THUYẾT HỆ THỐNG THOẠI

Chia sẻ: Ho Phi Hổ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

101
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ba thành phần của mạng điện thoại bao gồm: thiết bị đầu cuối, đường truyền dẫn và thiết bị chuyển mạch. Thiết bị đầu cuối có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện và ngược lại từ tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh cho người dùng. Đường truyền dẫn: nối các điện thoại lại với nhau và truyền các tín hiệu điện giữa chúng. Từ lúc tạo ra điện thoại thì hiển nhiên chúng không thể hữu dụng được nếu không có các thiết bị cho phép các người dùng ở các đầu cuối khác nhau kết nối...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: THUYẾT HỆ THỐNG THOẠI

A. LÝ THUYẾT PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG THOẠI  Ba thành phần của mạng điện thoại bao gồm: thiết bị đầu cuối, đường truyền dẫn và thiết bị chuyển mạch. • Thiết bị đầu cuối có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện và ngược lại từ tín hiệu điện thành tín hiệu âm thanh cho người dùng. • Đường truyền dẫn: nối các điện thoại lại với nhau và truyền các tín hiệu điện giữa chúng. Từ lúc tạo ra điện thoại thì hiển nhiên chúng không thể hữu dụng được nếu không có các thiết bị cho phép các người dùng ở các đầu cuối khác nhau kết nối lại. Thiết bị đó người ta gọi là tổng đài địa phương. • Thiết bị chuyển mạch: hoạt động từ trung tâm tổng đài. Nó được hỗ trợ bằng chức năng phát triển thiết bị người dùng. Các loại chuyển mạch truyền thống thúc đẩy cho các dịch vụ điện thoại được gọi là chuyển mạch theo đường. Cấu hình điểm-điểm để kết nối giữa hai người sử dụng. • Mạng điện thoại hiện đại cơ bản thì có cấu trúc là phải thiết lập hướng đường truyền từ trung kế đến tổng đài địa phương với lưu lượng cao. I.2. Tín hiệu điện thoại và phương tiện truyền dẫn: • Tín hiệu điện thoại được tạo ra từ tiếng nói của con người và được gọi là tín hiệu thoại. • Tín hiệu thoại này có công suất trung bình được phân bố một cách thích hợp để chuyển thành tín hiệu điện với dãy tần số từ 0.1kHz đến 9-10kHz. • Điện thoại sử dụng dãy tần từ 400-3400Hz vì ở đây công suất của thoại phân bổ cao hơn. • Các phương tiện truyền dẫn được sử dụng là: cáp đồng trục, cầu nối vô tuyến, cáp quang. • Thông thường việc kết nối người dùng thì tín hiệu được truyền lan theo hai hướng và được đưa vào trên cùng một đường dây được gọi là kết nối 2 dây. Việc kết nối trong đó có phân chia hướng đường truyền gọi là kết nối 4 dây. Để thực hiện chuyển đổi từ 2 dây thành 4 dây và ngược lại người ta thường sử dụng mạch cầu sai động. Hoạt động của mạch cầu phụ thuộc vào trờ kháng của đường 2 dây. Đơn vị đo công suất là mW và thường được biểu thị bằng đơn vị dB/mW. I.3. Thiết bị người dùng và giao diện: I.3.1. Giao diện người sử dụng: Giao diện người sử dụng gồm hai chức năng: bộ nhận truyền dẫn của tín hiệu thoại và các quy trình truyền tín hiệu. Một chức năng thứ 3 là phát hiện đường quá áp trên thiết bị. Thiết bị có chức năng chuyển đổi tiếng nói thành tín hiệu điện và ngược lại, nó được thiết lập trên thiết bị người dùng.
