thu DTMF với thuê bao chủ gọi. Nếu là xung thập phân đưa đến mạch thuê bao tới bộ điều khiển thuê bao tới điều khiển trung tâm.  Phân tích số: Điều khiển trung tâm nhận con số đầu của địa chỉ bị gọi (số Prefix), điều khiển trung tâm lệnh cho điều khiển thuê bao cắt âm mời quay số và thực hiện quá trình tiền biên dịch (Tiền phân tích) xác định lọai cuộc gọi, đồng thời điều khiển cắt mạch cấp âm mời quay số. Khi xác định đó là cuộc gọi nội đài và thu hết con số địa chỉ bị gọi, Trang 26
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số và điều khiển trung tâm thực hiện quá trình biên dịch, xác định địa chỉ thiết bị EN từ DN và quyền hạn thuê bao bị gọi. Chuyển mạch tạo kênh: Bộ xử lý gọi thiết lập kênh tới B đồng thời yêu cầu điều khiển thuê bao xác định trạng thái thuê bao bị gọi. Cấp chuông và hồi âm chuông: Nếu thuê bao bị gọi B rỗi điều khiển mạch kết cuối thuê bao cấp dòng chuông cho thuê bao B (Từ RG qua mạch kết cuối thuê bao qua đường dây thuê bao đến thuê bao bị gọi), đồng thời điều khiển bộ tạo Tone cấp hồi âm chuông cho thuê bao chủ gọi (Từ TGD - bộ tập trung thuê bao - mạch thuê bao - đường dây thuê bao đến thuê bao chủ gọi). Nếu B bận thì cấp âm báo bận cho A. * Thiết lập tuyến nối  Ngắt chuông và hồi âm chuông: Khi B nghe chuông nhấc tổ hợp, trạng thái nhấc tổ hợp được chức năng S của mạch thuê bao bị gọi xác nhận, điều khiển cắt ngay dòng chuông. Điều khiển thuê bao gửi tới điều khiển trung tâm xác nhận và nó điều khiển cắt hồi âm chuông, rồi thực hiện đấu nối cho hai thuê bao. Giám sát, tính cước: Sau khi kết nối, quá trình đàm thoại giữa hai thuê bao liên tục được giám sát, cùng lúc đó chương trình tính cước được thực hiện. Trong quá trình đàm thoại các bộ điều khiển thuê bao tiếp tục giám sát trạng thái 2 đường dây thuê bao chủ gọi và bị gọi cho đến khi 1 trong 2 thuê bao đặt tổ hợp. * Giải phóng tuyến nối:  Giải phóng cuộc gọi: Khi kết thúc đàm thoại một trong 2 thuê bao đặt tổ hợp. Mạch thuê bao xác nhận trạng thái này gửi tới điều khiển thuê bao tới điều khiển trung tâm xác nhận, và lệnh tới điều khiển chuyển mạch điều khiển giải phóng tuyến nối liên quan và các thiết bị liên quan khác, đồng thời quá trình tính cước cũng ngừng hoạt động. 1.2.3.2 Xử lý cuộc gọi ra (Outgoing call) Là cuộc gọi giữa thuê bao chủ gọi A của tổng đài X đang xét (tổng đài gọi ra) với thuê bao bị gọi B thuộc tổng đài khác Y. (Có thể cuộc gọi liên tỉnh hay quốc tế). Diễn biến của quá trình xử lý cuộc gọi liên đài tương tự như cuộc gọi nội đài, xem hình 1.8. * Quá trình khởi tạo cuộc gọi và quay số Từ khi thuê bao chủ gọi A nhấc máy cho đến khi điều khiển trung tâm nhận con số tiền định (Prefix) của địa chỉ bị gọi B. Điều khiển trung tâm nhận con số tiền định thực hiện quá trình tiền phân tích (Pre- analyses) xác định loại cuộc gọi. Sau đó, thực hiện quá trình chọn tuyến (Routing). Điều khiển trung tâm yêu cầu tới điều khiển trung kế tương ứng chiếm kênh trung kế rỗi, sau khi chiếm được đường trung kế rỗi tổng đài chủ gọi X thực hiện quá trình báo hiệu liên đài với tổng đài đối phương Y truyền thông tin trạng thái đường trung kế, thông tin địa chỉ bị gọi và thông tin điều khiển. Tổng đài Y thu các con số địa chỉ thuê bao bị gọi, thực hiện biên dịch, xác định vị trí bị gọi, quyền hạn và trạng thái bị gọi B. Nếu thuê bao bị gọi rỗi, điều khiển cấp chuông đến thuê bao bị gọi, và hồi âm chuông đến cho thuê bao chủ gọi qua kênh trung kế được chiếm. Khi thuê bao bị gọi nhấc tổ hợp, cắt chuông và tổng đài Y gửi tín hiệu trả lời báo bị gọi B nhấc máy yêu cầu tổng đài chủ gọi X tính cước. Điều khiển trung tâm của 2 tổng Trang 27
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch đài yêu cầu điều khiển chuyển mạch tạo tuyến nối cho 2 thuê bao với trung kế được chiếm, cuộc gọi được giữa 2 bên bắt đầu. Kết thúc cuộc gọi một trong 2 thuê bao đặt tổ hợp. Mạch thuê bao tương ứng xác nhận trạng thái này chuyển tới Điều khiển thuê bao và thông báo tới Điều khiển trung tâm xác nhận và lệnh tới Điều khiển chuyển mạch sẽ điều khiển giải phóng tuyến nối liên quan và các thiết bị liên quan khác, đồng thời quá trình tính cước cũng ngừng hoạt động. Và quá trình báo hiệu liên đài giải phóng hướng đi, hướng về đưa tới tổng đài tương ứng điều khiển giải phóng trường chuyển mạch để phục vụ cho các cuộc gọi khác. 1.2.3.3 Xử lý cuộc gọi vào (Incoming Call) Là cuộc gọi giữa thuê bao của tổng đài đối phương X (tổng đài gọi vào) với thuê bao bị gọi thuộc tổng đài đang xét Y. Diễn biến của quá trình xử lý cuộc gọi liên đài tương tự như cuộc gọi nội đài, xem hình 1.8. Khi có yêu cầu cuộc gọi đến từ tổng đài X thông qua quá trình báo hiệu liên đài, tổng đài Y nhận được con số địa chỉ thuê bao bị gọi B. Khi nhận 1, 2 con số đầu xác định địa chỉ bị gọi thuộc tổng đài Y, sau đó quá trình xử lý cuộc gọi diễn ra như cuộc gọi nội bộ. Chỉ khác là tổng đài thông báo trạng thái đặc tính bị gọi qua báo hiệu liên đài, 2 tổng đài thiết lập tuyến trung kế và gửi các tín hiệu trên đó. Kết thúc cuộc gọi một trong 2 thuê bao đặt tổ hợp. Mạch thuê bao xác nhận trạng thái này →Điều khiển thuê bao → Điều khiển trung tâm xác nhận và lệnh tới điều khiển chuyển mạch điều khiển giải phóng tuyến nối liên quan và các thuê bao liên quan khác, đồng thời quá trình tính cước cũng ngừng hoạt động. Và quá trình báo hiệu liên đài giải phóng hướng đi, về đưa tới tổng đài tương ứng điều khiển giải phóng trường chuyển mạch để phục vụ cho các cuộc gọi khác. Trang 28
