Giới thiệu mạng viễn thông thế hệ mới ngn và công nghệ chuyển mạch gói

ệu, các mạch này luôn theo dõi đường ghép kênh sơ cấp, bộ tiền xử lý liên lạc với một bộ điều khiển toàn mạng có thể thấy khi ta theo dõi các bước xử lý. Các tin tức từ bộ tiền xử lý từ các mạch lấy tín hiệu báo hiệu, các mạch này luôn theo dõi đường ghép kênh sơ cấp, bộ tiền xử lý liên lạc với một bộ điều khiển hệ thống qua một đầu vào/ra đã cấp sẵn.Chức năng điều khiển toàn mạng có thể thấy khi ta theo dõi các bước xử lý trong một cuộc gọi. Một thuê bao nhấc máy, mạch BORSCHT phát hiện dòng điện kín mạch. Một bộ vi xử lý quét đường dây mắc nối tiếp với tất cả các mạch BORSCHT và phát hiện nhấc máy. Bộ xử lý thông báo một tin tức nhấc máy đến bộ tiền xử lý có liên quan đến nó (Tin tức nhấc máy được truyền đi trên kênh báo hiệu trong bộ ghép sơ cấp). Sau khi nhận được tin tức nhấc máy bộ tiền xử lý khởi động bộ đếm thời gian để xét khoảng thời gian nhấc máy dưới dạng số và loại ra các loại nhiều trong đài thoại này. khi bộ tiền xử lý đã kiểm tra chắc chắn nơi nào đã nhấc máy, nó ngắt bộ điều khiển hệ thống và gửi một tin tức cho biết có thuê bao nhấc máy. Bộ điều khiển các bước xử lý cuộc gọi bằng cách xem thuê bao này thuộc loại nào trong bộ nhớ để quyết định thuê bao này thuộc loại nào trong bộ nhớ để quyết định thuê bao này được phép sử dụng loại dịch vụ nào. II. CẤU TRÚC CỦA TỔNG ĐÀI SPC 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA TỔNG ĐÀI 2.2 CÁC KHỐI CHỨC NĂNG CỦA TỔNG ĐÀI Tuy có nhiều khác nhau giữa các tổng đài nhưng nhìn chung đều có khối như hình 2 gồm các chức năng: * Giao tiếp thuê bao, giao tiếp trung kế (I): Bao gồm các mạch thuê bao, mạch trung kế, thiết bị tập chung và xử lý tín hiệu * Thiết bị chuyển mạch (II), có cả chức năng chuyển mạch và truyền dẫn: Bao gồm các tầng chuyển mạch theo thời gian hoặc ghép hợp. * Thiết bị ngoại vi báo hiệu (III): Thiết bị ngoại vi báo hiệu kênh chung và kênh riêng hợp thành thiết bị ngoại vi báo hiệu lên tổng đài theo mạng báo hiệu kênh riêng để xử lý thông tin báo hiệu kênh riêng. * Thiết bị ngoại vi chuyển mạnh(IV): gồm các thiết bị phân phối báo hiệu, thiết bị đo thử, thiết bị điều khiển đấu nối hợp thành thiết bị ngoại vi chuyển mạch. * Thiết bị điều khiển trung tâm (V): Gồm các bộ vi xử lý trung tâm và các bộ nhớ. * Thiết bị giao tiếp người - máy (VI): Là các loại máy như màn hình, bàn phím, máy in,… để trao đổi thông tin vào ra và ghi lại các bản tin cần thiết phục vụ cho công tác điều hành và bảo dưỡng tổng đài. * Ngoài các khối chức năng trên, ở tổng đài khu vực của mạch công cộng, tổng đài chuyển tiếp, tổng tài chuyển tiếp, tổng đài quốc tế còn có các khối chức năng khác như tính cước, thống kê, đồng bộ mạng, trung tâm xử lý tin, thiết bị giao tiếp thuê bao xa. Các hoạt động của các khối chức năng được điều khiển bởi các bộ xử lý là điều khiển tập chung và điều khiển phân tán. III. CHỨC NĂNG CỦA CÁC KHỐI TRONG TỔNG ĐÀI SPC 3.1 GIAO TIẾP THUÊ BAO, GIAO TIẾP TRUNG KẾ 3.1.1 GIAO TIẾP THUÊ BAO Để hiểu được chức năng của mạch điện giao tiếp đường dây thuê bao ta hãy để ở vị trí của thiết bị này trong mối quan hệ với thiết bị tập chung đường dây thuê bao, thiết bị chuyển mạch (trường chuyển mạch), thiết bị điều khiển các cấp có liên quan và các thiết bị ngoại vi báo hiệu. Thiết bị giao tiếp thuê bao gồm các mạch điện kết cuối cho các loại: thuê bao thường, thuê bao bỏ tiền, thuê bao PABX (Private atomatic brand exchange). Đối với thuê bao thường nó nối được với 256 hoặc 512 thuê bao; đối với thuê bao PABX nó kết cuối được 128 hoặc 256 thuê bao. Ngoài ra thiết bị giao tiếp thuê bao đường dây còn giao tiếp với thiết bị đo thử ngoài, đo thử trong, thiết bị cảnh báo và thiết bị nguồn. Mỗi thuê bao đều có mạch thuê bao riêng để giao tiếp với đường dây thuê bao và thiết bị tổng đài. Như vậy mạch giao tiếp đường dâu thuê bao có 7 chức năng được viết tắt là BORSCHT Thuê bao Bảo vệ quá áp Mạch cấp chuông Slip CODEC và lọc PCM ra PCM vào Hình 3 : Sơ đồ khối của mạch giao tiếp thuê bao B : Cấp nguồn (Battery) : Dùng bộ chỉnh lưu 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 như 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 đường dây như sấm sét, điện công nghiệp hoặc chập đường dây thuê bao. Ngưỡng điện áp bảo vệ 75V. R : Cấp chuông (Ringing) : Chức năng này có nhiệm vụ cấp dòng chuông 25Hz, điện áp 75-90 volts cho thuê bao bị gọi. Đối với máy điện thoại quay số dòng chuông này được cung cấp trực tiếp cho chuông điện cơ để tạo ra âm chuông. Còn đối với máy ấn phím dòng tín hiệu chuông này được đưa qua 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 phải cắt ngang dòng chuông gửi tới để tránh gây hư 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 tương tự thành tín hiệu số và ngược lại. H : Chuyển đổi 2 dây / 4 dây (Hybrid) : Chức năng chính của hybrid là chức năng chuyển đổi 2 dây từ phía đường dây thuê bao thành 4 dây ở phía tổng đài. T: Đo thử (Test) : là thiết bị kiểm tra tự động để phát hiện các lỗi như là : đường dây thuê bao bị hỏng do ngập nước, chập mạch với đường điện hay bị đứt bằng cách theo dõi đường dây thuê bao thường xuyên có chu kỳ. Thiết bị này được nối vào đường dây bằng phương pháp tương tự để kiểm tra và đo thử. Hình 3 là sơ đồ khối tổng quát của mạch giao tiếp thuê bao, trong đó: Khối mạch Slip : Làm chức năng cấp nguồn cho đường dây thuê bao, chuyển đổi 2 dây - 4 dây và chức năng giám sát mạch vòng thuê bao. Mạch cấp nguồn ở tổng đài số được sử dụng phương pháp mạch điện tử thông qua các mạch khuếch đại thuật toán có trở kháng cao cùng với mạch điều chỉnh dòng để đảm bảo dòng cấp cho thuê bao là không đổi. Khối mạch lọc và Codec : Mạch lọc hạn chế phổ cho tín hiệu thoại phát đi trong phạm vi (0,3 ¸ 3,4) kHz, đồng thời trên hướng thu làm chức năng khôi phục dãy xung PAM ở đầu ra mạch Codec. Codec làm nhiệm vụ chuyển đổi A-D và ngược lại cho tín hiệu theo 2 hướng thu và phát của đường thoại. Ngoài ra đối với giao tiếp thuê bao của máy bỏ tiền hoặc PABX thì ngoài chức năng trên còn có các mạch có chức năng đổi cực cấp cho nguồn thuê bao, truyền dẫn xung cước. 3.1.2. GIAO TIẾP TRUNG KẾ 1. Giao tiếp trung kế