Trong việc hồi đáp thì đường dây từ tổng đài trung tâm sẽ gửi âm mời quay số đến điện thoại. Một âm với tần số 425Hz, phù hợp với việc điều chế ON/OFF. Với cách này thì tổng đài báo hiệu đến người dùng một cách thích hợp để kết nối. Phần tiếp theo là việc lựa chọn: máy sẽ gửi số điện thoại đến tổng đài để nó nhận dạng số điện thoại cần kết nối. Có 2 loại tín hiệu là xung hoặc đa tần.  Trong quay số bằng xung thì mỗi số cần quay có số lượng xung phù hợp với giá trị. Chằng hạn một xung là số 1, mười xung là số 0. Khoảng mở giữa các xung là 60ms và khoảng đóng ngắt là 40ms. Giữa các số và lần quay tiếp theo sẽ có khoảng dần với thời gian từ 500-800ms.  Tín hiệu đa tần hoạt động với điện thoại điện tử và có thể sử dụng được nhờ vào tổng đài cung cấp việc mã hóa các ‘tone “ mời gọi. Khoảng thời gian của âm khoảng chừng 50ms, giữa các số tiếp theo thời gian dừng nhỏ nhất là 45ms. Mỗi số được gọi tổng đài sẽ kết nối và gửi âm thanh báo rảnh đến điện thoại đang gọi. Âm báo này có tần số 425Hz và được điều chế bằng ON/OFF tương đương với Tone/Pause với tỷ lệ 1/4s. Nếu điện thoại bị gọi bận thì tổng đài người gọi âm báo bận, đó là một chuỗi biến đổi Tone/Pause với chu kỳ là 1s. I.3.2. Giao diện sử dụng: Thiết bị tổng đài kết nối đến đường dây người sử dụng được gọi là giao diện người sử dụng. Các thuộc tính của giao diện người sử dụng như sau:  Năng lượng điện:cung cấp điện áp một chiều từ 48-60V. Và nó được dùng để báo hiệu, tạo ngưỡng cho micro, cung cấp nguồn cho điện thoại.  Bảo vệ quá áp.  Các cuộc gọi áp dụng cho tín hiệu sin với tần số 25Hz và điện áp 75V được dùng cho việc kích hoạt đổ chuông.  Điều khiển và giám sát.  Quan sát. Các tổng đài mới được xây dựng sau này có tất cả các thuộc tính trên và được tích hợp lại. I.4. Đường chuyển mạch: Để thiết lập kết nối giữa 2 người sử dụng người ta sử dụng chuyển mạch điện thoại. Trong đường chuyển mạch thì nguồn từ mạng được sử dụng để tạo ra đường tín hiệu thoại. Nó được giữ chậm để phân phối cho các kết nối cùng khoảng thời gian. Và không thể thay đổi các nguông tương đương với nhau.  Nguyên tắc của chuyển mạch:
Thiết bị có nhiệm vụ kết nối một đầu vào đến một đầu ra phù hợp với lệnh nhận được trong các khoảng thời gian.Trong tổng đài tự động thì nó hoạt động với một đầu vào M đầu ra. Một tổng đài tự động được tạo ra bởi các phần tử sau: • Ma trận chuyển mạch • Đơn vị báo hiệu • Đơn vị điều khiển Thiết bị báo hiệu để cảnh báo các hoạt động ở đầu vào và đưa ra các thông tin trạng thái hoặc lệnh cho bộ điều khiển. Ma trận là các điểm công tác có thể lựa chọn đầu vào và đầu ra. Cuộc gọi của người sử dụng gửi đến tổng đài với các tín hiệu sau: ♦ Yêu cầu kết nối ♦ Các âm quay số của người gọi ♦ Tín hiệu kết thúc đàm thoại Ở phía tổng đài sẽ đưa ra các hoạt động: ♦ Gửi âm mời quay số ♦ Đưa đến âm mời gọi hoặc báo bận ♦ Gửi cuộc gọi thông thường đến thiết bị gọi ♦ Xác định các khoảng thời gian đàm thoại cho tính cước ♦ Ngắt kết nối khi cuộc gọi kết thúc I.5. Ghép kênh tương tự với băng thông: Việc sử dụng nhiều sợi cáp trong truyền dẫn thì trong mạng cẩn phải sử dụng phương pháp ghép kênh. Đây chính là phương pháp ghép kênh phân chia theo không gian. Một phương pháp khác được sử dụng là ghép kênh theo thời gian (TDM) và có thể khai thác được băng thông của cặp 2 dây. Vì thế nhiều kênh thoại được thành đường 2 dây. Băng thông của đường 2 dây được chia thành một lượng các kênh có băng hẹp hơn. Tín hiệu thoại lúc đó được đưa vào mỗi kênh. Nếu đường truyền dẫn dài thì người ta sử dụng các phương tiện như : cáp đồng trục, cầu vô tuyến, vệ tinh hoặc cáp quang. Trong trường hợp truyền dẫn số thì băng thông của tín hiệu được ghép kênh theo kỹ thuật TDM. I.6. Mã hóa PCM và ghép kênh theo thời gian: Các tín hiệu thoại được mã hóa số với các bước sau: ♦ Lấy mẫu dạng sóng tín hiệu ♦ Lượng tử hóa ♦ Mã hóa I.7. Chuyển mạch số:
