Điều Khiển Kết Cuối Đơn Trong Đồng Bộ Tương Hỗ

Sau 1 khoảng thời gian hoạt động các tần số đồng hồ của các nút sẽ hội tụ về một tần số duy nhất fs. Hay nói cách khác mỗi đồng hồ sẽ được khoá pha theo một tần số chuẩn fs, là tần số trung bình của các tần số đồng hồ vào nút đó.

Vídụ: Có 5 nút thì tần số f1 được tính như sau: f1= (f2 + f3 + f4 + f5)/4.

fs= (f1 + f2 + f3 + f4 + f5)/5

* Ưu điểm

Dễ quản lý không phải phân bậc cho các đồng hồ, chúng có độ ưu tiên như nhau.

Mạng vẫn hoạt động ngay khi tần số đồng hồ trong bất kỳ nút nào mất.

* Nhược điểm

Không có tần số trung bình chính xác.

Tần số của mỗi nút mạng khó xác định chính xác.

Sự thay đổi trễ truyền dẫn tại mỗi nút mạng có thể gây nhiễu loạn nghiêm trọng tới tần số nút và thay đổi lâu dài tần số hệ thống.

Thiếu tần số chuẩn làm cho đồng bộ tương hỗ không thích hợp đối với kết nối liên mạng.

* Yêu cầu: Các đồng hồ khi xây dựng mạng phải có cùng pha.

* Ứng dụng: Thường sử dụng cho mạng có cấu trúc mắt lưới

* Có 2 loại đồng bộ tương hỗ

Điều khiển kết cuối đơn (Single ended control)

Điều khiển kết cuối đơn thích hợp với sử dụng trong một mạng tuỳ ý. Trong phương pháp này luồng vào mạch điều khiển đồng hồ tổng đài bao gồm bù pha trung bình gữa đồng hồ nội hạt và tất cả các đồng hồ vào. Nhược điểm của điều khiển kết cuối đơn là chịu ảnh hưởng trực tiếp của biến đổi trễ đường truyền do thay đổi nhiệt

Chuyển mạch A

Đường truyền

Bộ nhớ đệm

f Bộ bù

Bộ bù

Bộ nhớ đệm

Đường truyền

Đồng hồ

Chuyển mạch B

độ.

, : Sai pha tức thời đo tại Avà B tương ứng f , f : Sửa tần số cung cấp cho đồng hồ Avà B fA, fB : Tần số đầu ra đồng hồ A và B

A B

Hình 3.21: Điều khiển kết cuối đơn trong đồng bộ tương hỗ

Điều khiển kết cuối kép (Double ended control)

Điều khiển kết cuối kép cải tiến được hệ thống đồng bộ, hơn nữa nó độc lập

Chuyển mạch B

Đường truyền

Chuyển mạch A

Đồng hồ

Bộ bù

Bộ trừ

Bộ nhớ đệm

Đồng hồ

g truyền

Bộ nhớ đệm

Bộ bù

Đườn

A B

, : Sai pha tức thời đo tại A và B tương ứng

A B

f , f : Sửa tần số cung cấp cho đồng hồ A và B fA, fB : Tần số đầu ra đồng hồ A và B

với biến đổi trễ. Mặc dù sơ đồ này phức tạp hơn song nó rất có lợi trong một mạng bao gồm các tuyến nối dài. Đầu vào mạch điều khiển là thông tin lệch pha đo được, và thông tin "kết cuối đơn tại tất cả các nút đang hoạt động. Khi sử dụng phương pháp này tần số mạng không biến đổi khi trễ biến đổi.

Hình 3.22: Điều khiển kết cuối kép trong đồng bộ tương hỗ

Mạng đồng bộ tương hỗ có thể không có nguồn chủ.

