Đồ án Thiết kế một hệ thống trường chuyển mạch đơn giản gồm 512 số

-----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 1 Mục lục Trang Lời nói đầu………………………………………………...…..…………2 PHần i: Cơ sở lý thuyết………………………………………..……3 A. Lý thuyết về tổng đài số…………………………………...…..……3 B. Lý thuyết về các tr−ờng chuyển mạch………………………...…….9 C. Nguyên lý PCM …………………………………………….....…..26 phần II: Thiết kế………………………………………………..….….37 ch−ơng I: bộ định thời phát………..……………………….38 Ch−ơng II: Bộ ghép kênh………………………………………48 Ch−ơng III: tạo m∙ AMI………………………………...…....…55 Ch−ơng iV: Bộ định thời thu…………………...……………58 Ch−ơng V: Bộ tách kênh…………………………...…………69 Ch−ơng vI: Thiết kế tr−ờng chuyển mạch………….…77 A. Tr−ờng chuyển mạch T…………………………….………..77 B. Tr−ờng chuyển mạch S…………………………...………….94 Kết luận…………………………..…………..………………………….98 Phụ lục……………………………………………………………………99 -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 2 Lời nói đầu Ngày nay khoa học và công nghệ đang phát triển rất nhanh và mạnh mẽ. Việc áp dụng kĩ thuật và công nghệ mới để tích cực thúc đẩy dịch vụ viễn thông ngày càng phát triển và mở ra nhiều dịch vụ mới. Kéo theo nó là một số ngành khác cũng phát triển theo. Một trong những công nghệ quan trọng có tác động rất lớn và là nền tảng của công nghệ viễn thông đó là công nghệ chuyển mạch và tổng đài số. Để có thể làm rõ và hiểu sâu hơn về công nghệ chuyển mạch nhằm thiết kế một hệ thống tr−ờng chuyển mạch đơn giản gồm 512 số. Ta đi vào nghiên cứu cụ thể từng vấn đề trong việc thiết kế tr−ờng chuyển mạch. Việc thiết kế trong đồ án này chỉ mang tính lý thuyết nhằm tiếp cận với thực tế đặt ra những h−ớng phát triển trong thực tế sau này. Do thời gian có hạn nên chỉ có thể đ−a ra đ−ợc mô phỏng của một vài sơ đồ mạch nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót nên mong đ−ợc sự đóng góp của các thầy cô trong bộ môn và các bạn. Qua đồ án này em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy các cô trong bộ môn Điện tử viễn thông và đặc biệt là thầy Phan Thanh Hiền đã h−ớng dẫn góp ý rất nhiều để cho em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Hoàng Hoà -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 3 PHần i: Cơ sở lý thuyết A. Tìm hiểu về cấu trúc tổng đμi số I. Lịch sử phát triển tổng đài - Năm 1837, Samuel F. B Morse phát minh ra máy điện tín - Năm 1876, Alecxander Graham Bell phát minh ra điện thoại - Đến năm 1878, hệ thống tổng đài đầu tiên đ−ợc thiết lập, đó là một tổng đài nhân công điện từ đ−ợc xây dựng ở New Haven - Năm 1889, tổng đài điện thoại không sử dụng nhân công đ−ợc A.B Strowger phát minh - Năm 1926, Erisson phát triển thành công hệ tổng đài thanh chéo - Năm 1965, tổng đài ESS số 1 của Mỹ là tổng đài điện tử có dung l−ợng lớn ra đời - Tháng 1 năm 1976, tổng đài điện tử số chuyển tiếp hoạt động trên cơ sở chuyển mạch số máy tính th−ơng mại đầu tiên trên thế giới đ−ợc