Post on 14-Feb-2015
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................4
CHƯƠNG I: NỘI DUNG THUYẾT MINH TÍNH TOÁN.......................................5
1.1. Cấu trúc tổng đài số SPC...................................................................................5
1.1.1. Đặc điểm của tổng đài số SPC.......................................................................5
1.1.2. Chức năng của tổng đài SPC..........................................................................6
1.1.2.1. Khối điều khiển trung tâm............................................................................6
1.1.2.3. Giao tiếp trung kế........................................................................................8
1.1.2.4. Giao tiếp thuê bao........................................................................................9
1.1.2.5. Báo hiệu.......................................................................................................9
1.1.2.6. Điều hành khai thác bảo dưỡng................................................................10
1.1.2.7. Giám sát đường dây...................................................................................10
1.1.2.8. Điều khiển đấu nối.....................................................................................10
1.2. Phân tích phần truyền dẫn 30/32....................................................................10
1.2.1. Hệ thống điều chế xung mã (hệ thống PCM)................................................10
1.2.2. Hệ thống PCM sơ cấp 30/32.........................................................................12
1.2.2.1. Khái quát....................................................................................................12
1.2.2.2. Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép 30/32.......................................12
1.2.2.3. Đồng bộ......................................................................................................15
1.2.2.4. Báo hiệu.....................................................................................................15
1.2.2.5. Thông tin....................................................................................................16
1.2.2.6. Tách đồng bộ từ luồng vào........................................................................16
1.2.3. Sơ đồ khối của hệ thống PCM 30/32............................................................16
1.2.3.1. Sơ đồ khối..................................................................................................16
1.2.3.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................................17
1.3. Phân tích trường chuyển mạch........................................................................18
1.3.1. Sơ đồ khối trường chuyển mạch T-S-T-S.....................................................18
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 1
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
1.3.2. Chuyển mạch không gian (chuyển mạch S).................................................19
1.3.3. Chuyển mạch thời gian (chuyển mạch T).....................................................21
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG GHÉP TÁCH PCM 30/32.......................28
2.1. Bộ định thời phát..............................................................................................28
2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật...........................................................................................28
2.1.2 Thiết kế.........................................................................................................28
2.1.2.1 Mạch tạo xung đồng hồ..............................................................................28
2.1.2.2 Mạch chia tần.............................................................................................29
2.1.2.3 Tạo xung định thời bít.................................................................................31
2.1.2.5 Định thời khung:.........................................................................................34
2.1.2.6 Sơ đồ khối bộ định thời..............................................................................35
2.2. Ghép Kênh........................................................................................................35
2.2.1 Nhiệm vụ của bộ ghép kênh..........................................................................35
2.2.2 Sơ đồ khối của bộ ghép kênh........................................................................36
2.2.3 Nguyên lý ghép kênh của PCM 30/32...........................................................36
2.2.4 Mạch ghép kênh thoại và kênh số liệu..........................................................45
2.2.5 Bộ đảo bit......................................................................................................47
2.3. Trường chuyển mạch T....................................................................................48
2.3.1 Yêu cầu...........................................................................................................48
2.3.2 Thiết kế..........................................................................................................48
2.4. Trường chuyển mạch S...................................................................................56
2.4.1 Sơ đồ khối trường chuyển mạch S................................................................56
2.4.2 Quá trình chuyển mạch S..............................................................................58
2.5. Mã đường truyền..............................................................................................59
2.5.1 Khái niệm mã đường truyền.........................................................................59
2.5.2 Mục đích của mã đường truyền....................................................................59
2.5.3 Ý nghĩa của mã đường truyền.......................................................................60
2.5.4 Một số ví dụ về mã đường truyền mà hay được sử dụng ( AMI, HDB3)......60
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 2
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
2.5.4.1 Mã AMI.......................................................................................................60
2.5.4.2 Mã HDB3...................................................................................................61
2.6. Bộ định thời thu................................................................................................62
2.6.1. Yêu cầu kỹ thuật............................................................................................62
2.6.2. Thiết kế..........................................................................................................62
2.6.2.1. Bộ tái tạo xung clock 2.048MHz................................................................63
2.6.2.2. Mạch chia tần............................................................................................67
2.6.2.3. Thiết kế mạch tạo xung định thời bit .........................................................69
2.6.2.4. Mạch tạo xung U0......................................................................................69
2.6.3. Sơ đồ tổng thể bộ tạo xung định thời thu......................................................69
2.6.3.1 Mạch tách kênh...........................................................................................69
CHƯƠNG 3 : KẾT LUẬN..........................................................................................76
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 3
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cao, đặc biệt là nhu cầu giao tiếp
qua mạng viễn thông. Sự bùng nổ thông tin làm cho các nhà đầu tư vào lĩnh vực này
phải nâng cao kỹ thuật cho hệ thống viễn thông, làm cho dịch vụ ngày càng hoàn hảo
và nó sẽ kéo theo nhiều dịch vụ mới trong lĩnh vực này phát triển. Một trong những
công nghệ tác động rất lớn và là nền tảng của công nghệ viễn thông đó là công nghệ
chuyển mạch và tổng đài số. 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 tìm hiểu kỹ hơn về công nghệ chuyển
mạch, ta sẽ nghiên cứu cụ thể từng vấn đề trong việc thiết kế tổng đài số với 512 thuê
bao. Với sự nghiên cứu này phần nào giúp ta hiểu được một cách tổng quan nhất về
mạng viễn thông ngày nay. Các thiết kế ở đây chỉ mang tính chất nghiên cứu chứ chưa
thể đem áp dụng trong thực tế.
Do thời gian có hạn nên việc nghiên cứu sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 4
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
CHƯƠNG I: NỘI DUNG THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
1.1. Cấu trúc tổng đài số SPC.
1.1.1. Đặc điểm của tổng đài số SPC.
Tổng đài điện tử SPC (Store Program Controller ) là tổng đài được điều khiển theo
chương trình ghi sẵn trong bộ nhớ chương trỡnh điều khiển lưu trữ. Người ta dùng bộ
vi xử lý để điều khiển một lượng lớn công việc một cách nhanh chóng bằng phần mềm
xử lý đã được cài sẵn trong bộ nhớ chương trình. Phần dữ liệu của tổng đài - như số
liệu thuê bao, bảng phiên dịch, xử lý địa chỉ thuê bao, thông tin định tuyến, tính cước -
được ghi sẵn trong bộ nhớ số liệu. Nguyên lý chuyển mạch như trên gọi là chuyển
mạch được điều khiển theo chương trình ghi sẵn SPC.
Tổng đài SPC vận hành rất linh hoạt, dễ bổ sung và sửa chữa. Do đó các chương
trình và số liệu được ghi trong bộ nhớ có thể thay đổi theo yêu cầu của người quản lí
mạng. Với tính năng như vậy, tổng đài SPC dễ dàng điều hành hoạt động nhanh thoả
mãn theo nhu cầu của thuê bao, cung cấp cho thuê bao nhiều dịch vụ.
Trong tổng đài điện tử số công việc đo thử trạng thái làm việc của các thiết bị bên
trong cũng như các tham số đường dây thuê bao và trung kế được tiến hành tự động và
thường kì. Các kết quả đo thử và phát hiện sự cố được in ra tức thời hoặc hẹn giờ nên
thuận lợi cho công việc bảo dưỡng định kỳ.
Thiết bị chuyển mạch của tổng đài SPC làm việc theo phương thức tiếp thông
từng phần. Điều này dẫn đến tồn tại các trường chuyển mạch được cấu tạo theo
phương thức tiếp thông nên hoàn toàn không gây ra tổn thất dẫn đến quá trình khai
thác cũng không 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 được tự động
phát hiện nhờ chương trình bảo dưỡng và chuẩn đoán.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 5
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
1.1.2. Chức năng của tổng đài SPC.
Hình 1-1 : Sơ đồ khối tổng đài số SPC.
1.1.2.1. Khối điều khiển trung tâm.
Điều khiển trung tâm thực hiện các chức năng sau:
- Xử lý cuộc gọi : Quét trạng thái thuê bao, trung kế; nhận xung quay số và giải
mã xung quay số; tìm đường rỗi; truyền báo hiệu kết nối/ giải toả cuộc gọi; tính
cước....
- Cảnh báo: Tự thử, phát hiện lỗi phần cứng; cảnh báo hư hỏng;...
- Quản lý: Thống kê lưu lượng; theo doi cập nhật số liệu; theo doi 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 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 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 trường hợp chuyển tiếp cuộc gọi.
- Trao đổi các báo hiệu cho thuê bao hay các tổng đài khác.
Sơ đồ khối một bộ xử lí chuyển mạch tổng quát được mô tả như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 6
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 1-2 : Sơ đồ khối bộ xử lý chuyển mạch.
Bộ xử lý chuyển mạch bao gồm một bộ xử lí trung tâm, các bộ nhớ chương trình,
số liệu và phiên dịch cùng thiết bị vào/ra làm nhiệm vụ phối hợp để đưa các thông tin
vào và lấy các 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 chương trình Dùng để ghi lại các chương trình điều khiển các thao tác
chuyển mạch. Các chương trình này được gọi ra và xử lí cùng với các số liệu cần thiết.
Bộ nhớ số liệu dùng để ghi lại tạm thời các số liệu cần thiết trong quá trình xử lý
các cuộc gọi như các chữ số địa chỉ thuê bao, trạng thái bận - rỗi của các đường dây
thuê bao hay trung kế...
Bộ nhớ phiên dịch chứa các thông tin về loại đường dây thuê bao chủ gọi và bị
gọi, mã tạo tuyến, thông tin cước...
Bộ nhớ số liệu là bộ nhớ tạm thời còn các bộ nhớ chương trình và phiên dịch là
các bộ nhớ bán cố định. Số liệu hay chương trình trong các bộ nhớ bán cố định không
thay đổi trong quá trình xử lí cuộc gọi. Còn thông tin ở bộ nhớ tạm thời (Nhớ số liệu)
thay đổi liên tục từ lúc bắt đầu tới lúc kết thúc cuộc gọi.
1.1.2.2. Trường chuyển mạch.
Chức năng là thiết lập tuyến nối giữa hai hay nhiều thuê bao của tổngđài hay giữa
các tổng đài với nhau.
Chức năng truyền dẫn: Truyền dẫn tín hiệu tiếng nói và các tín hiệu báo hiệu giữa
các thuê bao và giữa các tổng đài với yêu cầu độ chính xác và tin cậy cao.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 7
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
- Giao tiếp thuê bao: Gồm mạch điện đường dây và bộ tập trung.
+ Mạch điện đường dây thực hiện các chức năng BORSCHT.
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 doi 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.
Khối tập trung thuê bao : làm nhiệm vụ tập trung tải thành một nhóm thuê bao
trước khi vào trường chuyển mạch.
1.1.2.3. Giao tiếp trung kế.
Đảm nhận các chức năng GAZPACHO. Nó không làm chức năng tập trung tải
như giao tiếp thuê bao nhưng vẫn có mạch điện tập trung để trao đổi khe thời gian, cân
bằng tải, trộn báo hiệu và tín hiệu mẫu để thử.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 8
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
G (Generation of frame) : Phỏt mó khung nhận dạng tớn hiệu đồng bộ khung để
phân biệt từng khung của tuyến số liệu PCM từ tông 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.
1.1.2.4. Giao tiếp thuê bao.
Gồm mạch điện đường dây và bộ tập trung.
Mạch điện đường dây thực hiện các chức năng 7 chức năng BORSCHT (Battery
feed, Over-voltage protection, Ringing, Supervision, Coding, Hybrid trasformer,
Testing).
Khối tập trung thuê bao làm nhiệm vụ tập trung tải thành một nhóm thuê bao
trước khi vào trường chuyển mạch.
1.1.2.5. Báo 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 được 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 được truyền di theo một tuyến báo hiệu độc lập với mạch điện truyền
tín hiệu tiếng nói lên tổng đài. (Báo hiệu kênh chung là báo hiệu lên tổng đài. Phương
thức này có thể kết hợp các dạng thông tin báo hiệu xử lí gọi với các dạng thông tin
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 9
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
điều hành và bảo dưỡng 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 thông tin cần thiết cho tổng đài nhận biết về t �nh trạng thuê bao,
trung kế, thiết bị...
- Trong tổng đài phải có chức năng nhận, xử lư, phát thông tin báo hiệu đến nơi
thích hợp.
1.1.2.6. Điều hành khai thác bảo dưỡng.
Để sử dụng tổng đài một cách có hiệu quả, có khả năng phát triển các dịch vụ mới,
phối hợp sử dụng các phương thức dễ dàng trong tổng đài.
Giám sát kiểm tra các phần cứng và ngoại vi, đưa ra những thông báo cần thiết
cho cán bộ điều hành.
Khả năng khai thác mạng, thay đổi nghiệp vụ,quản lý số liệu cước...
1.1.2.7. Giám sát đường dây.
Phát hiện và thông báo cho bộ xử lý trung tâm các biến cố mang tính báo hiệu. Nó
quản lý đường dây theo phương pháp quét lần lượt. Sau một khoảng thời gian nhất
định, cổng trạng thái đường dây được đọc một lần.
1.1.2.8. Điều khiển đấu nối.
Thiết lập và giải phóng các cuộc gọi dưới sự điều khiển của bộ điều khiển trung
tâm.
1.2. Phân tích phần truyền dẫn 30/32.
1.2.1. Hệ thống điều chế xung mã (hệ thống PCM)
Nguyên lý cơ bản của điều chế xung là quá trình biến đổi các tín hiệu liên tục như
tiếng nói thành tín hiệu rời rạc và sau đó khôi phục lại tin tức nguyên thủy từ tín hiệu
rời rạc. Quá trình biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số dựa trên 4 nguyên lý
chính:
- Lọc hạn băng : nhằm hạn chế phổ tần của tín hiệu cần truyền.
- Lấy mẫu : Lấy mẫu là quá trình chuyển đổi các dín hiệu liên tục (Tiếng nói, ...)
thành tín hiệu rời rạc và sau đó tái tạo lại chúng để được những tín hiệu ban đầu.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 10
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 1-3: Quá trình lấy mẫu
Theo định lý lấy mẫu, khi một tín hiệu tương tự được lấy mẫu ở tốc độ lớn hơn hai
lần tần số cao nhât của nó, tín hiệu nguyên thủy có thể được khôi phục từ dãy xung tạo
ra bởi quá trình lấy
Độ rộng băng tần của tín hiệu thoại được giới hạn ở dải từ 0.3 đến 3.4 KHz
(Thường chọn là 4KHz để thuận tiện cho việc tính toán), do đó tín hiệu nguyên thủy
có thể khôi phục được nếu quá trình lấy mẫu được thực hiện ở tốc độ lớn hơn 6.8KHz.