Việc sử dụng mã hóa PCM của tín hiệu đòi hỏi phải chuyển mạch số. Thông tin được đưa vào các khe thời gian đặc biệt nên tín hiệu đầu vào và đầu ra cũng được cho ra dưới dạng khe thời gian. Để tạo thành việc kết nối giữa 2 tín hiệu thoại số thì nó phải phù hợp với kết nối vật lí. Vì thế nó sẽ có một kết nối không gian và thời gian được gọi là chuyển mạch theo 2 kích thước. Chuyển mạch số gồm 2 giai đoạn: ♦ Dữ liệu PCM 8bit từ ghép kênh đầu vào ở cùng khe thời gian phù hợp với một đầu ra cố định. ♦ Dữ liệu được chuyển sang đầu ra từ một khe cố định. I.9. Cấu trúc khung và đa khung trong hệ thống sơ cấp: 1. Khung: Đây cấu trúc cơ bản trong đa thâm nhập được xuất hiện trong các chu kỳ và dãy các khe phân phối đến các kênh thoại. Theo tiêu chuẩn của CEPT:  Khung bao gồm 32 khe thời gian trong đó có 30 khe dùng cho kênh thoại  Khe 0 dùng cho đồng bộ và khe 16 dùng cho báo hiệu  Các dịch vụ báo hiệu cung cấp cho giao diện người dùng và nó được đưa vào các đường của cấu trúc ghép kênh. 2. Đa khung: Để điều khiển một cách hợp lý tín hiệu thoại của 30 người dùng và tạo ra sự đồng bộ thì người ta tổ chức thành nhóm 16 đơn vị gọi là đa khung. Khe 16 của khung 0 điều chỉnh cấu hình của đa khung trong khi khe 16 của 15 khung còn lại dự trữ cho báo hiệu. 3. Nhiễu đường truyền: Cấu trúc khung và đa khung được tổ chức thích hợp với nhiễu đường truyền. Trong truyền dẫn thì nhiễu nhận được từ việc ghép kênh tín hiệu thoại có quan hệ với đồng bộ bit. Ở nơi nhận thì nhiễu đường truyền sẽ lấy lại đồng bộ khung và đa khung. PHẦN II: CÁC TIÊU CHUẨN THAM CHIẾU II.1. Tổng quát: Các đặc điểm kỹ thuật liên quan đến PCM/EV đều tuân theo tiêu chuẩn của tổ chức tiêu chuẩn châu Âu CEPT. Những đặc điểm kỹ thuật này phù hợp với những khuyến nghị của CCITT. Với chuyển mạch số, hệ thống PCM/EV của tín hiệu thoại gồm 3 quá trình: 1. Mã hóa và giải mã tín hiệu thoại kết nối với các thiết bị đầu cuối. 2. Thiết lập và điều khiển ghép kênh PCM bên trong sự chuyển đổi được thực hiện bằng cách sử dụng ma trận chuyển mạch để tạo ra dòng của tín hiệu thoại
3. Những sự biến đổi bên trong ghép kênh PCM và hệ thống cơ bản của các đầu cuối kết nối đến các nút chuyển mạch trung tâm hoặc đến tổng đài trung tâm. II.2. Mô tả về các tiêu chuẩn: II.2.1. Mã hóa PCM: Một vài thông số kỹ thuật được trình bày cho các chức năng liên quan: - Các thông số kỹ thuật của bộ lọc truyền khử răng cưa. Độ suy hao của bộ lọc thông dải là 30dB với khoảng tần số từ 0 đến 60Hz, và 35dB cho tần số cao hơn 4,6kHz, suy hao tương đối đến 1kHz. - Các tham số kỹ thuật về tần số của bộ lọc thông thấp, bộ lọc khôi phục tín hiệu thoại. Loại suy hao của bộ lọc này là 30dB cho tần số cao hơn 4,6kHz, độ suy hao cho phép 1kHz. - Độ trễ của bộ truyền và nhận tín hiệu > 500µs trong dải tần 600-2800Hz. - Biến điệu méo trên bộ truyền và bộ nhận. Tham số chính liên quan đên sự mã hóa và giải mã tín hiệu là tham số liên quan đến luật nén và giãn nở. Với chuẩn châu Âu luật nén A(=87,6) cung cấp mã đầu ra là nghịch đảo các bit chẵn. Đặc tính truyền của luật A được mô tả trong hình II.1 (Hình II.1) Luật truyền ở hình II.1 là thay đổi theo giá trị mã hóa tuyến tính từ 12bit mã hóa thành 8bit. Loại 8bit thì bit thứ 7 biểu thị dấu của giá trị số kế tiếp. Cột bên trái của hình II.1 mô tả đầu ra với sự nghịch đảo của các bit chẵn; cột bên trái là các