lắp đặt và đ−a vào khai thác II. Đặc điểm của tổng đài số SPC Tổng đài điện tử SPC (Store Program Controller ) là tổng đài đ−ợc điều khiển theo ch−ơng trình ghi sẵn trong bộ nhớ ch−ơng trình điều khiển l−u trữ. Ng−ời ta dùng bộ vi xử lý để điều khiển một l−ợng lớn công việc một cách nhanh chóng bằng phần mềm xử lý đã đ−ợc cài sẵn trong bộ nhớ ch−ơng trình. Phần dữ liệu của tổng đài - nh− số liệu thuê bao, bảng phiên dịch, xử lý địa chỉ thuê bao, thông tin định tuyến, tính c−ớc - đ−ợc ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu. Nguyên lý chuyển mạch nh− trên gọi là chuyển mạch đ−ợc điều khiển theo ch−ơng trình ghi sẵn SPC. Tổng đài SPC vận hành rất linh hoạt, dễ bổ sung và sửa chữa. Do đó các ch−ơng trình và số liệu đ−ợc ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi theo yêu cầu của ng−ời quản lí mạng. Với tính năng nh− vậy, tổng đài SPC dễ dàng điều hành hoạt động nhanh thoả mãn theo nhu cầu của thuê bao, cung cấp cho thuê bao nhiều dịch vụ. -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 4 Trong tổng đài điện tử số công việc đo thử trạng thái làm việc của các thiết bị bên trong cũng nh− các tham số đ−ờng dây thuê bao và trung kế đ−ợc tiến hành tự động và th−ờng kì. Các kết quả đo thử và phát hiện sự cố đ−ợc in ra tức thời hoặc hẹn giờ nên thuận lợi cho công việc bảo d−ỡng định kỳ. Thiết bị chuyển mạch của tổng đài SPC làm việc theo ph−ơng thức tiếp thông từng phần. Điều này dẫn đến tồn tại các tr−ờng chuyển mạch đ−ợc cấu tạo theo ph−ơng thức tiếp thông nên hoàn toàn không gây ra tổn thất dẫn đến quá trình khai thác cũng không tổn thất. Tổng đài điện tử số xử lý đơn giản với các sự cố vì chúng có cấu trúc theo các phiến mạch in liên kết kiểu cắm. Khi một phiến mạch in có lỗi thì nó đ−ợc tự động phát hiện nhờ ch−ơng trình bảo d−ỡng và chuẩn đoán. 1. Sơ đồ khối của tổng đài SPC Hỡnh 1: Sơ đồ khối chức năng tổng đài SPC. 2. Chức năng của các khối trong tổng đài SPC 2.1 Khối điều khiển trung tâm: Điều khiển trung tõm thực hiện cỏc chức năng sau - Xử lý cuộc gọi : Quột trạng thỏi thuờ bao, trung kế; nhận xung quay số và giải mó xung quay số; tỡm đường rỗi; truyền bỏo hiệu kết nối/ giải toả cuộc gọi; tớnh cước.... - Cảnh bỏo: Tự thử, phỏt hiện lỗi phần cứng; cảnh bỏo hư hỏng;... -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 5 - Quản lý: Thống kờ lưu lượng; theo dừi cập nhật số liệu; theo dừi đồng bộ... Bộ điều khiển trung tâm gồm một bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ nhớ trực thuộc. Bộ xử lý này đ−ợc thiết kế tối −u để xử lý cuộc gọi và các công việc liên quan trong một tổng đài. Nó phải hoàn thành các nhiệm vụ kịp thời hay còn gọi là xử lí thời gian thực hiện các công việc sau đây: - Nhận xung hay mã chọn số (các chữ số địa chỉ). - Chuyển các tín hiệu địa chỉ đi ở các tr−ờng hợp chuyển tiếp cuộc gọi. - Trao đổi các báo hiệu cho thuê bao hay các tổng đài khác. Sơ đồ khối một bộ xử lí chuyển mạch tổng quát đ−ợc mô tả nh− sau: Hình 2: Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch. Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một bộ xử lí trung tâm, các bộ nhớ ch−ơng trình, số liệu và phiên dịch cùng thiết bị vào/ra làm nhiệm vụ phối hợp để đ−a các thông tin vào và lấy các lệnh ra. Bộ xử lý trung tâm là một bộ xử lí hay vi xử lí tốc độ cao và có công suất xử lí tuỳ thuộc vào vị trí xử lí chuyển mạch của nó. Nó làm nhiệm vụ điều khiển thao tác cuả thiết bị chuyển mạch. Bộ nhớ ch−ơng trình Dùng để ghi lại các ch−ơng trình điều khiển các thao tác chuyển mạch. Các ch−ơng trình này đ−ợc gọi ra và xử lí cùng với các số liệu cần thiết. Thiết bị phối hợp Bộ xử lý trung tâm Bộ nhớ ch−ơng trình Bộ nhớ phiên dịch Bộ nhớ số liệu Ra Vào -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 6 Bộ nhớ số liệu dùng để ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết trong quá trình xử lý các cuộc gọi nh− các chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận - rỗi của các đ−ờng dây thuê bao hay trung kế... Bộ nhớ phiên dịch chứa các thông tin về loại đ−ờng dây thuê bao chủ gọi và bị gọi, mã tạo tuyến, thông tin c−ớc... Bộ nhớ số liệu là bộ nhớ tạm thời còn các bộ nhớ ch−ơng trình và phiên dịch là các bộ nhớ bán cố định. Số liệu hay ch−ơng trình trong các bộ nhớ bán cố định không thay đổi trong quá trình xử lí cuộc gọi. Còn thông tin ở bộ nhớ tạm thời (Nhớ số liệu) thay đổi liên tục từ lúc bắt đầu tới lúc kết thúc cuộc gọi. 2.2 Trường chuyển mạch : Chức năng là thiết lập tuyến nối giữa hai hay nhiều thuờ bao của tổngđài hay giữa cỏc tổng đài với nhau. Chức năng truyền dẫn: Truyền dẫn tớn hiệu tiếng núi và cỏc tớn hiệu bỏo hiệu giữa cỏc thuờ bao và giữa cỏc tổng đài với yờu cầu độ chớnh xỏc và tin cậy cao. - Giao tiếp thuờ bao: Gồm mạch điện đường dõy và bộ tập trung. + Mạch điện đường dõy thực hiện cỏc chức năng BORSCHT. B : Cấp nguồn (Battery) Dùng bộ chỉnh l−u tạo các mức điện áp theo yêu cầu phù hợp với thuê bao từ điện áp xoay chiều. Ví dụ cung cấp điện gọi cho từng máy điện thoại thuê bao đồng thời truyền tín hiệu nh− nhấc máy, xung quay số. O (Over voltage - protecting): Bảo vệ chống quá áp cho tổng đài và các thiết bị do nguồn điện áp cao xuất hiện từ đ−ờng dây nh− sấm sét, điện công nghiệp hoặc chập đ−ờng dây thuê bao. Ng−ỡng điện áp bảo vệ 75V. R : Cấp chuông (Ringing): Chức năng này có nhiệm vụ cấp dòng chuông 25Hz, điện áp 75-90 volts cho thuê bao bị gọi. Đối với máy điện thoại quay số dòng chuông này đ−ợc cung cấp trực tiếp cho chuông điện cơ để tạo ra âm chuông. Còn đối với máy ấn phím dòng tín hiệu chuông này đ−ợc đ−a qua mạch nắn dòng chuông thành dòng một chiều cấp cho IC tạo âm chuông. Tại kết cuối thuê bao có trang bị mạch điện xác định khi thuê bao nhấc máy trả lời -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 7 phải