Trong thực tế tần số lấy mẫu được chọn là:
f(s) ≥ 2fa = 2*4 = 8KHz
Chu kỳ:
Ts = 1/8KHz = 125µs
Quá trình lấy mẫu là quá trình điều biên xung và được đặc trưng bởi tích của tín
hiệu vào f(t) với hàm Delta Dirac (t-nTs):
F(t)= f(t) (t-nTs)= f(t) (t-nTs)
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 11
Đầu vào tương
tự
Tái tạo trễ
Giải mã LọcLấy mẫu
Lượng tử hóa
Mã hóa
Đầu ra tương tự
f(t)
t
(t-nTs)
X
Bộ lấy mẫu
f(t)
t t
Đầu ra số
Đầu ra số
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
- Lượng tử hóa : Lượng tử hóa là quá trình thay thế 1 tín hiệu tương tự đã lấy mẫu
bằng một tập hữu hạn các mức biên độ, nghĩa là biến đổi tín hiệu liên tục theo thời
gian thành tín hiệu biên độ rời rạc.
Lượng tử hóa tuyến tính : Là lượng tử hóa có các mức năng lượng bằng nhau.
Khoảng cách giữa các mức được xác định từ các mức cực đại và cực tiểu cho phép (-a,
+a) và số lượng các khoảng.
Lượng tử hóa phi tuyến : Là phương pháp lấy các mức lượng tử khác nhau. Luật
lượng tử logarit được sử dụng trong nén và giãn, trong đó biến đầu vào X được chuyển
thành biến Y theo quan hệ Y = LogX và quan hệ ngược lại được sử dụng khi làm biến
đầu vào tại đầu ra của hệ thống nhờ bộ giãn.
Các luật nén thông dụng hiện nay là luật A và luật µ.
+ Luật A được sử dụng chủ yếu ở Châu Âu, với A = 87.6
+ Luật µ được sử dụng ở Bắc Mỹ và Nhật Bản, và được sử dụng với
µ =100 và µ = 255
- Mã hóa : Mã hóa là quá trình so sánh ác giá trị rời rạc nhận được bởi các quá
trình lượng tử hóa với các xung mã. Tông thường các mã nhị phân được sử dụng để
mã hóa là các mã tự nhiên, các mã Gray và các mã nhị phân kép. Thường dùng từ mã
8 bit, có thể mã hóa cho 256 tín hiệu khác nhau.
1.2.2. Hệ thống PCM sơ cấp 30/32.
1.2.2.1. Khái quát.
Hiện nay trên thế giới tồn tại hai cấp ghép cơ sở là hệ thống PCM sơ cấp 24 kênh
ghép theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ và Nhật Bản, tốc độ của các cấp truyền dẫn là khác nhau,
truyền dẫn của PCM 24 kênh là 1,544Mbps, còn hệ thống sơ cấp 30 kênh thoại, một
kênh đồng bộ và một kênh báo hiệu có tốc độ truyền dẫn là 2,048Mbps. Hệ thống này
ghép theo tiêu chuẩn Châu Âu. Thiết bị ghép kênh PCM sơ cấp 30/32 hoạt động với
tốc độ 2.048Mbps, sử dụng mã hóa luật A gồm 13 đoạn và 256 mức lượng tử.
1.2.2.2. Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép 30/32.
Cấu trúc khug và đa khung của bộ ghép PCM-30 như hình vẽ:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 12
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 1-4: Cấu trúc khung và đa khung của bộ ghép PCM 30/32
Khung có thời hạn 125µs được chia thành 32 khe thời gian bằng nhau và đánh số
thứ tự từ TS0 đến TS31. Mỗi khung gồm có 256 bit và chu kỳ lặp lại của khung bằng 8
KHz.
Mỗi đa khung kéo dài trong 2ms và chứa 16 khung.
Các khung được đánh số thứ tự từ F0 đến F15, trong đó 8 khung mang chỉ số chẵn,
8 khung còn lại mang chỉ số lẻ.
Các khe TS0 đứng đầu các khung chẵn gồm bit Si được sử dụng cho quốc tế (Nếu
không sử dụng thì cài đặt bằng 1) và 7 bit còn lại là từ mã đồng bộ khung 0011011.
Các khe TS0 đứng đầu các khung lẻ gồm bit thứ nhất Si dùng cho mạng quốc tế, nếu
không sử dụng đặt Si =1, bit thứ hai luôn có logic 1 để tránh phỏng tạo từ mã đồng bộ
khung, bit thứ 3 dùng cho cảnh báo xa khi mất đồng bộ khung, 5 bit S còn lại dành cho
quốc gia. Khi trạm đầu xakhông thu được từ mã đồng bộ khung sẽ đặt A = 1 và truyền
về trạm gốc.
Khe thời gian TS16 của khung F0 truyền từ mã đồng bộ đa khung vào vị trí các bit
thứ nhất đến bit thứ tư, bit thứ 6 truyền cảnh báo xa khi mất đồng bộ đa khung (A = 1),
các bit S dành cho quốc gia, nếu không sử dụng đặt S = 1.
Khe thời gian TS16 của khung F1 đến khung F15 dùng để truyền báo hiệu. Báo
hiệu của mỗi kênh thoại được mã hóa thành 4 bit a, b, c, d và ghép vào nửa khe thời
gian TS16 . Nửa trái truyền báo hiệu của các kênh thoại thứ 1 đến kênh thoại thứ 15 và
lửa trái truyền báo hiệu các kênh thoại thứ 16 đến 30. Như vậy phải có 16 khe thời
gian TS16 trong một đa khung mới đủ để truyền báo hiệu và đồng bộ đa khung. Đó cũng là lý do tại
sao mỗi đa khung chứa 16 khung. Nếu các bit abcd không dùng cho báo hiệu thì đặt b=1, c=0, và
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 13
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
d=1. Ngoài ra cần lưu ý cấm sử dụng tổ hợp 0000 để truyền báo hiệu vì nó trùng với từ mã đồng bộ
đa khung. Phương thức báo hiệu đã trình bày trên đây gọi là báo hiệu kênh kết hợp CAS.
T.T
Khung
Bit 1 đến bit 8 của TS0
Si 2 3 4 5 6 7 8
0 C1 0 0 1 1 0 1 1
1 0 1 A S S S S S
2 C2 0 0 1 1 0 1 1
3 0 1 A S S S S S
4 C3 0 0 1 1 0 1 1
5 1 1 A S S S S S
6 C4 0 0 1 1 0 1 1
7 0 1 A S S S S S
8 C1 0 0 1 1 0 1 1
9 1 1 A S S S S S
10 C2 0 0 1 1 0 1 1
11 1 1 A S S S S S
12 C3 0 0 1 1 0 1 1
13 E 1 A S S S S S
14 C4 0 0 1 1 0 1 1
15 E 1 A S S S S S
Hình 1- 5: Chức năng các bit trong TS0 của một đa khung.
1.2.2.3. Đồng bộ.
a. Đồng bộ đa khung.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 14
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Từ mã đồng bộ đa khung là 0000 và ghép vào bit thứ nhất đến bit thứ tư của khe
thời gian thứ 16 (TS16) củ khung F0 điều này cho thấy cứ 16 khung thì từ mã mới xuất
hiện.
Các bit 5, 7, 8 là tập các bit 1 nếu không sử dụng, riêng bit thứ 6 chỉ thị cho mất
đồng bộ khung. Đồng bộ đa khung xem như mất khi thu hai tín hiệu đồng bộ khung
liên tiếp có 1 lỗi và khi trong chu kỳ 1 hoặc 2 đa khung tất cả các bit trong TS 16 đều ở
trạng thái 0. Đồng bộ đa khung xem như được khôi phục ngay khi tín hiệu đồng bộ đa
khung chính xác đầu tiên được phát hiện và khi ít nhất một bit trong khe TS16 của
khung F0 có mức logic 1 đứng trước tín hiệu đồng bộ đa khung được phát hiện lần đầu.
b. Đồng bộ khung.
Ngoài tín hiệu đồng bộ đa khung còn có tín hiệu đồng bộ khung để xác định sự bắt
đầu của mỗi khung trong một đa khung. Có hai loại tín hiệu đồng bộ là đồng bộ khung
chẵn và đồng bộ khung lẻ.
Tín hiệu đồng bộ khung chẵn chiếm khe thời gian TS0 của các khung chẵn ở TS0
bit 2 và bit 8 đứng đầu và cuối từ mã đồng bộ khung. Bit 1 không nằm trong từ mã
đồng bộ khung mà dành cho sử dụng quốc tế.
Tín hiệu đồng bộ khung lẻ cũng nằm ở khe TS0 của các khung lẻ. Bit 0 sử dụng
cho quốc tế nếu không dùng gắn bằng 1, bit 1 luôn =1, bit 2 dùng để chỉ thị cảnh báo
xa khi mất đồng bộ khung. Các bit 3 tới bit 7 dự trữ sử dụng cho quốc tế, nếu không
dùng thì gắn bằng 1. Đồng bộ khung coi như bị mất khi thu 3 hoặc 4 lần liên tiếp tín
hiệu đồng bộ khung bị lỗi, đồng bộ khung xem như được khôi phục nếu chính xác 2
lần liên tiếp.
1.2.2.4. Báo hiệu.
Khe thời gian TS16 của khung F1 đến khung F15 dùng để truyền báo hiệu. Báo
hiệu của mỗi kênh thoại được mã hóa thành 4 bit a, b, c, d và ghép vào nửa khe thời
gian TS16 . Nửa trái truyền báo hiệu của các kênh thoại thứ 1 đến kênh thoại thứ 15 và
nửa trái truyền báo hiệu các kênh thoại thứ 16 đến 30. Khe này có thể sử dụng linh
hoạt cho các mục đích khác nhau, điều này rất quan trọng khi quan tâm đến mạng số
tương lai CCITT khuyến nghị sử dụng khe thời gian này cho hệ thống báo hiệu kênh
chung. Hệ thống báo hiệu này đang được sử dụng hiện nay khi đi hệ thống PCM sơ
cấp vào hệ thống hiện có.
Hệ thống cung cấp 4 kênh báo hệu 500bps cho mỗi kênh thông tin hoặc dịch vụ
khác, theo cách sắp xếp này sai số báo hiệu cho mỗi kênh báo hệu của mỗi kênh báo
hiệu do hệ thống truyền dẫn PCM gây ra nên sẽ không vượt quá 2ms. Ta có:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 15
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Fccs = 64Kbps/4bit/1báohiệu = 16KHz
Tốc độ của 1 khe là: V1khe = 64 Kbps
Tốc độ dòng số là: V = 32 x V1khe = 2,048Mbps.
Chu kỳ báo hiệu 1 kênh là: T = 2ms → fbáo hiệu 1 kênh = 1/2ms = 500Hz.
1.2.2.5. Thông tin.
Kênh rỗng là kênh khi tất cả các bit = 0(Tức là kênh không làm việc). Điều này rất
dễ nhầm với từ mã đồng bộ đa khung, để tránh điều này người ta đảo bit theo quy luật
0101010101 tức là dạng nininini với:
i: Inverion = Đảo
n: Noninversion = Không đảo
1.2.2.6. Tách đồng bộ từ luồng vào.
Đồng bộ 1 tuyến số được thực hiện ghép thông tin từ luồng bit số, thông tin này là
thông tin kép:
- Thứ nhất là cho đồng bộ bit ở đây tần số cơ sở được tách ra.
- Thứ hai để cho mạch đồng bộ khung tách thông tin chỉ thị thời điểm bắt đầu của
một khung nên mỗi khe thời gian chứa trong khung nhận dạng chính xác.
Yêu cầu phải tách đồng hồ để lấy đồng hồ ngoài đồng hồ nội về tần số và pha. Ta
dùng bộ lọc tách đồng hồ từ luồng xung thu.
1.2.3. Sơ đồ khối của hệ thống PCM 30/32.
1.2.3.1. Sơ đồ khối.
Dưới đây là sơ đồ khối của một hệ thống truyền dẫn 30/32.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 16
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Coder BI
BIInterface
Oto - Coupler
Bé § Þnh Thêi Ph t
T¹o m· SYN
KiÓm tra SYN
Bé § Þnh Thêi Thu
Interface BI
BIDecoder
mux
Dmux
Gi¶i M· HDB3
TÝn hiÖu tho¹i
1
30
Sè liÖu 64Kb/s (AMI)
TÝn hiÖu b o hiÖu
Bé t¹o dao ®éng 2MHz
TÝn hiÖu tho¹i
Sè liÖu 64Kb/s (AMI)
TÝn hiÖu rung chu«ng
M· HóaHDB3
2 MCLKT
2,048 MTx
2,048 MRx
2 MRxHDB3
2 MCLKR
Hình 1-6: Sơ đồ khối PCM 30/32
1.2.3.2. Nguyên lý hoạt động.
a. Bên phát:
Tín hiệu thoại đi qua bộ lọc thông thấp cho băng tần (0.3 – 3.4 ) KHz, sau đó
được đi đến bộ mã hóa để chuyển tín hiệu từ tương tự sang dạng số, sau đó qua bộ đảo
bit đến ghép kênh.
Các xung định thời điều khiển ghép các tín hiệu vào đúng vị trí. Mỗi TS sẽ điều
khiển một kênh, tại mỗi thời điểm chỉ có một kênh làm việc.
Số liệu có tốc độ chuẩn là 64 Kb/s của mỗi kênh thoại muốn ghép vào luồng
2Mb/s phải qua bộ phối ghép số liệu để chuyển đổi thành luồng 2Mb/s.
Tín hiệu báo hiệu của 30 kênh thoại từ M1 – M30 được đưa qua bộ Opto-Coupler
là bộ ghép nối bằng quang, 30 tín hiệu này được chuyển thành 30 bit báo hiệu a1 – a30.
Các bit báo hiệu a1 – a30 ghép vào vị trí b0 và b4 của khe TS16 của tất cả các khung (Trừ
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 17
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
TS0), như vậy khi Fp0=0, Tp16 =1 và Bp0 hoặc Bp4=1 thì các bit báo hiệu được ghép
vào luồng 2MRx.
Để tín hiệu nhận dạng được dể dàng, phải có bộ tạo mã đồng bộ SYN để đồng bộ
khung chẵn, khung lẻ, đồng bộ đa khung. Từ mã đồng bộ sẽ cho nhận dạng đâu là
khung chẵn, đâu là khung lẻ và đâu là đa khung.
Các tín hiệu thoại, số liệu, báo hiệu được ghép vào bộ MUX để tạo dòng nhị phân
2Mb/s. Trước khi đưa vào dòng số này phải mã hóa đường dây tạo thành dòng số dưới
dạng mã HDB3.
b. Bên thu :
Bên thu nhận được dòng số dưới dạng mã đường dây, mạch giải mã sẽ chuyển đổi
mã HDB3 thành mã nhị phân, đồng thời sẽ khôi phục xung nhịp đồng hồ điều khiển
định thời thu làm việc với định thời phát.
Bên thu kiểm tra đồng bộ bằng cách mang dòng thông tin đến kiểm tra. Đồng bộ
đa khung được kiển tra trước, sau đó kiểm tra đồng bộ khung chẵn, khung lẻ. Sau khi
thỏa mãn nó sẽ thiết lập trạng thái định thời thu trùng với trạng thái định thời phát rồi
bắt đầu làm việc. Bộ định thời thu có nhiệm vụ tạo ra các xung định thời cho từng bit
Bp0 – Bp7, tạo định thời cho các khe từ Tp0 – Tp31, và tạo xung đinh thời từ khung
Fp0 – Fp15 có đặc điểm như các xung định thời phát. Dòng 2MRx sẽ đi qua mạch cảnh
báo nhận dạng từ mã đồng bộ đa khung, đồng bộ khung. Nếu phát hiện ra các từ mã
đồng bộ đúng thì nó sẽ kích cho định thời thu đồng bộ.