Hình 3.23: Đồng bộ tương hỗ không có nguồn chủ

Mạng đồng bộ tương hỗ không có tham chiếu chủ sẽ trôi tần số dần do sự già hoá của các bộ dao động tại các nút. Khi một bộ dao động tại một nút biến đổi tần số của nó, tần số trung bình sẽ biến đổi tức là tần số của mạng thay đổi. Mặt khác sự hoá già của các bộ dao động là không đồng đều nên trôi tần số tất yếu xảy ra, dẫn tới mất đồng bộ. Để khắc phục chỉ có thể sử dụng các đồng hồ có độ ổn định rất cao.

Thực hành:

Phân tích các bản tin báo hiệu R2, CCS7

Câu hỏi ôn tập chương 3

1. Em hãy nêu khái niệm, phân loại và chức năng của hệ thống báo hiệu?

2. Em hãy trình bày khái niệm và các loại tín hiệu báo hiệu đường dây thuê bao?

3. Em hãy nêu khái niệm, phân loại báo hiệu trung kế, và khái quát về báo hiệu kênh liên kết CAS?

4. Em hãy trình bày báo hiệu đường dây MFCR2 và thủ đường dây giữa 2 tổng đài?

tục xử

lý báo hiệu

5. Em hãy trình bày báo hiệu thanh ghi MFCR2 và thủ tục xử lý báo hiệu đường dây giữa 2 tổng đài?

6. Em hãy nêu khái niệm, phân loại báo hiệu trung kế, và khái quát về báo hiệu kênh chung CCS?

7. Em hãy trình bày cấu trúc hệ thống và chức năng các khối trong hệ thống báo hiệu số 7?

8. Em hãy trình bày cấu trúc khuôn dạng bản tin MTP mức 2 và ý nghĩa các trường tin trong các bản tin.

9. Em hãy vẽ ISUP?

hình minh hoạ

và trình bày quá trình xử

lý báo hiệu SS7 trong

10. Em hãy trình bày khái niệm đồng bộ, tại sao cần phải đồng bộ cho mạng?

11. Em hãy nêu nguyên nhân và ảnh hưởng của việc trượt bit đối với các dịch vụ viễn thông?

12. Em hãy trình bày phương pháp cận đồng bộ?

13. Em hãy trình bày phương pháp đồng bộ chủ tớ (Master Slaver)?

14. Có những phương pháp đồng bộ

chủ

tớ (Master Slaver) nào? Nêu phương

pháp đồng bộ chủ tớ dự phòng có lựa chọn trước?

15. Có những phương pháp đồng bộ pháp đồng bộ chủ tớ ghép lỏng?

16. Có những phương pháp đồng bộ pháp đồng bộ chủ tớ theo cấp bậc?

chủ chủ

tớ (Master Slaver) nào? Nêu phương tớ (Master Slaver) nào? Nêu phương

17. Em hãy trình bày phương pháp đồng bộ tương hỗ?

18. Em hãy trình bày các phương pháp đồng bộ tương hỗ?

Nội dung:

4.1 Tổng quan

Chương 4

KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH

4.2 Chuyển mạch kênh

4.3 Chuyển mạch gói, ATM, IP

4.1 Tổng quan

4.1.1 Các khái niệm

* Giới thiệu về chuyển mạch số:

Chuyển mạch số là quá trình liên kết các khe thời gian giữa một số các liên kết truyền dẫn kỹ thuật số TDM. Điều này cho phép các tuyến số 2Mbps hay 1,5 Mbps từ các tổng đài khác hay các PABX kỹ thuật số được kết cuối một cách trực tiếp trên chuyển mạch số, không cần chuyển đổi sang các kênh thoại thành phần cho chuyển mạch giống như trong một tổng đài tương tự. Sự bỏ bớt thiết bị như thế trên mỗi kênh làm cho chuyển mạch số được xem là có ưu điểm về giá cả và kích thước. Dĩ nhiên, bất cứ một mạch tương tự nào kết cuối trên tổng đài chuyển mạch số hoặc là các đường thuê bao hoặc là các mạch trung kế hay hợp nối, đều phải được chuyển sang dạng PCM trước khi vào các chuyển mạch số. Tương tự các mạch rời khỏi tổng