Chương 1 Tổng đài điện thoại điện tử số Thuê bao A Tổng đài Kênh trung kế Tổng đài Thuê bao B X Y Nhấc máy (Off-Hook)  Xác định thuê bao chủ gọi A. Cấp phát bộ nhớ & các thiết bị  Cấp âm mời dùng chung  Quay số  Phân tích số (biên dịch) Tín hiệu chiếm kênh Tín hiệu cho phép chiếm Chuyển mạch tạo kênh, chọn tuyến Cấp chuông Cấp chuông & hồi âm chuông Cấp hồi âm chuông Tín hiệu B đã trả lời Nhấc máy  Ngắt chuông & hồi âm chuông Kết nối hai thuê bao Giám sát, tính cước Đặt máy Đặt máy Xoá hướng đi, xoá hướng về  Giải phóng cuộc gọi, giải phóng bộ nhớ, thiết bị Hình 1.8: Diễn biến quá trình xử lý cuộc gọi liên đài Thực hành: * Tham quan tổng đài cụ thể - Tham quan tổng đài tại một trạm cơ sở, tìm hiểu vệ hệ thống cấp nguồn, giám sát, cảnh báo, các khung giá máy, các thiết bị truyền dẫn, thiết bị tổng đài, các tuyến trung kế và các thiết bị khác - Hệ thống vận hành bảo dưỡng, giao tiếp người-máy, các khung giá đấu dây MDF, cách thức tổ chức sắp xếp thuê bao theo danh bạ, dây nhảy, sắp xếp thuê bao theo khu vực, và tuyến cáp ra outdoor - Một số công việc thường ngày tại tổng đài đối với nhân viên trực, các công việc cần làm khi mất điện lưới, cách thức vận hành hệ thống máy phát Kiểm tra Tổ chức kiểm tra viết thời gian 1 tiết, nội dung cơ bản trong chương 1. Câu hỏi ôn tập chương 1 1. Em hãy trình bày những nét cơ bản về lịch sử và xu hướng phát triển của tổng đài? Trang 29
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch 2. Em hãy trình bày đặc điểm của tổng đài? 3. Em hãy nêu các dịch vụ giá trị gia tăng cơ bản mà tổng đài có thể cấp cho thuê bao? 4. Em hãy vẽ sơ đồ khối và trình bày chức năng cơ bản của các khối trong tổng đài số SPC? 5. Em hãy vẽ hình và phân tích quá trình xử lý gọi nội đài trong tổng đài số SPC? 6 Em hãy vẽ hình phân tích quá trình xử lý gọi liên đài giữa hai tổng đài X và Y? Trang 30
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển Chương 2 THIẾT BỊ KẾT CUỐI VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Nội dung: 2.1 Thiết bị kết cuối 2.2. Hệ thống điều khiển và dự phòng 2.1 Thiết bị kết cuối 2.1.1 Mạch kết cuối đường thuê bao SLTU 2.1.1.1 Mạch kết cuối đường thuê bao tương tự ASLTU * Sơ đồ khối ASLTU ASLTU : Analog Subscriber Line Terminated Unit 64Kb/s #1 Đường Mã thuê bao Lọc hoá Analog T R O B S Đo Cấp Bảo vệ Cấp Giám H thử chuông quá áp nguồn sát Biến đổi 2/4 dây Giải 2Mb/s Lọc mã Từ/tới SLTU # khối MUX/DMUX SLTU # SLTU # tập SLTU # Bus đo trung thử thuê Bus cấp Bus cấp SLTU # bao chuông nguồn Điều khiển thuê bao Điều khiển trung tâm Hình 2.1: Sơ đồ khối mạch kết cuối thuê bao tương tự ASLTU * Các chức năng chính của ASLTU. Mạch ASLTU thực hiện giao tiếp giữa tổng đài với đường dây thuê bao Analog thực hiện 7 chức năng viết tắt bởi 7 chữ cái đầu “BORSCHT”. B (Battery Feeding) Cấp nguồn: Cung cấp nguồn 1 chiều có điện áp -48v, dòng điện 1 chiều khoảng 20mA  100 mA làm nguồn nuôi cho máy điện thoại hoạt động, điều này là cần thiết để đảm bảo sự điều khiển riêng biệt trong việc cấp nguồn vào mỗi đường dây thuê bao và phát hiện các điều kiện nhấc và đặt tổ hợp. Về việc cấp nguồn đảm bảo giá thành và chất lượng vì trở kháng đường dây lớn, trước đây cấp nguồn từ trung tâm, khi sang chuyển mạch số việc cấp nguồn tại mạch thuê bao. Do vậy để đảm bảo kinh tế và kỹ thuật sử dụng mạch khuyếch đại thuật toán là IC chuyên dụng.  O (Over Voltage Protection) Bảo vệ quá áp: Đường dây thuê bao trước khi vào tổng đài qua giá phối dây MDF, tại đây đã có chức năng bảo vệ quá áp (Bảo vệ sơ cấp ) chống các điện áp cao xuất hiện trên đường dây xâm nhập vào tổng đài, tuy nhiên tại mạch kết cuối thuê bao cũng cần phải có chức năng bảo vệ quá áp (bảo vệ thứ cấp) đảm bảo an toàn cho thiết bị sử dụng tiếp giáp P-N bằng diode ổn Trang 31
Bài giảng: Cơ sở chuyển mạch áp đảm bảo điện áp ngưỡng an toàn cho các vi mạch trong tổng đài. Nếu xuất hiện điện áp cao đánh vào đường dây thiết bị bảo vệ sẽ bị đánh thủng, coi như 1 dây dẫn nối giữa đường dây thuê bao, dòng điện không chạy vào tổng đài.  R (Ringing) Cấp chuông: Cấp dòng chuông xoay chiều điện áp từ 65v đến 100v và 200mA tại tần số khoảng 16 Hz đến 25Hz cho thuê bao bị gọi. Với máy điện thoại trước đây khi quay số dòng chuông trực tiếp đến chuông điện xoay chiều. Với máy điện thoại ấn phím dòng chuông đến IC chuông được nắn, lọc, ổn áp và đưa ra đĩa phát âm. Chức năng cấp chuông điện áp cao của tổng đài điện tử chịu ảng hưởng lớn cho mạch in kích thước nhỏ, người ta sử dụng giải pháp bằng Rơle tiếp điểm kín rơle mini. Ngoài ra để chống tia lửa điện tại tiếp điểm bằng phướng pháp chỉ chuyển mạch cho rơle mini chuông khi điện áp qua điểm 0. Để tránh điện áp cao xâm nhập vào máy điện thoại nhờ chức năng S (giám sát), khi thuê bao nhấc máy là điều khiển cắt ngay dòng chuông.  S (Supervision) giám sát: Giám sát trạng thái đường dây và máy điện thoại trong quá trình máy hoạt động. để thực hiện được có sự kết hợp với chức năng B bằng cách sử dụng dòng điện mạch vòng trên đường dây thuê bao để giám sát các trạng thái nhấc, đặt tổ hợp máy điện thoại, chế độ phát xung thập phân, ấn Flash  C (Code/Decode: Mã hoá và giải mã): Biến đổi tín hiệu Analog sang Digital và ngược lại sử dụng phương thức điều xung mã PCM. Với chức năng Codec trong kỹ thuật tổng đài số yêu cầu độ chính xác cao. Trước đây do việc chế tạo codec khó khăn và giá thành cao nên một số thuê bao sử dụng chung một con Codec do có sự điều khiển, đến nay mỗi mạch thuê bao có một con vi mạch codec. H (Hybrid) Sai động: Thực hiện biến đổi chế độ truyền thông tin 2 dây thành 4 dây về phía tổng đài và ngược lại 4 dây thành 2 dây phía thuê bao. Vì phía thuê bao tín hiệu Analog tín hiệu đi về trên 2 dây, còn phía tổng đài số là các đường truyền và nhận là các đường cao tốc riêng biệt, đó là các mạch 4 dây, sự chuyển đổi cần thiết từ 2 dây sang 4 dây tại máy điện thoại và tổng đài được thực hiện bởi các biến áp sai động hay hệ thống khuyếch đại.  T(Test) Kiểm tra đo thử: Thực hiện chức năng kiểm tra, đo thử đường dây thuê bao, máy điện thoại, đo mạch đường dây thuê bao. Người điều hành có căn cứ kết quả xác định được chất lượng đường dây thuê bao: Đứt, chập, điện trở, điện dung Trang 32