1.3. Phân tích trường chuyển mạch.
1.3.1. Sơ đồ khối trường chuyển mạch T-S-T-S.
PCM 1
PCM 2
PCM 16
PCM 1
PCM 2
PCM 16
PCM 1
PCM 16
PCM 2
PCM 1
PCM 2
PCM 16
PCM 16
PCM 2
PCM 1
MUX
DEMUX
CHUYENMACH T
CHUYEN MACH S
MUX
CHUYENMACH T
DEMUX
CHUYENMACH S
4,096
Mbit
/sec*
8bit
4,096
Mbit
/sec*
8bit
4,096
Mbit
/sec*
8bit
4,096
Mbit
/sec*
8bit
Hình 1-7: Sơ đồ khối trường chuyển mạch T-S-T-S.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 18
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
1.3.2. Chuyển mạch không gian (chuyển mạch S).
Là loại chuyển mạch có các đầu ra, đầu vào được bố trí theo không gian (cách
quảng, thanh chéo). Chuyển mạch được thực hiện bằng cách mở đóng các cổng điện tử
hay các điểm tiếp xúc. Chuyển mạch này có các loại sau:
a. Nguyên lý :
Hình 1-8 : Sơ đồ chuyển mạch không gian tiếp thông hoàn toàn và không hoàn
toàn.
Nguyên lý làm việc của chuyển mạch không gian dựa trên cơ sở chuyển mạch
không gian dùng thanh chéo. Chuyển mạch không gian số là chuyển mạch thực hiện
việc trao đổi thông tin cùng một khe thời gian nhưng ở hai tuyến PCM khác nhau.
Trong sơ đồ chuyển mạch tiếp thông hoàn toàn, ta thấy rằng bất kỳ đầu vào nào
cũng có khả năng nối với đầu ra mong muốn, còn trong sơ đồ chuyển mạch tiếp
thông không hoàn toàn thì chỉ có một số đầu vào nào đó thì mới có khả năng nối với
một số đầu ra tương ứng nào đó mà thôi. Thông thương, các sơ đồ tiếp thông không
hòa toàn được thiết kế với mục đích kinh tế ở những nơi có nhu cầu trao đổi thông tin
không đồng đều.
Khi số kênh thoại lớn, ta phải ghép chung nhiều tuyến PCM. Việc đấu nối giữa
các kênh không chỉ là trao đổi thông tin trên các tuyến khe thời gian của tuyến PCM
mà còn trao đổi giữa các tuyến với nhau. Chuyển mạch không gian làm nhiệm vụ nối
mạch cho các tuyến PCM khác nhau ở đầu vào và đầu ra. Nó tạo ra mối quan hệ thời
gian thực cho 1 hay nhiều khe thời gian.
Xét một chuyển mạch không gian PCM có ma trận mxn với ngo vào và ngo ra
mang các tín hiệu PCM. Sự nối kết bất kỳ giữa các khe thời gian của bus ngo vào với
khe thời gian tương ứng ở ngo ra được thực hiện qua điểm thông của ma trận chuyển
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 19
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
mạch không gian phải được tiến hành trong suốt thời gian của khe thời gian này và lặp
lại trong các khung kế tiếp cho đến khi cuộc gọi đó kết thúc. Trong thời gian còn lại
trong thời gian một khung, điểm thông này có thể được sử dụng cho một cuộc gọi khác
có liên quan. Do đó việc điều khiển là phải theo 1 chu kỳ nào đó tuỳ thuộc vào thời
gian cuộc gọi. Điều này được thực hiệc nhờ bộ nhớ nối kết CM cục bộ kết hợp với
mạch chuyển mạch không gian.
Hình1-9 : Chuyển mạch không gian số.
b. Điều khiển trong chuyển mạch S
Việc xác định điểm chuyển mạch có thể thực hiện bằng hai cách :
Điều khiển theo đầu vào: Xác định đầu ra nào sẽ nối với đầu vào tương ứng.
Điều khiển theo đầu ra: Xác định đầu vào nào sẽ nối với đầu ra tương ứng.
Trong chuyển mạch S điều khiển theo đầu ra thì trên các cột ngo ra sẽ có các bộ
nhớ CM và nội dung trong các ô nhớ của CM sẽ chọn các dòng ngo vào cho cột ngo ra
của nó. Điều khiển theo đầu vào thì mỗi dòng sẽ có một bộ nhớ CM điều khiển và nội
dung của nó sẽ xác định các cột ngo ra cho dòng ngo vào của nó.
Hình 1-10 : Điều khiển theo đầu ra.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 20
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Theo nguyên lý trên, điều khiển ngo ra có thể sử dụng các bộ ghép kênh logic số.
Bộ ghép kênh logic số này cho phép nối đến ngo ra của nó từ một trong n ngo vào tùy
thuộc vào địa chỉ nhị phân được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM của nó. Số bits
nhị phân yêu cầu cho n đầu vào là log2n. Dung lượng tổng cộng của bộ nhớ CM là :
CCM = R.log2n (với R là số khe thời gian trong 1 khung).
Nếu chuyển mạch S có m đầu ra thì dung lượng bộ nhớ CM tổng cộng của nó là :S
CCM = m.R.log2n.
Điều khiển theo đầu vào sử dụng bộ tách kênh logic số, nó cung cấp sự nối kết
giữa một ngo vào với 1 trong m ngo ra theo địa chỉ nhị phân xác định trước trong CM
ở n ngo vào. Số bits nhị phân yêu cầu cho tổng dung lượng của bộ nhớ CM là :
Hình 1-11 : Điều khiển theo đầu vào.
Chuyển mạch T không thuận lợi trong các hệ thống tổng đài có dung lượng lớn,
tuy nhiên, chuyển mạch S dùng độc lập là không có hiệu quả. Bởi vì nó chỉ thực hiện
được sự trao đổi giữa các tuyến khác nhau có cùng khe thời gian, điều này không có
tính thực tế. Trong thực tế, người ta ghép chuyển mạch T và S để tạo nên các trường
chuyển mạch có dung lượng lớn.
1.3.3. Chuyển mạch thời gian (chuyển mạch T).
Chuyển mạch T về cơ bản là thực hiện chuyển đổi thông tin giữa các khe thời gian
khác nhau trên cùng một tuyến PCM.
Về mặt lý thuyết có thể thực hiện bằng 2 phương pháp sau:
a. Phương pháp dùng bộ trễ:
Trên đường truyền tín hiệu, ta đặt các đơn vị trễ có thời gian trễ bằng 1 khe thời
gian
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 21
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 1-12: Phương pháp dung bộ trê.
Hình 1-13 : Chuyển mạch giưa hai khe thời gian A và B dung bộ trê.
Giả sử trong khung có R khe thời gian, trong đó cần trao đổi thông tin giữa 2 khe
thời gian A và B Ta cho mẫu Ma (8 bit PCM) qua n bộ trễ thì ở đầu ra mẫu Ma sẽ có
mặt ở khe thời gian TSB. Và mẫu Mb qua Rưn bộ trễ sẽ có mặt ở thời điểm TSA. Như
vậy việc trao đổi thông tin đã được thực hiên.
Nhược điểm : Hiệu quả kém, giá thành cao.
b. Phương pháp dùng bộ nhơ đệm :
Dựa trên cơ sở các mẫu tiếng nói được ghi vào các bộ nhớ đệm BM và đọc ra ở
những thời điểm mong muốn. Địa chỉ của ô nhớ trong BM để ghi hoặc đọc được cung
cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM.
Hình 1-14 : Phương pháp dung bộ nhơ đệm.
Thông tin phân kênh thời gian được ghi lần lượt vào các tế bào của BM. Nếu b là
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 22
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
số bít mã hoá mẫu tiếng nói, R số khe thời gian trong một tuyến (khung) thì BM sẽ có
R ô nhớ và dung lượng bộ nhớ BM là b.R bits.
CM lưu các địa chỉ của BM để điều khiển việc đọc ghi, vì BM có R địa chỉ, nên
dung lượng của CM là R.log2R bits.
Trong đó, log2R biểu thị số bit trong 1 từ địa chỉ và cũng là số đường trong 1 bus.
Việc ghi đọc vào BM có thể là tuần tự hoặc ngẫu nhiên. Như vậy, trong chuyển
mạch T có hai kiểu điều khiển là tuần tự và ngẫu nhiên.
+ Điều khiển tuần tư :
Điều khiển tuần tự là kiểu điều khiển mà trong đó, việc đọc ra hay ghi vào các địa
chỉ liên tiếp của bộ nhớ BM một cách tuần tự tương ứng với thứ tự ngo vào của các
khe thời gian. Trong điều khiển tuần tự, một bộ đếm khe thời gian được sử dụng để
xác định địa chỉ của BM. Bộ đếm này sẽ được tuần tự tăng lên 1 sau thời gian của một
khe thời gian.
+ Điều khiển ngẫu nhiên :
Điều khiển ngẫu nhiên là phương pháp điều khiển mà trong đó các địa chỉ trong
BM không tương ứng với thứ tự của các khe thời gian mà chúng được phân nhiệm từ
trước theo việc ghi vào và đọc ra của bộ nhớ điều khiển CM.
Từ đó, chuyển mạch T có hai loại : Ghi vào tuần tự, đọc ra ngẫu nhiên và Ghi
ngẫu vào nhiên, đọc ra tuần tự.
Hình 1-15 : Điều khiển tuần tư và ngẫu nhiên.
Ghi tuần tư / đoc ngẫu nhiên :
Bộ đếm khe thời gian (Time slot counter) xác định tuyến PCM vào để ghi tín hiệu
vào bộ nhớ BM một cách tuần tự, bộ đếm khe thời gian làm việc đồng bộ với tuyến
PCM vào, nghĩa là việc ghi liên tiếp vào các ô nhớ trong bộ nhớ BM được đảm bảo
bởi sự tăng lên một của giá trị của bộ đếm khe thời gian. Bộ nhớ điều khiển CM điều
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 23
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
khiển việc đọc ra của BM bằng cách cung cấp các địa chỉ của các ô nhớ của BM.
Hình 1-16 : Ghi tuần tư, đoc ngẫu nhiên.
Các kênh thông tin số được ghép với nhau theo thơi gian bởi bộ MUX, sau đó,
đưa đến bộ chuyển đổi từ nối tiếp sang song song để đưa ra các từ mã song song 8 bits
(Mỗi từ mã chiếm 1 khe thời gian). Các từ mã này được ghi tuần tự vào bộ nhớ BM do
giá trị của bộ đếm khe thời gian tăng lần lượt lên 1 tương ứng với khe thời gian đầu
vào. Xen kẻ với quá trình ghi là quá trình đọc thông tin từ bộ nhớ BM với các địa chỉ
do bộ nhớ điều khiển CM cung cấp. Thông tin sau khi đọc ra khỏi BM, được chuyển
đổi từ song song ra nối tiếp trở lại và sau đó được tách ra thành các kênh để đưa ra
ngoài.
Như vậy, việc ghi đọc BM thực hiện 2 chu trình sau :
Ghi vào BM ô nhớ có địa chỉ do bộ đếm khung cung cấp (gọi là chu trình ghi).
Đọc ra từ BM từ ô nhớ có địa chỉ do CM cung cấp (chu trình đọc).
Đối với tín hiệu thoại, fs = 8 KHz do đó cứ 125 ms thì ô nhớ BM ghi đọc 1 lần.
Số kênh cực đại Rmax=125/(TW+TR). trong đó TW và TR là thời gian ghi và đọc
của bộ nhớ BM do nhà sản xuất quy định.
Xét ví du : hai khe thời gian A và B muốn trao đổi với nhau, địa chỉ ghi vào BM
chính là số thứ tự của khe thời gian (ghi vào tuần tự) trong một khung. Khi ta muốn
trao đổi thông tin giữa 2 khe A và B, ta cần ghi vào CM giá trị “A” vào ngăn nhớ B và
giá trị “B” vào ngăn nhớ A.
Tại TSA, khi bộ đếm đếm đến giá trị “A” ( BM đến ô nhớ A) : Trong chu trình
ghi, địa chỉ được cung cấp bởi bộ đếm khe thời gian và chu trình đọc được CM cung
cấp địa chỉ.
Quá trinh đươc tiến hành như sau :
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 24
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Bộ điều khiển ghi lần lượt vào các ô nhớ của BM cùng với sự tăng lên 1 của bộ
đếm khung. ở thời điểm TSA, mẫu MA được ghi vào ô nhớ A và do CMA có nội
dung “B” nên nên mẫu Mb được đọc ra từ ô nhớ B của BM.
Trong thời gian TSB, mẫu Mb được ghi vào BMB và do ô nhớ CMB có nội dung
“A” nên mẫu Ma được đọc ra từ ô nhớ BMA.
Như vậy, đã có sự trao đổi giữa các khe thời gian A và B, quá trình cứ tiếp diễn
cho đến khi có sự thay đổi của CM.
Ghi ngẫu nhiên/ đoc ra tuần tư :
Bộ nhớ CM cung cấp địa chỉ của các ô nhớ của BM trong chu trình ghi còn bộ
đếm khe thời gian cung cấp địa chỉ cho việc đọc thông tin ra khỏi bộ nhớ BM.
Giả sử 2 khe thời gian A và B muốn trao đổi thông tin với nhau thì ô nhớ A trong
CM lưu giá trị ‘B’ và ô nhớ B trong CM sẽ lưu giá trị ‘A’.
Quá trinh thưc hiện đươc tiến hành như sau :
Bộ đếm khe thời gian quét lần lượt BM và CM và do đó, ở đầu ra nội dung trong
các ô nhớ BM được đọc ra lần lượt.
Trong khe thời gian TSA, Mb được đọc ra và do CMA có địa chỉ “B” nên mẫu Ma
được ghi vào ô nhớ BMB .
Trong khe thời gian TSB, Ma được đọc ra và do CMB có địa chỉ “A” nên mẫu Mb
được ghi vào ô nhớ BMA.
Như vậy, việc đọc thông tin từ BM là tuần tự và ghi vào là do CM điều khiển và
sự trao đổi thông tin giữa hai khe thời gian A và B trên cùng một tuyến PCM đã được
thực hiện.
Hình 1-17 : Ghi ngẫu nhiên, đoc ra tuần tư.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 25
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
c. Đăc tinh 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 nó luôn được giữ ở mức thuê bao không nhận thấy
được vì thời gian trễ này luôn nhỏ hơn thời gian của 1 khung của tuyến PCM.
Ưu điểm nổi bật là tính tiếp thông hoàn toàn. Mỗi kênh được phân bố vào một khe
tương ứng. Như vậy, bất kỳ đầu vào nào cung có khả năng chuyển mạch đến ngo ra
mong muốn.
Hoạt động của CM độc lập với tin tức, có khả năng chuyển đổi thêm các bits chẵn
lẻ, báo hiệu cùng với các byte mẫu tiếng nói.