tương tự : Khối này chứa các mạch trung kế dùng cho các mạch gọi ra và gọi vào chuyển tiếp. Nó có chức năng cấp nguồn giám sát cuộc gọi, phối hợp báo hiệu. Khối này không có nhiệm vụ tập trung tải nhưng có nhiệm vụ biển đổi A-D ở tổng đài số. 2. Giao tiếp thiết bị kết cuối tương tự: Chứa các mạch điện gọi ra, gọi vào, gọi chuyển tiếp. chúng còn làm nhiện vụ cấp nguồn, giám sát cuộc gọi, phối hợp báo hiệu…giống như thuê bao tương tự. Codec Truy c ập kiểm tra Bảo vệ quá áp Gi ám s át t ách b áo hi ệu Cấp nguồn Sai Động Hình 4: Sơ đồ giao tiếp trung kế tương tự 3. Báo hiệu: Sự cung cấp trên dây của bộ thu phát báo hiệu là không hiệu quả và đắt tiền, đặc biệt là các bộ phận cấu thành hay các rơle logic được sử dụng. Dù vậy, việc sử dụng logic bán dẫn tốc độ cao cùng với bộ điều khiển trung tâm cho hệ thống báo hiệu đơn giản đêt đồng bộ bằmg một nhóm của mạch. Do đó, việc điều khiển báo hiệu Analog trong tổng đài số là tập trung lai trong thiết bị. Báo hiệu DC trong mạch trung kế được chuyển sang CAS TS16 trong luồng 2Mb/s tiến hành bằng ATTU. Báo hiệu được xử lý riêng với CAS từ trung kế PCM bằng sự gộp chung lại của báo hiệu kênh kết hợp các thiết bị trong tổng đài. Báo hiệu 1VF hay MF trong trung kế Analog không ảnh hưởng đến bộ tách báo hiệu DC 4. Cấp nguồn: Thông thường, mạch trung kế là 2dây hay 4dây mang ra ngoài băng giữa tổng đài và thiết bị FDM trong trạm truyền dẫn. Trung kế Analog sử dụng hệ thống truyền dẫn FDM phải sử dụng tín hiệu thoại bởi vì trạng thái DC không thể truyền đi xa được. 5. Sai động: Được yêu cầu trong mạch 2dây trong ATTU. Biến áp sai động tương tự như SLTU. 6. Ghép kênh và điều khiển: Ghép kênh hoạt động giống như như SLTU, ngoại trừ ATTU giải quyết tối đa là 30 kênh. 7. Giao tiếp trung kế số : Thiết bị giao tiếp số phải được trang bị chức năng báo lỗi 2 cực phát ra số lần định lại khung và trượt quá độ gọi tắt là GAZPACHO. Dưới đây là sơ đồ khối của giao tiếp trung kế số: Hình 5: Sơ đồ giao tiếp trung kế số Đến thiết bị chuyển mạch Đến điều khiển Mã hóa đường dây Triệt ‘0’ Cấy báo hiệu vào Điều khiển đồng bộ Tách báo hiệu Giải mã và khôi phục LCK Đệm đồng hồ CM đồng hồ Nhận dạng cảnh báo Trung kế Đồng hồ Trung kế G (Generation of frame) :Phát mã khung nhận dạng tín hiệu đồng bộ khung để phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM đưa từ tổng đài tới. A (Aligment of frame) : Sắp xếp khung số liệu phù hợp với hệ thống PCM. Z (Zero string suppression) : Khử 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 lưỡng cực đường dây và ngược lại. A (Alarm processing) : Xử lý cảnh báo đường truyền PCM. C (Clock recovery) : Khôi phục xung đồng hồ, thực hiện phục hồi dãy xung nhịp từ dãy tín hiệu thu được. 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 đường trung kế. *Thiết bị nhánh thu gồm có : Khối khôi phục đồng bộ : Nhiệm vụ khôi phục xung đồng hồ. Khối đệm đồng hồ : Thiết lập đồng hồ giữa khung trong và khung ngoài. Khối điều khiển đồng bộ : Điều khiển sự làm việc của khối đệm đồng hồ. Khối tách báo hiệu : Tách thông tin báo hiệu từ dãy tín hiệu số chung. *Thiết bị nhánh phát gồm có : Khối cấy báo hiệu : Có nhiệm vụ đưa các dạng báo hiệu cần thiết vào dòng số. Khối triệt ‘0’ : Tạo ra dạng tín hiệu không có nhiều số ‘0’ liêp tiếp nhau. Khối mã hoá : Mã hoá tín hiệu nhị phân thành tín hiệu đường dây. * Hoạt động của mạch : Thông tin số từ đường trung kế được đưa vào thiết bị chuyển mạch thông qua các thiết bị giao tiếp nhánh thu. Dòng tín hiệu số thu được đưa tới mạch khôi phục xung đồng hồ, đồng thời dạng sóng của tín hiệu vào được chuyển đổi từ dạng lưỡng cực sang mức logic đơn cực tiêu chuẩn, mức tín hiệu đơn cực này là mã nhị phân. Thông tin trước khi đưa đến thiết bị chuyển mạch được lưu vào bộ đệm đồng bộ khung bởi nguồn đồng hồ vừa được khôi phục từ dãy tín hiệu số. Sau đó tín hiệu lấy ra từ bộ đệm đồng hồ đưa tới bộ chuyển mạch. Dòng thông tin số lấy ra từ thiết bị chuyển mạch được cấy thông tin báo hiệu vào rồi đưa tới thiết bị triệt ‘0’. Các dãy số ‘0’ liên tiếp trong dãy tín hệu số mang tin được khử tại khối chức năng này để đảm bảo sự là việc của các bộ lặp trên tuyến truyền dẫn. Nhiệm vụ đưa báo hiệu vào và tách báo hiệu ra được thực hiện ở hệ thống báo hiệu kênh riêng còn hệ thống sử dụng báo hiệu kênh chung thì không cần phải thực hiện. 3.2 KHỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI BÁO HIỆU 3.2.1 Khái niệm về báo hiệu Báo hiệu trong mạng viễn thông là sự trao đổi thông tin giữa các thành phần tham gia vào cuộc gọi để cấp dịch vụ cho người sử dụng. Chẳng hạn báo hiệu giữa người sử dụng và mạng viễn thông bao gồm: Quay số, cấp âm mời quay số, truy nhập vào hộp thư thoại, gửi âm hiệu chờ cuộc gọi(Call-waiting),vv. Tóm lại, báo hiệu là phương tiện thiết lập, giám sát và giải phóng cuộc gọi. Thuật ngữ báo hiệu trong lĩnh vực viễn thông bao gồm hai nghĩa sau: - Tất cả các tín hiệu báo hiệu cần thiết để thiết lập cuộc gọi và các dịch vụ mà nhà cung cấp đưa ra. - Công nghệ sử dụng để truyền các tín hiệu báo hiệu. 3.2.2 Phân loại các báo hiệu Báo hiệu kênh chung Báo hiệu (Signaling) Báo hiệu thuê bao (Suberiber Signaling) Báo hiệu liên tổng đài (Exchange Signaling) Báo hiệu kênh liên kết Hình 6. Phân loại các báo hiệu Hình 6 thể hiện sự phân loại cơ bản báo hiệu. Thường thì hệ thống báo hiệu được chia làm 2 nhóm chính: - Báo hiệu giữa tổng đài và thuê bao (Báo hiệu đường dây thuê bao - Subscriber Loop Signalling) là các tín hiệu liên lạc giữa thuê bao và tổng đài. - Báo hiệu trung kế (báo hiệu liên tổng đài – Inter-Exchange Signalling) thực hiện để báo hiệu giữa các tổng đài, phục vụ cho kết nối các thuê bao thuộc tổng đài khác nhau. Báo hiệu trung kế lại được chia thành hai phân nhóm như sau: - Báo hiệu kênh liên kết (Báo hiệu kênh riêng – Channel associated signaling). Báo hiệu này lại có hai dạng là: trong băng và ngoài băng (in – band và out – of – band). 3.2.3 Các dạng báo hiệu trong tổng đài 1. Báo hiệu đường dây thuê bao: Là báo hiệu được thực hiện giữa thuê bao với tổng đài hay giữa tổng đài với thuê bao.