đài trên các phương tiện truyền dẫn tương tự

cũng phải được chuyển từ

số sang

tương tự ngay tại ngoại vi của khối chuyển mạch. Các chuyển đổi A/D và D/A, cùng với bất kỳ sự chuyển đổi báo hiệu cần thiết nào được đảm trách bởi “thiết bị liên mạng”

Vai trò của thiết bị liên kết mạng được mô tả trong một kiến trúc tổng quát ở hình 4.1. Hình này trình bày các luồng số PCM nhập vào khối chuyển mạch một cách trực tiếp ngay mức ghép kênh, trong khi các mạch tương tự kết cuối tại mức mạch riêng trên thiết bị liên kết mạng. Do đó, thiết bị liên kết mạng có nhược điểm về giá cả và kích thước so với một tổng đài chuyển mạch số. Đối với các tổng đài trong môi trường truyền dẫn tương tự chiếm ưu thế, điều này có thể là rất quan trọng.

Chương này tập trung chủ yếu vào cơ cấu của chuyển mạch số và cấu trúc của các khối chuyển mạch số thực tế.

Trước khi xem xét chuyển mạch số, cần cân nhắc lại một số các thuật ngữ. Hệ thống chuyển mạch trong một tổng đài tùy trường hợp được gọi với tên khác nhau “chuyển mạch”, “mạng chuyển mạch”, “mạng chuyển mạch trung tâm” hay “khối chuyển mạch”. Để tránh nhầm lẫn với các thuật ngữ được dùng để mô tả các mạng

điện thoại, trong tài liệu này dùng ‘chuyển mạch’ để

mô tả

một phần tử

chuyển

mạch, và ‘khối chuyển mạch’ để mô tả một nhóm các chuyển mạch. Ví dụ như ‘khối chuyển mạch’ tập trung thuê bao.

Một khối chuyển mạch số cung cấp các kết nối giữa một số các hệ thống PCM,

mỗi hệ thống thuê bao gồm 30 hay 24 kênh trong một khung TDM. Các hệ thống PCM kết thúc tại khối chuyển mạch trên các ‘bus’ tốc độ cao. Trong môn ‘Kỹ thuật truyền dẫn’ đã mô tả các mẫu từ mỗi kênh hình thành nên các từ mã PCM 8 bit như thế nào, các từ mã này được truyền trong các khe thời gian trên một bus ngõ nhập vào một khe thời gian trên một bus ngõ ra. Mặc dù thuật ngữ “kênh” và “ khe thời gian” là riêng biệt, nhưng chúng được dùng đồng nghĩa với nhau trong tài liệu. Để cho rõ ràng, sự mô tả này xem chuyển mạch số đơn giản như là các liên kết khe thời gian, tạm để lại

phía sau các mô tả

các dạng khác(như

dữ liệu, báo hiệu, kiểm tra, quản trị) được

truyền qua khe thời gian của kênh.

Các đường số từ các tổng đài khác

Thiết bị liên mạng, A/D, báo hiệu, TDM

Các đường tương tự từ các tổng đài khác và thuê bao

Các đường số tới các tổng đài khác

Thiết bị liên mạng, A/D, báo hiệu, TDM

Khối chuyển mạch số

(Tổng đài kỹ thuật số)

Các đường tương tự tới các tổng đài khác và thuê bao

Hình 4.1 Cấu trúc tổng quát của khối chuyển mạch

Ngay lúc này rất hữu ích khi xem xét một ví dụ đơn giản về kết nối xuyên qua một khối chuyển mạch. Tham khảo hình 4.1, xem xét một cuộc gọi được mang trong khe TS6 của hệ thống PCM A, nó yêu cầu kết nối đến tổng đài qua tuyến trung kế của hệ thống PCM F. Nếu TS6 rảnh trên hệ thống PCM F, thì kết nối có thể được thiết lập bằng cách liên kết hai hệ thống PCM trong khoảng thời gian khi TS6 đến một cách đồng thời trên cả hai hệ thống. Quá trình này là một cuộc nối không gian đơn giản và được gọi là “chuyển mạch không gian số”.