Nhược điểm: Số lượng kênh bị hạn chế bởi thời gian truy cập bộ nhớ. Hiện nay,
công nghệ RAM phát triển 1 cấp T có thể chuyển mạch 1024 kênh.
d. Nâng cao khả năng chuyển mạch T :
+ Ghép kênh vơi các bits song song :
Việc nâng cao khả năng chuyển mạch của tầng T thực hiện phương thức truyền
song song tín hiệu số của 1 kênh qua tầng T.
Quá trình chuyển mạch qua tầng T với việc ghi đọc lần lượt 8 bits/kênh vào bộ
nhớ được thực hiện như hình 2-12.
Ta nhận thấy rằng, nếu thời gian truy xuất của bộ nhớ là lớn thì dung lượng của
chuyển mạch bị hạn chế rất nhiều.
Để khắc phục điều này, trước khi đưa vào trường chuyển mạch, bao giờ tín hiệu
cũng được ghép kênh và chuyển đổi sang song song.
Hình 1-18 : Ghi / đoc song song 8 bits.
Để đơn giản, xét ví dụ 1 khung chỉ có 2 kênh. Nhìn vào sơ đồ ta thấy: Khi thực
hiện biến đổi khung từ nối tiếp ra song song thì 8 bít sẽ có 7 bít trống. Khoảng thời
gian này tương ứng với 7 bits được sử dụng để truyền tín hiệu các kênh khác của các
tuyến PCM khác.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 26
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 1-19 : Ghép 3 tuyến PCM S/P.
Quá trình ghép 6 tín hiệu ở 3 tuyến PCM khác nhau cũng được mô tả trong hình
trên. Tại mỗi bộ S/P có 1 đầu vào và 8 đầu ra. Như vậy, ta có 24 đầu ra khỏi 3 bộ S/P
tương ứng với line0, line1, line2 và được ghép ở bộ MUX.
Tại đầu ra của bộ MUX, 6 tín hiệu số được ghép như trên. Khoảng thời gian trống
ứng với 5 bits.
Việc thay đổi khe thời gian ở trường hợp này được thực hiện tại tầng T mà tại đó
ở đầu ra và đầu vào có 8 đường nối và tầng T có 8 chuyển mạch T. Tại một nhánh
chuyển mạch T có một bit của 8 bits song song trên một kênh được ghi vào.
+ Thâm nhâp song song vào tầng chuyển mạch T :
Để tăng dung lượng cho cấp chuyển mạch T, ngoài việc sử dụng phương thức
truyền số liệu song song còn kết hợp phương thức thâm nhập song song vào bộ nhớ.
Trong phương pháp thâm nhập lần lượt thì số lần thâm nhập gấp 2 lần số khe thời
gian trong một khung tín hiệu.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 27
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG GHÉP TÁCH PCM 30/32.
2.1 Bộ định thời phát.
2.1.1 Yêu cầu kỹ thuât.
Bộ định thời phát có nhiệm vụ định thời gian đối với từng bit, từng khe, từng
khung.
Luồng PCM 30/32 với dòng số: 2.048Mbit/s được đưa vào đầu vào của bộ định
thời. Tổ chức của luồng PCM 30/32:
- Mỗi khe có 8 bit, mỗi bit dài 488ns.
- Mỗi khe dài 3.9µs.
- Một khung gồm 32 khe hợp thành và có độ dài là: 3.9µs * 32 = 125µs.
- 16 khung hợp thành một đa khung, có độ dài 1 đa khung là: 16 * 125µs = 2ms.
Vậy bộ định thời phát có nhiệm vụ định thời gian cho từng bit, từng khe, từng
khung và từng đa khung. Định thời cho bit với 8 bit, định thời cho khe với 32 khe,
định thời cho khung với 16 khung và định thời đa khung với mỗi một đa khung gồm
16 khung.
Bộ định thời cần tạo ra:
8 xung định thời cho 8 bit được ký hiệu từ b0 → b7
32 xung định thời cho 32 khe thời gian trong một khung được ký hiệu từ TS0 →
TS31.
16 khung trong 1 đa khung được ký hiệu từ F0 → F15
Từ các xung clock có tần số như trên, ta cho các xung clock này qua mạch logic tổ
hợp tạo ra các xung định thời cho bit, cho khe, cho khung.
2.1.2 Thiết kế.
2.1.2.1 Mạch tạo xung đồng hồ
Nhiệm vụ của mạch tạo xung đồng hồ:
Tạo ra xung đồng hồ chung cho toàn bộ hệ thống làm việc.
Là đồng hồ chung cho cả phía phát và phía thu làm việc.
Vì vậy yêu cầu của mạch tạo xung đồng hồ là tạo ra xung clock có tần số cao nhất
và độ chính xác cao, nên khi thiết kế phải chú ý đến độ ổn định của tần số. Để ổn định
tần số ta phải dùng bộ nguồn riêng cho mạch dao động, mạch tạo dao động dùng thạch
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 28
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
anh vì dao động thạch anh có độ ổn định cao và ít chịu tác đông của nhiệt độ. Muốn
xác định được tần số lớn nhất của hệ thống ta phải đi khảo sát sự hoạt động của toàn
bộ hệ thống. Qua quá trình khảo sát thì ta thấy tần số cao nhất cần thiết cho hệ thống
có thể hoạt động được là 16,348 MHz.
Sơ đồ mạch tạo dao động như sau:
16,384 MHz
1 2 5 6
13 12R1
330
R2
330
C1
100nF
16,384 MHZC2120pF
GND
Hình 2-2: Mạch tạo dao động.
2.1.2.2 Mạch chia tần.
Nhiệm vụ của mạch chia tần:
Mạch tạo xung đồng hồ tạo ra xung clock có tần số cao nhất có thể đáp ứng được
cho hệ thống. Tuy nhiên không phải IC nào trong hệ thống cũng dùng xung clock cao
như thế. Ta cũng cần tạo ra các xung điều khiển cho các IC với thời gian tồn tại khác
nhau chính vì vậy cần phải có mạch chia tần để chia nhỏ tần số cung cấp cho các
mạch thực hiện các nhiệm vụ khác nhau trong toàn bộ hệ thống.
Bộ tạo xung đồng hồ 16,384 MHz được đưa đến mạch chia tao ra các xung f0 =
8,192 MHz, f1= 4,096 MHz, f2 = 2,048 MHz, f3 = 1,014 MHz.
Từ tần số 2.048MHz sau mạch chia được đưa đến mạch chia tần số để chia 8, chia
16 và chia 32 để định thời gian cho từng bit, từng khe và từng khung. Ta cần tạo các
xung có tần số như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 29
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
STT Fi TÇn sè12
34
5678
9101112
F1F2F3F4F5
F6F7
F8F9
F10F11F12
1024 KHz512 KHz256 KHz128 KHz64 KHz
32 KHz
16 KHz8 KHZ4 KHz2 KHz1 KHz512 Hz
Hình 2-1: Các tần số phải tạo ra.
Ví dụ một sơ đồ mạch chia tần như sau:
16,384 MHz
fof1
f3f21 2 5 6
13 12R1
330
R2
330
C1
100nF
16,384 MHZC2120pF
GND
D03 Q0 14
D14 Q1 13
D25 Q2 12
D36 Q3 11
RCO 15
ENP7
ENT10
CLK2
LOAD9
MR1
U33
74LS163
Hình 2-5: Mạch chia tần 1.
Tiếp theo ta cần có 3 bộ chia: chia 8, chia 16 và chia 32 để tạo ra các xung dùng
cho định thời bit, khe và định thời khung như đã biết từ xung đồng hồ 2,048 MHz. Để
thực hiện điều này ta dùng IC 74HC4040 để làm bộ chia. Sơ đồ cấu trúc chân của IC
và mạch chia tần như hình dưới đây:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 30
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
f2 F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12
CLK10
MR11
Q09
Q17
Q26
Q35
Q43
Q52
Q64
Q713
Q812
Q914
Q1015
Q111
U1
4040
Hình 2-6: Mạch chia tần 2.
2.1.2.3 Tạo xung định thời bit
Bít là đơn vị nhỏ nhất trong một khung PCM, vì vậy phải định thời cho từng bít.
Yêu cầu:
- Định được thời điểm cho từng bít, thời gian tồn tại một bít là 488ns.
- Tạo ra 8 xung định thời cho 8 bít khác nhau trong 1 khe TS, chu kỳ lặp lại là
. Ký hiệu từ b0 đến b7.
- Bộ tạo xung phải tạo ra được dãy xung như sau:
Hình 2-7: Giản đồ xung định thời bit
Để định thời cho bit ta có thể dùng IC 74LS164, IC này sẽ ghi dữ liệu vào và dịch
lần lượt dữ liệu ra các đầu ra của nó. Dưới đây là sơ đồ chân và bảng trạng thái hoạt
động và giản đồ xung của IC 74LS164:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 31
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
U1
74LS164
Hình 2-8: Sơ đồ chân IC 74Ls164 Hình 2-9: Bảng trạng thái hoạt động IC 74Ls164.
Ví dụ mạch tạo xung định thời bit như sau:
Bp7
Bp0
Bp1
Bp2
Bp3
Bp4
Bp5
Bp6
F1F2F3
2,048 MHz
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
VCC
345
6
74LS27
Hình 2-11: Sơ đồ mạch tổ hợp tạo các xung định thời bit.
2.1.2.4 Tạo xung định thời khe
Mỗi một khe có 8 bít chiều dài là 3,9µs. Để định thời khe thì yêu cầu như sau:
+ Tạo ra 32 tín hiệu định thời cho 32 khe Thời gian tồn tại của mỗi xung định
thời khe là 3,9µs. Chu kỳ lặp lại là .
+ Bộ tạo xung phải tạo ra được dãy xung định thời cho 32 khe từ xung clock đã có
, ký hiệu từ TS0 đến TS16 như giản đồ xung sau.
Giản đồ xung:
Hinh 2-14: Giản đồ xung của mạch tạo định thời khe
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 32
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Ví dụ mạch tạo xung định thời khe như sau:
Tp0
Tp8
Tp16
Tp24
Tp31
Tp30
Tp29
Tp28
Tp27
Tp26
Tp25
Tp15
Tp7
Tp6
Tp5
Tp4
Tp3
Tp2
Tp1
Tp9
Tp10
Tp11
Tp12
Tp13
Tp14
Tp23
Tp17
Tp18
Tp19
Tp20
Tp21
Tp22
F3
F4
F5
F6F7F8
8
910
74LS024
56
74LS08
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
12
1312
74LS27
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
9 8
74LS04
Hình 2-13: Mạch tạo xung định thời khe.
2.1.2.5 Định thời khung:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 33
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
+ Trong một đa khung có 16 khung, để phân biệt các khung của đa khung ta cần
có xung định thời khung.
+ Một khung có chiều dài 125µs Thời gian tồn tại của mỗi xung định thời khung
là 125 . Chu kỳ lặp lại là 2ms.
+ Yêu cầu: Tạo ra 16 tín hiệu định thời cho 16 khung từ xung clock đã có, kí hiệu
các khung từ F0 đến F15. Bộ tạo xung phải tạo ra được dãy xung như sau:
Giản đồ xung của mạch như sau:
Hinh 2-16 : Giản đồ xung mạch định thời khung
Ví dụ sơ đồ mạch như hình vẽ.
Fp15
Fp0
Fp1
Fp2
Fp3
Fp4
Fp5
Fp6
Fp8
Fp9
Fp10
Fp11
Fp12
Fp13
Fp14
Fp7
F8
F9
F10
F11
F12
2
31
74LS02
5
64
74LS02
1
23
74LS08
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
5 6
74LS14
VCC
Hình 2-15: Mạch tạo xung định thời cho 16 khung.
2.1.2.6 Sơ đồ khối bộ định thời
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 34
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Bộ định thời cần có:
+ Khối tạo xung đồng hồ
+ Bộ chia tần.
+ Khối tạo xung định thời bít
+ Khối tạo xung định thời khe
+ Khối tạo xung định thời khung
+ Từ xung clock có tần số cao, để tạo ra các khung có tần số thấp hơn đưa qua bộ
chia tần. Để tạo ra các dãy xung như yêu cầu có thể dùng vi xử lý hoặc các linh kiện
điện thử để thiết kế một mạch tạo ra các dãy xung như mọng muốn.
+ Không cần tạo xung định thời đa khung vì mỗi đa khung có một từ mã đồng bộ
là 0000 ở TS16 của F0
Hình 2-17: Sơ đồ khối bộ định thời
2.2 Ghép Kênh
2.2.1 Nhiệm vu của bộ ghép kênh.
Bộ ghép kênh có nhiệm vụ ghép các kênh thoại, kênh số liệu, tín hiệu đồng bộ
(gồm đồng bộ khung chẵn, đồng bộ khung lẻ, đồng bộ đa khung) và ghép báo hiệu cho
30 kênh vào luồng 2,048 Mb/sec. Để ghép được các kênh này người ta phải dựa vào
các xung định thời đã tạo ra ở bộ định thời.
Cấu trúc khung luồng PCM 30/32:
Khe TS0 của khung chẵn chứa từ mã đồng bộ khung chẵn (PE-SYN).
Khe TS0 của khung lẻ chứa từ mã đồng bộ khung lẻ (IPE-SYN). Khe TS16 của
khung F0 chứa từ mã đồng bộ đa khung (MK-SYN),.
Khe TS16 của các khung từ F1 tới F15 dùng để báo hiệu cho 30 kênh thông tin.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 35
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Các kênh thông tin phải được đảo bit xen kẽ trước khi ghép vào dòng
2.048MBit/sec để truyền đi tránh bị nhầm với từ mã đồng bộ đa khung khi đường
truyền rỗi. Tín hiệu thoại được sử lý qua bộ CODEC, số liệu được lấy ra từ bộ phối
ghép có tốc độ cao để có tốc dộ chuẩn 64Kbit/sec.
2.2.2 Sơ đồ khối của bộ ghép kênh.
Hình 2-18: Sơ đồ khối bộ ghép kênh
Các từ mã đồng bộ khung chẵn, đồng bộ khung lẻ, đồng bộ đa khung và báo hiệu
được ghép vào đúng khung, khe nhờ mạch logic tổ hợp rồi cho qua mạch OR. Tín hiệu
số liệu và tín hiệu thoại được đảo bit theo quy luật nininini rồi đưa đến mạch OR ghép
vào đúng bit, khe đã định. Đầu ra của mạch OR là dòng số có tốc độ 2.048Mbit/sec với
cấu trúc khung như khuyến nghị của CCITT.
2.2.3 Nguyên lý ghép kênh của PCM 30/32
Ghép đồng bộ đa khung.
Theo cấu trúc khung PCM 30/32 thì khe TS16 của khung F0 chứa từ mã đồng bộ đa
khung. Vì vậy để ghép được từ mã đồng bộ đa khung thì ta cần có:
Xung định thời khung F0
Xung định thời khe TS16
Hai xung này được đưa qua mạch logic AND ta sẽ thu được vị trí cần ghép từ mã
đồng bộ đa khung, lúc đó ta có thể ghép từ mã đồng bộ đa khung vào vị trí của nó.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 36
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Từ mã đồng bộ đa khung của PCM 30/32 gồm 8 bit là 0000SASS. Bit A=1 khi
mất đồng bộ đa khung. Bit S dùng cho quốc gia, nếu không dùng thì bit S=1.