Để thiết lập cuộc gọi thuê bao “nhấc tổ hợp” máy. Trạng thái nhấc tổ hợp được tổng đài phát hiện và nó gửi tín hiệu “mời quay số” đến thuê bao. Thuê bao nhận được tín hiệu đó thì bắt đầu quay số đến thuê bao bị gọi. Nếu thuê bao bị gọi rỗi, tổng đài sẽ gửi dòng chuông cho thuê bao bị gọi, đồng thời tín hiệu hồi chuông được gửi trở lại thuê bao gọi. Nếu thuê bao bị gọi đang bận thì thí hiệu báo bận được gửi trở lại thuê bao chủ gọi. Hình 7. Báo hiệu đường dây thuê bao Tín hiệu hồi âm chuông Tổng đài Thuê bao bị gọi Nhấc tổ hợp Âm mời quay số Số thuê bao bị gọi Tín hiệu chuông Tín hiệu trả lời Đàm thoại Đặt tổ hợp Đặt tổ hợp Khi quay số xong thuê bao nhận được một số tín hiệu của tổng đài tương ứng với từng trạng thâí như tín hiệu “hồi âm chuông”, tín hiệu “báo bận”, hay một số tín hiệu khác. 2. Báo hiệu liên tổng đài: Báo hiệu liên tổng đài (hay báo hiệu trung kế) có thể được gửi đi theo mỗi đường trung kế liên tổng đài riêng. Các tín hiệu này có tần số nằm trong băng tần tiếng nói hoặc ngoài băng tần tiếng nói (Tín hiệu ngoài băng). Các tín hiệu này có dạng như sau : - Dạng xung : Tín hiệu được truyền đi là dạng xung. - Dạng liên tục : Tín hiệu báo hiệu liên tục về thời gian nhưng thay đổi trạng thái đặc trưng về tần số. - Dạng áp chế : Tương tự như kiểu truyền đi bằng dãy xung nhưng khoảng truyền dẫn tín hiệu không ổn định trước mà kéo dài cho tới khi có xác nhận của phía thu thông qua một tín hiệu xác định nhận truyền ngược lại từ đầu thu tới đầu phát. Phương thức báo hiệu này có độ tin cậy cao vì nó tạo điều kiện cho việc truyền dẫn các tín hiệu phức tạp. Các loại tín hiệu trong báo hiệu liên tổng đài có thể là: tín hiệu chiếm, tín hiệu công nhận chiếm (hay tín hiệu xác nhận chiếm), số hiệu thuê bao bị gọi, tình trạng tắc nghẽn, xóa thuận, xóa ngược… Tín hiệu báo hiệu liên đài bao gồm : - Các tín hiệu thanh ghi (Register signals): được sử dụng trong thời gian thiết lập cuộc gọi để chuyển giao địa chỉ và thông tin thể loại thuê bao. - Các tín hiệu báo hiệu đường dây (Line signals): được sử dụng trong toàn bộ thời gian cuộc gọi để giám sát trạng thái đường dây. - Báo hiệu liên đài ngày nay có hai phương pháp đang được sử dụng là: báo hiệu kênh liên kết (CAS) và báo hiệu kênh chung (CCS). Thuê baobị gọi Thuê bao chủ gọi Tổng đài chủ gọi Tổng đài bị gọi Tín hiệu nhấp nháy Mời quay số Địa chỉ Hồi âm chuông Chuông Trả lời Nhấc máy Đàm thoại Đặt máy Các đấu nối Đặt máy Báo hiệu đường thuê bao Báo hiệu liên lạc tổng đài Báo đường thuê bao Chiếm Công nhận chiếm Hình 8: Sơ đồ báo hiệu cho một cuộc gọi hoàn chỉnh - Báo hiệu kênh riêng (CAS) là hệ thống báo hiệu trong đó các tín hiệu được truyền trên một đường báo hiệu riêng biệt. (Khong ro ) - Báo hiệu kênh chung (CCS) là báo hiệu nằm trong một kênh tách biệt với các kênh tiếng, và kênh báo hiệu này được sử dụng chung cho một số lượng lớn kênh tiếng, thông tin báo hiệu cần chuyển được tạo thành các đơn vị tín hiệu gọi là các gói số liệu. Báo hiệu liên tổng đài bao gồm các thông tin được trao đổi giữa các tổng đài, đó là các tín hiệu báo hiệu đường báo hiệu thanh ghi. Các báo hiệu thanh ghi được sử dụng trong pha thiết lập gọi để chuyển các thông tin địa chỉ và thuộc tính của thuê bao bao. Còn các tín hiệu đường được sử dụng trong toàn bộ cuộc gọi. Nội dung thông tin trong các tín hiệu đường hầu như giống các tín hiệu trong các báo hiệu đường thuê bao. Viet lai bao hieu va dinh nghia chinh xac em viet the nay chung to em chua hieu 3.3 THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH Ở tổng đài điện tử, hệ thống chuyển mạch là một bộ phận cốt yếu. Nó có những chức năng sau : Chuyển mạch : Thiết lập tuyến nối giữa hai thuê bao trong tổng đài với nhau hay giữa các tổng đài với nhau. Truyền dẫn : Dựa trên cơ sở tuyến nối được thiết lập, thiết bị chuyển mạch thực hiện chức năng truyền dẫn tín hiệu tiếng nói, số liệu và tín hiệu báo hiệu giữa các thuê bao với nhau với chất lượng cao 3.3.1 Chuyển mạch T (Chuyển mạch thời gian) Chuyển mạch T hay chuyển mạch thời gian là chuyển mạch trên nguyên lý trao đổi vị trí khe thời gian của tín hiệu PCM vào với tuyến PCM ra của bộ chuyển mạch thời gian. AT AR (TS3) (TS3) BR BT (TS8) (TS8) 5TS delay 27TS delay Chuyển mạch thời gian Hình 7. Sự trao đổi khe thời gian Chuyển mạch thời gian điều khiển đầu vào : Tín hiệu PCM đầu vào được ghi vào bộ nhớ theo phương pháp có điều khiển tức là trình tự các mẫu tín hiệu ở tuyến PCM đầu vào ghi vào bộ nhớ tiếng nói (BM) được quyết định bởi bộ nhớ điều khiển (CM); quá trình đọc các mẫu mã hoá tín hiệu PCM từ bộ nhớ tiếng nói vào các khe thời gian của tuyến PCM thì lại được thực hiện theo trình tự lần lượt. Mỗi ô nhớ của bộ nhớ CM được là việc chặt chẽ với khe thời gian tương ứng của tuyến PCM vào và nó chứa địa chỉ của của khe thời gian cần đấu nối của tuyến PCM ra. Đây là kiểu ghi ngẫu nhiên, đọc tuần tự.. Tuyến PCM vào Tuyến PCM ra SM 0 1 31 0 1 31 Bộ đếm khe thời gian (0-31) Bộ điều khiển chuyển mạch CM Bus địa chỉ Hình 8. Sơ đồ chuyển mạch thời gian T Chuyển mạch điều khiển đầu ra: Cấu tạo giống bộ chuyển mạch đầu vào nhưng nguyên lí hoạt động thì khác, đó là ghi tuần tự đọc ngẫu nhiên.Tín hiệu từ đường PCM vào được ghi lần lượt trong bộ nhớ BM. Điều đó có nghĩa là giá trị ở Ts0 được đọc vào ô thứ nhất, Ts1 vào ô thứ hai... Khi đọc ra thì đọc theo địa chỉ ghi tương ứng trong bộ nhớ CM. Muốn chuyển mạch từ khe Ts0 ở đầu vào đến Ts5 ở đầu ra thì ô nhớ thứ 5 của bộ nhớ CM phải có nội dung là 00 (địa chỉ ô thứ nhất của BM). Khi bộ điều khiển đến ô thứ 5 của bộ nhớ CM thì 8 bit của ô 00 trong bộ nhớ BM được đọc đúng vào khe Ts5 của tuyến PCM đầu ra. 3.3.2.Chuyển mạch S (Chuyển mạch không gian) - Cấu tạo : Cấu tạo của bộ chuyển mạch không gian gồm một ma trận tiếp điểm chuyển mạch kết nối theo khiểu hàng và cột. Các hàng đầu vào các tiếp điểm chuyển mạch được gắn với tuyến PCM vào. Các cột đầu ra của các tiếp điểm chuyển mạch tạo thành các tuyến PCM ra. Ta có một ma trận chuyển mạch không gian có kích thước nxn, số tuyến PCM vào bằng số tuyến ra. Bus địa chỉ n 3 2 1 Các tuyến vào . . . . . . . . 1 2 3 n . . . . . . 