Tuy nhiên, chỉ dựa vào chuyển mạch không gian trong một khối chuyển mạch số sẽ làm xuất hiện các vấn đề tắc nghẽn nghiêm trọng do nhiều khả năng hai hay nhiều cuộc gọi tranh chấp cùng một khe thời gian ngõ ra. Ví dụ tắc nghẽn sẽ xảy ra nếu TS6 của hệ thống PCM F đang bận(giả sử đang kết nối với TS6 của hệ thống PCM C) và do đó không sẵn sàng cho kết nối với TS6 của hệ thống PCM A. Sự tắc

nghẽn này có thể tránh được bằng cách chọn một khe thời gian khác TS6 trên hệ

thống PCM F cho cuộc gọi từ hệ thống A. Thông thường điều này có thể, bởi vì bất cứ khe thời gian tự do nào trên một tuyến đến một tổng đài đều thích hợp cho việc mang thông tin cuộc gọi. Kết nối giữa khe thời gian TS6 trên hệ thống PCM A với một vài khe thời gian khác trên hệ thống PCM F liên hệ không chỉ chuyển mạch không gian số giữa hai hệ thống PCM mà còn liên hệ với “ chuyển mạch thời gian” giữa các khe thời gian khác nhau ở ngõ nhập và ngõ xuất. Các khối chuyển mạch thực tế thông thường dùng một tổ hợp chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian.

Trong các phần sau đây, các chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian được mô tả một cách riêng biệt trước khi sự tổ hợp chúng vào các khối chuyển mạch

được xem xét. Các mô tả này giả

sử rằng tất cả các hệ

thống PCM kết thúc khối

chuyển mạch được đồng bộ để tất cả các khe thời gian tương ứng đến một cách đồng thời xuyên qua các chuyển mạch. Do đó, trên hình 4.1 TS1 của hệ thống PCM A xảy ra đồng thời với các TS1 của các hệ thống B, C, D, E, F, G, H và TS1 của khối chuyển

mạch. Chắc chắn hơn, giả sử rằng các kết nối xuyên qua các chuyển mạch đã được thiết lập.

* Khái niệm chuyển mạch gồm có 3 khái niệm như sau:

Chuyển mạch (Switching) (1) là một kỹ thuật dựa trên các thiết bị phần cứng nhằm thực hiện việc chuyển tiếp vật lý giữa các đầu vào thành các đầu ra phù hợp. Các điểm chuyển tiếp gọi là các điểm nối.

Tổ chức liên minh viễn thông quốc tế ITUT định nghĩa chuyển mạch (2) như sau: "Chuyển mạch là sự thiết lập của một kết nối cụ thể từ một đầu vào đến một đầu ra mong muốn trong một tập hợp các đầu vào và ra cho đến khi nào đạt được yêu cầu truyền tải thông tin".

Định nghĩa chuyển mạch (3): Chuyển mạch là một quá trình thực hiện đấu nối và chuyển thông tin cho người sử dụng thông qua hạ tầng mạng viễn thông. Nói cách khác, chuyển mạch trong mạng viễn thông bao gồm chức năng định tuyến cho thông tin và chức năng chuyển tiếp thông tin. Như vậy, theo khía cạnh thông thường khái niệm chuyển mạch gắn liền với lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI của Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO.

* Chuyển mạch kênh (Circuit Switching): Được định nghĩa là kỹ thuật chuyển mạch đảm bảo việc thiết lập các đường truyền dẫn dành riêng cho việc truyền tin của một quá trình trao đổi thông tin giữa hai hay nhiều thuê bao khác nhau. Nói cách khác, nhằm thực hiện chuyển tiếp hay kết nối giữa kênh đầu vào và kênh đầu ra tạo nên một kênh nối giữa các mạch thuê bao hoặc trung kế hoặc giữa cả hai. Thuê bao hay trung kế còn gọi là các thiết bị kết cuối. Chuyển mạch kênh được ứng dụng cho việc liên lạc một cách tức thời, quá trình chuyển mạch được đưa ra một cách không có cảm giác về sự chậm trễ (thời gian thực) và độ trễ biến thiên giữa bên thu và bên phát hay ở bất kỳ phần nào của hệ thống truyền tin.