Sơ đồ ghép như sau:
Hình 2-19: Ghép tín hiệu đồng bộ đa khung
Giản đồ xung sau khi ghép xung định thời khe TS16 và khung F0:
Ví dụ:
Ta đã biết, từ mã đồng bộ đa khung gồm 8 bit, được ghép vào khe TS16 của các
khung F0 . Để thực hiện được điều này ta dùng vi mạch 74S151, đây là IC chuyển đổi
dữ liệu đầu vào song song sang nối tiếp ở đầu ra. Dưới đây là sơ đồ chân và bảng trạng
thái hoạt đông của IC 74S151:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 37
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
X04
X13
X22
X31
X415
X514
X613
X712
A11
B10
C9
E7
Y5
Y6
U1
74S151
Hình 2-20: Sơ đồ chân IC 74S151. Hình 2-21: Bảng trạng thái IC 74S151.
Các chân X0 → X7 là các đầu vào song song, chân A, B va C là các chân địa chỉ
của các đầu vào, chân E là chân cho phép IC hoạt động, chân Y là đầu ra nối tiếp. Dữ
liệu từ các chân X0 → X7 sẽ được đưa lần lượt ra chân Y dựa vào các địa chỉ mà các
chân A, B, C cung cấp.
Ta có từ mã đồng bộ đa khung là 0000XYXX, bit Y là 0 khi đồng bộ đa khung
đúng, các bit X nếu không sử dụng thì đặt là logic 1. Để có mức logic 0 hoặc 1 ta nối
các đầu vào với GND hoặc VCC.
Fp0
Tp16
F1F2F3
2.048Mbit/sec
X04
X13
X22
X31
X415
X514
X613
X712
A11
B10
C9
E7
Y 5
Y 6
74S151
VCC
GND
2 31
74F125
1
23
74LS00
Hình 2-22: Mạch ghép đồng bộ đa khung.
Trong mạch này ta sử dụng IC74F125, đây là IC chốt chỉ hoạt động khi có mức
logic 0 tác động, mục đích ta sử dụng IC này là để ghép dữ liệu vào đúng khe, khung
quy định. Từ mã đồng bộ đa khung phải được ghép vào khe thời gian 16 của khung 0
do vậy ta lấy xung định thời của khe thời gian 16 và khung 0 đưa qua cổng NAND,
đầu ra của NAND được đưa vào chân cho phép hoạt động của 74F125, như vậy cứ đến
khe thời gian 16 của khung 0 từ mã đồng bộ đa khung sẽ được ghép vào.
Ghép đồng bộ khung chẵn
Theo cấu trúc khung PCM 30/32 thì từ mã đồng bộ khung chẵn nằm ở TS0 của
của các khung chẵn .
Để ghép được từ mã đồng bộ khung chẵn vào đúng vị trí của nó thì ta cần:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 38
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
+ Các xung định thời của các khung chẵn: F0, F2, F4, F6, F8, F10, F12, F14
+ Xung định thời khe TS0.
Trong 1 đa khung của luồng PCM 30/32 có các khung chẵn là F0, F2, F4, F6, F8,
F10, F12, F14. Ta cần ghép từ mã đồng bộ khung lẻ vào khe TS0 của tất cả các khung này
nên ta sẽ cho tất cả các xung đồng bộ của các khung chẵn này đi qua mạch logic OR
sau đó AND với xung định thời khe TS0 ta sẽ định được ra các vị trí cần ghép từ mã
đồng bộ khung chẵn.
Từ mã đồng bộ khung chẵn: Si0011011.
Trong đó: Bit Si dùng cho quốc tế, nếu không dùng thì bit Si = 1
Sơ đồ ghép như sau:
Hình 2-23: Sơ đồ ghép đồng bộ khung chẵn
Giản đồ xung đồng bộ khung chẵn
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 39
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Ví dụ: Để thiết kế mạch ta có thể sử dụng IC74S151, cổng NAND và IC chốt
74F125, ngoài ra ta phải sử dụng các cổng OR để chọn các xung định thời của các
khung chẵn. Mạch ghép đồng bộ khung chẵn được thiết kế như sau:
Fp0
Fp2
Fp4
Fp6
Fp8
Fp10
Fp12
Fp14
Tp0
F1F2F3
2.048 MBit/sec
X04
X13
X22
X31
X415
X514
X613
X712
A11
B10
C9
E7
Y 5
Y 6
74S151
1
23
74LS32
4
56
74LS32
9
108
74LS32
12
1311
74LS32
1
23
74LS32
4
56
74LS32
9
108
74LS32
4
56
74LS00
5 6
4
74F125
VCC
GND
Hình 2-24: Mạch ghép đồng bộ khung chẵn.
Ghép đồng bộ khung lẻ.
Theo cấu trúc khung PCM 30/32 thì từ mã đồng bộ khung lẻ nằm ở TS0 của của
các khung lẻ .
Để ghép được từ mã đồng bộ khung lẻ vào đúng vị trí của nó thì ta cần:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 40
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
+ Các xung định thời của các khung lẻ: F1, F3, F5, F7, F9, F11, F13, F15
+ Xung định thời khe TS0.
Trong 1 đa khung của luồng PCM 30/32 có các khung lẻ là F1, F3, F5, F7, F9, F11,
F13, F15. Ta cần ghép từ mã đồng bộ khung lẻ vào khe TS0 của tất cả các khung này
nên ta sẽ cho tất cả các xung đồng bộ của các khung lẻ này đi qua mạch logic OR sau
đó AND với xung định thời khe TS0 ta sẽ định được ra các vị trí cần ghép từ mã đồng
bộ khung lẻ.
Từ mã đồng bộ khung lẻ: Si1ASSSSS.
Trong đó: Bit A=1 khi mất đồng bộ.
Bit S dùng cho quốc gia, nếu không dùng thì bit S=1.
Bit Si dùng cho quốc tế , nếu không dùng thì bit Si=1.
Sơ đồ mạch ghép:
Hình 2-25: Sơ đồ ghép đồng bộ khung lẻ
Giản đồ xung ghép đồng bộ khung lẻ :
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 41
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Tương tự như mạch ghép đồng bộ khung chẵn ta có thể dùng IC 74LS151 để tạo
từ mã đồng bộ khung lẻ rồi ghép vào luồng 2Mbit/sec. Khi một trong các đầu vào là
Fp1, Fp3, Fp5, Fp7, Fp9, Fp11, Fp13, Fp15 bằng 1 và Tt0 cũng bằng 1 thì đầu ra 6 của
IC 74LS00 bằng 0 được đưa đến IC 74F125 là cho mở cổng, dữ liệu của chân Y của
IC 74S151 được ghép vào luồng 2Mbit/sec.
Mạch ghép đồng bộ khung lẻ được thiết kế như sau:
Fp1
Fp3
Fp5
Fp7
Fp9
Fp10
Fp11
Fp15
Tp0
F1F2F3
2.048MBIT/SECX04
X13
X22
X31
X415
X514
X613
X712
A11
B10
C9
E7
Y 5
Y 6
74S151
1
23
74LS32
4
56
74LS32
9
108
74LS32
12
1311
74LS32
1
23
74LS32
4
56
74LS32
9
108
74LS324
56
74LS00
5 6
4
74F125
VCC
GND
Hình 2-26: Mạch ghép đồng bộ khung lẻ.
Ghép báo hiệu cho 30 kênh.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 42
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Theo tổ chức khung của PCM 30/32 thì các bít báo hiệu 30 kênh thông tin được
ghép ở khe TS16 của các khung từ F1 đến F15 trong đó 4 bít đầu tiên của khe TS16 báo
hiệu cho các kênh từ 1 đến 15, 4bit sau báo hiệu cho các kênh 17 đến kênh 30.
Để ghép được từ mã báo hiệu 30 kênh thoại vào đúng vị trí của nó thì ta cần:
Xung định thời các khung từ F1 đến F15.
Xung định thời khe TS16.
Ta cần ghép 8 bít báo hiệu ở khe TS16 của các khung từ F1 đến F15.
Cách 1: Ta sẽ phải đưa tất cả các xung định thời của các khung F1 đến F15 qua
mạch logic OR sau đó AND với từ xung định thời của khe TS16. Khi đó ta đã định
được vị trí để ghép từ mã báo hiệu cho 30 kênh thoại.
Sơ đồ mạch ghép:
Hình 2-27: Sơ đồ ghép báo hiệu (1)
Giản đồ xung:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 43
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Cách 2:
Vì báo hiệu được ghép vào TS16 của tất cả các khung từ F1 đến F15 vì TS16 của
khung F0 chứa từ mã đồng bộ đa khung. Để ghép được báo hiệu ta có thể tạo ra mạch
cho phép ghép báo hiệu vào TS16 của tất cả các khung trừ khung F0. Nghĩa là nếu xung
định thời của TS16 cùng ở mức 1 thì ta không cho ghép ghép báo hiệu còn nếu xung
định thời khe TS16 ở mức 1 và xung định thời khung F0 ở mức 0 thì cho phép ghép báo
hiệu.
Sơ đồ mạch ghép:
Hình 2-28: Sơ đồ ghép báo hiệu (2)
Ví dụ: Để ghép các bit báo hiệu cho 30 kênh thông tin, ta có thể dùng vi mạch
74S151.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 44
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Sơ đồ mạch như hình:
Fp0
Tp16
A
CDa
cd
F1F2F3
2.048MBIT/SECB
b
X04
X13
X22
X31
X415
X514
X613
X712
A11
B10
C9
E7
Y5
Y 6
74S151
1
23
74LS08
9 8
10
74F125
12 11
13
74F125
1 2
74LS14
GND
VCC
Hình 2-24: Mạch ghép báo hiệu cho 30 kênh thoại.
Trong mạch ta sử dụng một cổng AND kết hợp với IC chốt 74F125 để không cho
phép dữ liệu ghép vào khe thời gian 16 của khung 0, do đó khi có xung định thời của
khe thời gian 16 Tp16 = “1” và xung định thời của tất cả các khung ngoại trừ khung 0,
thì tín hiệu báo hiệu sẽ được ghép vào luồng dữ liệu.
2.2.4 Mạch ghép kênh thoại và kênh số liệu.
Theo tổ chức khung của PCM 30/32 thì dữ liệu thoại được ghép vào các khe TS 1
đến khe TS15 và từ khe TS17 đến khe TS31. Để ghép được thoại và số liệu vào đúng vị
trí của nó thì ta cần:
Dữ liệu thoại được lấy từ bộ biến đổi A/D.
Các xung định thời khung F0 đến F15.
Các xung định thời khe TS1 đến TS15 và TS17 đến TS31
Có 2 cách để ta ghép dữ liệu thoại lên luồng 2,048Mbit/s:
Cách 1: Ta cho tất cả các xung định thời của các khung F0 đến F15 qua mạch logic.
Tương tự ta cũng cho xung định thời của các khe TS1 đến TS15 và TS17 đến TS31 qua
mạch logic OR sau đó AND 2 đầu ra với nhau ta thu được vị trí cho ghép dữ liệu thoại
và số liệu:
Sơ đồ mạch ghép như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 45
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-29: Sơ đồ ghép dư liệu thoại (1)
Cách 2:
Ta có thể tạo ra mạch ghép dữ liệu thoại vào tất cả các khe TSi của tất cả các
khung trừ TS0 và TS16 bằng cách làm như sau:
Hình 2-30: Sơ đò ghép dư liệu thoại (2)
Dòng số liệu có tốc độ chuẩn là 64Kbit/sec được chuyển đổi sang dòng số liệu có
tốc độ là 2.048Mbit/sec. Số liệu được ghép với tín hiệu thoại, đồng bộ, báo hiệu để tạo
ra dòng số có tốc độ là 2Mbit/sec.
Để chuyển đổi từ tốc độ 64Kbit/sec sang dòng tốc độ 2Mbit/sec và ghép vào khe
bất kì, ta chỉ cần sử dụng một vi mạch 74LS164 cho hai quá trình như sau:
- Ghi số liệu vào bộ ghi dịch với tốc độ 64Kbit/sec, thời gian ghi số liệu ngoài khe
TS0 và TS16.
- Đọc số liệu từ một đầu ra của bộ ghi dịch với tốc độ 2.048Mbit/sec. Khi đó mạch
nhận xung nhịp là 2.048MHz.
Sơ đồ mạch thực hiện ghép như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 46
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
2,048 Mbit/sec
Data in
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
74LS164
VCC
2 3
1
74F125
9
108
U36:C
74LS08
2,048 MHz
5 6
U32:C
74LS04
Tpx
Hình 2-31: Ghép tín hiệu thoại và số liệu.
2.2.5 Bộ đảo bit.
Thông tin thoại và dữ liệu là một chuỗi bit 0,1 nối tiếp vì vậy có thể sẽ xảy ra
những trường hợp có lớn hơn 4 bit 0 liên tiếp. Để tránh trùng với từ mã đồng bộ và để
khôi phục được xung clock ở phía thu thì ta phải thực hiện đảo bit trước khi ghép lên
luồng PCM.
Hình 2-32: Sơ đồ khối bộ đảo bit.
Với một số kênh thoại, việc đảo bit được thực hiện như sau: Các bit chẵn được giữ
nguyên, các bit lẻ được đảo. Ta dùng IC 74LS86 để làm việc này.
Sơ đồ chân và nguyên tắc hoạt động
của IC:
1
23
74LS86
A
BY
Hình 2-33: Sơ đồ chân của IC 74LS86
Hình 2-34: Hoạt động của IC 74LS86
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 47
Input Output
A B Y
L L L
L H H
H L H
H H L
Bộ đảo bit
2,048Mbit/sec
Thông tin
Bit chẵn, lẻ
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
2.3 Trường chuyển mạch T.
2.3.1 Yêu cầu.
Chuyển mạch thời gian thực hiện chức năng trao đổi vị trí khe thời gian các tín
hiệu ghép 8 bit trên luồng cao là không thể thiếu được đối với việc xây dựng mạng
chuyển mạch số.
Các tín hiệu đã được ghép trên luồng tốc độ cao được đưa vào chuyển mạch T.
Việc ghi số liệu vào và đọc số liệu ra từ chuyển mạch thời gian do bộ đếm khe và bộ
điều khiển thực hiện. Trao đổi khe thời gian được thực hiện bằng cách lưu tạm các tín
hiệu âm thanh và các tín hiệu khác đã được mã hóa theo kỹ thuật số và truyền trên
luồng cao tốc vào các bộ nhớ của chuyển mạch trời gian và sau đó đọc các tín hiệu đã
được lưu chuyển này theo thứ tự khác với khi ghi vào. Dung lượng chuyển mạch
tương đương với số lượng khe thời gian được ghép. Số lượng khe thời gian mà chuyển
mạch thời gian có thể chuyển mạch được cũng chính là mức ghps trên luồng cao được
hạn chế. Để thực hiện được điều này được chính xác, các bộ chớ trong chuyển mạch
thời gian không cho phép ghi và đọc các tín hiệu tại cùng một thời điểm. Vì vậy thời
gian tương ứng của một khe thời gian được chia làm hai, một nửa dành cho ghi, còn
một nửa dành cho đọc. Có hai phương pháp thực hiện trao đổi khe thời gian:
- Phương pháp 1 : Ghi vào BM tuần tự, đọc ra theo điều khiển CM
- Phương pháp 2 : Ghi vào BM theo điều khiển của CM, đọc ra theo tuần tự.