cắt ngang dòng chuông gửi tới để tránh gây h− hỏng các thiết bị điện tử của thuê bao. S : Giám sát (Supervisor) : Giám sát thay đổi mạch vòng thuê bao, xử lý thuê bao nhận dạng bắt đầu hoặc kết thúc cuộc gọi và phát tín hiệu nhấc máy, đặt máy từ thuê bao hoặc các tín hiệu phát xung quay số. C : Mã hoá và giải mã ( Code / Decode) : Chức năng này để mã hoá tín hiệu t−ơng tự thành tín hiệu số và ng−ợc lại. H : Chuyển đổi 2 dây / 4 dây (Hybrid) : Chức năng chính của hybrid là chức năng chuyển đổi 2 dây từ phía đ−ờng dây thuê bao thành 4 dây ở phía tổng đài. T: Đo thử (Test) : là thiết bị kiểm tra tự động để phát hiện các lỗi nh− là đ−ờng dây thuê bao bị hỏng do ngập n−ớc, chập mạch với đ−ờng điện hay bị đứt bằng cách theo dõi đ−ờng dây thuê bao th−ờng xuyên có chu kỳ. Thiết bị này đ−ợc nối vào đ−ờng dây bằng ph−ơng pháp t−ơng tự để kiểm tra và đo thử. Khối tập trung thuờ bao : làm nhiệm vụ tập trung tải thành một nhúm thuờ bao trước khi vào trường chuyển mạch. 2.3 Giao tiếp trung kế : Đảm nhận cỏc chức năng GAZPACHO. Nú khụng làm chức năng tập trung tải như giao tiếp thuờ bao nhưng vẫn cú mạch điện tập trung để trao đổi khe thời gian, cõn bằng tải, trộn bỏo hiệu và tớn hiệu mẫu để thử. G (Generation of frame) :Phát mã khung nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung để phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM đ−a từ tổng đài tới. A (Aligment of frame) : Sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thống PCM. Z (Zero string suppression) : Khử dãy số “0” liên tiếp. Do dãy tín hiệu PCM có nhiều quãng chứa nhiều bít “0” nên phía thu khó khôi phục tín hiệu đồng hồ. Vì vậy nhiệm vụ này thực hiện khử các dãy bit “0” ở phía phát. P (Polar conversion) : Có nhiệm vụ biến đổi dãy tín hiệu đơn cực từ hệ thống thành l−ỡng cực đ−ờng dây và ng−ợc lại. A (Alarm processing) : Xử lý cảnh báo đ−ờng truyền PCM. -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 8 C (Clock recovery) : Khôi phục xung đồng hồ, thực hiện phục hồi dãy xung nhịp từ dãy tín hiệu thu đ−ợc. H (Hunt during reframe) : Tìm trong khi định lại khung tức là tách thông tin đồng bộ từ dãy tín hiệu thu. O (Office signalling) : Báo hiệu liên tổng đài. Đó là chức năng giao tiếp để phối hợp báo hiệu giữa tổng đài đang xem xét và các tổng đài khác qua đ−ờng trung kế. 2.4 Bỏo hiệu : - Gồm có thiết bị báo hiệu kênh riêng và thiết bị báo hiệu kênh chung. Thiết bị báo hiệu kênh riêng làm nhiệm vụ xử lí và phối hợp các loại báo hiệu kiểu mã thập phân hay đa tần đ−ợc truyền theo kênh hay gắn liền với kênh truyền tiếng nói cho cuộc gọi từ các tổng đài. Thiết bị báo hiệu kênh chung thì tất cả các tín hiệu cho tất cả các cuộc gọi giữa tổng đài nào đó đ−ợc truyền di theo một tuyến báo hiệu độc lập với mạch điện truyền tín hiệu tiếng nói lên tổng đài. (Báo hiệu kênh chung là báo hiệu lên tổng đài. Ph−ơng thức này có thể kết hợp các