1 m Hình 9. Sơ đồ khối chuyển mạch không gian Tiếp điểm chuyển mạch Các bộ nhớ kết nối Các tuyến vào Khối chuyển mạch . - Nguyên lí chuyển mạch: Một tiếp điểm chuyển mạch đấu nối một kênh của tuyến PCM vào tới một kênh bất kỳ của tuyến PCM ra bằng cách thông tiếp điểm nào (tức là mỗi tuyến PCM ra sẽ nối với tuyến PCM vào nào) được chỉ bởi địa chỉ trong mỗi khe thời gian tương ứng. Khe thời gian này xuất hiện mỗi khung một lần. Trong khe thời gian khác thì có thể sẽ thông tiếp điểm khác để đấu cho kênh PCM vào khác vẫn với tuyến PCM ra đấy. Ma trận tiếp điểm này làm việc như một ma trận không gian tiếp thông hoàn toàn giữa các tuyến PCM vào và PCM ra trong khoảng mỗi khe thời gian. 3.3.3 Chuyển mạch T-S Hoạt động này có thể được giải thích tốt nhất thông qua ví dụ ở hình 10. Giả sử hệ thống siêu ghép là 8:1 ; mỗi bus mang 256 (8 x 32) khe thời gian trong một khung 125 μs. Do đó các SM và cả các bộ CM mỗi bộ nhớ sẽ chứa 256 vị trí. Hình này chỉ đưa ra các nội dung CM cần thiết cho một kết nối giữa bus A2 khe TS10 và bus xuất B1 TS 45 (được viết là A2/TS10 đến B1/TS 45). Phương pháp mà hệ thống điều khiển tổng đài xác định nội dung của các CM được thảo luận trong phần kế tiếp. 3 2 1 TS10 A1 A2 A3 Chuyển mạch không gian 10 CM-A3 1 CM-A1 CM-A2 Kết nối: A2/TS10®B1/TS45 Chú thích: CM=connection memory SM=speed memory 10 CM-B1 SM-B1 SM-B2 10 SM-A3 CM-B3 TS45 B1 B2 B3 45 CM-B2 Hình 10: Hoạt động của chuyển mạch T-S Để chuyển mạch thời gian liên kết với A2 dịch nội dung của TS10 TS45 vào, CM – A2 có địa chỉ ‘10’ được lưu trong vị trí 45. Do đó, trong thời gian TS 45 nội dung của vị trí 45 trong CM – A2 sẽ được đọc và được dùng như là địa chỉ của vị trí trong SM – A2 sẽ được đọc. Sau đó, từ mã PCM trong vị trí 10 của SM – A2 được truyền vào chuyển mạch không gian trên bus nhập A2. Đồng thời trong thời gian TS45, nội dung tại vị trí 45 của CM-B1được lấy để cấp cho vị trí số 2của cột B1 trong chuyển mạch không gian. Kết quả là: nội dung tại vị trí 10 của SM của chuyển mạch thời gian tương ứng bus với A2 được truyền xuyên qua chuyển mạch không gian trên bus xuất B1 trong khoảng thời gian TS45.Kết nối giữa A2/TS10 và B1/TS45 này sẽ lặp lại trên mỗi khung cho đến khi nội dung của các bộ nhớ CM-A2 và CM-B1được thay đổi. 3.3.4 Chuyển mạch S-T Các đặc trưng của một khối chuyển mạch S-T giống như các đặc trưng của khối chuyển mạch T-S, ngoại trừ chuyển mạch không gian kết nối các bus nhập với các bus xuất trước và sau đó chuyển mạch thời gian đảm nhận các thời gian trễ khe cần thiết (xem phần trước). Hình 11 mô tả nội dung của CM được yêu cầu cho kết nối A2/TSM đến B1/TS 45 trong ví dụ đươc dùng giải thích khối chuyển mạch T/S ở trên. Trong trường hợp S-T, kết nối xuyên qua chuyển mạch không gian được tiến hành trong thời gian TS10; do đó CM - A2 chứa địa chỉ toạ độ ‘1’ trong vị trí số 10. Với mỗi chu kỳ ghi và chu kỳ đọc, nội dung của A2/TS10 chuyển qua chuyển mạch không gian và được lưu tại vị trí số 10 của SM-B1 của chuyển mạch thời gian. Các mẫu và sau đó được đọc trong thời gian TS 45 dưới sự điều khiển của CM-B1, nó có địa chỉ là ‘10’ được lưu giữ tại vị trí số 45. 3 2 1 10 CM-B1 SM-B1 SM-B2 10 TS10 SM-A3 CM-B3 A1 A2 A3 Chuyển mạch không gian 10 CM-A3 1 CM-A1 CM-A2 Kết nối: A2/TS10®B1/TS45 TS45 B1 B2 Chú thích: CM=connection memory SM=speed memory B3 45 CM-B2 Hình 11: Hoạt động của chuyển mạch S-T * Ưu điểm và nhược điểm: Tổ hợp S-T có ưu điểm hơn hẳn về tắc nghẽn và dung lượng so với chuyển mạch chỉ dùng 1 tầng S. Tuy nhiên khối chuyển mạch S-T vẫn có một đặc trưng tắc nghẽn cố hữu, đó là chỉ một ngõ nhập của chuyển mạch không gian có thể truy cập một bus xuất trong thời gian của bất kỳ khe thời gian nào. 3.3.5 Chuyển mạch T-S-T Với mỗi khối chuyển mạch T-S-T, chuyển mạch thời gian ở ngõ nhập khe thời gian nhập đến bất kỳ khe thời gian tự nào trên bus đến ngõ nhập của chuyển mạch không gian, trong khi chuyển mạch thời gian ngõ ra kết nối khe thời gian được chọn từ chuyển mạch không gian đến khe thời gian được yêu cầu. Do đó, các cuộc nối xuyên qua khối chuyển mạch có thể được định tuyến xuyên qua chuyển mạch không gian trong bất kỳ một khe thời gian thuận tiện nào. Sự sắp xếp được trình bày trên hình 12 cho cuộc nối ví dụ từ A2/TS10 đến C1/TS45. SM-A1 CM-A1 10 A1 A3 Các chuyển mạch thời gian ngõ nhập Kết nối: A2/TS10®C1/TS45 Chú thích: CM=connection memory SM=speech memory SM-A3 10 10 CM-A2 10 CM-B3 A2 Các chuyển mạch không gian Các chuyển mạch thời gian ngõ xuất 3 2 1 CM-B3 CM-B2 2 CM-C1 124 124 C2 C3 C1 124 124 SM-A1 CM-C1 45 SM-C3 CM-C3 SM-C2 CM-C2 45 45 124 Hình 12: Hoạt động của chuyển mạch T-S-T Trong ví dụ của hình 12, giả sử rằng chuyển mạch không gian có 124 khe thời gian và các nội dung cần thiết của các CM được trình bày.124 để ngõ ra của chuyển mạch thời gian A2 được kết nối đến ngõ nhập của chuyển mạch thời gian ngõ nhập trong thời gian của mỗi khe 124. Vì các lý do của điều khiển đối xứng được giải thích ở trên, có một số các ưu điểm trong vấn đề tổ chức các chuyển mạch thời gian ngõ ra trong chế độ đọc ghi theo chu kỳ. Nội dung của CM-C1 trong vị trí 124 là địa chỉ ‘45’. Sau đó, dữ kiện ngõ ra từ cột B1 của chuyển mạch không gian trong thời gian khe 124 được truyền đến bus C1 trong thời gian của khe 45. Tuần tự này được lặp lại trên mỗi khung cho đến khi nội dung của các bộ nhớ kết nối CM liên hệ được thay đổi, tạo một đường dẫn từ A2/TS10 đến C1/TS45.Để thiết lập một kết nối hai hướng, một đường dẫn tương ứng cũng được yêu cầu cho truyền thông tin thoại từ C1/TS45 đế A2/TS10. Hai đường dẫn này xuyên qua khối chuyển mạch có thể được thiết lập một cách độc lập cho mỗi cuộc gọi hay được thiết lập như là một đôi. 3.3.5 Chuyển mạch S-T- S: Trong một khối chuyển mạch S-T-S, chuyển mạch không gian ngõ vào kết nối bus nhập với một chuyển mạch thời gian trong thơì gian của khe nhập, và chuyển mạch không gian ngõ ra kết nối chuyển mạch thời gian với bus xuất trong thời gian của khe xuất. Sự sắp xếp này được miêu tả trong hình 13 bởi ví dụ kết nối A1/TS10 với C1/TS45. Trong hình vẽ chuyển mạch thời gian C3 đã được chọn và nội dung CM cho 3 tầng được trình bày. Bus A1 được kết nối đến chuyển mạch thời gian B3 trong thời gian TS10 qua toạ độ 3 của hàng A1 trong chuyển mạch không gian ngõ nhập. Do đó vị trí 10 của CM-A1 chứa địa chỉ toạ độ ‘3’. Chuyển mạch thời gian B3 được yêu cầu dịch từ mã PCM từ khe nhập TS10 đến khe xuất TS45; Do đó, với mỗi chu kỳ ghi và chu kỳ đọc, vị trí 45 chứa địa chỉ ‘10’. 