Ta thiết kế chuyển mạch T theo phương pháp 1.
2.3.2 Thiết kế.
16 luồng PCM đưa tới đầu vào của chuyển mạch T, để tận dụng dung lượng lớn
của những bộ nhớ có sẵn trong thực tế, ta thực hiện ghép 16 luồng PCM 30/32 có tốc
độ 2.048Mbit/sec nối tiếp thành một luồng PCM có tốc độ 16*2.048Mbit/sec nối tiếp,
nhưng vì việc ghi thông tin thoại vào bộ nhớ thoại là ghi song song 8 bit của một khe
thời gian nên ta phải chuyển luồng PCM có tốc độ 16*2.048Mbit/sec thành luồng
PCM có tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song, gọi là luồng H. Công việc này được
thực hiện nhờ vào khối ghép kênh MUX. Đầu ra của chuyển mạch T được đưa tới khối
phân kênh DMUX để đưa ra 16 luồng PCM 30/32 có tốc độ 2.048Mbit/sec nối tiếp.
Việc điều khiển ghi tuần tự vào bộ nhớ đệm BM (Buffer Memory) do bộ đếm khe
thời gian modul 512 điều khiển, việc đọc ra ngẫu nhiên từ BM được điều khiển bởi bộ
nhớ điều khiển CM (Control Memory). Thông tin trên các khe thời gian của luồng H
được ghi vào bộ nhớ đệm thoại BM gồm 512 byte.
Sơ đồ khối tổng quát của khối chuyển mạch T:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 48
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-35: Sơ đồ khối chuyển mạch T.
Các chức năng của các khối chuyển mạch:
- Khối MUX: Thực hiện ghép 16 luồng PCM30 tốc độ 2Mbit/sec nối tiếp thành
một luồng số có tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song để đưa vào chuyển mạch T.
- Khối DMUX: Thực hiện tách luồng H có tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song
thành 16 luồng PCM30 có tốc độ 2.048Mbit/sec nối tiếp.
- Bộ nhớ BM: Có nhiệm vụ lưu thông tin từ đầu vào của trường chuyển mạch lần
lượt theo từng khe thời gian và sau đó thông tin này được đọc ra bộ tách kênh. Dung
lượng trường chuyển mạch là 512 số tương ứng với 512 kênh thông tin. Do đó dung
lượng bộ nhớ cần thết là 512byte.
- Khối điều khiển CM: Có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ cho việc đọc ra từ BM, vì
dung lượng BM là 512 byte do vậy cần có 512 ngăn nhớ cho CM, mỗi ngăn nhớ CM
phải chứa 9 bit là địa chỉ của các ô nhớ trong BM.
a. Khối MUX:
16 luồng PCM đưa tới đầu vào của chuyển mạch T, để tận dụng dung lượng lớn
của bộ nhớ có sẵn trong thực tế và vì việc ghi thông tin thoại là ghi song song 8 bit của
1 khe thời gian nên ta phải thực hiện ghép 16 luồng PCM 30/32 có tốc độ 2,048Mbit/s
nối tiêp thành luồng PCM có tốc độ 4,096 8bit song song. Công việc này được thực
hiện nhờ vào khối ghép kênh MUX. Đầu ra của chuyển T được đưa tới khối phân kênh
DMUX để đưa ra 16 luồng PCM 30/32 có tốc độ 2,048Mbit/s nối tiếp.
o Phương pháp ghép 16 luồng PCM 30/32.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 49
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-36: Sơ đồ ghép 16 luồng PCM
Ta đưa 16 luồng PCM song song đi qua 16 IC ghi dịch (đầu vào nối tiếp đầu ra
song song ) xung điều khiển của 16 IC ghi dịch này nối chung với nhau và được điều
khiển xung clock tần số = 2,048 MHz. Khi đó đầu ra của mỗi IC ta sẽ thu được 8 bit
đầu ra song song.
Đầu ra của IC ghi dịch biến đổi liên tục do luồng dữ liệu vào liên tục. Vì vậy để
tách được 8 bit của các khe khác nhau thì ta cần có một tầng IC chốt đệm. Mỗi xung
điều khiển của tầng IC chốt đệm sẽ đưa ra được 8 bit song song và giữ nguyên giá trị
đầu ra khi chưa có xung điều khiển chốt tiếp theo.
Tất cả các xung điều khiển IC chốt đệm của 16 luồng PCM này được nối chung
với một xung điều khiển xung OE, ta có thể lấy xung định thời bít 7 để điều khiển tầng
IC chốt này (điều khiển bằng sườn âm hay sườn dương thì tùy vào loại IC),giản đồ
xung điều khiển như hình vẽ:
Giản đồ xung OE:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 50
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Nhìn vào giản đồ thời gian ta thấy cứ sau khi xung điều khiển chốt các IC tầng 1
thì lại có một khoảng thời gian trống là 3,9μs. Để ghép các tuyến vào theo đúng thứ tự
và các số liệu lên BUS không bị chồng chéo lên nhau thì ta phải điều khiển chỉ cho
phép bộ chốt làm việc trong một khoảng thời gian nhất định, khoảng thời gian này
chính là khoảng thời gian tồn tại của một khe thời gian của luồng H. Vì vậy ta cần một
tầng chốt nữa các IC chốt của tầng này sẽ thực hiện ghép lần lượt 8bit của 16 luồng
PCM 30/32 lên BUS trong khoảng thời gian là 3,9 .
Thời gian trống 3,9μs chính là thời gian để ta ghép 8 bit của 16 luồng PCM lên
BUS.
+ IC chốt điều khiển ghép 16 luồng PCM lên BUS.
Ta biết với luồng bus 8 bit thì cùng một thời điểm (một xung điều khiển) chỉ có
thể điều khiển ghép được 8 bit lên bus.Vì vậy ta phải ghép lần lượt 8 bit của 16 luồng.
Mỗi chân điều khiển của một chốt được nối với một xung điều khiển.
Giản đồ xung điều khiển của 16 IC chốt:
Hình 2-37: Giản đồ xung của các IC chốt
Từ giản đồ xung ta thấy muốn tạo được xung điều khiển như trên thì cần phải có
bộ tạo dao động với tần số: .
b. Bộ nhơ đệm BM và bộ nhơ điều khiển CM:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 51
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Dữ liệu là các luồng tín hiệu số, sau khi đã được ghép thành luồng
4.096Mbit/sec*8bit song song sẽ được ghi vào bộ nhớ BM một cách lần lượt và sau đó
đọc ra theo sự điều khiển của CM.
Sơ đồ của trường chuyển mạch T:
Hình 2-38: Sơ đồ khối trường chuyển mạch T
Tính toán tần số hoạt động cho bộ nhớ đệm BM và CM:
Luồng đi vào bộ nhớ BM là luồng H khi đó trong 125μs có 512 khe TS của luồng
H ghi vào bộ nhớ đệm BM và xen kẽ với quá trình ghi là quá trình đọc ra vậy chu kỳ
của quá trình ghi, đọc là . Ta sẽ sử dụng nửa chu kỳ đầu để ghi dữ liệu
vào BM và nửa chu kỳ sau để đọc dữ liệu ra khỏi BM. Vậy tần số clock cần thiết để
cấp cho mạch là: .
Tính toán dung lượng bộ nhớ đệm 1 và bộ nhớ đệm 2:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 52
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Bộ nhớ đệm 1 cần lưu được dữ liệu của 512 khe TS vì vậy bộ nhớ đệm này cần
512 ô nhớ. Mỗi ô nhớ phải chứa được 8 bít.
Dung lượng bộ nhớ đệm 1 = 512 8 = 4096 bit.
Bộ nhớ đệm 2 cần 512 ô nhớ để lưu địa chỉ của 512 khe TS mỗi địa chỉ là 9 bít
Dung lượng của bộ nhớ đệm 2 = 512 9 = 4608 bit.
Quá trình hoạt động:
Ta phân tích quá trình hoạt động qua giản đồ xung sau:
Các bộ chốt và bộ ghi dữ liệu hoạt động dựa trên sườn của xung clock. Luồng H
tới IC chốt 1 và dữ liệu từ tổng đài tới bộ chốt 5. Nửa chu kỳ đầu thực hiện quá trình
ghi, khi sườn dương tác động thì đồng thời bộ nhớ BM ghi dữ liệu từ luồng H đi tới và
bộ nhớ CM ghi dữ liệu từ tổng đài đưa tới.
Quá trình ghi hoạt động như sau:
Xung CLOCK tới, sườn dương điều khiển “IC chốt 1” chốt 8 bít dữ liệu và đưa tới
“bộ nhớ đệm 1”, đồng thời “bộ chốt 1” đưa 9 bít địa chỉ từ “bộ tạo địa chỉ” (hay chính
là bộ đếm) đến bộ ghi dữ liệu, khi đó 8 bit dữ liệu song song (chính là 1 khe TS) được
ghi vào 1 ô nhớ trong “bộ nhớ đệm 1” và địa chỉ 9 bít được gán cho ô nhớ đó. Quá
trình dữ liệu ghi vào đồng thời bộ tạo địa chỉ sẽ đếm tăng lên 1.
Sườn dương điều khiển “bộ chốt 5” đưa dữ liệu từ tổng đài và “bộ chốt 6” đưa địa
chỉ từ “bộ tạo địa chỉ” tới “bộ nhớ đệm 2”. Bộ tạo địa chỉ ở BM và CM có thể coi là 1
bộ hoặc ta có thể coi đó là 2 bộ tạo địa chỉ tuy nhiên 2 bộ này phải hoạt động đồng
thời. Khi đó 9 bít dữ liệu từ tổng đại (là dữ liệu dưới dạng địa chỉ của bộ nhớ đệm 1)
được ghi vào “ bộ nhớ đệm 2” có cùng địa chỉ với 8 bít dữ liệu được ghi vào “bộ nhớ
đệm 1”. Tuy nhiên nội dung của chúng là khác nhau ( đã nói ro ở phần lý thuyết ).
Nửa chu kỳ sau thực hiện quá trình đọc, khi xung CLOCK chuyển trạng thái nên
các chân điều khiển ghi của bộ ghi dữ liệu 1 và bộ ghi dữ liệu 2 bị khóa, chân điều
khiển đọc của 2 bộ này được kích hoạt.
Quá trình đoc thưc hiện như sau:
Sau khi qua con NOT xung điều khiển được đảo trạng thái, chân điều khiển đọc
“bộ nhớ đệm 2” được kích hoạt, dữ liệu trong ô nhớ của “bộ nhớ đệm 2” được đọc ra.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 53
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Đồng thời với quá trình trên thì “bộ chốt 2” đưa dữ liệu đến “bộ nhớ đệm 1” (dữ liệu
này chính là yêu cầu chuyển mạch từ tổng đài, nó chính địa chỉ ô nhớ cần đọc ra của
“bộ nhớ đệm 1”), vì chân điều khiển đọc bộ nhớ đệm 1 được kích hoạt nên nó đọc ra
dữ liệu trong ô nhớ ứng với địa chỉ được yêu cầu từ tổng đài.
Đồng thời IC chốt 2 điều khiển chốt đưa dữ liệu ra, luồng ra lúc này là luồng H.
Chú ý:
Sau khi dữ liệu đi ra khỏi trường chuyển mạch T thì đã có sự chuyển mạch giữa
các luồng PCM khác nhau (bao gồm cả chuyển mạch S). Nếu muốn thiết kế trường
chuyển mạch T theo đúng nguyên lý thì ta cần 16 bộ chuyển mạch T như trên cho 16
luồng khác nhau.
Có những trường hợp dữ liệu của khe TS yêu cầu đọc ra chưa được ghi vào thì
trường hợp này dữ liệu đọc ra chưa có nên dữ liệu đọc ra coi như không có.
Sau quá trình thiết lập cuộc gọi thì bộ nhớ CM sẽ lưu trạng thái nối thông của
thuê bao đến khi kết thúc cuộc gọi và có sự yêu cầu mới từ tổng đài thì bộ nhớ CM
mới lưu dữ liệu mới.
c. Khối phân kênh DMUX:
Luồng dữ liệu sau khi đọc ra từ bộ nhớ CM là luồng H có tốc độ
4.096Mbit/sec*8bit song song. Tuy nhiên để đưa đến tầng chuyển mạch S để thực hiện
chuyển mạch từ: TSi - PCMn TSi-PCMm thì các luồng PCM đưa đến trường chuyển
mạch S phải là các luồng PCM song song. Nhiệm vụ của khối này là tách luồng H có
tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song thành 16 luồng PCM có tốc độ 2.048Mbit/sec nối
tiếp, khoảng thời gian của mỗi bit là 244ns. Cứ sau 244ns thì có 8 bit được đưa ra từ
BM và đưa đến các bộ chốt của khối DMUX. Để thực hiện việc tách này thì ta cần 1
tầng IC chốt và 1 tầng IC ghi dịch từ song song sang nối tiếp như hình vẽ:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 54
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-39: Sơ đồ khối phân kênh DMUX
Chuyển luồng H tốc độ 4.096Mbit/sec*8bit song song thành 16 luồng PCM có tốc
độ 2.048Mbit/sec nối tiếp được thực hiện như sau:
Tầng 1 là tầng IC chốt có nhiệm vụ tách các khe TSi của 16 luồng PCM khác
nhau. Ở phần ghép 16 luồng PCM 2,048 Mbit thành luồng H thì thời gian để ghép 8
bit song song lên luồng H là 244ns nên ở khi tách thí sau 244ns ta cũng phải tách ra
được 8 bit song song. Mỗi xung điều khiển IC chốt sẽ điều khiển tách 8 bit và giữ
nguyên giá trị của 8 bit này ở đầu ra. Xung điều khiển tách dữ liệu của tầng IC chốt
đệm như hình vẽ:
Giản đồ xung:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 55
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Sau khi IC chốt tách được 8 bit song song từ luồng H thì các bit này sẽ được
dịch lần lượt sang nối tiếp dựa vào xung điều khiển ( xung clock ) với tần số 2,048
Mbit/sec. Sau khi qua tầng IC ghi dịch ta sẽ được các luồng PCM 2,048Mbit/s.
2.4 Trường chuyển mạch S.
2.4.1 Sơ đồ khối trường chuyển mạch S.
Nguyên lý của trường chuyển mạch S là chuyển mạch thực hiện việc trao đổi
thông tin cùng một khe thời gian nhưng ở hai tuyến PCM khác nhau:
.
Để đơn giản thì 16 luồng PCM song song này đưa tới 1 “bộ chọn kênh”, mỗi bộ
này sẽ chọn khe TSi bất kỳ của 1 luồng PCM đầu vào bất kỳ để chuyển sang khe
TSi luồng PCM đầu ra. Việc chọn điểm nối thông nào phụ thuộc vào yêu cầu của
tổng đài. Để trao đổi thông tin của 16 luồng PCM thì ta cần 16 bộ chọn kênh.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 56
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-40: Sơ đồ bộ chon kênh trường chuyển mạch S
Tính toán dung lượng bộ nhớ CM:
Bộ nhớ CM sẽ lưu địa chỉ điểm được nối thông. Để nhớ hết được địa chỉ của 16
điểm nối thông và 1 trường hợp là không luồng nào được đưa ra thì bộ nhớ CM cần có
17 ô nhớ, mỗi ô nhớ sẽ chứa địa chỉ của điểm nối thông dung lượng mỗi ô nhớ =
bit.