dạng thông tin báo hiệu xử lí gọi với các dạng thông tin điều hành và bảo d−ỡng kỹ thuật cho toàn mạng. Thiết bị báo hiệu kênh chung đóng vai trò phối hợp và xử lý các loại báo hiệu cho các mục đích điều khiển tổng đài. - Cung cấp những thụng tin cần thiết cho tổng đài nhận biết về tỡnh trạng thuờ bao, trung kế, thiết bị... - Trong tổng đài phải cú chức năng nhận, xử lý, phỏt thụng tin bỏo hiệu đến nơi thớch hợp. 2.5 Điều hành, khai thỏc và bảo dưỡng Để sử dụng tổng đài một cỏch cú hiệu quả, cú khả năng phỏt triển cỏc dịch vụ mới, phối hợp sử dụng cỏc phương thức dễ dàng trong tổng đài. Giỏm sỏt kiểm tra cỏc phần cứng và ngoại vi, đưa ra những thụng bỏo cần thiết cho cỏn bộ điều hành. Khả năng khai thỏc mạng, thay đổi nghiệp vụ,quản lý số liệu cước... 2.6 Giỏm sỏt trạng thỏi đường dõy -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 9 Phỏt hiện và thụng bỏo cho bộ xử lý trung tõm cỏc biến cố mang tớnh bỏo hiệu. Nú quản lý đường dõy theo phương phỏp quột lần lượt. Sau một khoảng thời gian nhất định, cổng trạng thỏi đường dõy được đọc một lần. 2.7 Điều khiển đấu nối : Thiết lập và giải phúng cỏc cuộc gọi dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung tõm. B. Lý thuyết về các tr−ờng chuyển mạch số I. Giới thiệu chung về chuyển mạch số: Nhiệm vụ của tổng đài là tạo tuyến đấu nối, nội bộ bên trong tổng đài để nối thông tin thoại cho các máy điện thoại bất kỳ. Nh− vậy tổng đài làm việc nh− một công tắc còn gọi là chuyển mạch số. Kỹ thuật chuyển mạch dùng để điều khiển chức năng, nhiệm vụ của một tổng đài, trong tổng đài t−ơng tự sử dụng chuyển mạch t−ơng tự, trong tổng đài số dùng chuyển mạch số. Hiện nay chủ yếu sử dụng chuyển mạch số. Chuyển mạch số dùng để trao đổi thông tin giữa các khe thời gian bất kỳ của luồng PCM vào và luồng PCM ra. Chuyển mạch số có nhiều luồng PCM vào và nhiều luồng PCM ra, có n luồng PCM vào đánh số từ PCMvo ữ PCMvn-1 có m luồng PCM ra đánh số từ PCMro ữ PCMrm-1. Mỗi một luồng PCM ra có R khe thời gian từ TSo ữ TSr-1, các khe vào và các khe thời gian ra là khác nhau. Vì vậy, chuyển mạch số thực hiện chức năng của một tổng đài. Chuyển mạch số có hai loại chuyển mạch chính: chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian, ngoài ra còn có chuyển mạch kết hợp. II. Phân hệ chuyển mạch 1. Chuyển mạch thời gian T Chuyển mạch T về cơ bản là thực hiện chuyển đổi thụng tin giữa cỏc khe thời gian khỏc nhau trờn cựng một tuyến PCM. Về mặt lý thuyết cú thể thực hiện bằng 2 phương phỏp sau: -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 10 - Ph−ơng pháp dùng bộ trễ - Ph−ơng pháp dùng bộ nhớ đệm 1.1 Phương phỏp dựng bộ trễ: Nguyờn tắc: Trờn đường truyền tớn hiệu, ta đặt cỏc đơn vị trễ cú thời gian trễ bằng 1 khe thời gian Hỡnh 3: Phương phỏp dựng bộ trễ. Hỡnh 4 : Chuyển mạch giữa hai khe thời gian A và B dựng bộ trễ. Giả sử trong khung cú R khe thời gian, trong