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển 2.1.1.2 Kết cuối đường dây thuê bao số DSLTU * Sơ đồ khối mạch kết cuối thuê bao số Bộ thích ứng DSLTU đầu cuối (TA) 64Kb/s 64Kb/s Tx Tx #1 Tiếp T O B Truyền H Truyề nhận 144Kb/s Đo Bảo Cấp Dẫn 2Mb/s CODE n nguồn thử vệ nguồn và dẫn điện quá đường ghép Đường Từ/tới và áp dây kênh dây khối 64Kb/s ghép thuê chuyển Giao kênh bao mạch tiếp Rx số liệu Rx MUX/DMUX Hệ thống báo 16Kb/s 16Kb/s hiệu bản tin thuê bao Bus cấp Khối kết cuối mạng (NTU) Bus kiểm tra nguồn đường dây #30 Hệ thống báo Phía thuê bao Phía tổng đài hiệu bản tin thuê bao loại 1 Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch kết cuối thuê bao số DSLTU Trong đó: - TA (Terminal Adaptor): Thích ứng đầu cuối. - NTU (Network Terminal Unit): Khối kết cuối mạng. * Chức năng mạch kết cuối thuê bao số Tổng đài điện tử SPC ngoài nhiệm vụ cung cấp giao tiếp giao tiếp đường dây thuê bao Analog là chủ yếu, ngoài ra còn có khả năng cung cấp với số lượng nhỏ nhưng đang phát triển nhanh chóng là các giao tiếp đường thuê bao số. Chúng được thực hiện thông qua các đôi cáp phân phối điện thoại có sẵn dưới dạng truy cập cơ bản của mạng số tích hợp đa dịch vụ ISDN. Nó có khả năng hỗ trợ nhiều dịch vụ phi thoại cũng như dịch vụ điện thoại thông thường. Đường dẫn số cung cấp 2 mạch. Mạch cho tải hữu ích có tốc độ 64 Kb/s và mạch báo hiệu kênh chung có tốc độ 16kb/s. Về cơ bản thành phần mạch kết cuối thuê bao số nó cũng chứa thành phần thuê bao Analog có 7 chức năng BORSCHT, nhưng các chức năng được tách ra: B T O ở mạch DSLTU, H C ở mạch NTU, S R ở mạch TA. Các chức năng như ASLTU có thể tóm tắt lại như sau: B (Battery Feeding) Cấp nguồn H (Hybrid)Sai đông, biến đổi 2/4 dây O (Over Voltage Protection) Bảo vệ quá áp T (Test) Kiểm tra, đo thử R (Ringing) Cấp chuông S Supervision Giám sát C (Code/Decode) Mã hoá/giải mã Trang 33
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch 2.1.2 Mạch kết cuối trung kế 2.1.2.1 Kết cuối trung kế tương tự (ATTU) * Sơ đồ khối mạch kết cuối trung kế tương tự ATTU ATTU Analog Trunk Terminated Unit 64kb/s T O S B H C Truy Bảo vệ Mã hoá nhập Giám Cấp Sai Đo quá áp sát nguồn động Giải mã #1 kiểm tách đường M báo dây DF hiệu M U X Tới khối / chuyển T O S B H C #3 mạch Truy Bảo Giám Cấp Sai Mã hoá 0 D nhập vệ sát nguồn động Giải mã E Đo quá tương tự kế Các trung tách đường kiểm M áp báo dây U hiệu X 64kb/s Chuyển đổi TS16 các khe TS16 Bus đo kiểm Bus cấp nguồn đường dây Hình 2.3: Sơ đồ khối mạch kết cuối trung kế tương tự ATTU MDF (Main Distribution Frame): giá đấu dây chính hay giá phối dây * Chức năng các khối - Các chức năng của ATTU cơ bản giống mạch kết cuối thuê bao Analog đó là: + B cấp nguồn. + C mã hoá/giải mã. + O bảo vệ quá áp. + H biến đổi 2/4 dây. + S Giám sát, chèn, tách báo hiệu. + T đo kiểm. tuy nhiên có một số điểm khác nhau quan trọng như: - Báo hiệu: Để tiết kiệm chi phí thiết lập đường truyền, hệ thống dùng báo hiệu kênh liên kết CAS. Tín hiệu báo hiệu phục vụ 30 kênh thoại được tách ra qua chuyển đổi báo hiệu CAS và được đặt trong khe thời gian TS16 trong luồng PCM 2Mb/s. - Chuyển đổi 2/4 dây: chuyển đổi trung kế 2 dây thành 4 dây về phía tổng đài nhờ sử dụng biến áp sai động, tuy nhiên yêu cầu về cân bằng trở kháng ít hơn. - Ghép kênh và điều khiển: ATTU xử lý ghép 30 kênh thoại và 1 kênh báo hiệu (TS16). Trang 34
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển 2.1.2.2 Kết cuối trung kế số (DTTU) * Sơ đồ khốiDTTU DTTU Digital Trunk Terminated Unit Chuyển Đếm Tách Chuyển Bảo vệ Kết Tới khối mã đồng bộ báo hiệu Nối tiếp khối cuối chuyển đường/ khung CAS /Song chuyển phía mạch thu mã nhị CCS song mạch Tx DDF phân (S/P) Định thời Ghi Định thời Đọc Tách Tách đồng hồ mào đầu khung Kênh trung kế Bảo vệ Kết cuối Chuyển mã Chèn Chuyển khối Từ khối phía nhị báo hiệu Song chuyển chuyển phát phân/mã CAS/CC song/N mạch Rx mạch đường dây S ối tiếp (P/S) Đồng hồ Tới các bộ thu- Tổng đài phát CAS/CCS Hình 2.4: Sơ đồ khối mạch kết cuối trung kế số DTTU DDF ( Digital Distribution Frame) Giá phối dây số. * Chức năng khối kết cuối trung kế số DTTU - Thực hiện chức năng giao diện giữa tổng đài và đường truyền dẫn số: + Phối hợp biến đổi tín hiệu. + Thu, phát, xử lý tín hiệu đồng bộ. + Chèn tách thông tin báo hiệu liên đài. - Tại phía phát: + Thực hiện chức năng tạo đa khung (MF) và khung (F) theo tiêu chuẩn bằng cách đưa các thông tin về đồng bộ khung, đồng bộ đa khung vào các khe thời gian (TS) phù hợp, trên cơ sở đó bên thu có thể nhận dạng chính xác đâu là MF, F và các TS trong đó. + Chuyển đổi tín hiệu nhị phân thành tín hiệu mã đường truyền. + Đưa các thông tin về báo hiệu cho các kênh thoại vào các TS dành cho báo hiệu. - Tại phía thu: + Nhận dạng cấu trúc MF, F của luồng số thu được, từ đó tách ra từng kênh ứng với mỗi khe thời gian riêng biệt. + Chuyển đổi mã đường truyền thành mã nhị phân và tách tín hiệu đồng hồ từ luồng số thu được. Trang 35
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch + Tách báo hiệu để chuyển tới các khối khác xử lý. C H A O B-U Tách P PCM A U-B G Alarm Z O Chèn Hình 2.5: Sơ đồ các khối chức năng của DTTU Trong đó: - U (Unipolar) Đơn cực - B (Bipolar) Lưỡng cực. - Để thực hiện các chức năng trên thì mạch kết cuối trung kế số phải thực hiện 8 chức năng cơ bản là: GAZPACHO. G (Generation of outgoing Frame code) Tạo mã đồng bộ khung: Tạo khung tín hiệu số PCM với độ dài 125s gồm 32 kênh (từ TS0 đến TS31) với chu kỳ 1 khung TF=125 s. Từ mã đồng bộ khung được tạo và ghép vào TS0, phía thu sẽ tách từ mã này làm căn cứ để đồng bộ giữa phía phát và phía thu, tiếp theo các kênh truyền dẫn tín hiệu thoại 30 kênh TS1-TS15 và TS17-TS31, TS16 để truyền tín hiệu đồng bộ đa khung và cảnh báo mất đồng bộ đa khung (trong khung F0) và truyền báo hiệu trong 15 khung còn lại. Mỗi kênh truyền một mẫu tín hiệu 8 bít trong thời gian 125/32=3,9s, một khung truyền 32*8=256 bit.  