Dung lượng của 1 bộ nhớ CM tối thiểu phải là: 17 5= 85 bit
Trong trường chuyển mạch S cần 16 bộ nhớ CM. Vậy dung lượng bộ nhớ CM
của trường chuyển mạch S tối thiểu là: 16 85 = 1360 bit. Luồng PCM 16
Sơ đồ khối trường chuyển mạch S:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 57
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-41: Sơ đồ khối trường chuyển mạch S
Để điểm nối thông trong bộ chọn kênh luôn mở trong thời gian 1 khe TS ( cho
phép dữ liệu qua điểm nối thông trong 1 khe TS) thì địa chỉ điểm nối thông đó phải
được giữ nguyên trạng thái trong thời gian 1 khe TS = . Trong thời gian thiết lập
cuộc gọi thì xung điều khiển ghi dữ liệu từ tổng đài vào sẽ chiếm 1 khe TS và xung
điều khiển đọc ra sẽ chiếm thời gian 1 khe TS. Vì vậy xung CLOCK sử dụng làm xung
điều khiển các IC ở bộ chuyển mạch S sẽ có chu kỳ = 2TS Tần số của xung
CLOCK này = 128 KHz.
2.4.2 Quá trinh chuyển mạch S:
Ta phân tích quá trình chuyển mạch theo giản đồ xung sau:
Quá trình ghi dữ liệu từ tổng đài: Khi sườn dương tác động thì đồng thời:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 58
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
IC chốt 1 đưa dữ liệu từ tổng đài tới bộ nhớ đệm CM.
Bộ chốt sẽ đưa địa chỉ từ bộ tạo địa chỉ đến bộ nhớ đệm CM.
Bộ nhớ đệm thực hiện ghi dữ liệu vào bộ nhớ đệm CM và đồng thời cấp địa chỉ
cho dữ liệu.
Sau mỗi lần sườn dương tác động thì dữ liệu được đưa vào bộ nhớ CM đồng thời
địa chỉ được đếm tăng lên 1.
Xen kẽ với quá trình ghi là quá trình đọc dữ liệu từ bộ nhớ CM ra
Kết thúc xung dương thì quá trình ghi kết thúc xung CLOCK được đưa qua con
NOT rồi đưa đến bộ nhớ đệm điều khiển đọc dữ liệu ra (địa chỉ điều khiển đọc dữ liệu
ra của bộ nhớ đệm chính là địa chỉ ghi ở nửa chu kỳ đầu). Bộ chốt 2 hoạt động đưa dữ
liệu từ bộ nhớ đệm CM đến bộ chọn kênh (dữ liệu này chính là yêu cầu đóng mở điểm
nối thông từ tổng đài).
Chú ý: Sau quá trình thiết lập cuộc gọi thì bộ nhớ CM sẽ lưu trạng thái nối thông
của thuê bao đến khi kết thúc cuộc gọi và có sự yêu cầu mới từ tổng đài thì bộ nhớ CM
sẽ lưu dữ liệu mới.
2.5 Mã đường truyền
2.5.1 Khái niệm mã đường truyền
Là quá trình chuyển đổi hay ánh xạ chuỗi số liệu nhị phân thành tín hiệu số (dạng sóng truyền dẫn).
Ví dụ:
Bít 1: được chuyển đổi thành xung vuông có biên độ +A
Bít 0: được chuyển đổi thành xung vuông có biên độ -A
2.5.2 Muc đích của mã đường truyền.
Tạo dạng phổ của tín hiệu số sao cho phù hợp với kênh truyền hơn. Các loại mã đường truyền thường không có thành phần phần một chiều (thành phần tần số bằng 0) vì thành phần này không mang thông tin và lại gây tiêu hao công suất. Hơn thế nữa nó còn khiến tín hiệu không thể ghép xoay chiều được.
Tạo khả năng tách tín hiệu đồng bộ ở bộ thu. Trong hệ thống truyền dẫn số, bộ thu phải được đồng bộ với bộ phát để sao cho nó có thể nhận được thông tin khi mỗi ký hiệu tới. Như vậy dữ liệu phải được phát ở dạng sao cho nó chứa các thông tin đồng bộ và do đó ta không cần phát thêm tín hiệu đồng bộ hay định thời nữa.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 59
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Một mã đường truyền tốt phải chứa thông tin định thời giúp nơi nhận có thể dễ dàng tách tín hiệu định thời từ mã. Để đạt được điều này thì trong dạng sóng mã đường truyền phải chứa nhiều trạng thái chuyển điện áp.
2.5.3 Ý nghĩa của mã đường truyền
Mã đường truyền có tác dụng làm tăng tốc độ truyền dẫn khi một số bít được mã hoá bởi một ký hiệu.
Mã đường truyền còn có khả năng giúp phát hiện lỗi và có thể là sửa lỗi.
Với truyền dẫn đường dài
Hiệu suất sử dụng băng thông là quan trọng
Mã đường truyền thường được sử dụng: BnZS, HDB3.
2.5.4 Một số ví du về mã đường truyền mà hay đươc sử dung ( AMI, HDB3…)
2.5.4.1 Mã AMI
AMI (Anternate Nark Inversion) lµ m· ®¶o dÊu lu©n phiªn dïng cho hÖ thèng Ýt kªnh. B»ng c¸c m· ho¸ tÝn hiÖu nhÞ ph©n ®¬n cùc thµnh 1 m· cã 1 sè møc tríc khi truyÒn dÉn, nã cã thÓ lo¹i bá ®îc thµnh phÇn 1 chiÒu vµ gi¶m ®îc c¸c thµnh phÇn tÇn thÊp cña tÝn hiÖu ®· m· ho¸.
Mét ®Æc ®iÓm quan träng cña m· nµy lµ : MËt ®é phæ cùc ®¹i ë 1/2 tèc ®é bit vµ mËt ®é phæ nhá nhÊt ë c¸c tÇn sè thÊp. Tuy nhiªn sù biÕn ®æi m· kh«ng lµm gi¶m sù chªnh lÖch gi÷a bÝt “0” vµ bit ‘1’ trong tõ m·.
Sơ đồ tạo mã AMI:
J14 Q 12
CLK1
K3 Q 13
R2
U1:A7473
D2 Q 5
CLK3
Q 6
S4
R1
U2:A
7474
BIN
CLK
1
23
U3:A
74LS08
4
56
U3:B
74LS08
9
108
U3:C
74LS08
12
1311
U3:D
74LS08
CLK
R110R
R210R
R310R
R410R
Q1NPN
Q2PNP
AMI
+5V
-5V
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 60
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-42: Sơ đồ bộ tạo mã AMI
Sử dụng IC74LS73A: Sơ đồ chân và bảng trạng thái như sau:
Hình 2-43: Sơ đồ chân và bảng trạng thái IC74LS73A
Giản đồ thời gian:
2.5.4.2 Mã HDB3
HDB3 (High Density Bipolar) là mã lưỡng cực mật độ cao bậc n, so với các mã
phi tuyến khác thì mã HDBn có các tính chất phổ tốt hơn. Chỉ số là số không liên tiếp
cho phép trong chuỗi mã lối ra, bất luận mẫu tín hiệu nhị phân như thế nào. Cách tạo
mã cũng là biến đổi chuỗi bit lỗi vào theo quy luật lưỡng cực nếu số bit 0 liên tiếp ở lỗi
vào không vượt quá n. Dãy n+1 bit 0 liên tiếp không biến đổi thành n+1 dấu 0 mà thay
bằng kí tự B00...0V hoặc 000...0V sao cho số dấu B nằm giữa hai dấu V luôn lẻ. Nhờ
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 61
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
đó mà tổng số dấu + và dấu – trong chuỗi mã lối ra luôn cân bằng, khử được thành
phần 1 chiều.
Mục đích của mã HDB3 là giới hạn số lượng các bit 0 trong một chuỗi các bit 0
thành tối đa chỉ 3 bit 0. Những chuỗi dài hơn 3 ký tự 0 được ngăn bởi sự thay thế một
hoặc hai ký tự 0 bằng các xung phù hợp với quy luật chỉ định. Các luật này đảm bảo
rằng bộ thu nhận các xung thay thế này thay cho các bit 0 và không nhầm lẫn chúng
với các xung mã. Điều này đạt được bởi sự lựa chọn phân cực của xung với sự phân
cực đảo dấu liên tiếp của mã AMI.
Mô tả quá trình thành lập mã HDB3
1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0
Clock
HDB3 code
0 0 0 0 0 0 1
B +V
-V
B +V
2.6. Bộ định thời thu.
2.6.1. Yêu cầu kỹ thuât.
Bộ định thời thu có nhiệm vụ định thời gian cho bên thu tức là định thời gian cho
từng bit, từng khe, từng khung mà bên phát đã phát đi. Tổ chức dòng số 2.048Mbit/sec
tương tự như bên phát:
- Mỗi khe có 8 bit, mỗi bit dài 488ns
- Mỗi khe dài 3.9µs.
- Một khung gồm 32 khe hợp thành và có độ dài là: 3.9µs x 32 = 125µs.
- 16 khung hợp thành một đa khung, có độ dài 1 đa khung là: 16 x 125µs = 2ms
Bộ định thời thu cần tạo ra: 8 xung định thời cho 8 bit trong khe được ký hiệu từ
Bp0 đến Bp7, 32 xung định thời cho 32 khe thời gian trong 1 khung được ký hiệu từ
Tp0 đến Tp31 và để định thời khung ta dùng xung U0 (sẽ được giới thiệu sau).
Bộ định thời phải đồng bộ tuyệt đối với bên phát thì quá trình tách kênh mới chính
xác được.
2.6.2. Thiết kế.
Ta có sơ đồ khối của bộ định thời thu như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 62
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-44: Sơ đồ khối bộ định thời thu.
2.6.2.1. Bộ tái tạo xung clock 2.048MHz.
Bộ tái tạo xung CLOCK cực kỳ quan trọng, bộ này có nhiệm vụ tạo ra xung đồng
hồ đồng bộ với bên phát. Bộ tách kênh có tách đúng đươc đồng bộ, báo hiệu, dữ liệu
hay không là phụ thuộc vào bộ tái tạo xung CLOCK.
Tín hiệu sau khi ghép kênh là mã NRZ đơn cực, có chứa thành phần một chiều
mà trong quá trình xử lý tín hiệu nhằm phối hợp mạch điện tạo phân cách lý tưởng về
điện và giảm xuyên âm người ta thường sử dụng các máy biến áp. Các biến áp cho qua
các thành phần xoay chiều cao tần và loại bỏ thành phần một chiều có trong tín hiệu,
do đó khi truyền qua các máy biến áp như thế sẽ méo lớn.
Trong quá trình xử lý tín hiệu băng gốc là vấn đề tách tín hiệu định thời từ chuỗi
tín hiệu tới. Tín hiệu định thời thường được tách ra từ các chuyển đổi cực tính xung
thành phân. Trong trường hợp sử dụng tín hiệu NRZ đơn cực, một khi có nhiều xung
cùng cực tính liên tiếp thì việc tách tín hiệu địnht thời sẽ rất khó khăn.
Vì vậy khắc phục nó nhờ mã hóa tín hiệu nhị phân đơn cực trước khi truyền trực
tiếp ra đường dây nhằm mục đích sau:
- Loại bỏ thành phần một chiều: Đưa vào độ dư bằng cách mã hóa số liệu nhị phân
thành những từ dài hơn. Các từ nhị phân này dài hơn sẽ có nhiều tổ hợp hơn do tăng số
bit.
- Cung cấp khả năng giám sát lỗi: Khi đã áp dụng quy luật mã hóa nào đó, nếu bên
thu mà thu được tín hiệu khác với tín hiệu đã mã hóa truyền dẫn thì bên thu sẽ phát
hiện được lỗi truyền dẫn.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 63
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
- Tạo dạng phổ thích hợp: Tập trung năng lượng tín hiệu vào giữa dải thông truyền
của đường dây và loại bỏ thành phần 1 chiều, nhờ vậy có thể giảm méo trong quá trình
truyền dẫn giữa các khâu xử lý tín hiệu băng gốc.
Vì các lý do trên mà ta sử dụng mã hóa HDB3 như đã nói ở phần trước.
Hình 2-45: Sơ đồ khối bộ tái tạo xung đồng hồ 2,048 MHz.
Nguyên lý hoạt động:
- Khối B/U converter: Biến đổi mã HDB3 lưỡng cực thành đơn cực, gồm hai mức
0 và 1.
- Khối tạo xung vi phân kích: Tạo ra những xung nhọn để kích thích cho mạch dao
động hoạt động.
- Khối tạo dao động: Tạo ra dao động có tần số đúng bằng tần số xung đồng hồ.
- Mạch di pha: Là mạch tích phân, có điện áp được lấy ra trên tụ điện.
a. Khối B/U:
-U+U
HDB3
7
61
312
U1:A
LM339
5
42
312
U1:B
LM339
1
23
U2:A
74LS32
HDB3+
HDB3-
Hình 2-46: Khối B/U converter.
Hình 2-47: Đặc tuyến truyền đạt của KĐTT
Mạch thực hiện việc so sánh của biên độ điện áp đưa vào với một điện áp chuẩn
(U ngưỡng) có cực tính có thể là dương hoặc âm. Giá trị điện áp U ngưỡng được tính
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 64
Ur Max
+Ec
-Ec
Vào đảoVào không đảo
Khối B/U converter
Mạch tạo xung vi phân kích
Tạo dao động
Mạch di pha
HDB3 Clock
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
trước và cố định, còn các giá trị Uvào là đại lượng biến đổi theo thời gian cần được
giám định theo doi đánh giá mang thông tin của quá trình động.
Giản đồ thời gian của khối B/U
Hình 2-47: Giản đồ thời gian khối B/U
Khối gồm hai IC LM339:
IC thứ nhất có đầu vào thuận được nối với tín hiệu HDB3 vào, đầu vào đảo được
nối với + U ngưỡng.
IC thứ hai có đầu vào đảo được nối với tín hiệu HDB3 vào, đầu vào thuận được
nối với –U ngưỡng.
Tín hiệu đầu ra ở hai IC được đưa vào cổng logic OR hai đầu vào, đầu ra là tín
hiệu đơn cực.
Ta có:
UHDB3 > +Ungưỡng đầu ra A = 1.
UHDB3 < -Ungưỡng đầu ra B = 1.
-Ungưỡng < UHDB3 < +Ungưỡng đầu ra A và B đều bằng 0.
b. Mạch tạo xung vi phân:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 65
Tín hiệu HDB3
Tín hiệu ra ở A
Tín hiệu ra ở B
Tín hiệu ra đơn cực
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-48: Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung vi phân kích
Giản đồ thời gian của mạch tạo xung vi phân kích.
t Ýn hiÖu ®¬n côc
sau khi quam¹ ch v i ph©n
sau khi qua
c¸ c cæng ®¶o
Hình 2-49: Giản đồ thời gian mạch tạo xung vi phân kích.