3 2 1 SM-B1 CM-B1 10 A1 A3 Chuyển mạch không gian ngõ nhập CM-A3 CM-A2 3 CM-A1 Kết nối: A1/TS10®C1/TS45 10 B1 Chú thích: CM=connection memory SM=speech memory 10 B3 SM-B2 CM-B1 B2 10 CM-B3 A2 Các chuyển mạch thời gian Chuyển mạch không gian ngõ xuất 3 2 1 CM-C3 CM-C2 3 CM-C1 45 45 C2 C3 C1 45 Hình 13: Hoạt động của chuyển mạch S-T-S Chuyển mạch không gian ngõ ra C kết nối ngõ ra từ chuyển mạch thời gian B3 đến bus ra C1 trong thời gian của TS45 qua toạ độ 3. Do đó, CM-C1 chứa địa chỉ toạ độ ‘3’ trong vị trí 45. Có thể nhận thấy rằng điều khiển đối xứng cho cấu hình S-T-S được thực hiện nếu chuyển mạch không gian ngõ nhập được định hướng theo hàng (row -oriented) và chuyển mạch không gian ngõ ra được định hướng theo cột (column-oriented). 3.3.6 Giới thiệu các loại dịch vụ chuyển mạch cuộc gọi Có 2 loại dịch vụ trong hệ thống chuyển mạch chung: thông tin và dịch vụ chuyển mạch cuộc gọi và truyền và xử lý dữ liệu. Trong phần sau đây sẽ mô tả vắn tắt các dịch vụ thoại trong hệ thống chuyển mạch chung: Quay số tắt: Các số của máy thuê bao thường gọi tắt bằng 2 hay 3 số đặc biệt. (2) Giữ chỗ: Nếu máy thuê bao bị gọi bận, thì cuộc gọi tới thuê bao đó được tự động thực hiện lại khi thuê bao được giải phóng bằng cách quay một số đặc biệt (3) Ấn định cuộc gọi tự động: Một cuộc gọi có thể thiết lập giữa bên chủ gọi và bên được gọi và thời gian đinh trước. (4) Hạn chế gọi: Hạn chế gọi đi (PABX và loại khác) (5) Gọi vắng mặt: Bản tin đã ghi được kích hoạt khi thuê bao bị gọi vắng mặt. (6) Hạn chế gọi đến: Còn gọi là vận hành đổi ngẫu. Chỉ những thuê bao đặc biệt mới được phép gọi. (7) Chuyển thoại: Một cuộc gọi đến sẽ được chuyển tới một máy điện thoại khác. (8) Tự động chuyển tới số mới: Dùng khi thay đổi số điện thoại. (9) Chọn lựa số đại diện: Số đại diện có thể lựa chọn tự do. (10) Nối số đại diện phụ: Một cuộc gọi được tự động chuyển tới số tiếp theo khi không có trả lời của số đại diện đã quay. (11) Báo có cuộc gọi đến khi đang bận: Khi nhận được các cuộc gọi khác trong lúc đang bận. (12) Chờ cuộc gọi: Nhận cuộc gọi từ bên thứ 3 khi đang bận thì có thể đặt tự động cuộc gọi với bên thứ ba. (13) Gọi cho thao tác viên khi bận: Gọi cho điện báo viên khi bận. (14) Thoại 3 đường: 3 thuê bao có thể gọi cùng lúc. (15) Gọi hội nghị: 3 hay nhiều hơn máy thuê bao có thể tham gia gọi cùng lúc. (16) Giữ máy: Thuê bao có thể gọi cho bên thứ ba sau khi giữ máy với người đang nói. (17) Đặt gọi tất cả: Tất cả hay một số điện thoại tron tổng đài được gọi cùng lúc để thông báo (18) Tính cước tức thì: Có thể tính cước ngay lập tức. (19) Dịch vụ tính cước chi tiết: Có chi tiết về cước cho các cuộc gọi. (20) Báo thức: Tín hiệu báo thức vào giờ định trước. (21) Tìm cuộc gọi có ý đồ xấu: Có thể tự động tìm ra số của máy chủ gọi Một trong số các chức năng nói trên đang được đưa vào hệ thống chuyển mạch dùng thanh chéo. Tuy vậy, hệ thống tổng đài điện tử sử dụng mạch nhớ dung lượng lớn và phương pháp điều khiển bằng chương trình lưu trữ có tính linh hoạt có thể cung cấp dịch vụ đó một cách tiết kiệm và hiệu quả hơn. 3.4. THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN, XỬ LÝ TRUNG TÂM 3.4.1. Điều khiển trong tổng đài SPC. Trong các tổng đài SPC các nhiệm vụ điều khiển do các bộ xử lý thực hiện, để tạo tuyến nối cho các cuộc gọi cũng như các công việc điều hành và bảo dưỡng khác. Các công việc này được thực hiện nhờ các quá trình trao đổi báo hiệu. Thông tin báo hiệu được tách ra ở khối giao tiếp thuê bao hoặc giao tiếp trung kế được đưa tới thiết bị xác định báo hiệu. Các mạch thu thông tin báo hiệu thuê bao và trung kế đảm nhận trực tiếp công việc này dưới sự điều khiênr của cấp xử lý khu vực mạch giao tiếp thuê bao hoặc trung kế. Để thực hiện được các cuộc nối thì bộ điều khiển trung tâm phải nhận được các thông tin báo hiệu từ các thiết bị ngoại vi thông qua thiết bị báo hiệu. Bộ đưa ra các lệnh thích hợp. Các lệnh này được đưa tới bộ điều khiển chuyển mạch đedẻ điều khiển tạo tuyến nối hoặc đưa tới thiết bị phân phối báo hiệu để cung cấp các dạng báo hiệu cần thiết cho thuê bao hoặc các mạch trung kế thông qua các thiết bị phân phối báo hiệu. Khối mạch giao tiếp thuê bao Máy thu phát báo hiệu thuê bao THIẾT BỊ CHUYỂN MẠCH Khối mạch giao tiếp Các mạch trung kế nội Máy thu phát báo hiệu trung kế Thiết bị xác định báo hiệu Điều khiển chuyển mạch Điều khiển trung tâm Thiết bị phân phối báo hiệu hoặc lệch điều khiển Hình 14: Điều khiển trong hệ thống tổng đài Bộ điều khiển trung tâm gồm một bộ xử lý có công suất lớn cùng các bộ nhớ trực thuộc bộ xử lý này được thiết kế tối ưu để xử lý cuộc gọi và các công việc liên quan trong một tổng đài. Nó phải hoàn thành các nhiệm vụ kịp thời hay gọi là xử lý thời gian thực hiện công việc như: - Nhận xung mã hay chọn số. - Chuyển các tín hiệu địa chỉ đi trong trường hợp chuyển tiếp gọi. - Trao đổi các loại báo hiệu cho thuê hay tổng đài khác. - Phiên dịch và tạo tuyến qua đường chuyển mạch. Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một đơn vị xử lý trung tâm, bộ nhớ chương trình, bộ nhớ số liệu, bộ nhớ phiên dịch cùng thiết bị vào, ra làm nhiệm vụ phối hợp để đưa các thông tin và lấy các lệnh ra. Đơn vị xử lý trung tâm là bộ vi xử lý tốc độ cao có công suất xử lý tuỳ thuộc vào vị trí chuyển mạch của nó. Nó làm nhiệm vụ thao tác thiết bị chuyển mạch. Thiết bị phối hợp Bộ xử lý trung tâm Bộ nhớ sô liệu Bộ nhớ phiên dịch Bộ nhớ chương trình Hình 15: Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch Bộ nhớ chương trình để ghi lại các chương trình điều khiển các thao tác chuyển mạch. Các chương trình được gọi ra và xử lý cùng với những số liệu cần thiết. Bộ nhớ chương trình để ghi lại các chương trình điều khiển các thao tác chuyển mạch. Các chương trình được gọi ra và xử lý cùng với những số liệu cần thiết. Bộ nhớ số liệu ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết trong các quá trình xử lý cuộc gọi như chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận, rỗi của đường dây thuê