A (Aligment of incoming Frame) Đồng chỉnh khung đến: Đồng chỉnh khung tín hiệu số PCM để sao cho các đường PCM đến trường chuyển mạch đều cùng một tốc độ, cùng pha. Một tổng đài thông qua kết cuối trung kế số có khả năng đấu nối với nhiều tổng đài khác bằng các luồng tín hiệu số khác nhau, do đó khi các luồng cùng đến thì giữa chúng không có sự đồng bộ về pha (Sai lệch về thời điểm bắt đầu và kết thúc 1 khung). Nhưng tín hiệu nội bộ tổng đài đòi hỏi phải làm việc đồng bộ, do vậy luồng tín hiệu số trước khi được đưa tới bộ tập trung trung kế cần phải qua kết cuối trung kế số để thực hiện đồng chỉnh, trong kỹ thuật truyền dẫn PCM, ngoài truyền đơn khung còn truyền đa khung (1Multi Frame=16 Frame) các từ mã đồng bộ khung nằm trong TS0. Kênh1 Bộ đệm Kênh2 đồng chỉnh khung Kênh3 Định Định thời thời Kênh4 ghi đọc Hình 2.6: Minh hoạ bộ đệm đồng chỉnh khung tín hiệu + TS0 của khung chẵn chứa từ mã đồng bộ khung (FAS: Frame Aligment Signal) FAS: Y0011011 + TS0 của khung lẻ cài từ mã mất đồng bộ khung Non-FAS. Non-FAS: Y1*xxxxx (x bít không chuẩn hoá,Y Dự phòng và thường Y=0, Bít * Bình thường bằng không, mất đồng bộ =1) Nếu liên tục bắt được chuỗi tín hiệu FAS - Non FAS - FAS tức là có đồng chỉnh Trang 36
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển khung. Khi mất đồng bộ (không thu chuỗi FAS-Non FAS-FAS) thì tổng đài cài bít *=1 gửi lại tổng đài phát biết, tổng đài phát biết bắt đầu thực hiện đồng chỉnh  Z (Zero String Suppression) Nén chuỗi bit không (Zero) liên tiếp: Để tránh trường hợp phát đi một dãy liên tiếp các bít 0 làm cho phía thu không thu được xung đồng bộ. Vậy nên ở phía phát có biện pháp để hạn chế các bít 0 liên tiếp trước khi phát đi, phía thu sé có chương trình khôi phục lại bít 0 đã bị nén . Vậy tín hiệu trước khi phát đi phía phát thực hiện đếm các bit “0” liên tiếp. Khi gặp chuỗi 4 bit “0” liên tiếp trở lên thì chủ động thay bit “0” thứ 4 thành bit 1 rồi đánh dấu và tách sườn xung, phía thu căn cứ bít “1” bị đánh dấu đưa trở về “0” ban đầu. Hình 2.7: Cách tạo mã HDB3  P (Polar Conversion) Biến đổi cực tính: Biến đổi tín hiệu nhị phân đơn cực (Unipolar) thành tín hiệu lưỡng cực (Bipolar) gọi là mã đường truyền. Yêu cầu tín hiệu đường truyền dẫn cần có đặc tính quan trọng sau: + Độ rộng băng tín hiệu càng nhỏ càng tốt. + Năng lượng ở tần số cao phải nhỏ để giảm suy hao. + Năng lượng ở tần số thấp phải nhỏ để tránh ảnh hưởng lẫn nhau. + Không có thành phần 1 chiều. + Chứa cả thông tin định thời (Timming). + Kiểm soát lỗi, nhiễu. Để thực hiện các yêu cầu trên cần có các phương pháp mã hoá từ tín hiệu nhị phân đơn cực (UniPolar) thành tín hiệu lưỡng cực (Bipolar), và 2 loại mã hay được sử dụng là AMI (Alternate Mark Inversion - mã đảo dấu luân phiên) và HDB3(High Density Bipolar oder 3 - mã lưỡng cực mật độ cao bậc 3). + AMI: Sử dụng chủ yếu hệ thống PCM24 + HDB3: Sử dụng chủ yếu hệ thống PCM30/32  A (Alarm Proccessing) Xử lý cảnh báo: Chức năng này thực hiện xử lý cảnh báo trên đường PCM như cảnh báo mất đường truyền, cảnh báo mất đồng bộ khung (Đầu thu căn cứ bit *, nếu bit *=1 mất đồng bộ khung) . H (Hunt during reframe) Tìm lại khung: Tìm kiếm thông tin về khung tín hiệu từ luồng tín hiệu số. Việc tìm tín hiệu khung chính là việc xác định bởi từ mã bắt đầu đa khung và khung. C (Clock Recovery) Khôi phục xung nhịp: Từ luồng tín hiệu số đầu vào thiết bị này sẽ tách ra các thông tin về xung nhịp đồng bộ làm giá trị tham khảo cho thiết bị tạo dao động của tổng đài, nhờ đó mà tổng đài làm việc đồng bộ với các tổng đài liên quan. Trang 37
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch  O (Office Signaling extraction/Insertion): Thực hiện chức năng chèn / tách thông tin báo hiệu liên đài. Trong hệ thống CAS chính là quá trình chèn tách báo hiệu đường ở khe thời gian (TS)16, tại đây thông qua mạch giám sát trạng thái đường trung kế mà hệ thống điều khiển tổng đài nhận biết trạng thái đường trung kế nào ứng với hướng đi của cuộc gọi còn rỗi để điều khiển việc chiếm đường trung kế đó phục vụ quá trình thiết lập gọi. 2.1.3 Thiết bị tập trung 2.1.3.1 Khái quát về thiết bị tập trung Bộ tập trung các đường dây số có chức năng tập trung nhiều đường dây thuê bao và trung kế có lưu lượng thấp thành các đường mật độ lớn trước khi đến trường chuyển mạch số. Ngoài việc tập trung thuê bao, trung kế nó còn tập trung các tín hiệu khác như: tín hiệu báo hiệu, tín hiệu điều khiển Đồng thời nó xử lý trao đổi khe thời gian để đấu nối cho mạch điện đường dây thuê bao, trung kế theo sự điều khiển tổng đài. Thiết bị tập trung có thể trang bị ở gần hoặc ở xa so với vị trí đặt tổng đài chính. - Với thiết bị tập trung ở gần: Được trang bị tại tổng đài chủ ở khối kết cuối thuê bao, trung kế. Làm nhiện vụ tập trung tải (Lưu lượng) nhỏ thành các luồng có lượng tải lớn để đưa vào chuyển mạch nhằm: + Tiết kiệm chi phí đường truyền. + Giảm chi phí điều khiển tập trung. + Linh hoạt khi quy hoạch và phát triển mạng. + Nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị tổng đài. Bộ tập trung gồm các loại sau: + Tập trung thuê bao: Tập trung đường thuê bao và tín hiệu khác . + Tập trung trung kế: Chuyển đổi khe thời gian cho các hướng - Thiết bị tập trung ở xa: Đặt ở xa tổng đài chủ làm nhiệm vụ tập trung 1 số lượng đường dây thuê bao ở khu vực xa trung tâm. Chịu sự điều khiển tổng đài chủ qua đường truyền PCM. Nó có chức năng như là một trạm tập trung thuê bao xa hoặc trạm vệ tinh. Trạm vệ tinh có thể hoạt động độc lập và phục vụ các cuộc gọi cho các thuê bao nội bộ của trạm khi đường truyền PCM tới tổng đài chủ bị đứt. Mọi thông tin và dữ liệu tại đây sẽ được gửi trở về tổng đài chủ khi đường truyền được phục hồi trở lại. Trạm tập trung thuê bao xa thì không có chức năng tự phục vụ như trạm vệ tinh mà phải do tổng đài chủ điều khiển. 2.1.3.2 Thiết bị tập trung đường dây thuê bao Nhiệm vụ: Tập trung thuê bao làm nhiệm vụ tập trung tải từ các đường dây thuê bao tới trường chuyển mạch. * Sơ đồ khối Sơ đồ khối của thiết bị tập trung đường dây thuê bao thể hiện trên hình 2.8. Trang 38