đú cần trao đổi thụng tin giữa 2 khe thời gian A và B Ta cho mẫu Ma (8 bit PCM) qua n bộ trễ thỡ ở đầu ra mẫu Ma sẽ cú mặt ở khe thời gian TSB. Và mẫu Mb qua R-n bộ trễ sẽ cú mặt ở thời điểm TSA. Như vậy việc trao đổi thụng tin đó được thực hiờn. Nhược điểm: Hiệu quả kộm, giỏ thành cao. 1.2 Phương phỏp dựng bộ nhớ đệm Dựa trờn cơ sở cỏc mẫu tiếng núi được ghi vào cỏc bộ nhớ đệm BM và đọc ra ở những thời điểm mong muốn. Địa chỉ của ụ nhớ trong BM để ghi -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 11 hoặc đọc được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM. Hỡnh 5 : Phương phỏp dựng bộ nhớ đệm. Thụng tin phõn kờnh thời gian được ghi lần lượt vào cỏc tế bào của BM. Nếu b là số bớt mó hoỏ mẫu tiếng núi, R số khe thời gian trong một tuyến (khung) thỡ BM sẽ cú R ụ nhớ và dung lượng bộ nhớ BM là b.R bits. CM lưu cỏc địa chỉ của BM để điều khiển việc đọc ghi, vỡ BM cú R địa chỉ, nờn dung lượng của CM là R.log2R bits. Trong đú, log2R biểu thị số bit trong 1 từ địa chỉ và cũng là số đường trong 1 bus. Việc ghi đọc vào BM cú thể là tuần tự hoặc ngẫu nhiờn. Như vậy, trong chuyển mạch T cú hai kiểu điều khiển là tuần tự và ngẫu nhiờn. • Điều khiển tuần tự :Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển mà trong đú, việc đọc ra hay ghi vào cỏc địa chỉ liờn tiếp của bộ nhớ BM một cỏch tuần tự tương ứng với thứ tự ngừ vào của cỏc khe thời gian. Trong điều khiển tuần tự, một bộ đếm khe thời gian được sử dụng để xỏc định địa chỉ của BM. Bộ đếm này sẽ được tuần tự tăng lờn 1 sau thời gian của một khe thời gian. • Điều khiển ngẫu nhiờn :Điều khiển ngẫu nhiờn là phương phỏp điều khiển mà trong đú cỏc địa chỉ trong BM khụng tương ứng với thứ tự của cỏc khe thời gian mà chỳng được phõn nhiệm từ trước theo việc ghi vào và đọc ra của bộ nhớ điều khiển CM. Từ đú, chuyển mạch T cú hai loại : Ghi vào tuần tự, đọc ra ngẫu nhiờn và Ghi vào ngẫu nhiờn, đọc ra tuần tự. -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 12 Hỡnh 6 : Điều khiển tuần tự và ngẫu nhiờn. *Ghi tuần tự / đọc ngẫu nhiờn : Bộ đếm khe thời gian (Time slot counter) xỏc định tuyến PCM vào để ghi tớn hiệu vào bộ nhớ BM một cỏch tuần tự, bộ đếm khe thời gian làm việc đồng bộ với tuyến PCM vào, nghĩa là việc ghi liờn tiếp vào cỏc ụ nhớ trong bộ nhớ BM được đảm bảo bởi sự tăng lờn một của giỏ trị của bộ đếm khe thời gian. Bộ nhớ điều khiển CM điều khiển việc đọc ra của BM bằng cỏch cung cấp cỏc địa chỉ của cỏc ụ nhớ của BM. Hỡnh 7: Ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiờn. Cỏc kờnh thụng tin số được ghộp với nhau theo thơi gian bởi bộ MUX, sau đú, đưa đến bộ chuyển đổi từ nối tiếp sang song song để đưa ra cỏc từ mó -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 13 song song 8 bits (Mỗi từ mó chiếm 1 khe thời gian). Cỏc từ mó này được ghi tuần tự vào bộ nhớ BM do giỏ trị của bộ đếm khe thời gian tăng lần lượt