bao hay trung kế. Trong tổng đài SPC xử lý gọi được phần mềm thao tác điều khiển thực hiện công việc xử lý gọi bao gồm: - Phát hiện khởi xướng cuộc gọi. - Xử lý và trao đổi thông tin báo hiệu. - Xác định tuyến nối qua đường chuyển mạch. - Phân dịch các chữ số địa chỉ. - Giám sát cuộc gọi. - Giải tỏa cuộc gọi. - Tính cước. Bộ tập trung thuê bao xa có trường chuyển mạch trong SLC không hoạt động. Hai thuê bao trong bộ tập trung muốn liên lạc với nhau thì bắt buộc phải qua bộ chuyển mạch của tổng đài. Nếu tuyến truyền dẫn bị hỏng thì chuyển mạch tron SLC mới hoạt động và thực hiện chuyển mạch cho các thuê nao nội hạt. Bộ phân phối chương trình Các chương trình đo thử Các chương trình định cuộc gọi Các chương trình điều khiển cuộc gọi Các bộ đệm trạng thái Các bộ đệm ghi phát Các hàng nhớ Danh sách lệnh Nhớ số liệu bán cố định Nhớ số liệu tạm thời Nhớ số liệu cố định Hình 16: Các chương trình xử lý gọi . 3.4.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển. Mỗi tổng đài khác nhau hệ thống có thể có cấu trúc đơn xử lý hoặc đa xử lý. Đối với cấu trúc đơn xử lý chỉ thích hợp với những tổng đài có dung lượng nhỏ. Còn cấu trúc đa xử lý thường xử dụng trong những tổng đài có dung lượng trung bình và lớn. Hệ thống điều khiển đa xử lý có cấu trúc một mức. Cấu trúc điều khiển đa xử lý có cấu trúc một mức có đặc điểm là toàn bộ tải cần xử lý của tổng đài được phân cho N bộ xử lý theo quy định trước. Mỗi bộ xử lý đều có bộ nhớ riêng, mỗi bộ xử lý riêng này đều có khả năng truy nhập với bộ xử lý chung thông qua BUS chung. Bộ nhớ chung lưu giữ các chương trình dự phòng và là bộ nhớ đệm để các bộ nhớ trong tổng đài trao đổi thông tin với nhau. Với cấu trúc điều khiển này dung lượng của tổng đài có thể tăng lên được dễ dàng bằng cách trang bị thêm bộ xử lý mới. Có thể phân cấu trúc điều khiển này thành hai kiểu: - Cấu trúc điều khiển đa xử lý một mức phân theo chức năng. - Cấu trúc điều khiển đa xử lý một mức phân theo giai đoạn. Hệ thống điều khiển đa xử lý có cấu trúc phân cấp. Có hai loại là: cấu trúc điều khiển phân cấp có hai mức và cấu trúc điều khiển phân cấp có ba mức. Sự phân cấp ở đây là phụ thuộc vào độ phức tạp về mặt phần cứng, phần mềm và phụ thuộc vào tần suất thực hiện các chức năng của tổng đài. Hệ thống điều khiển phân cấp lại được phân thành hai loại: - Hệ thống điều khiển đa mP cấu trúc phân theo ba mức. - Hệ thống điều khiển đa mP cấu trúc phân theo hai mức. Các cấu trúc điều khiển đa xử lý. Cấu trúc và ý nghĩa các khối chức năng: - Bộ xử lý của kết cuối thuê bao: + Xác định trạng thái nhắc máy, đặt máy của thuê bao. + Trao đổi các thông tin liên quan tới thuê bao với bộ điều khiển trung tâm. + Tham gia vào mạch đo thử đường dây thuê bao. - Bộ xử lý ở kết cuối PCM: + Chèn, tách báo hiệu đường của phương thức báo hiệu kênh riêng CAS. + Kiểm tra đường PCM. + Thông tin trao đổi với bộ xử lý trung tâm cũng được tạo ở dạng bản tin. - Bộ xử lý các thiết bị phù trợ báo hiệu: Tham gia trong quá trình xử lý cuộc gọi ( chọn lấy thanh ghi rỗi, tham gia thu phát thông tin địa chỉ..., chịu sự điều khiển của bộ điều khiển trung tâm. Bộ này cũng sử dụng các bản tin để trao đổi với CP. - Markers ( Bộ điều khiển trường chuyển mạch ): Bộ điều khiển này thực hiện các công việc cần thiết cho CP về các thông tin tới trường chuyển mạch, bộ xử lý trung tâm đều do marker cung cấp. Tại marker cũng chứa chương trình giám sát và dự đoán lỗi tại trường chuyển mạch. Nhưng chương trình khai thác và bảo dưỡng vẫn thuộc khối điều khiển trung tâm. - Vị trí bàn điện thoại viên. Điều khiển chung các thiết bị trao đổi người – máy là thiết bị bên ngoài, trao đổi với nhau thông qua các thủ tục trao đổi thông thường. Với cấu trúc điều khiển như ở trên nó có ưu điểm hơn hẳn cấu trúc điều khiển tập trung do các công việc ở điều khiển trung tâm đã được phân cho các bộ xử lý khu vực, bộ xử lý trung tâm chỉ thực hiện chức năng xử lý cuộc gọi và các chức năng khai thác bảo dưỡng. Cấu trúc điều khiển này cho phép dễ dàng phát triển dung lượng tổng đài thuận tiện hơn trong quá trình khai thác và bảo dưỡng. 3.5 THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NGƯỜI – MÁY. Ở tổng đài điện tử số người ta sử dụng thiết bị trao đổi người - máy để quản lý, vận hành và bảo dưỡng trong quá trình khai thác. Các thiết bị này bao gồm : + Thiết bị Display như: bàn phím điều khiển, các máy in tự động + Các thiết bị đo thử đường dây và máy thuê bao. Chúng được dùng để đưa các lệnh quản lý và bảo dưỡng thiết bị xử lý thuê bao và bảo dưỡng tổng đài. Ngoài các thiết bị trên, tổng đài SPC trung tâm còn có các thiết bị ngoại vi nhớ số liệu. Thiết bị này bao gồm khối điều khiển băng từ và đĩa từ. Chúng có tốc độ làm việc cao, dung lượng lớn dùng để nạp phần mềm vào các loại bộ nhớ của các bộ vi xử lý, ghi các thông số tính cước, thống kê. CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI NGN VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH GÓI. I. MẠNG VIỄN THÔNG THẾ HỆ MỚI NGN ( Next Generation Network) 1. Khái niệm. Mạng viễn thông thế hệ mới có nhiều tên gọi khác nhau, chẳng hạn như: Mạng đa dịch vụ (cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau) Mạng hội tụ (hỗ trợ cho cả lưu lượng thoại và dữ liệu, cấu trúc mạng hội tụ) Mạng phân phối (phân phối tính thông minh cho mọi phần tử trong mạng) Mạng nhiều lớp (mạng được phân phối ra nhiều lớp mạng có chức năng độc lập nhưng hỗ trợ nhau thay vì một khối thống nhất như trong mạng TDM). Cho tới hiện nay, mặc dù các tổ chức viễn thông quốc tế và cùng các nhà cung cấp thiết bị viễn thông trên thế giới đều rất quan tâm và nghiên cứu về chiến lược phát triển NGN nhưng vẫn chưa có một định nghĩa cụ thể và chính xác nào cho mạng NGN. Do đó định nghĩa mạng NGN nêu ra ở đây không thể bao hàm hết mọi chi tiết về mạng thế hệ mới, nhưng nó có thể tương đối là khái niệm chung nhất khi đề cập đến NGN. Bắt nguồn từ sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ chuyển mạch gói và công nghệ truyền dẫn băng rộng, mạng thông tin thế hệ mới (NGN) ra đời là mạng có cơ sở hạ tầng thông tin duy nhất dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, triển khai các dịch