loại mã CEPT với nghịch đảo các bit chẵn. Hình II.2 sử dụng các chuẩn của Mỹ. (Hình II.2) Các từ mã của cột bên trái trong hình II.2 bit dấu và bit giá trị của PCM; các từ mã của cột bên phải gồm các bit dấu và các bit giá trị đã chuyển đổi( chuẩn AT & T D3) II.2.2. Ghép kênh phân chia theo thời gian: Về cơ bản các hệ thống truyền phần lớn sử dụng ghép kênh theo các đường T1 của Mỹ và các hệ thống CEPT của châu Âu. Ghép kênh theo các mức DS1 của hệ thống T1 được tổ chức lặp lại hoặc theo chu kỳ frame kiểu D3/D4 (AT&T), mỗi từ mã có 8bit, bit đầu tiên là bit đồng bộ của frame. Báo hiệu trên đường truyền sử dụng mã lưỡng cực được tạo ra từ một mã đơn cực với tốc độ 1544kb/s. Tốc độ của luồng PCM/30 là 2048kb/s, được mô tả trong chương trước sử dụng mã đơn cực với tốc độ 2048kb/s. Khoảng thời gian truyền giữa các frame giữa 2 hệ thống đều là 125µs, tương ứng với một chu kỳ lấy mẫu 1 tín hiệu thoại là 8kb/s. Tổ chức các frame được mô tả trên hình II.3 và II.4. Việc tổ chức các frame này không nhất thiết phải tuân theo một chuẩn nào mà nó sẽ tổ chức theo chuẩn thích
hợp với nó. Ví dụ:nếu ghép theo chuẩn của luồng T1 thì tốc độ ghép kênh của nó là … Hình II.3 Hình II.4 II.2.3 Ghép kênh theo hệ thống CEPT Quá trình ghép kênh ( trên đường truyền) cơ bản của hệ thống CEPT được tổ chức trong quá trình mô tả trước đó( dạng CEPT PCM – 30). Khe thời gian từ 1-15, 17-31 là các kênh dành cho thoại. Báo hiệu dung mã lưỡng cực, được mã hóa theo mã HDB3. Quá trình đồng bộ của hệ thống CEPT gồm: - Đồng bộ khung - Đồng bộ đa khung Quá trình đồng bộ là quá trình chèn thêm vào các tín hiệu trên đường truyền như là quá trình đồng bộ chuỗi nhị phân. Với quá trình đồng bộ khung thì đồng bộ chuỗi là bao gồm thêm khe thời gian thứ 0. Các thành phần của khe thời gian 0 là biến đổi theo cấu hình hiệu chỉnh hoặc không hiệu chỉnh được mô tả trên hình II.5 Số lượng bít
1234567 8 TS0 với khung chẵn X001101 1 TS0 với khung lẻ X1YXXXXX Hình II.5 Trong khe thời gian 0, mỗi frame được cấu hình theo kiểu hiệu chỉnh. Bít thứ nhất của các byte hiệu chỉnh hoặc không hiệu chỉnh được dùng để bổ sung vào đồng bộ sai hoặc để dò tìm lỗi tốt hơn; nói cách khác nó dùng cho báo hiệu quốc tế. Bit Y cung cấp chỉ dẫn báo hiệu cho các thiết bị đầu cuối. Đồng bộ đa khung được chỉ ra ở 4 bit mang giá trị 0 trong khe thời gian thứ 16 của khung F0 trong đa khung. Đa khung truyền các báo hiệu cho tất cả các kênh thoại của hệ thống. Ghép kênh theo CEPT bao gồm 4 bit dùng cho báo hiệu trong bộ ghép kênh PCM30: bit A,B,C,D. Các bit này được truyền trong khe thời gian TS16 của khung F1 đến F15. Cấu trúc đa khung được trình bày trên hình II.7 Báo hiệu trong hệ thống CEPT gồm 1 thuật toán kiểm tra dư chu trình, mục đích của nó là dò tìm lỗi tốt hơn. Phương pháp này là căn cứ vào cấu trúc đa khung, đó là chia đa khung thành 2 đa khung con, mỗi đa khung con gồm 8 frame, Thuật toán kiểm tra sư chu trình gồm có 1 đa thức sinh bậc 4. Các bit đầu tiên của các khung chẵn trong khe thời gian TS0 là các bit kiểm tra dư chu trình (CRC). Còn các khung lẽ thì 6 bit đứng vị trí đầu tiên của mỗi khe thời gian TS0 của mỗi khung lẽ tạo thành từ mã đồng bộ đa khung CRC, 2 bit dùng để chỉ thị lỗi : Si1, Si2. Cấu trúc khung được trình bày trên hình II.8 Loại khung Frame CRC# TS0/bit1 Đồng bộ 0 CRC1 Không đồng bộ 1 0 Đồng bộ 2 CRC2 Đa khung con I Không đồng bộ 3 0 Đồng bộ 4 CRC3 Không đồng bộ 5 1 Đồng bộ 6 CRC4 Không đồng bộ 7 0 Đồng bộ 8 CRC1 Không đồng bộ 9 1