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển Đồng bộ mạng Phân phối xung đồng hồ Mạng chuyển Mạng chuyển mạch Chuyển Định mức mạch Ghép kênh mạch thời suy hao Tách kênh Kết cuối gian Kết cuối đường đường dây dây Giao tiếp ấn phím (DTMF) Tạo tone Xử lý Xử lý đường dây báo hiệu Báo hiệu thuê bao trung kế Hình 2.8: Sơ đồ khối thiết bị tập trung đường dây thuê bao * Chức năng của thiết bị tập trung đường dây. - Thiết bị ghép kênh MUX thực hiện 2 nhiệm vụ. + Chuyển đổi tín hiệu nối tiếp sang song song cho các tuyến PCM đầu vào. + Ghép các luồng số song song 8 bít thành 1 tuyến PCM 8 bit nối tiếp tốc độ cao tới thiết bị chuyển mạch thời gian. Như vậy tại đây gồm khối chức năng: Chuyển đổi nối tiếp thành song song cho từng tuyến PCM, ghép kênh và chốt lại bởi mạch ghi dịch. TS2 TS1 TS0 b0 b0 b0 TS2 TS1 TS0 b1 b1 b1 b b0 b7 b0 b7 b0 Thiết bị 2 Trường chuyển b3 chuyển đổi mạch PCMvào b nối tiếp 4 không thành b5 gian song song b6 b7 3TS Hình 2.9: Quá trình chuyển đổi từ 8 bit nối tiếp thành 8 bit song song - Bộ chuyển mạch thời gian: Làm việc theo nguyên lý điều khiển đầu ra, làm nhiện vụ trao đổi khe thời gian dạng 8 bit song song, số liệu thoại cũng như tín hiệu âm báo và tín hiệu địa chỉ (xung đa tần) từ khối ghép kênh đưa sang. Sự trao đổi này được thực hiện dưới sự điều khiển của bộ xử lý đường dây thuê bao khi đọc dư liệu từ bộ nhớ điều khiển và bộ nhớ dữ liệu thoại. - Bộ đệm định mức suy hao số: đóng vai trò như bộ đệm tín hiệu số sao cho tín hiệu số được khuếch đại và sửa dạng đảm bảo đủ năng lượng để truyền dẫn tới bộ tách kênh. - Bộ tách kênh PCM: Chuyển tín hiệu số tốc độ cao dạng 8 bit song song thành dạng 8 bit nối tiếp trên các luồng PCM cơ sở 32 kênh. Trang 39
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch - Khối phân phối xung đồng hồ: Khối này nhận đồng hồ hệ thống từ thiết bị đồng bộ mạng rồi phân phối tới các thiết bị phụ trợ, nhằm đồng bộ hoạt động của toàn hệ thống. - Khối xử lý đường dây thuê bao: Khối này gồm một bộ xử lý nhằm điều khiển toàn bộ hoạt động của các khối khác để thực hiện chức năng xử lý mạch đường dây tương tự. - Khối xử lý báo hiệu: Đối với báo hiệu R2MFC (CAS) thì nó sẽ thu và xử lý trực tiếp. Còn nếu dùng báo hiệu báo hiệu số 7 (CCS7) thì nó sẽ thu rồi chuyển thành báo hiệu HDLC sau đó đưa tới bộ xử lý đường dây thuê bao. 2.2 Hệ thống điều khiển và dự phòng 2.2.1 Khái niệm về hệ thống điều khiển 2.2.1.1 Khái niệm Hệ thống điều khiển tổng đài là 1 hệ thống máy tính điện tử nhằm thực hiện các quá trình, các công việc theo một tiến trình gọi là các chương trình để đáp ứng các yêu cấu cụ thể hay công việc nào đó. Quá trình điều khiển là quá trình thực hiện từng bước các lệnh. 2.2.1.2 Nhiệm vụ: Hệ thống điều khiển có 1 vai trò quan trọng trong tổng đài điện tử SPC. Nó được ví như bộ óc điện tử cực kỳ thông minh và là trung tâm xử lý nhằm đưa ra những quyết định điều khiển hoạt động tổng đài. Ngoài việc thực hiện các phép tính Logic, số học, giám sát, hệ thống điều khiển còn xử lý lượng thông tin đa dạng và rất lớn. 2.2.1.3 Yêu cầu Đo đóng vai trò rất quan trọng liên quan đến hoạt động của toàn hệ thống, nên yêu cầu hệ thống điều khiển phải hoạt động chính xác, ổn định, quá trình xử lý phải nhanh đáp ứng yêu cầu gian thực. Đạt được điều đó là quá lý tưởng đối với hệ thống, trên thực tế các thiết bị dù có hoạt động tốt đến đâu thì vẫn có lúc bị hỏng hoặc hoạt động có sai sót. Do vậy, để đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục, không bị gián đoạn thì cần thiết phải có hệ thống dự phòng và luôn ở trạng thái sẵn sàng thay Tải cần xử lý thế tự động cho hệ thống chính khi có lỗi Tải cần xử lý xảy ra. Hệ thống lúc này gần như ở chế độ Tải cần xử lý hoạt động song song, như vậy, yêu cầu bắt buộc cho hệ thống điều khiển là phải có dự phòng. Bộ xử lý 2.2.2 Các phương thức điều khiển BộBộ xử xử lý lý 2.2.2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển Cấu trục hệ thống điều khiển được thể hiện trên hình 2.10. Bộ nhớ Hình 2.10 Cấu trúc hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển trong tổng đài thường có cấu trúc bội. Có thể gồm có nhiều bộ xử lý, mỗi bộ xử lý có vùng bộ nhớ riêng hoặc có thêm một bộ nhớ chung kết nối giữa Trang 40
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển các bộ xử lý. Hệ thống điều khiển xử lý các tải, chính là các đối tượng cần xử lý. 2.2.2.2 Các phương thức điều khiển Đối với tổng đài SPC người ta chia việc điều khiển ra thành nhiều cấp: như điều khiển trung tâm và điều khiển ngoại vi. Hoặc phân chia theo phương thức điều khiển như điều khiển tập trung hay điều khiển phân tán * Hệ thống điều khiển 1 bộ xử lý (Điều khiển tập trung) Giai đoạn đầu của sự phát triển tổng đài SPC do giá thành của bộ xử lý và bộ nhớ khá cao do vậy mà để tận dụng năng lực của bộ xử lý nên người ta đã thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng 1 bộ xử lý, điều khiển toàn bộ các chức năng của tổng đài: xử lý ngoại vi, xử lý gọi, xử lý vận hành bảo dưỡng hệ thống. Do sử dụng 1 bộ xử lý điều khiển tập trung do vậy nó đơn giản trong thiết kế . Xong có hạn chế: Độ an toàn hệ thống không cao vì chương trình của bộ xử lý khá phức tạp do phải xử lý mọi hoạt động của tổng đài dẫn đến tốc độ xử lý chậm. Với phương thức này trước đây người ta ứng dụng cho tổng đài vài ngàn số (60 ngàn số 70 ngàn số), nay chỉ sử dụng với tổng đài nhỏ (cơ quan). Sau này khi công nghệ vi xử lý và máy tính phát triển, giá thành vi mạch xử lý và vi mạch nhớ giảm nên được ứng dụng rất quan trọng vào tổng đài. Người ta thiết kế hệ thống điều khiển dùng nhiều bộ xử lý, điều khiển phân tán. * Hệ thống điều khiển đa xử lý (điều khiển phân tán) Hệ thống đa xử lý (MP) điều khiển 1 cấp. Với hệ thống này thì các bộ xử lý có quan hệ ngang nhau, làm việc ở chế độ phân tải theo 1 qui định trước. - Có n bộ xử lý (Số lượng phụ thuộc vào lượng tải, các chức năng). - Mỗi bộ xử lý có 1 bộ nhớ riêng chứa chương trình và số liệu mà chỉ bộ xử lý tương ứng sử dụng. - Ngoài ra còn có bộ nhớ chung chứa chương trình và số liệu chung toàn bộ tổng đài. Nguồn tải cần xử lý P1 P2 Pn CM M1 M2 Mn Hình 2.11: Hệ thống đa xử lý điều khiển một cấp Trong đó: + CM (Common Memory) Bộ nhớ chung + Pi (Proccessor) là các bộ xử lý. + Mi (Memory) là các bộ nhớ Trang 41