vụ một cách đa dạng và nhanh chóng, đáp ứng sự hội tụ giữa thoại và số liệu, giữa cố định và di động. Như vậy, có thể xem mạng thông tin thế hệ mới là sự tích hợp mạng thoại PSTN, chủ yếu dựa trên kỹ thuật TDM, với mạng chuyển mạch gói, dựa trên kỹ thuật IP/ATM. Nó có thể truyền tải tất cả các dịch vụ vốn có của PSTN đồng thời cũng có thể nhập một lượng dữ liệu rất lớn vào mạng IP, nhờ đó có thể giảm nhẹ gánh nặng của PSTN. Tuy nhiên, NGN không chỉ đơn thuần là sự hội tụ giữa thoại và dữ liệu mà còn là sự hội tụ giữa truyền dẫn quang và công nghệ gói, giữa mạng cố định và di động. Vấn đề chủ đạo ở đây là làm sao có thể tận dụng hết lợi thế đem đến từ quá trình hội tụ này. Một vấn đề quan trọng khác là sự bùng nổ nhu cầu của người sử dụng cho một khối lượng lớn dịch vụ và ứng dụng phức tạp bao gồm cả đa phương tiện, phần lớn trong đó là không được trù liệu khi xây dựng các hệ thống mạng hiện nay. 2. Đặc điểm của mạng NGN. Mạng NGN có bốn đặc điểm chính: Nền tảng là hệ thống mạng mở. Mạng NGN là do mạng dịch vụ thúc đẩy, những dịch vụ phải thực hiện độc lập với mạng lưới. Mạng NGN là mạng chuyển mạch gói, dựa trên một giao thức thống nhất. Là mạng có dung lượng ngày càng tăng, có tính thích ứng cũng ngày càng tăng, có đủ dung lượng để đáp ứng nhu cầu. Trước hết, do áp dụng cơ cấu mở mà : - Các khối chức năng của tổng đài truyền thống chia thành các phần tử mạng độc lập, các phần tử được phân theo chức năng tương ứng, và phát triển một cách độc lập. - Giao diện và giao thức giữa các bộ phận phải dựa trên các tiêu chuẩn tương ứng. Việc phân tách làm cho mạng viễn thông vốn có dần dần đi theo hướng mới, nhà kinh doanh có thể căn cứ vào nhu cầu dịch vụ để tự tổ hợp các phần tử khi tổ chức mạng lưới. Việc tiêu chuẩn hóa giao thức giữa các phần tử có thể thực hiện nối thông giữa các mạng có cấu hình khác nhau. Thứ hai, mạng NGN là mạng dịch vụ thúc đẩy, với đặc điểm của: - Chia tách dịch vụ với điều khiển cuộc gọi - Chia tách cuộc gọi với truyền tải. Mục tiêu chính của chia tách là làm cho dịch vụ thực sự độc lập với mạng, thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả việc cung cấp dịch vụ. Thuê bao có thể tự bố trí và xác định đặc trưng dịch vụ của mình, không quan tâm đến mạng truyền tải dịch vụ và loại hình đầu cuối. Điều đó làm cho việc cung cấp dịch vụ và ứng dụng có tính linh hoạt cao. Thứ ba, NGN là mạng chuyển mạch gói, giao thức thống nhất. Mang thông tin hiện nay, dù là mạng viễn thông, mạng máy tính hay mạng truyền hình cáp, đều không thể lấy một trong các mạng đó làm nền tảng để xây dựng cơ sở hạ tầng thông tin. Nhưng mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ IP, người ta mới nhận thấy rõ ràng là mạng viễn thông, mạng máy tính và mạng truyền hình cáp cuối cùng rồi cũng tích hợp trong một mạng IP thống nhất, đó là xu thế lớn mà người ta thường gọi là “dung hợp ba mạng”. Giao thức IP làm cho các dịch vụ lấy IP làm cơ sở đều có thể thực hiện nối thông các mạng khác nhau; con người lần đầu tiên có được giao thức thống nhất mà ba mạng lớn đều có thể chấp nhận được; đặt cơ sở vững chắc về mặt kỹ thuật cho hạ tầng cơ sở thông tin quốc gia (NII). Giao thức IP thực tế đã trở thành giao thức ứng dụng vạn năng và bắt đầu được sử dụng làm cơ sở cho các mạng đa dịch vụ, mặc dù hiện tại vẫn còn ở thế bất lợi so với các chuyển mạch kênh về mặt khả năng hỗ trợ lưu lượng thoại và cung cấp chất lượng dịch vụ đảm bảo cho số liệu. Tốc độ đổi mới nhanh chóng trong thế giới Internet, mà nó được tạo điều kiện bởi sự phát triển của các tiêu chuẩn mở sẽ sớm khắc phục những thiếu sót này. Hình 17: Topo mạng thế hệ mới NGN 3.Các công nghệ trong mạng NGN Công nghệ chuyển mạch Chuyển mạch cũng là một thành phần trong lớp mạng chuyển tải của cấu trúc NGN nhưng có những thay đổi lớn về mặt công nghệ so với các thiết bị chuyển mạch TDM trước đây. Công nghệ chuyển mạch của mạng thế hệ mới là IP, ATM, ATM/IP hay MPLS thì hiện nay vẫn chưa xác định rõ, tuy nhiên nói chung là dựa trên công nghệ chuyển mạch gói, cho phép hoạt động với nhiều tốc độ và dịch vụ khác nhau. Công nghệ truyền dẫn Trong cấu trúc mạng thế hệ mới, truyền dẫn là một thành phần của lớp kết nối (bao gồm chuyển tải và truy nhập). Công nghệ truyền dẫn của mạng thế hệ mới là SDH, WDM với khả năng hoạt động mềm dẻo, linh hoạt, thuận tiện cho khai thác và điều hành quản lý. Các tuyến truyền dẫn SDH hiện có và đang được tiếp tục triển khai rộng rãi trên mạng viễn thông là sự phát triển đúng hướng theo cấu trúc mạng mới. Cần tiếp tục phát triển các hệ thống truyền dẫn công nghệ SDH và WDM, hạn chế sử dụng công nghệ PDH. Cáp quang: - Hiện nay trên 60% lưu lượng thông tin được truyền đi trên toàn thế giới được truyền trên mạng quang. Công nghệ truyền dẫn quang SDH cho phép tạo trên đường truyền dẫn tốc độc cao (n* 155 Mb/s) với khả năng bảo vệ của các mạch vòng đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước và ở Việt Nam. - WDM cho phép sử dụng độ rộng băng tần rất lớn của sợi quang bằng cách kết hợp một số tín hiệu ghép kênh theo thời gian với độ dài các bước sóng khác nhau và ta có thể sử dụng được các cửa sổ không gian, thời gian và độ dài bước sóng. Công nghệ WDM cho phép nâng tốc độ truyền dẫn lên 5Gb/s, 10Gb/s và 20Gb/s. Vô tuyến: - Viba: Công nghệ truyền dẫn SDH cũng phát triển trong lĩnh vực vi ba, tuy nhiên do những hạn chế của môi trường truyền dẫn sóng vô tuyến nên tốc độ và chất lượng truyền dẫn không cao so với công nghệ truyền dẫn quang. - Vệ tinh: Vệ tinh quỹ đạo thấp (LEO – Low Earth Orbit), vệ tinh quỹ đạo trung bình (MEO – Medium Earth Orbit). Các loại hình dịch vụ vệ tinh đã rất phát triển như: DTH tương tác, truy nhập Internet, các dịch vụ băng rộng, HDTV…Ngoài các ứng dụng phố biến đối với nhu cầu thông tin quảng bá, viễn thông nông thôn, với sự kết hợp sử dụng các ưu điểm của công nghệ CDMA, thông tin vệ tin ngày càng có xu hướng phát triển đặc biệt trong lĩnh vực thông tin di động, thông tin cá nhân,… 3.3 Công nghệ mạng truy cập Trong xu hướng phát triển NGN sẽ duy trì nhiều loại hình mạng truy nhập vào một môi truyền dẫn chung như: - Mạng truy nhập quang - Mạng truy nhập vô tuyến - Các phương