Đồng bộ 10 CRC2 Không đồng bộ Đa khung con II 11 1 Đồng bộ 12 CRC3 Không đồng bộ 13 Si1 Đồng bộ 14 CRC4 Không đồng bộ 15 Si2 Hình II.9 trình bày cấu trúc khung và đa khung trong hệ thống cơ bản CEPT. Hệ thống T1: về cơ bản thì hệ thống này đã được sử dụng ở Bắc Mỹ trong nhiều năm với tốc độ 1544kb/s. Hệ thống này có xuất phát từ luông T1 với tốc đọ 3152kb/s và luồng T2 với tốc độ là 6321,2 kb/s. Báo hiệu của hệ thống T1 là ở mức D1, mã AMI. Ghép kênh theo chuẩn là D3/D4( AT&T) đó là : - Hiệu chỉnh khung - Hiệu chỉnh đa khung Mỗi frame gồm 24 khe time, mỗi khe time gồm 8 bit là các bit sử dụng cho việc truyền các tín hiệu thoại, bit thêm vào đầu mỗi khung là bit đồng bộ. Cấu trúc của một khung trong hệ thống T1 được mô tả trên hình II.10
Hình II.10 Với đa khung 12 khung, hiệu chỉnh khung và đa khung được tạo ra từ các bit đồng bộ khung, bit S trong hình II.10 được mô tả trên hình II.11 Stt khung FT FS Signalling 1 1 2 0 3 0 4 0 5 1 6 1 A 7 0 8 1 9 1 10 1 11 0 12 0 B Trong quá trình đồng bộ thì đầu tiên nó sẽ dò tìm chuỗi FT lặp lại theo kiểu chuỗi là 1010…nó giữ một vị trí cố định trong khi chuyển đổi frame. Chuỗi FS khi đó sẽ được dò để tạo nên hiệu chỉnh đa khung, trước đó thì việc dò tìm chuỗi FS đã được bắt đầu, nó là thiết yếu để chỉ ra vị trí cung cấp chuỗi FT trên frame đã được biến đổi. Ghép kênh theo luồng D3/D4 gồm 2 bit A và B cho việc báo hiệu cho mỗi kênh thoại. Bit A được chèn vào bit thứ 8 trong frame thứ 6, còn ở frame thứ 12 thì bit B được lấy đi( báo hiệu bằng bit bị lấy đi). Vì vậy, ghép kênh theo kiểu D3/D4 tức là chèn thêm các bit thông tin vào mỗi frame thứ 6 của luồng DS1. Chế độ báo hiệu trong mỗi chu kỳ giống nhau, sự đồng bộ khung bị đứt quảng và được ghép lại khi thực hiện khôi phục hiệu chỉnh khung; nghĩa là các bit này đã được kiểm tra chính xác trong hiệu chỉnh đa khung. PHẦN III: FUNCTIONAL DESCRIPTION OF THE SYSTEM PCM/EV III.1 Nhìn chung: Hệ thống PCM/EV gồm các chức năng chính của một chuyển mạch cục bộ số giữa 4 điện thoại. Ba điện thoại sử dụng tín hiệu xung, điện thoại thứ 4 sử dụng tín hiệu đa tần để quay số. Hệ thống gồm các thành phần sau: Giao diện đường đây thuê bao - Đơn vị chuyển mạch số - - Đơn vị giao diện ra bên ngoài - Đường truyền được mô phỏng - Bộ thu - Bộ truyền
Time base - Bộ tạo tone - III.1.1 Giao diện đường dây thuê bao( Bank kênh truyền) - Nhiệm vụ: chuyển đổi tín hiệu tiếng analog sang chuỗi số nhị phân, và ghép vào đường PCM 4 dây. - Gồm: + Mạch giao diện đường dây thuê bao( SLIC). + Mạch mã hóa/giải mã PCM( Codec). + Mạch truy nhập ghép kênh PCM của tín hiệu thu và phát. III.1.2 Đơn vị chuyển mạch số ( Digital Switch) - Nằm giữa chuyển mạch PCM từ thuê bao và chuyển mạch PCM từ đường truyền đưa vào. - Có 2 loại chuyển mạch: chuyển mạch không gian và chuyển mạch thời gian. III.1.3 Giao diện ra đường dây bên ngoài( CEPT Interface) - Giao diện này nằm ở 1 mạch tích hợp nối với tín hiệu PCM của chuyển mạch trung tâm và tín hiệu lưỡng cực ( HDB3) của đường truyền. III.1.4 Bộ truyền ( Bipolar Line Driver) - Chức năng : chèn tín hiệu lưỡng cực được khi phát bởi giao diện CEPT ra đường truyền. III.1.5 Đường truyền( Line) - Được mô phỏng bằng 1 mạng lưới có suy hao và méo. III.1.6 Bộ nhận Chức năng: nhận tín hiệu từ đường truyền, chuyển vào giao diện CEPT - Bao gồm bộ cân chỉnh đường truyền, khôi phục đồng hồ và bộ tách - thông tin. III.1.7 Time base(PCM timing) - Chức năng: phát hiện tín hiệu đồng bộ khung và bit - Hỗ trợ điều khiển thời gian khi thực hiện ghép kênh TDM - Có bộ dao động 4096 KHz III.1.8 Bộ tạo tone: - Chức năng: phát và định thời các tone tín hiệu từ chuyển mạch trung tâm III.1.9 Các đơn vị điều khiển (µP) - Chức năng: điều khiển các kết nối trong hệ thống - Gồm : 1 vi xử lý III.2 Các chức năng của giao diện thuê bao: - Được quản lý bởi SLIC: + Cấp nguồn 48V + Giới hạn đường truyền + Theo dõi vòng đường dây thuê bao