Chuyển mạch kênh tín hiệu số: là quá trình kết nối, trao đổi thông tin các khe thời gian giữa một số đoạn của tuyến truyền dẫn TDM số. Có hai cơ chế thực hiện quá trình chuyển mạch kênh tín hiệu số Cơ chế chuyển mạch không gian số (tạo ra các ma trận chuyển mạch) và cơ chế chuyển mạch thời gian số (thực hiện chuyển mạch giữa các khe thời gian).

* Hệ thống chuyển mạch: Quá trình chuyển mạch được thực hiện tại các nút chuyển mạch, trong mạng chuyển mạch kênh thường gọi là hệ thống chuyển mạch (tổng đài) trong mạng chuyển mạch gói thường được gọi là thiết bị định tuyến (bộ định tuyến).

4.1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại chuyển mạch kênh, với mỗi cách phân loại ta có các hệ thống chuyển mạch kênh khác nhau. Có thể phân loại như sau:

4.1.2.1 Phân loại theo công nghệ

Về mặt công nghệ, chuyển mạch chia thành hai loại cơ bản: chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói.

Mặt khác, chuyển mạch còn được chia thành bốn kiểu: chuyển mạch kênh, chuyển mạch bản tin, chuyển mạch gói và chuyển mạch tế bào.

4.1.2.2 Phân loại theo kỹ thuật

* Chuyển mạch tương tự

Hệ thống này dùng các chuyển mạch dựa trên tiếp điểm vật lý của hệ thống cơ khí trong các thế hệ tổng đài tương tự cổ điển.

Điều khiển

Đầu vào

Đĩa tiếp điểm

Đầu ra

Hình 4.2 Chuyển mạch xoay cổ điển

Chuyển mạch phân chia không gian: thực hiện việc chuyển mạch bằng cách mở/đóng các cổng điện tử hoặc các điểm tiếp xúc được bố trí cách quãng nhau như các chuyển mạch xoay và các chuyển mạch có thanh chéo.

Chuyển mạch cơ kiểu chuyển động truyền: là loại chuyển mạch thực hiện

việc vận hành cơ tương tự như chuyển mạch xoay. Chuyển mạch lựa chọn dây rỗi trong quá trình dẫn truyền và tiến hành chức nǎng điều khiển ở mức nhất định. Do tính đơn giản của nó, nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tổng đài tự động đầu tiên phát triển. Tuy nhiên, do tốc độ thực hiện chậm, sự mòn các điểm tiếp xúc, và thay đổi các hạng mục tiếp xúc gây ra do việc rung động cơ học, ngày nay nó ít được sử dụng.

Chuyển mạch cơ kiểu mở/đóng: Loại này đã được phát triển để cải tiến yếu điểm của công tắc cơ kiểu chuyển động truyền bằng cách đơn giản hoá thao tác cơ học thành thao tác mở/đóng. Loại chuyển mạch này không có chức nǎng điều khiển lựa chọn và được thực hiện theo giả thuyết là mạch gọi và mạch điều khiển là hoàn toàn tách riêng nhau. Như vậy, với khả nǎng cung cấp điều khiển linh hoạt, nó được dùng rộng rãi hiện nay và được coi là chuyển mạch tiêu chuẩn, và loại được sử dụng nhiều nhất là loại chuyển mạch thanh chéo.