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch - Trong cấu trúc này có 2 loại: + Hệ thống phân theo chức năng: Ở hệ thống này thì mỗi bộ xử lý phải đảm nhiệm 1 chức năng nhất định trong các chức năng hoạt động của tổng đài. Ví dụ: P1: Thu số, P2: quét, P3: giải mã Với phương thức này chuyên môn hoá cho mỗi bộ xử lý, chương trình xử lý giảm độ phức tạp (phân cấp đồng nhất, phần mềm khác nhau phù hợp với chức năng được phân công). Hạn chế: Không có khả năng phát triển dung lượng vì ngay từ đầu đã phải thiết kế các bộ xử lý tính toán đủ dung lượng tối đa . + Hệ thống phân theo cung đoạn phát triển dung lượng: ở phương thức này thì mỗi bộ xử lý thực hiện tất cả các chức năng của một phần dung lượng nào đó của tổng đài (một nhóm thuê bao giao cho 1 bộ xử lý) do đó số lượng bộ xử lý phụ thuộc vào dung lượng. Các bộ xử lý phân theo nguồn tải P1 P2 P3 Pn F1 P1 Các Các bộ F2 chức P2 xử năng lý F3 P3 của phân tổng theo đài chức năng Fn Pn Các cung đoạn phát triển dung lượng Hình 2.12: Sơ đồ quan hệ hệ thống đa xử lý một cấp phân theo chức năng và phân theo cung đoạn phát triển dung lượng Ưu điểm: Dễ phát triển dung lượng xong nó chứa các nhược điểm của hệ thống điều khiển một bộ xử lý. Hiệu quả không cao vì chương trình và số liệu 1 bộ xử lý phức tạp.  Hệ thống đa xử lý (MP) điều khiển nhiều cấp Sơ đồ hình 2.12 mô tả quan hệ mức độ phức tạp và tần suất công việc cần xử lý của các chức năng xử lý của hệ thống điều khiển. Để sử dụng tối ưu năng lực của các bộ xử lý thì các chức năng điều khiển được phân chia theo nguyên tắc phân cấp. Cụ thể là những chức năng phức tạp nhưng có tần suất thấp và khối lượng nhỏ được giao cho bộ xử lý cấp cao thực hiện thường là bộ xử lý trung tâm (CP: Central Processor). Còn các chức năng đơn giản thường gặp (Tần suất lớn ) thì do bộ xử lý cấp thấp thực hiện đó là các bộ xử lý khu vực (RP: Regional Processor). Trang 42
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển Đo thử đường dây (Scanner) Nhiệm vụ các bộ xử lý Điều khiển đấu nối (Marker) khu vực Phân phối báo hiệu (Distributor) Chọn tuyến Tính cước Chẩn đoán Nhiệm vụ Bộ xử lý trung tâm hiện công việc Tần suất xuất Mức độ phức tạp công việc Hình 2.13: Quan hệ giữa tần suất xuất hiện công việc và mức độ phức tạp công việc cần xử lý Do vậy mà trong tổng đài điện tử SPC thường có cấu trúc điều khiển đa xử lý phân cấp có thể là:Hệ thống 2 cấp hay 3 cấp xử lý; - Hệ thống đa xử lý điều khiển 3 cấp Trong cấu trúc này các chức năng điều khiển xử lý phân làm 3 cấp giao cho các bộ xử lý sẽ thực hiện một chức năng và cấp thấp chịu sự điều khiển của cấp cao. TB TK CẤP XỬ LÝ NGOẠI VI Cấp I CẤP XỬ LÝ GỌI Cấp II CẤP XỬ LÝ VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG Cấp III THIẾT BỊ GIAO TIẾP I/O Hình 2.14: Hệ thống đa xử lý điều khiển 3 cấp + Cấp I: Xử lý ngoại vi Thực hiện theo dõi giám sát trạng thái từ đường dây thuê bao, trung kế tới bộ quét (Scanner). Thu và phân phối thông tin báo hiệu từ đường trung kế hay tới đường trung kế và đường thuê bao. Thực hiện đo thử đường dây, mạch điện khi có yêu cầu. (Cấp này thường trang bị gần các mạch kết cuối). + Cấp II: Xử lý gọi Trang 43
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch Nhận các thông tin từ cấp I đến và xử lý điều khiển tạo tuyến nối cho các loại cuộc gọi như phân tích biên dịch địa chỉ và đưa ra các lệnh điều khiển đấu nối, và giải phóng đấu nối, và tính cước cho cuộc gọi, đồng thời nó đưa các thông tin cần thiết cho cấp xử lý điều khiển vận hành bảo dưỡng. + Cấp III: Xử lý vận hành bảo dưỡng. Xử lý các thông tin nhận được từ 2 phía. Từ cấp II tới là các thông tin hệ thống và tạo lệnh điều khiển trở lại cấp II hoặc tạo bản tin tới các thiết bị giao tiếp I/O, cho phép người điều hành nắm được tình trạng hệ thống và thông tin cước. Cấp này còn nhận các yêu cầu từ người điều hành thông qua các lệnh giao tiếp thực hiện xử lý bằng các phần mềm quản lý bảo dưỡng. Đảm bảo hệ thống hoạt động tin cậy. Cấp xử lý này thường do bộ xử lý vận hành bảo dưỡng (OMP) thực hiện. - Hệ thống điều khiển phân 2 cấp xử lý + Cấp I là cấp xử lý ngoại vi. + Cấp II cấp xử lý gọi và vận hành bảo dưỡng. Với tổng đài có dung lượng nhỏ dưới vài ngàn số thì đối với cấp xử lý gọi và xử lý vận hành bảo dưỡng không phức tạp lắm cho nên người ta có thể gộp 2 cấp này thành cấp II gọi là cấp xử lý gọi và vận hành bảo dưỡng. - Nhận xét: Hệ thống đa xử lý điều khiển phân tán Trong cấu hình điều khiển phân tán với nhiều bộ xử lý khu vực, xử lý điều khiển cùng chức năng trong cùng thời gian (Khả năng xử lý song song) nên làm tăng khả năng xử lý hệ thống. Các bộ xử lý hoạt động độc lập mặc dù mỗi cuộc gọi đều có sự can thiệp của xử lý trung tâm, nhưng chủ yếu vẫn do RP thực hiện nên giảm 1 phần quan trọng công việc từ xử lý trung tâm (CP). Tăng độ tin cậy và độ sẵn sàng của hệ thống, vì nếu 1 vài chức năng hay 1 vài bộ xử lý bị sự cố chỉ ảnh hưởng khu vực bộ phận liên quan chứ không toàn bộ hệ thống. Đặc biệt với cấu hình có tổng đài vệ tinh làm việc chế độ tự trị, thậm chí xử lý trung tâm hỏng nhưng vệ tinh không bị tê liệt. Ngoài ra để tăng độ tin cậy người ta có công tác dự phòng đối với các bộ xử lý quan trọng. Nhờ phân tán bớt một số chức năng cho các bộ xử lý phụ (RP) do đó xử lý trung tâm (CP) trở nên đơn giản hơn, tin cậy hơn. Tạo ra cấu trúc Modular cho hệ thống. 2.2.3 Dự phòng cho hệ thống điều khiển 2.2.3.1 Khái niệm dự phòng Tổng đài điện tử số đã được tích hợp và hiện đại hoá ở mức cao nên có độ tin cậy cao. Mặc dù vậy, cũng không thể đảm bảo tuyệt đối an toàn cho hệ thống và chất lượng thông tin được, vì hệ thống chỉ được phép gián đoạn (dead time) 2 giờ trong suốt 40 năm khai thác. Chính vì vậy, để nâng cao độ tin cậy và chất lượng thông tin thông suốt, thì các hệ thống điều khiển, đặc biệt là điều khiển trung tâm, tại cấp xử lý gọi cần phải trang bị hệ thống dự phòng. Dự phòng cho hệ thống điều khiển tức là trang bị thêm một hệ thống điều khiển hoàn toàn giống với hệ thống đang hoạt động, sẵn sàng thay thế ngay hệ thống chính nếu nó gặp sự cố hoặc hỏng hóc. Trang 44