+ Điều khiển chèn cuộc gọi vào đường dây( điều khiển vòng) + Truyền các dạng tín hiệu từ đường dây thuê bao đến đường truyền analog ( transmission output) + Truyền tín hiệu thoại nhận được đến đường dây thuê bao + Báo hiệu trạng thái bận đến chuyển mạch + Truyền điều khiển cuộc gọi III.3 Các chức năng của mạch giải mã PCM - Truyền tín hiệu:  Không hóa( zeroing) thành phần analog được phản xạ trên đường truyền bằng giao diện người dùng;  Giới hạn tín hiệu thoại từ 300-3400Hz để chống chồng phổ.  Lượng tử hóa và mã hóa nhị phân tín hiệu thoại với các luật nén (luật A hoặc luật µ)  Chèn các tín hiệu lấy mẫu từ mã hóa PCM vào khe thời gian. - Thu tín hiệu:  Nhận các mẫu PCM từ kênh truyền  Chuyển các mẫu PCM thành các giá trị lượng tử hóa tương ứng  Lọc các mẫu lượng tử để tái tạo tín hiệu thoại - Lập trình:  Lập trình cho các kênh truyền và thu cho các điện thoại  Lập trình các thanh ghi cho chức năng điều khiển bộ mã hóa/giải mã.  Lập trình đọc và viết thanh ghi được nối tới 6 đương dây giao diện thuê bao. III.4 Các chức năng của ma trận chuyển mạch - Chuyển mạch số: gồm cả chuyển mạch không gian và thời gian. - Gồm 2 bank nhớ 8 bit: bank nhớ thông tin và bank nhớ kết nối  Bank nhớ thông tin: được chia thành 4 khối 32 vị trí, mỗi khối kết nối với một đường dây đầu vào PCM bởi bộ chuyển nối tiếp/song song (SPC). Các mẫu của các khung đến chiếm 32 thanh ghi của Bank nhớ thông tin.  Bank nhớ kết nối: tương tự Bank nhớ thông tin, gồm 4 khối 32 thanh ghi tương ứng với 4 đường dây ghép kênh PCM ra ngoài từ ma trận chuyển mạch. Bank nhớ kết nối xác định vị trí của các khối qua ma trận chuyển mạch - Hai bank nhớ trên được đánh địa chỉ bởi µP qua một giao diện chuẩn (giao diện điều khiển). - Phần đầu ra ma trận chuyển mạch bao gồm:  Bốn thành phần chuyển đổi số với 2 đầu vào và 1 đầu ra  Bốn thành phần ghép kênh song song/ nối tiếp (P/S). - Ma trận chuyển mạch hoạt động ở 2 chế độ:
 Swiching mode: thông tin được truyền trên các kênh của một khung PCM đầu ra được lấy từ các vị trí của Bank nhớ thông tin, được dò ra bởi địa chỉ trong Bank nhớ kết nối. Đầu rat hay đổi về đường kết nối và khe thời gian.  Message mode: thông tin của Bank nhớ kết nối được báo cáo trực tiếp trên bộ ghép PCM đầu ra. Chế độ này cho phép sử dụng ghép PCM đầu ra từ ma trận chuyển mạch cũng như các phương pháp kết nối đa kênh đến các thiết bị khác trong hệ thống. III.5 Các chức năng của hệ thống chính của đường dây ngoài Hệ thống đường dây ngoài gồm: - Mạch giao diện CEPT: giữa bus PCM nội và hệ thống ghép kênh ngoài. - Mạch truyền dẫn: Bộ điều khiển đường dây lưỡng cực (Bipolar Line Driver) - Mạch mô phỏng đường dây đến: Đường dây và bộ tạo nhiễu. - Mạch cân chỉnh xung đếm: Bộ cân bằng kênh (Line equalizer) - Bộ thu đường dây: Bộ lặp PCM. III.5.1 Mạch giao diện: Gồm 4 phần: - Giao diện đến đường dây bên ngoài (giao diện liên kết CEPT) - Giao diện đến bus PCM của chuyển mạch (PCM interface) - Bộ đệm - Mạch định thời và điều khiển (giao diện điều khiển) III.5.2 Mạch truyền dẫn: - Từ hệ thống chính, giao diện đường dây cung cấp 2 đầu vào TxA và TxB tương ứng với xung dương và xung âm của mã lưỡng cực. - Mục đích của mạch này là tạo ra mã HDB3. III.5.3 Mạch mô phỏng đường dây bên ngoài: - Là một mạch thụ động tạo suy hao khoảng 10dB và một cực tần số cố định. - Bộ tạo nhiễu: cung cấp các mức nhiễu cho đường dây để mô phỏng III.5.4 Mạch cân bằng kênh: - Là một mạng 4 cực kết nối một chuỗi các mạch cộng hưởng và một mạch song song. - Mạch cộng hưởng ở tần số 1MHz. III.5.5 Bộ thu đường dây: - Gồm một bộ khuếch đại tín hiệu đặt sau mạng cân chỉnh tự động. - Cần chỉnh tự động cung cấp một đáp ứng với mức zero và một mức thay đổi với giá trị đỉnh của các xung. - Chức năng thứ hai là khôi phục đồng bộ (đồng hồ ở tần sô 2048 Khz). III.6 Các chức năng điều khiển và phụ trợ: - Bao gồm:  Các mạch tạo đồng bộ (PCM timing)  Mạch tạo tone chuyển mạch (tone generrator)  Vi xử lý