Chuyển mạch cơ kiểu rơle điện từ: là loại chuyển mạch có rơle điện tử ở

mỗi điểm cắt của chuyển mạch loại thanh chéo. Đối với chuyển mạch cơ loại

mở/đóng được mô tả

trên đây, thì thao tác mở/đóng được thực hiện nhờ

việc định

điểm cắt thông qua thao tác cơ học theo chiều đứng/chiều ngang trong khi chuyển

mạch kiểu rơle điện tử, thì điểm cắt có thể được lựa chọn theo hướng của luồng điện trong cuộn dây của rơle. Vì vậy về nguyên tắc các thao tác cơ học cũng như việc mở/đóng của các điểm tếp xúc thể được tiến hành nhanh chóng hơn.

Chuyển mạch điện tử kiểu chia không gian: Loại này có một cộng điện tử ở

mỗi điểm cắt của chuyển mạch có thanh cắt chéo. Nó có những bất lợi sau đây so với

loại chuyển mạch điểm tiếp xúc; không tương thích với phương pháp cũ do có sự khác nhau về mức độ tín hiệu hoặc chi phí và các đặc điểm thoại khá xấu bao gồm cả hiện tượng mất cuộc gọi và xuyên âm. Do đó, trừ trường hợp đặc biệt, nó chưa được sử dụng rộng rãi.

* Chuyển mạch số

Trong một hệ thống chuyển mạch số thì tín hiệu truyền dẫn qua đường chuyển mạch là tín hiệu số, tín hiệu này có thể mang tiếng nói hay số liệu. Một hệ thống chuyển mạch số thường phục vụ một số nguồn tín hiệu đó được ghép kênh theo thời gian và truyền đi trên các tuyến truyền dẫn PCM.

4.1.2.3 Phân loại theo trường chuyển mạch

* Trường chuyển mạch đơn: Mạng chuyển mạch đang được sử dụng trong các

tổng đài số

nhỏ

hiện nay là mạng chuyển mạch có thể

được xây dựng từ

trường

chuyển mạch đơn gồm có:

Trường chuyển mạch thời gian số (T): sử dụng các bộ nhớ để điều khiển thời điểm ghi và đọc thông tin để sắp sếp lại các khe thời gian. Tín hiệu qua chuyển mạch là tín hiệu số được sắp sếp các thành khung.

Trường chuyển mạch không gian số (S): Chuyển mạch không gian số sử dụng các cổng logic tạo thành các điểm chuyển mạch, dùng các bộ nhớ để ghi địa chỉ điều khiển sự đóng mở của các cổng logic.

* Trường chuyển mạch ghép: là sự kết hợp giữa chuyển mạch thời gian và

chuyển mạch không gian tín hiệu số, thông thường là TST hay TSST. Cấu trúc S TS ít được sử dụng hơn vì lý do cồng kềnh.

4.2. Chuyển mạch kênh

4.2.1 Trường chuyển mạch không gian

4.2.1.1 Khái quát về chuyển mạch không gian

Tầng chuyển mạch không gian số S (Space Switching Stage) cấu tạo từ một ma trận chuyển mạch kích thước M đầu vào và N đầu ra. Lưu ý rằng đây là hệ thống TDM số, do đó mỗi đường PCM vật lý chứa n khe thời gian cho mỗi kênh thoại. Như vậy để kết nối một khe thời gian TSi bất kỳ nào trong một đường PCM bất kỳ phía đầu vào của ma trận chuyển mạch tới khe thời gian TSi của một đường PCM bất kỳ phía đầu ra của ma trận thì một điểm chuyển mạch thích hợp của ma trận chuyển mạch cần phải hoạt động trong suốt thời gian của TS đó và lặp lại với chu kỳ T = 125 s trong suốt quá trình tạo kênh. Trong các thời gian khác, vẫn điểm chuyển mạch đó có thể sử dụng cho các quá trình nối khác. Tương tự như vậy đối với tất cả các điểm chuyển mạch khác của ma trận có thể được sử dụng để thiết lập kênh nối cho các

	Chuyển mạch không gian (S) MxN	PCM O 1
PCM I		PCM O
2 PCM I M		2 PCM O