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển Có 4 loại dự phòng hay được sử dụng trong hệ thống điều khiển, đó là: dự phòng cặp đồng bộ, dự phòng phân tải, dự phòng nóng và dự phòng n+1. 2.2.3.2 Dự phòng cặp đồng bộ (Pair of Synchronized) Tải cần xử lý PA: Bộ xử lý A PB: Bộ xử lý B MA: Bộ nhớ chương trình của PA MB: Bộ nhớ chương trình của PB PA Synch PB Synch: Đồng hồ tạo xung nhịp đồng bộ Compaire: Bộ so sánh COMP MA MB Hình 2.15: Dự phòng cặp đồng bộ * Đặc điểm cấu tạo Dự phòng cặp đồng bộ còn gọi là dự phòng song song. Cấu tạo của hệ thống này gồm có: - Có 2 bộ xử lý PA và PB có cấu trúc và chương trình hoàn toàn giống nhau được nối song song với nguồn tải cần xử lý. Xử lý đồng thời các nhiệm vụ từ nguồn tải. - Có 2 bộ nhớ MA và MB để lưu chương trình điều khiển cho mỗi bộ xử lý. - Clock: Tạo xung nhịp, giúp 2 bộ xử lý hoạt động đồng bộ. - Bộ so sánh: So sánh kết quả xử lý của 2 bộ xử lý từ đó đưa ra quyết định điều khiển tốt nhất. * Hoạt động Khi có tải cần xử lý thì 2 bộ P A và PB đều tham gia xử lý theo 1 xung nhịp rồi đưa kết quả qua bộ so sánh để cho kết quả tối ưu và đưa ra quyết định hoạt động bình thường. Tức là, mỗi công việc sẽ giao đồng thời cho hai bộ xử lý. Nếu có 1 bộ xử lý có sự cố thì bộ còn lại sẽ xử lý toàn bộ tải. Để hai bộ xử lý hoạt động giống nhau thì yêu cầu phần mềm của chúng phải hoàn toàn giống nhau. Nếu sai sót ở phần mềm, thông qua so sánh không phát hiện được lỗi. * Nhận xét: - Có độ tin cậy, nhưng hiệu suất thấp (50 %) - Khó xác định lỗi phần mềm (2 bộ đồng nhất) - Khó xác định bộ xử lý có sai lỗi nếu phần mềm sai. 2.2.3.3 Dự phòng phân tải (Load Sharing) * Cấu tạo: - Gồm 2 bộ xử lý PA và PB có quan hệ ngang nhau. - 2 bộ nhớ MA và MB lưu chương trình điều khiển riêng cho mỗi bộ xử lý. - Mạch Except: Ngăn chặn khả năng xử lý kép cho 1 nguồn tải. * Hoạt động: Trang 45
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch Khi có tải cần xử lý xuất hiện được phân phối đều cho 2 bộ xử lý. Ví dụ: 1 cuộc gọi xuất hiện thì 1 trong 2 bộ xử lý tiếp nhận và tiến hành xử lý từ đầu đến cuối và loại trừ bộ kia không tham gia nhờ mạch Except. Sau đó có cuộc gọi thứ 2 xuất hiện thì bộ thứ 2 xử lý. Như vậy việc phân phối xử lý là nhẫu nhiên, 2 bộ xử lý độc lập và trong quá trình xử lý có phối hợp trao đổi số liệu cho nhau. Khi 1 bộ xử lý sự cố thì bộ kia thay thế xử lý tiếp. Tải cần xử lý PA: Bộ xử lý A PB: Bộ xử lý B PA PB MA: Bộ nhớ chương trình của PA MB: Bộ nhớ chương trình của PB Except Except: Bộ loại trừ xử lý kép MA MB Hình 2.16: Phương thức dự phòng phân tải * Nhận xét - Hiệu suất tăng 6070 % trong giờ cao điểm. - Xác định lỗi mỗi bộ cần có thiết bị phát hiện riêng nên chế độ làm việc phức tạp. - Độ tin cậy thấp hơn cặp đồng bộ. 2.2.3.4 Dự phòng nóng (ACT/SBY) Tải cần xử lý PA: Bộ xử lý A PB: Bộ xử lý B PA PB MC: Bộ nhớ chung MC Hình 2.17: Phương thức dự phòng nóng (ACT/SBY) * Cấu tạo: - Gồm 2 bộ xử lý PA và PB riêng biệt. - 1 bộ nhớ chung MC lưu chương trình điều khiển cho cả 2 bộ xử lý. * Hoạt động: Đây là phương pháp dự phòng đơn giản nhất được sử dụng ở tổng đài có dung lượng nhỏ. Trong 2 bộ xử lý riêng biệt P A hoặc PB sẽ có một bộ xử lý tích cực (ACTive) đảm nhiệm toàn bộ công việc, bộ kia ở trạng thái dự phòng (StandBY). Cả 2 bộ xử lý độc lập nhau vả về phần cứng lẫn phần mềm. Khi bộ xử lý ACT bị hỏng thì bộ xử lý SBY sẽ được đưa vào thay thế. Nếu những công việc đang làm dở của bộ bị hỏng làm chưa xong có thể dẫn đến gián đoạn thông tin. Trang 46
Chương 2. Thiết bị kết cuối và hệ thống điều khiển Để giảm bớt tình trạng này, người ta dùng bộ nhớ chung MC, cứ sau 5s dữ liệu lại được ghi lại 1 lần vào MC. Khi được thay thế thì các dữ liệu trước đó đã được ghi sẽ tiếp tục được xử lý. * Nhận xét - Hiệu suất thấp. - Độ tin cậy thấp. - Có thể bị gián đoạn thông tin vì các công việc đang làm dở của bộ xử lý bị hỏng. - Giá thành rẻ. - Hay sử dụng trong các tổng đài nhỏ. 2.2.3.5 Dự phòng n+1 * Cấu tạo: - Hệ thống có n+1 bộ xử lý. Trong đó n bộ trực tiếp xử lý tải của hệ thống. Còn bộ n+1 dự phòng. - Có n+1 bộ nhớ riêng lưu chương trình và số liệu liên quan. - Có bộ nhớ chung (CM) lưu chương trình điều khiển và số liệu cố định mang tính hệ thống mà tất cả các bộ xử lý đều phải sử dụng. Tải cần xử lý P1 P2 Pn Pn+1 CM M1 M2 Mn Mn+1 Hình 2.18: Sơ đồ phương thức Dự phòng n+1 * Hoạt động: Phương pháp dự phòng này thường sử dụng trong các tổng đài có nhiều bộ xử lý ở cấp xử lý ngoại vi. n bộ xử lý đủ năng lực xử lý toàn bộ hoạt động của tổng đài. Thông thường bộ n+1 dự phòng không tham gia xử lý, khi có vấn đề nào đó xảy ra ở bộ xử lý khác thì bộ n+1 được thay thế xử lý. Khi xác định lỗi, sửa lỗi xong bộ n+1 lại chuyển về chế độ dự phòng. * Nhận xét: - Năng lực xử lý cao. - Khắc phục quá tải. - Hiệu quả kinh tế cao. - Thuật toán xử lý điều khiển phức tạp nếu có nhiều bộ xử lý cùng có sự cố thì bộ n+1 chịu trách nhiệm lớn hơn do đó chương trình phức tạp (ứng dụng ở cấp ngoại vi). Trang 47