lờn 1 tương ứng với khe thời gian đầu vào. Xen kẻ với quỏ trỡnh ghi là quỏ trỡnh đọc thụng tin từ bộ nhớ BM với cỏc địa chỉ do bộ nhớ điều khiển CM cung cấp. Thụng tin sau khi đọc ra khỏi BM, được chuyển đổi từ song song ra nối tiếp trở lại và sau đú được tỏch ra thành cỏc kờnh để đưa ra ngoài. Như vậy, việc ghi đọc BM thực hiện 2 chu trỡnh: Ghi vào BM ụ nhớ cú địa chỉ do bộ đếm khung cung cấp (gọi là chu trỡnh ghi). Đọc ra từ BM từ ụ nhớ cú địa chỉ do CM cung cấp (chu trỡnh đọc). Đối với tớn hiệu thoại, fs = 8 KHz do đú cứ 125 ms thỡ ụ nhớ BM ghi đọc 1 lần. Số kờnh cực đại Rmax=125/(TW+TR). trong đú TW và TR là thời gian ghi và đọc của bộ nhớ BM do nhà sản xuất quy định. *Ghi ngẫu nhiờn/ đọc ra tuần tự : Bộ nhớ CM cung cấp địa chỉ của cỏc ụ nhớ của BM trong chu trỡnh ghi cũn bộ đếm khe thời gian cung cấp địa chỉ cho việc đọc thụng tin ra khỏi bộ nhớ BM. Giả sử 2 khe thời gian A và B muốn trao đổi thụng tin với nhau thỡ ụ nhớ A trong CM lưu giỏ trị ‘B’ và ụ nhớ B trong CM sẽ lưu giỏ trị ‘A’. Quỏ trỡnh thực hiện được tiến hành như sau : - Bộ đếm khe thời gian quột lần lượt BM và CM và do đú, ở đầu ra nội dung trong cỏc ụ nhớ BM được đọc ra lần lượt. - Trong khe thời gian TSA, Mb được đọc ra và do CMA cú địa chỉ “B” nờn mẫu Ma được ghi vào ụ nhớ BMB . - Trong khe thời gian TSB, Ma được đọc ra và do CMB cú địa chỉ “A” nờn mẫu Mb được ghi vào ụ nhớ BMA. => Như vậy, việc đọc thụng tin từ BM là tuần tự và ghi vào là do CM điều khiển và sự trao đổi thụng tin giữa hai khe thời gian A và B trờn cựng một tuyến PCM đó được thực hiện. -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 14 Hỡnh 8 : Ghi ngẫu nhiờn, đọc ra tuần tự. * Đặc tớnh của chuyển mạch T: Thời gian trễ phụ thuộc vào quan hệ khe thời gian vào, khe thời gian ra, tuyến PCM vào, tuyến PCM ra ... Nhưng nú luụn được giữ ở mức thuờ bao khụng nhận thấy được vỡ thời gian trễ này luụn nhỏ hơn thời gian của 1 khung của tuyến PCM. Ưu điểm: nổi bật là tớnh tiếp thụng hoàn toàn. Mỗi kờnh được phõn bố vào một khe tương ứng. Như vậy, bất kỳ đầu vào nào cũng cú khả năng chuyển mạch đến ngừ ra mong muốn. Hoạt động của CM độc lập với tin tức, cú khả năng chuyển đổi thờm cỏc bits chẵn lẻ, bỏo hiệu cựng với cỏc byte mẫu tiếng núi. Nhược điểm: Số lượng kờnh bị hạn chế bởi thời gian truy cập bộ nhớ. Hiện nay, cụng nghệ RAM phỏt triển 1 cấp T cú thể chuyển mạch 1024 kờnh. 1.3 Chuyển mạch thời gian thực tế: Trong thực tế các bộ nhớ kết cuối(CM) và các bộ nhớ l−u thoại (SM) đều đ−ợc thiết lập từ các chíp bộ nhớ bán dẫn truy xuất ngẫu nhiên kỹ thuật số(RAM). Một RAM có các cổng xuất nhập dữ liệu và địa chỉ, các cổng nhận lệnh đọc và ghi theo đồng hồ định thời. Tất cả các cổng trong RAM hoạt động -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 15 theo chế độ song song. Hình 9- Chuyển mạch thời gian cơ bản dùng RAM Sơ đồ trên mô tả ph−ơng pháp hoạt động của chuyển