Mạch tạo đồng bộ sử dụng bộ dao động 4096 Khz và cung cấp 3 tần số đồng - bộ:  4096 Khz cho ma trận chuyển mạch.  2048 Khz (BCK) cho việc đồng bộ bit các tín hiệu PCM.  8 Khz (FS) cung cấp xung đồng bộ cho các khung PCM. - Mạch tạo tone chuyển mạch:  Tín hiệu sine 425Hz cho âm thanh gọi (free tone)  Tín hiệu sine đã điều chế 425Hz cho âm thanh bận (busy tone)  Tín hiệu sine đã điều chế 425Hz cho việc mời quay số. - Vi xử lý: điều khiển hoạt động của hệ thống qua giao diện điều khiển:  Một cổng nối tiếp với 4 đường kết nối đến các cổng của các bộ CODEC. Truyền báo hiệu, cấu hình của mạch mã hóa PCM.  Một giao diện bus giúp vi xử lý điều khiển ma trận chuyển mạch. III.7 Khả năng của bộ thí nghiệm PCM/EV: - Có 2 chế độ:  Swich mode: là chế độ bình thường, hệ thống hoạt động như một nút chuyển mạch được cài đặt khi bật hệ thống.  Message mode: hệ thống cho phép một số lượng các thông điệp cho tái cấu hình hoặc yêu cầu xác nhận điều khiển hoạt động. - Các thông số của kết nối nối tiếp: tốc độ 1200bps, 1 bit Start, 7 bit thông tin kiểm tra chẵn lẻ, 1 bit Stop. - Các dạng thông điệp:  NM1: máy N goi máy M  NM2: máy N gọi nội hạt cho máy M  NM3: máy N gọi ngoại hạt cho máy M  NM4: máy N gác máy. B. THỰC HÀNH Thuật toán mã hóa số cho tín hiệu voice bao gồm các bước: 1. Sampling( lấy mẫu): Lưu lại những giá trị biên độ của tín hiệu voice, được lấy theo những khoảng thời gian nhất định. Theo lý thuyết lấy mẫu, cần phải lấy mẫu ở tần số 8kHz để đảm bảo khôi phục tín hiệu voice. Vì tần số của tín hiệu voice là 3.4kHz. Muốn khôi phục được thì phải lấy mẫu ở tần số 2x3,4 = 7,8 kHz  8kHz (làm tròn) 2. Quantization( lượng tử hóa ): Các mấu tín hiệu sau khi được lấy mẫu được gán cho những giá trị rời rạc bằng cách so sánh với các mức rời rạc tham khảo lúc này đây, chúng đã là các tín hiệu số với các giá trị biên độ rời rạc  tín hiệu PAM. 3. Coding( mã hóa): Các giá trị biên độ của các tín hiệu số được mã hóa bằng thành các giá trị nhị phân. Nếu ta dùng 8bit để mã hóa cho 1 giá trị biên độ thì:
80000 mẫu/s *8bit/ mẫu= 64kbit/s (Tốc độ truyền của một kênh thoại) Các bit nhị phân này sẽ được truyền đến đầu nhận. Đầu nhân sẽ tổ hợp lại  các tín hiệu PAM, sau đó sẽ tái tạo lại dạng xung analog như ban đầu.  Quá trình truyền 1 tín hiệu analog bằng cách truyền các đoạn mã dưới dạng các bit nhị phân của nó được gọi là PCM transmission. Tất nhiên, tín hiệu nhận được không hoàn toàn giống với tín hiệu ban đầu, bởi vì trong quá trình lượng tử hóa, ta đã làm tròn biên độ tín hiệu với giá trị lượng trử hóa gần nhất  xuất hiện hiện tượng méo lượng tử hóa  nhiễu lượng tử hóa. Nhiễu trong quá trình lượng tử hóa có thể giảm bằng cách tăng số lượng các giá trị lượng tử hóa nhằm làm giảm sai số giữa biên độ tín hiệu lấy mẫu với các giá trị lượng tử. Nếu lấy theo cách này thì độ dài chuỗi bit nhị phân cũng sẽ tăng theo   số bit/ 1 mẫu cũng tăng theo  số bit truyền đi tăng  yêu cầu băng thông rộng hơn trên đường truyền. Ngoài ra, để giảm nhiễu lượng tử, người ta còn sử dụng phương pháp “ nonlinear coding process”. Trong quá trình này, các mức lượng tử hóa không phải