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch Thực hành: Trực quan một số thiết bị cụ thể: - Cấu trúc tổng quát của ngăn ngoại vi gồm: các card thuê bao, trung kế cả tương tự và số. - Cấu trúc ngăn điều khiển: các card trong ngăn điều khiển, chức năng dự phòng cho hệ thống điều khiển. Trạng thái đèn trên card điều khiển ACT và SBY. - Phần giao tiếp thuộc phân hệ vận hành và bảo dưỡng. Các thiết bị kết cuối thuộc phân hệ này. Kiểm tra Tổ chức kiểm tra viết thời gian 1 tiết, nội dung cơ bản trong chương 2. Câu hỏi ôn tập chương 2 1. Em hãy vẽ sơ đồ khối và nêu chức năng cơ bản của các khối đối với mạch kết cuối đường thuê bao tương tự ASLTU? 2. Em hãy vẽ sơ đồ khối và nêu chức năng cơ bản của các khối đối với mạch kết cuối đường thuê bao số DSLTU? 3. Em hãy vẽ sơ đồ khối và nêu chức năng cơ bản của các khối đối với mạch kết cuối trung kế tương tự ATTU? 4. Em hãy vẽ sơ đồ khối và nêu chức năng cơ bản của các khối đối với mạch kết cuối trung kế số DTTU? 5. Em hãy nêu khái niệm, vẽ sơ đồ khối và nêu chức năng cơ bản của các khối đối với thiết bị tập trung thuê bao? 6. Em hãy nêu khái niệm, vẽ sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển, nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống điều khiển trong tổng đài số SPC? 7. Em hãy trình bày các phương thức điều khiển trong hệ thống tổng đài số SPC? 8. Em hãy nêu khái niệm dự phòng cho hệ thống điều khiển, có những kiểu dự phòng nào? Trình bày phương thức dự phòng cặp đồng bộ? 9. Em hãy nêu khái niệm dự phòng cho hệ thống điều khiển, có những kiểu dự phòng nào? Trình bày phương thức dự phòng phân tải? 10. Em hãy nêu khái niệm dự phòng cho hệ thống điều khiển, có những kiểu dự phòng nào? Trình bày phương thức dự phòng nóng (ACT/SBY)? 11. Em hãy nêu khái niệm dự phòng cho hệ thống điều khiển, có những kiểu dự phòng nào? Trình bày phương thức dự phòng n+1? Trang 48
Chương 3. Báo hiệu và đồng bộ Chương 3 BÁO HIỆU VÀ ĐỒNG BỘ Nội dung chính 3.1 Báo hiệu 3.2. Đồng bộ 3.1 Báo hiệu 3.1.1 Khái quát chung về báo hiệu 3.1.1.1 Khái niệm * Tín hiệu báo hiệu: Là ngôn ngữ trao đổi giữa các thiết bị (Thuê bao đến tổng đài và ngược lại, hoặc tổng đài với tổng đài). Mà đặc trưng của tín hiệu này không phải là tín hiệu thoại (tiếng nói). Như vậy, các tín hiệu này là các dữ liệu hay tin tức điều khiển được sử dụng trong các quá trình thiết lập, duy trì, giám sát và giải phóng các cuộc gọi . * Báo hiệu(Signaling): Là quá trình kỹ thuật trong quá trình xử lý cuộc gọi có nhiệm vụ: thiết lập (tạo), phân phối và truyền dẫn các loại tín hiệu báo hiệu từ thuê bao đến tổng đài, tổng đài đến tổng đài phục vụ cho quá trình thiết lập duy trì và giải phóng cuộc gọi hay các tuyến nối theo yêu cầu. Thuê bao A Thuê bao B Tổng đài Tổng đài X Y Báo hiệu liên đài Báo hiệu thuê bao (Inter-Office Báo hiệu thuê bao (Subcriber Signalling) Signalling) (Subcriber Signalling) Hình 3.1: Báo hiệu đường dây thuê bao và báo hiệu liên đài * Yêu cầu của báo hiệu - Báo hiệu phải chính xác - Tốc độ báo hiệu cao - Độ tin cậy cao - Thiết bị báo hiệu đơn giản - Tính kinh tế (Giá thành hạ khả năng ứng dụng lớn) * Phân loại báo hiệu theo chức năng Thông thường báo hiệu được chia làm 2 loại: - Báo hiệu đường thuê bao (Báo hiệu giữa thuê bao với tổng đài) . - Báo hiệu liên đài (báo hiệu giữa tổng đài với tổng đài). + Báo hiệu kênh riêng CAS Trang 49
Giáo trình: Cơ sở chuyển mạch + Báo hiệu kênh chung CCS 3.1.1.2 Chức năng của báo hiệu - Báo hiệu giữa thuê bao với tổng đài: có chức năng điều khiển việc thiết lập, giải phóng các kết nối, giám sát kết nối và cung cấp các thông tin cần thiết của thuê bao cho tổng đài - Báo hiệu giữa các tổng đài: có chức năng cung cấp các thông tin cần thiết để hình thành đường truyền, giải phóng tuyến, giám sát đường truyền, định tuyến - Giám sát: nhằm xác định trạng thái và độ khả dụng của các thiết bị. - Thu, phát, trao đổi và xử lý các thông tin. - Thông báo: nhằm cấp các thông tin, các âm báo, và kết quả của quá trình xử lý gọi 3.1.2 Báo hiệu đường dây thuê bao 3.1.2.1 Khái niệm Là báo hiệu được trao đổi giữa thuê bao với tổng đài. Các tín hiệu báo hiệu được trao đổi có thể được chia thành 2 hướng. Có thể xem lại tiến trình xử lý gọi nội đài và liên đài trong chương 1 - hình 1.2 và 1.3. 3.1.2.2 Các tín hiệu báo hiệu đường dây thuê bao * Báo hiệu trên đường dây thuê bao chủ gọi: - Tín hiệu yêu cầu cuộc gọi (nhấc máy Off-hook): Là tín hiệu báo cho tổng đài biết có yêu cầu cuộc gọi. Khi thuê bao rỗi, trở kháng mạch vòng đường dây thuê bao là , nếu thuê bao nhấc máy trở kháng đường dây giảm, trạng thái này được chức năng S ở mạch SLTU xác nhận. Tổng đài có thông tin về yêu cầu cuộc gọi, số máy chủ gọi. - Tín hiệu mời quay số: Đây là âm ”tu” dài, mà tổng đài cấp cho thuê bao chủ gọi để mời thuê bao quay số. - Tín hiệu địa chỉ thuê bao bị gọi: thuê bao chủ gọi có thể gửi đi các con số của thuê bao bị gọi bằng 1 trong 2 phương pháp: + Chế độ Pulse(xung thập phân): mỗi con số (1-9) ứng với 1-9 xung, số 0 là 10 xung. Khoảng cách 2 chữ số là 700ms, chu kỳ mỗi xung là 100ms = (60ms có dòng + 40ms không có dòng). Giống như thao tác nhấc máy/đặt máy. Thời gian phát tối đa 10 xung/s, trung bình khoảng 10s cho 1 dãy số, tuy chậm, nhưng tổng đài dễ nhận biết các con số đã phát đi. Vì vậy, tại máy điện thoại ấn phím hiện nay vẫn trang bị chế độ Pulse. + Chế độ DTMF (lưỡng âm đa tần): mỗi phím là tổ hợp của 2 tần số khác nhau (nhóm thấp-nhóm cao) nằm trong băng tần thoại. Vì thế khi ấn số thì có thể phát đi ngay. Nhóm tần số sử dụng (697; 770; 852; 941 | 1209; 1336; 1477; 1633). Với phương pháp này có thể gửi đi khoảng 10 chữ số/s. - Tín hiệu kết thúc quay số: Khi nhận đủ địa chỉ và kiểm tra thuê bao bị gọi xong, tổng đài sẽ gửi trở lại các tín hiệu thông báo, âm hồi chuông hay, báo bận. - Tín hiệu hồi âm chuông: Khi thuê bao bị gọi rỗi âm hồi chuông sẽ được gửi cho thuê bao chủ gọi. - Tín hiệu báo bận: Tín hiệu báo bận xuất hiện khi bị gọi không nhấc máy trả lời Trang 50