mạch thời gian. Các từ mã PCM nhập đ−ợc ghi vào SM và đực đọc ra trên Bus xuất, d−ới sự điều khiển của CM. Địa chỉ của SM đ−ợc xuất ra từ CM. Địa chỉ đọc và ghi của bộ chọn đ−ợc lấy ra đồng thời từ “Bộ đếm kênh nhập”. Địa chỉ SM là dữ liệu vào của bộ CM và địa chỉ vào của bộ chọn CM đ−ợc đ−a tới từ điều khiển tổng đài. Để xây dựng các chuyển mạch lớn tiết kiệm và khai thác khả năng về tốc độ của hệ thống bán dẫn, cũng nh− chuyển mạch khong gian, các chuyển mạch thời gian th−ờng dùng các mức siêu ghép và làm việc theo chế độ song song. -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 16 Hình 10. Sơ đồ chuyển mạch thời gian siêu ghép Sơ đồ hình 10 trên trình bày chuyển mạch thời gian hiện đại đóng vai trò nh− tầng đầu tiên của một khối chuyển mạch số. Chuyển mạch thời gian kết cuối 16 hệ thống PCM 30 kênh trên phía nhập và một Bus siêu ghép trên phía truyền. Hoạt động của chuyển mạch thời gian siêu ghép có thể có thể đ−ợc mô tả nh− Hình 11. Nguyên lý hoạt động của siêu ghép là nội dung của mỗi đ−ờng PCM đ−ợc ghi liên tục vào bộ đệm giữ khung của nó (Trong mỗi đơn vị bộ nhớ) và các bộ đệm này đọc định kì, lần l−ợt bởi đơn vị chuyển mạch thời gian. Do đó, việc ghi vào các bộ đệm là liên tục, trong khi đọc lên đơn vị chuyển mạch thời gian siêu ghép d−ới dạng các khối từ 1 khung của các từ mã PCM. Các dây lựa chọn điều khiển từ đơn vị chuyển mạch thời gian lần l−ợt cấp cho đơn vị l−u trữ, để các khối từ mỗi hệ thống trong 16 hệ thống PCM 30 kênh có thể đ−ợc chèn vào moõi siêu khung ghép. Các ngõ ra từ 16 bộ đệm l−u trữ khung do đó sẽ kết hợp lại với nhau thành 1 ngõ vào siêu ghép đến SM. T−ơng tự các bộ đệm xuất trong mỗi đơn vị l−u trữ cũng đ−ợc nối chung thành các ngõ nhập. -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 17 Hình 11. Chuyển mạch thời gian siêu ghép ở ngõ nhập Trong hình vẽ 11, thiết bị cung cấp cho mỗi hệ thống PCM nhập đ−ợc trình bày bên trái nét khuất, trong khi thiết bị bên tay phải của nét khuất đ−ợc chia sẻ bởi 16 hệ thống PCM. Thủ tục lựa chọn đơn vị nào trong 16 đơn vị l−u trữ PCM sẽ ghi vào SM đ−ợc khởi động bởi 1 ‘bộ đếm dòng PCM’ từng b−ớc từ 0 đến 15 cho mỗi khung đến. Bộ đếm này tạo ra một số nhị phân 1 bit, đại diện cho đơn vị l−u trữ PCM đ−ợc chọn, số nhị phân này sau đó đ−ợc giải mã và đ−ợc dùng để đ−a vào 1 trong 16 đ−ờng điều khiển. Đ−ờng điều khiển này -----------------Tr−ờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên---------------- Khoa: Điện Tử - Bộ môn : Điện Tử Viễn Thông------------------------------- 18 sau đó đ−ợc đ−a vào hai tập hợp các cổng AND trong đơn vị l−u trữ. Khi dã đ−ợc đ−a vào, đến l−ợt mỗi cổng thoại chuyển nội dung 4 bit của các bộ đếm giữ khung liên kết với chung lên bus siêu ghép và sau đó đ−a vào SM của đơn vị chuyển mạch thời gian. Đồng thời các cổng địa chỉ kênh chuyển tuần tự các số nhị phân 5 bit biểy diễn cho mỗi khe trong 3