là cố định, đối với các tín hiệu có biên độ nhỏ khoảng cách giữa các mức lượng tử nhỏ. Nếu tín hiệu có biên độ lớn  khoảng cách các mức lượng tử lớn. Với phương pháp này thì nhiễu lượng tử sẽ độc lập với mức lượng tử. * Có 2 luật lượng tử hóa không đều: - Luật µ255 của Mỹ. - Luật A (A=87,6) của châu Âu. Để truyền được nhiều kênh thoại trên cùng một đường vật lý, ta phải tiến hành ghép các kênh con lại, sau đó truyền  ơ đây, ta sử dụng phương pháp ghép kênh theo thời gian TDM. Luồng E1: 32 kênh: 30 kênh thoại +2 kênh báo hiệu  32 kênh x 64kb/s = 2048kb/s = 2Mb/s Bài 1: Cách sử dụng PCM/EV 1.1 Mục tiêu: Giải thich những hoạt động cơ bản của hệ thống PCM/EV. Hệ thống bao gồm nhiều khối: - Kết nối dành cho điện thoại xung 1 (EXT.11) - Kết nối dành cho điện thoại xung 2 (EXT.12) - Kết nối dành cho điện thoại xung 3 (EXT.13) - Kết nối dành cho điện thoại đa tần số 4 (EXT.14) - Phần điều khiển tạo nhiễu. - Phần chọn kênh (TS) và kết nối tín hiệu đồng bộ. - Phần kết nối RS232C
Khi lật nắp của hộp lên, sẽ thấy 1 bảng màu xanh, trên đó là sơ đồ khối của hệ thống, ký hiệu các test pointvà các đèn LED hiển thị. 1.2 Các dụng cụ: - Bộ PCM/EV. - 1 điện thoại xung. - 1 điện thoại đa tần. 1.3 Các bước tiến hành: - Kết nối dây nguồn ( nằm ở phía sau bộ PCM/EV) - Kết nối các điện thoại vào bộ PCM/EV – Bật công tắc, kiểm tra trạng thái của các đèn LED. Trong điều kiện bình thường: Các LED sang: + Đèn chỉ thị nguồn. + Voice LED nằm ở RX MPX. + 4 LED ở phần giải mã DTMF. + LED 1 (Switch mode ) ở bộ xử lý. + LED TRAP INT ở bộ xử lý. Các LED tắt: Các LED còn lại. LED BER có thể sáng hoặc tắt, ta có thể điều khiển tắt bằng cách giảm mức nhiễu xuống mức thấp nhất.
- Nhấc điện thoại 1, kiểm tra engage LED sáng (SW HOOK DETECTOR), đợi âm báo mời quay số. - Bấm số để gọi tới các số điện thoại khác, chú ý rằng âm báo mời quay số sẽ biến mất khi ta bấm số đầu tiên.
- Đối với inner connection (cuộc gọi nội bộ): + 11  điện thoại 1 + 12  điện thoại 2 + 13  điện thoại 3 + 14  điện thoại 4 Đối với external connection (cuộc gọi ngoài): - + 21  điện thoại 1 + 22  điện thoại 2 + 23  điện thoại 3 + 24  điện thoại 4 Quan sát engage LED trong suốt quá trình thiết lập cuộc gọi: - + Nhấc máy + Quay số + Kết nối + Bận + Kết thúc Gác máy điện thoại được gọi, kiểm tra tín hiệu voice giữa 2 thiết bị. - Gác máy, lặp lại các quá trình trên với các điện thoại khác. - Chú ý đối với máy điện thoại 4, có bộ DTMF decoder gồm 4 LED. - Khi ta bấm 1 số thì bộ DTMF sẽ giải mã thành các bit nhị phân + 1  0001 + 2  0010 … + 9  1001 + 0  1010 + *  1011 + #  1100 Bài 2: THE CONNECTION PHASE 2.1 Mục tiêu: Bám pha cho các kết nối và ngắt kết nối giữa 2 điện thoại. 2.2 Các thiết bị: - Bộ PCM/EV - Máy dao động ký - Đồng hồ đo 2.3 Các bước thực hiện:
- Khởi động hệ thống, gác tất cả các điện thoại. - Kết nối đồng hồ đo giữa TP1 và TP2, đo được UTP1-TP2 =43V - Nhấc máy 1, kiểm tra sự thay đổi của điện áp UTP1-TP2 = 13,92V, do việc kết nối nhánh của người sử dụng với điện kháng của mạch điện DC - Kết nối 2 thanh đo của dao động ký giữa TP1 và đất, điều chỉnh tỷ lệ ( thường là autoset), lúc này nhìn trên màn hình của dao động ký ta sẽ phát hiện ra âm báo mời quay số (tone to dialling) - Kêt nối dao động ký với TP8, khi quay số 3 sẽ có dạng xung như sau: - Khi quay số 2 và số 4:
- Khi nhấc điện thoại 4 LED SHD ( SLIC 4) sáng, kết nối dao động ký với TP7, ta được - Khi thực hiện cuộc gọi, kết nối dao động ký với TP7 lúc chưa đỗ chuông Lúc đổ chuông -
- Kết nối dao động ký với TP11 khi nhấc máy 1 - Khi nhấc máy 4 dạng xung TP11 - Nhấc 2 máy,thực hiện cuộc gọi máy 1 gọi máy 4