Hình 6.7. Sơ đồ chuyển mạch không gian
a) Tiếp thông hoàn toàn; b) tiếp thông không hoàn toàn
Điểu khiển trong chuyển mạch S
Việc xác định điểm chuyển mạch có thể thực hiện bàng 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 ngò ra sẽ có các bộ nhớ CM và nội dung trong các ô nhớ của CM sẽ chọn các dòng ngò vào cho cột ngò 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 ngò ra cho dòng ngò vào của nó.
Hình 6.8. Điều khiển theo đầu ra
Có thể bạn quan tâm!
Xem toàn bộ 210 trang tài liệu này.
Theo nguyên lý trên, điều khiển ngò ra có thể sử dụng các bộ ghép kênh logic số MUX. Bộ ghép kênh logic số này cho phép nối đến ngò ra của nó từ một trong n ngò vào tùy thuộc vào địa chỉ nhị phân được cung cấp bởi bộ nhớ điều khiển CM của nó. Số bit nhị phân yêu cầu cho n đầu vào là log2n. Dung lượng tổng cộng của bộ nhớ M là: CCM = R.log2 n (với R là số khe thời gian trong một 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 phân kênh logic số DEMUX, nó cung cấp sự nối kết giữa một ngò vào với 1 trong m ngò ra theo địa chỉ nhị phân xác định trước trong CM ở n ngò vào. Số bit nhị phân yêu cầu cho tổng dung lượng của bộ nhớ CM là:
∑CCM = n.R.log2m.
Hình 6.9. Điều khiển theo đầu vào
6.2.2. Chuyển mạch phân chia thời gian
Chuyển mạch thời gian tín hiệu số T về cơ bản là thực hiện chuyển đổi thông tin từ một khe thời gian này sang khe thời gian khác trên cùng một tuyến PCM.
Về mặt lý thuyết có thể thực hiện bằng 2 phương pháp sau:
- Phương pháp dùng bộ trễ
Nguyên tắc: Trên đường truyền tín hiệu, ta đặt các đơn vị trễ có thời gian trễ bằng 1 khe thời gian.
Hình 6.10. Phương pháp dùng bộ trễ
Hình 6.11. Chuyển mạch giữa hai khe thời gian A và B dùng bộ trễ
Giả sử trong khung có R khe thời gian, trong đó cần trao, đổi thông tin giữa hai 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 R-n bộ trễ sẽ có mặt ở thời điểm TSA. Như vậy việc trao đổi thông tin đã được thực hiện.
Nhược điểm: Hiệu quả kém, giá thành cao.
- Phương pháp dùng bộ nhớ 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 6.12. Phương pháp dùng bộ nhớ đệm
Thông tin phân kênh thời gian được ghi lần lượt vào các tế bào của BM. Nếu b là số bit 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 bR 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 sổ bit trong một từ địa chỉ và cũng là số đường trong
một 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 tự
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 ngò 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 6.13. Điều khiển tuần tự và ngẫu nhiên
+ Ghi tuần tự/đọc 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 khiển việc đọc ra của BM bằng cách cung cấp các địa chỉ của các ô nhớ của BM.
Các kênh thông tin số được ghép với nhau theo thời 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 một 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 kẽ 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 hai 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 kMz do đó cứ 125µs thì ô nhớ BM ghi đọc một 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 dụ: 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 hai 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 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.
Hình 6.14. Ghi tuần tự, đọc ngẫu nhiên Quá trình được tiến hành như sau:
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 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/đọc ra tuần tự
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”.
Hình 6.15. Ghi ngẫu nhiên, đọc ra tuần tự Quá trình thực hiện được 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.
Đặc tính 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 một 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 ngò ra mong muốn.
Hoạt động của CM độc lập với tin tức, có khả năng chuyển đổi thêm các bit 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 một cấp T có thể chuyển mạch 1024 kênh.
Nâng cao khả năng chuyển mạch T
- Ghép kênh với các bit song song:
Việc nâng cao khả năng chuyển mạch của tầng T thực hiện phương thức truyền song song tín hiệu số của một 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 6.16.
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 6.16. Ghi/ đọc song song 8 bit
Để đơn giản, xét ví dụ một khung chỉ có hai kênh. Nhìn vào sơ đồ ta thấy:
Khi thực hiện biến đổi khung từ nối tiếp ra song song thì 8 bit sẽ có 7 bit 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.
Hình 6.17. Ghép 3 tuyến PCM S/P
Quá trình ghép sáu tín hiệu ở ba tuyến PCM khác nhau cũng được mô tả trong hình trên. Tại mỗi bộ s/p có một đầu vào và tám đầu ra. Như vậy, ta có 24 đầu ra khỏi ba bộ s/p tương ứng với line0, line1, line2 và được ghép ở bộ MUX.
Tại đầu ra của bộ MUX, sáu 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 nổi 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 nhập 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.
Phương pháp thâm nhập song song vào tầng T sẽ cho phép giảm sổ lần thâm nhập gần bằng nữa so với thâm nhập truyền thống. Để làm được điều này, bộ nhớ thông tin được chia thành các khối (block). Như vậy, việc đọc thông tin ra khỏi bộ nhớ có thể đồng thời. RAM được chia thành 16 khối, mỗi khối gồm 256 địa chỉ. Như vậy, tổng dung lượng của bộ nhớ T là 256*16 = 4096 địa chỉ.
Xét ví dụ mô tả quá trình thực hiện chuyển mạch qua tầng T theo phương thức: ghi tuần tự, đọc song song với phương pháp truy cập bộ nhớ song song.
Hình 6.18. Thâm nhập song song
Hình 6.19. Dữ liệu đọc ra trong truy cập song song