thức truy nhập cáp đồng: HDSL, ADSL. - Xu hướng phát triển mạng truy nhập băng rộng. II. CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH GÓI 2.1 Khái niệm về chuyển mạch gói. Trong chuyển mạch gói thông tin được truyền đi dưới dạng các gói, mỗi gói gồm một khối thông tin điều khiển, một vùng chứa thông tin truyền hữu ích và một vùng thông tin kiểm tra – sửa lỗi bổ sung. Như vậy, đơn vị dữ liệu (data unit) trong chuyển mạch gói là gói, trong đó ngoài dữ liệu cần truyền của nguồn phát tin còn có một số dữ liệu do mạng thêm vào. Một bản tin trọn vẹn của nguồn phát được chia thành nhiều gói, chuyển đi và được tái thiết tại nơi nhận. Gói Gói Head Đầu cuối Đầu cuối ĐK KT Thông tin ĐK KT Thông tin ĐK KT Thông tin Head Đầu cuối Đầu cuối Hình 18: Chuyển mạch trên Bus Đầu cuối Đầu cuối Đầu cuối Đầu cuối Đầu cuối Hình 19. Chuyển mạch trên vòng Một tổ chức chuyển mạch thời gian có thể đƣợc dùng cho chuyển mạch gói. Thông thường gồm một kênh truyền dưới dạng một vòng hay một bus mà từ đó tín hiệu được đưa vào và lấy ra tùy thuộc vào một vài loại chuẩn. Các nhóm tín hiệu có thể được tiếp nhận và định tuyến đến các ngõ ra khác nhau tùy thuộc vào vị trí của chúng trong một tuần tự các tín hiệu. Trong các tiếp cận khác, mỗi nhóm tín hiệu chứa một địa chỉ chỉ ra nơi định tuyến cho nhóm. Trong hình 18, các tín hiệu số (các bit) đang chạy trên một bus qua hai đầu cuối số liệu. Các bit này được nhóm vào trong một vùng điều khiển, thông tin, và kiểm tra như trình bày ở giữa hình. Thay vì một bus, môt trường truyền có thể là một vòng như hình 19. Các mạch nối đến một chuyển mạch số có thể là một dải từ các đường thuê bao có tốc độ 56Kbps hay 64Kbps đến các đường tầm xa chuẩn (T3) tốc độ 44Mbps. Các liên kết cáp quang có tốc độ độ bít cao, hiện nay khoảng 145 đến 155 Mbps. Các liên kết quang trong tương lai sẽ có tốc độ 1 Tbps hay cao hơn. Các tốc độ bit cao gây ra trở ngại cho các chuyển mạch số chuẩn. Các chuyển mạch không gian không thể hoạt động đủ nhanh để hoạt động các luồng thuộc giải gigabit và terabit. Cũng không có bộ nhớ nào trong các chuyển mạch thời gian ghi đọc thông tin với tốc độ nhanh như vậy. Chính vì vậy cần phải tìm ra giải pháp mới cho tương lai trong lĩnh vực chuyển mạch. 2. 2 Mạng chuyển mạch gói PSN (Packet Switching Network) Trung kế PAD NPT PT NMS Cửa cổng Thuê bao Bộ tập trung Hình 20: Các thành phần cơ bản cuả một mạng chuyển mạch gói Một mạng chuyển mạch gói bao gồm các thành phần chính: các node mạng với các đầu cuối dạng gói PT (Packet Terminal), các bộ tập trung, các thiết bị đóng tách gói PAD (Packet Assembly Disassembly) kết nối các đầu cuối dị gói NPT (Non – packet Terminal) và hệ thống quản lý mạng, hình 20. Mỗi một thành phần trong mạng có một số đặc tính riêng của nó. Nắm được các đặc tính là điều cần thiết nhằm thực hiện ghép nối các thành phần với nhau để tạo nên mạng chuyển mạch gói. Node mạng Thực chất đây là những tổng đài hay thiết bị chuyển mạch gói. Các tổng đài trên thực tế như EWSP, Alcatel, XNet và một số tổng đài TPX của công ty SprintNet của Mỹ. Các node kết nối các thuê bao vào mạng, nối các đường dây trung kế. Qua đó node thực hiện các chức năng sau: Điều khiển các cổng đường dây Truyền đưa dữ liệu người dùng Chuyển đổi giao thức sử dụng trong mạng và liên kết với các mạng khác Tùy thuộc vào vị trí của node trong mạng là một node có thể là: DTE DTE P.O.S ẢTM PABX PSN ISDN DTE 3270 HOST 3270 HOST X25 CSPDN IWM X75 X71 TX X28 PSPDN X75/ X25 ZM/ DVM DTE Node truy xuất cục bộ của thuê bao: cung cấp kết nối cho các thuê bao không đồng bộ (X.28), thuê bao Telex, những thuê bao và những máy chủ đồng bộ, máy chủ không đồng bộ thuê bao SNA/SDLC, hình 21 X29/X32 SYN DTE X25 DTE PSTN Mạng chuyển mạch gói HOST ASYN Node trung kế trung chuyển cho những node mạng khác. Node cửa cổng (gateway): cho phép liên lạc với mạng quốc tế và các quốc gia khác với những thuê bao đồng bộ hay bất đồng bộ của những mạng đó. Mạng chuyển mạch gói có thể có những kết nối liên mạng như sau: Mạng điện thoại công cộng PSTN. Mạng số đa dịch vụ ISDN. Mạng số liệu công cộng chuyển mạch mạch CSPDN. Các mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói khác. Tốc độ đƣờng dây cho thiết bị đầu cuối bất đồng bộ thƣờng nhỏ hơn 19,2 Kbit/s và những đƣờng dây cho những thiết bị đầu cuối đồng bộ có tốc độ đến 2 Mbit/s. Các bộ tập trung Các bộ tập trung cung cấp một giải pháp tốt để giảm giá thành khi thiết kế mạng. Bộ tập trung hạn chế thời gian trễ ở mức thấp nhất và đơn giản hóa vận hành. Hệ thống quản lý mạng Hệ thống quản lý mạng thực hiện chức năng điều khiển toàn bộ mạng, hệ thống này đƣợc những ngƣời điều hành mạng quản lý, vận hành và bảo dƣỡng một cách hiệu quả. Đây là bộ phận trung tâm của chuyển mạch gói, bất cứ mạng nào trừ các mạng rất nhỏ đều cần có hệ thống quản lý mạng (NMS). Giám sát sự khai thác các thành phần mạng là chức năng quan trọng nhất của hệ thống NMS, xét theo quan điểm của ngƣời quản lý. Ở điều kiện lý tƣởng NMS cần phải đáp ứng nhanh khi bất cứ thiết bị nào hoặc một tuyến thông tin nào trên mạng cần quản lý. Ngƣời quản lý mạng cần đƣợc thông báo theo cả hai phƣơng thức nghe và nhìn để nắm bắt kịp thời, chính xác các sự cố xảy ra. Ngoài ra, quản lý cấu hình mạng cũng là một trong các nhiệm vụ của NMS. Ở một số mạng, các thiết bị mạng chứa phần mềm cho phép chúng có thể khởi tạo và gọi NMS, lúc đó NMS ở xa có thể yêu cầu đƣợc đáp ứng thông tin thời gian thực với tốc độ cao hơn so với khi chỉ sử dụng một NMS. Thiết bị PAD (Packet Assembly Disassembly) PAD là thiết bị đóng gói và tách gói. Các PAD dùng để nối các đầu cuối NPT vào mạng chuyển mạch gói vì chúng không thể đấu nối trực tiếp vào mạng. Các đầu cuối này là các thiết bị làm việc theo phƣơng thức ký tự. Phƣơng thức ký tự là phƣơng thức trong đó từng ký tự đƣợc xử lý nhƣ là một đơn vị dữ liệu truyền. Các thiết bị làm việc theo phƣơng thức gói lại xử lý các gói nhƣ là các đơn vị dữ liệu riêng lẻ. Trên thực tế các PAD thƣờng đƣợc sử dụng để đấu nối các thiết bị đầu cuối, các máy tính cá nhân, các máy in…Nhƣ vậy PAD có một số giao tiếp ký tự bất đồng bộ ở một phía, còn phía kia là một giao tiếp gói.