Mạch tạo dao động:
2,0448 MHz
X1
2,048 MHz
1
23
U1:A
74LS08
4
56
U1:B
74LS08
R1 R2VR1
C1
C2100p
1 2
U2:A
74LS04
3 4
U2:B
74LS04
5 6
U2:C
74LS04
R3
100k
RV1100
13 12
U2:D
74LS04
Hình 2-50: Sơ đồ bộ tạo dao động.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 66
1 2
74LS04
3 4
74LS04200pF
1k
Tín hiệu đơn cực
Xung kích
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Mạch tiếp nhân xung kích từ bộ tạo dao động có tần số đúgn bằng tần số xung
đồng hồ. Đây là bộ tạo dao động RC. Khối tạo dao động này có chu kỳ T=2,2CR. Ta
có giản đồ thời gian của bộ tạo dao động.
sau khi qua
c¸ c cæng ®¶o
t Ýn hiÖu r a cña m¹ ch t ¹ o dao ®éng
Hình 2-51: Giản đồ thời gian của mạch tạo dao động.
Mạch di pha:
C2100p
5 6
U2:C
74LS04
RV1100
13 12
U2:D
74LS04
Hình 2-52: Mạch di pha.
Mạch di pha này thực chất là mạch tích phân, có điện áp được lấy ra trên tụ điện.
2.6.2.2. Mạch chia tần.
Mạch chia tần có nhiệm vụ tạo ra các xung đồng hồ làm xung đếm để đưa tới các
mạch tạo xung định thời bit, định thời khe, tạo xung U0. Xung đồng hồ đưa vào là
mạch là xung được lấy từ bộ tái tạo xung đồng hồ, xung này có tần số 2,048 MHz.
Mạch chia tần có thể thiết như bên phát, ta phải tạo được ra các tần số như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 67
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
STT F'i TÇn sè12
34
5678
9101112
F'1F'2F'3F'4F'5F'6F'7
F'8F'9
F'10F'11F'12
1024 KHz512 KHz256 KHz128 KHz64 KHz
32 KHz16 KHz8 KHZ4 KHz2 KHz1 KHz512 Hz
Hình 2-53: Các xung đồng hồ cần tạo ra.
Ví dụ sơ đồ mạch như sau:
F'1F'2F'3F'4
F'5F'6F'7F'8
F'9F'10F'11F'12
D03
Q014
D14
Q113
D25
Q212
D36
Q311
RCO15
ENP7
ENT10
CLK2
LOAD9
MR1
U1
74LS163
D03
Q014
D14
Q113
D25
Q212
D36
Q311
RCO15
ENP7
ENT10
CLK2
LOAD9
MR1
U2
74LS163
D03
Q014
D14
Q113
D25
Q212
D36
Q311
RCO15
ENP7
ENT10
CLK2
LOAD9
MR1
U3
74LS163
2,048 MHz
Hinh 2-54: Mạch chia tần bên thu.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 68
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
2.6.2.3. Thiết kế mạch tạo xung định thời bit, mạch tạo xung định thời khe
như bên phát.
2.6.2.4. Mạch tạo xung U0.
Vì bộ định thời thu không cần tạo ra các xung định thời cho các khung từ u1 đến
u15 trong đa khung vì bộ tách kênh chỉ cần dùng đến xung U0 để thực hiện tách báo
hiệu và tách đồng bộ mà thôi.
U0
F'9
F'10
F'11
F'12
2
31
U1:A
74LS02
5
64
U1:B
74LS02
1
23
U2:A
74LS08
Hình 2-55: Mạch tạo xung U0 bên thu.
2.6.3. Sơ đồ tổng thể bộ tạo xung định thời thu.
2.6.3.1 Mạch tách kênh
Yêu cầu kỹ thuât
Ta cần thiết kế bộ tách kênh PCM sơ cấp 30 kênh với cấu trúc khung theo tiêu
chuẩn. Dòng số 2.048Mbit/sec sau khi bên thu nhận được sẽ tách ra là hai đường xung
đồng hồ 2.048MHz đưa đến bộ định thời thu và bộ DEMUX. Bộ DEMUX có nhiệm
vụ tách mã đồng bộ đa khung, mã đồng bộ khung chẵn, đồng bộ khung lẻ, báo hiệu,
tách tín hiệu thoại và tách số liệu tại đúng bit, khe và khung đã định của dòng số
2.048Mbit/sec đã được ghép ở bên phát. Việc tách này phải đòi hỏi phải đồng bộ giữa
bên phát và bên thu để tín hiệu tách ra được chính xác.
Dòng số 2.048Mbit/sec qua bộ ghi dịch để được biến đổi từ nối tiếp sang song
song rồi được đưa đến mạch nhận dạng mã đồng bộ. Nếu từ mã đồng bộ đa khung
đúng, từ mạch nhận dạng mã đồng bộ đa khung sẽ có tín hiệu được tạo ra và đưa đến
mạch tạo xung PE để kích cho bộ định thời thu làm việc đúng thời gian như bên phát.
Khi đã nhận đúng mã đồng bộ đa khung (MK-SYN) thì các mạch nhận dạng mã đồng
bộ khung chẵn, khung lẻ mới hoạt động. Nếu đúng mã đồng bộ khung chẵn, khung lẻ
thì mạch tổ hợp của các tín hiệu đồng bộ đa khung, đồng bộ khung chẵn, đồng bộ
khung lẻ và bit A được tách từ mã đồng bộ khung lẻ sẽ cho phép mở cổng nhận xung
đồng hồ 2.048MHz từ bộ định thời thu và thông tin, báo hiệu. Sau đó thông tin được
đưa đến mạch tách số liệu và tách tín hiệu thoại để tách ra từng kênh riêng biệt, Các
tín hiệu được đưa đến mạch tách báo hiệu cho từng kênh thông tin.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 69
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Sơ đồ nguyên lý mạch tách kênh :
Hình 2-56: Sơ đồ nguyên lý mạch tách kênh
Bộ chuyển đổi nối tiếp - song song
Do các tín hiệu đồng bộ đa khung, đồng bộ khung chẵn, đồng bộ khung lẻ và các
khe dữ liệu đều có 8 bít do đó ta phải chuyển đổi từ nối tiếp sang song song để đưa vào
các mạch xử lý.
Tín hiệu đầu vào của của bộ chuyển đổi nối tiếp - song song bao gồm xung clock
2.048 MHz và luồng PCM nối tiếp.
Tín hiệu ra là 8 bit song song .
Mạch nhân dạng đồng bộ đa khung
Sau khi qua mạch chuyển đổi nối tiếp - song song thì tín hiệu được đưa qua mạch
logic 1 đóng vai trò như 1 cửa sổ trượt để nhận biết từ mã đồng bộ đa khung
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 70
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Khi qua mạch logic1 nhận được đúng từ mã đồng bộ đa khung là 0000XYXX ( bit
Y là 0 khi đồng bộ đa khung đúng, các bit X nếu không sử dụng thì đặt là logic 1). Thì
nó sẽ đưa ra 1 tín hiệu cùng với tín hiệu xung định thời cho từ mã động bộ đa khung
được đưa tới bộ nhận dạng từ mã đa khung. Bộ này có nhiệm vụ nhận dạng đúng từ
mã đồng bộ 3 lần liên tiếp. Thì bộ nhận dạng sẽ có tín hiệu đưa đến mạch tạo xung PE
và sẽ có xung tác động để tách tín hiệu đồng bộ khung chẵn, đồng bộ khung lẻ, tín
hiệu báo hiệu và số liệu.
Xung định thời tách từ mã đồng bộ đa khung được đưa vào bộ nhận dạng từ mã
đồng bộ đa khung :
Hình 2-57: Giản đồ xung tách từ mã đồng bộ đa khung
Mạch nhân dạng mã đồng bộ khung chẵn
Mạch tách đồng bộ khung chẵn chỉ hoạt động khi đã có mã đồng bộ đa khung
đúng.
Khi đã nhận dạng đúng từ mã đồng bộ đa khung thì bộ nhận dạng đồng bộ đa
khung sẽ gửi tín hiệu đến bộ nhận dạng đồng bộ khung chẵn và kích thích cho bộ này
hoạt động.
Khi đó, 8 bít đầu ra của bộ ghi dịch sẽ được đưa tới mạch logic 2.
Mạch logic 2 đóng vai trò như một của sổ trượt, nó liên tục cho 8 bít vào và đầu ra
được đưa tới bộ nhận dạng mã đồng bộ khung chẵn. Nếu 8 bít đầu vào này là từ mã
đồng bộ khung chẵn thì tín hiệu này kết hợp với tín hiệu xung clock đưa tới từ phần tử
logic AND để bộ nhận dạng tách được đồng bộ khung chẵn. Xung clock này được tạo
ra từ xung định thời của khe TS0 và nửa chu kỳ dương của xung CLOCK có tần số 4
KHz. Nửa chu kỳ dương của xung CLOCK này sẽ định thời cho các khung chẵn. Nếu
8 bít đầu vào không phải là từ mã đồng bộ khung chẵn thì mạch logic 2 cứ tiếp tục
trượt để đưa các bít khác vào.
Ta có xung clock như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 71
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-58: Giản đồ xung tách từ mã đồng bộ khung chẵn
Mạch nhân dạng mã đồng bộ khung lẻ
Mạch tách đồng bộ khung lẻ chỉ hoạt động khi đã có mã đồng bộ đa khung đúng.
Khi đã nhận dạng đúng từ mã đồng bộ đa khung thì bộ nhận dạng đồng bộ đa
khung sẽ gửi tín hiệu đến bộ nhận dạng đồng bộ khung lẻ và kích thích cho bộ này
hoạt động.
Khi đó, 8 bít đầu ra của bộ ghi dịch sẽ được đưa tới mạch logic 3.
Mạch logic 3 đóng vai trò như một của sổ trượt, nó liên tục cho 8 bít vào và đầu ra
được đưa tới bộ nhận dạng mã đồng bộ khung lẻ. Nếu 8 bít đầu vào này là từ mã đồng
bộ khung lẻ thì tín hiệu này kết hợp với tín hiệu xung clock đưa tới từ phần tử logic
AND để bộ nhận dạng tách được đồng bộ khung lẻ. Xung định thời cho từ mã đồng
khung lẻ này được tạo ra từ xung định thời của khe TS0 và sườn âm của xung CLOCK
có tần số 4 KHz. Sườn âm của xung clock này có nhiệm vụ định thời cho các khung lẻ.
Nếu 8 bít đầu vào không phải là từ mã đồng bộ khung lẻ thì mạch logic 3 cứ tiếp tục
trượt để đưa các bít khác vào.
Ta có xung clock như sau:
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 72
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Hình 2-59: Giản đồ xung tách từ mã đồng bộ khung lẻ
Mạch tách báo hiệu
Bảng tổ chức báo hiệu kênh 2Mbit/s:
Khung Khe TS16
0 1 2 3 4 5 6 7
A B C D a b c d
F1 Báo hiệu kênh 1 Báo hiệu kênh 16
F2 Báo hiệu kênh 2 Báo hiệu kênh 17
... ... ...
F15 Báo hiệu kênh 15 Báo hiệu kênh 30
Trong đó chỉ có bít B và b là dùng làm báo hiệu luôn được đặt = 1. Còn lại các bít
A,C,D và a,c,d đặt bằng 0. Từ mã báo hiệu cho 30 kênh thoại là 0100 0100.
Do đó, để tách được báo hiệu thì phải tách được xung định thời của bít B, xung
định thời của bít b và xung định thời của khe TS16.
Tách báo hiệu cho 15 kênh đầu:
Để tách báo hiệu cho 15 kênh này thì phải tách được xung định thời của bít B và
xung định thời của khe TS16. Khi đã có được 2 xung định thời này thì cho chúng qua
phần tử logic AND. Khi đó, ở đầu ra của phần tử AND chính là xung định thời của bít
B TS16. Đầu ra này được đưa tới bộ tách báo hiệu cho 15 kênh đầu để tách từ mã báo
hiệu cho từng kênh.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 73
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Giản đồ xung như sau:
Hình 2-60: Giản đồ xung tách từ mã báo hiệu cho 15 kênh đầu tiên
Tách báo hiệu cho 15 kênh sau:
Để tách báo hiệu cho 15 kênh này thì phải tách được xung định thời của bít b và
xung định thời của khe TS16. Khi đã có được 2 xung định thời này thì cho chúng qua
phần tử logic AND. Khi đó, ở đầu ra của phần tử AND chính là xung định thời của bít
b TS16. Đầu ra này được đưa tới bộ tách báo hiệu cho 15 kênh sau để tách từ mã báo
hiệu cho từng kênh.
Giản đồ xung như sau:
Hình 2-61: Giản đồ xung tách từ mã báo hiệu cho 15 kênh sau
Mạch tách kênh thoại và số liệu.
Trước khi truyền tín hiệu ở các kênh thông tin đã được thực hiện đảo bit. Do vậy,
bên thu phải thực hiện đảo bit lại để đưa tín hiệu về tín hiệu dạng nguyên thủy trước
khi tách thông tin ra.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 74
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
Data 64 Kbit/sec
SRG8R
C1/->
& 1D1 32
4
5
6
10
8
11
12
9
13
U1
74LS164
2 3
1
U6:A 74LS125
1
23
U7:A
74LS86
12
1311
U36:D
74LS08
64 KHz
Ttx
13 12
U32:D
74LS04
PE
2,048 Mbit/sec
Hình 2-62: Mạch tách số liệu
Khi Ttx = “1” (đúng khe thời gian có số liệu) thì cổng AND mở, lúc này IC
74LS164 nhận xung đồng hồ 64 KHz, và IC 74LS125 mở cho phép dữ liệu đi ra với
tôc độ 64 Kbit/sec.
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 75
Đồ án chuyển mạch và tổng đài số Bộ môn: Điện tử viễn thông
CHƯƠNG 3 : KẾT LUẬN
Đồ án đã trình bày được về lý thuyết về những vấn đề cơ bản trong việc thực hện
chuyển mạch cũng như trong một hệ thống thông tin cơ bản như: Thực hiện thiết kế bộ
định thời cho các dữ liệu đầu vào bên phát, các dữ liệu đầu ra bộ định thời thu và thiết
kế các trường chuyển mạch. Qua đó giúp ta có sự tiếp cận với hệ thống viễn thông
trong thực tế.Tất cả những kết quả đã đạt được chủ yếu được là trên lý thuyết và trong
đồ án sử dụng một vài mạch mô phỏng giúp sinh viên tham khảo thiết kế tuyến chuyển
mạch. Đồ án có thể được phát triển và nghiên cứu sâu hơn nữa để đạt được kết quả tốt
hơn. Mảng kiến thức trong đồ án là rất lớn nhưng do thời gian và kiến thức của bản
thân còn hạn chế nên đồ án chỉ dừng lại ở mặt lý thuyết. Mong thầy cô và các bạn góp
ý, bổ sung để đồ án được hoàn thiện.
Qua thời gian làm đồ án em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô
trong bộ môn điện tử viễn thông, đặc biệt là thầy Phan Thanh Hiền đã hướng dẫn và
góp ý rất nhiều cho nhóm thực hiện đồ án này!
Em xin chân thành cảm ơn!
GVHD: TH.S Phan Thanh Hiền 76