Telephony - Chapter 6: Digital Trunk

Telephony Nguyễn Duy Nhật Viễn Chapter 6 Digital Trunk Page 3 Khái niệm
Trung kế là các tuyến truyền dẫn giữa các tổng ñài PSTN.
Từ năm 1960, các trung kế tương tự ñã ñược sử dụng ñể nối giữa các tổng ñài. Các trung kế này dựa trên cơ sở mạch vòng thuê bao.
Trung kế tương tự bao gồm hai dây tip (T) và ring (R) mang tín hiệu thoại cân bằng hai hướng.
Nhu cầu gọi tăng, yêu cầu tăng các tuyến và khoảng cách các trung kế.
Giải pháp: Ghép kênh. Page 4 Khái niệm
FDM:
Các kênh thoại ñược truyền trên dải tần khác nhau với băng thông 4kHz.
Sử dung cặp dây cho hướng ñi và hai dây cho hướng về với 12 kênh cho mỗi hướng.
TDM:
Các kênh thoại ñược truyền trong các khoảng thời gian khác nhau (khe thời gian).
Tín hiệu số.
Số kênh lớn, khả năng truyền dẫn xa. Page 5 Kiến trúc TDM
Kiến trúc TDM Bắc Mỹ 274.1764032(168xDS1)DS4 44.736672(28xDS1)DS3 6.31296(4xDS1)DS2 3.15248(2xDS1)DS1C 1.54424DS1 Tốc ñộ bits (Mbps) Số kênh thoạiSố hiệu Page 6 Kiến trúc TDM
Kiến trúc TDM Châu Âu 565.1487860(256xE1)E5 139.2641920(64xE1)E4 34.368480(16xE1)E3 8.448120(4xE1)E2 2.04830E1 Tốc ñộ bits (Mbps) Số kênh thoạiSố hiệu Page 7 Kiến trúc TDM
Kiến trúc SONET/SDH STM-649953.28OC-192STS-192 STS-324976.64OC-96STS-96 OC-48 OC-24 OC-12 OC-3 OC-1 Tín hiệu quang Tín hiệu ñiện Tốc ñộ bit (Mbps) Tín hiệu ñiện STM-162488.32STS-48 STM-81244.16STS-24 STM-4622.08STS-12 STM-1155.52STS-3 ---51.84STS-1 SDH (ITU-T)SONET/SDHSONET (Bắc Mỹ) Page 8 Giao tiếp trung kế số Chuyển mạch số Giao tiếp trung kế số ðến tổng ñài khác Từ tổng ñài khác Trung kế số (4dây) Hai dâyThoại số hóa Báo hiệu Thoại số hóa Báo hiệu Xử lý cuộc gọi Page 9 Sơ ñồ khối chức năng DLTU Kết cuối thu Giải mã ñường dây ðệm ñồng bộ khung Tách báo hiệu (CAS, hoặc CCS) Chuyển ñổi nối tiếp/ song song Chuyển mạch bảo vệ TX Tách ñịnh thời Tách ñồng bộ khung 88 8 ... ðến Chuyển mạch số D D F Kết cuối phát Mã hóa ñường dây Chèn báo hiệu (CAS, hoặc CCS) Chuyển ñổi song song/ nối tiếp Chuyển mạch bảo vệ RX 88 8 ... Từ Chuyển mạch số ðồng hồ Tổng ñài Thu/phát báo hiệu (CAS hoặc CCS) Từ Tổng ñài khác ðến Tổng ñài khác ðịnh thời ghi ðịnh thời ñọc Page 10 Sơ ñồ khối chức năng
Mã hóa/Giải mã ñường dây
Chuyển ñổi tín hiệu từ nhị phân sang ñường dây và ngược lại.
Hệ thống cáp ñồng thường dùng các mã ñường dây như HDB3, 4B3T, B8ZS hoặc AMI
Hệ thống sợi quang thường dùng mã 4B5B.
Hệ thống chuyển mạch số dùng tín hiệu PCM
 Chuyển ñổi qua lại.
Thực hiện giải mã ñường dây yêu cầu ñồng hồ bit từ mạch Tách ñịnh thời. Page 11 Sơ ñồ khối chức năng
AMI:  Các bit 0: không truyền tín hiệu.  Các bit 1: truyền xung với cực tính thay ñổi
B8ZS: tín hiệu số là tín hiệu AMI nhưng cứ 8 bits 0 liên tục ñược thay bằng chuỗi xung chứa 2 bit phạm luật .
HDB3: tín hiệu số là tín hiệu AMI nhưng cứ 4 bits 0 liên tục ñược thay bằng chuỗi xung chứa 1 bit phạm luật.
Trong ñó: B là bit 1. 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Binary AMI B8ZS HDB3 Page 12 Sơ ñồ khối chức năng
ðồng bộ khung
Phát hiện khung phân tích thông tin trong tín hiệu số từ giải mã ñường dây ñể tìm ñiểm bắt ñầu khung: TS0.
Cần thiết ñể khôi phục chính xác dữ liệu thoại và dữ liệu số trong các khe thời gian mỗi khung.
Bộ ñệm ñược sử dụng ñể ñồng bộ cho các ñường dây khác nhau.
Luồng PCM ñược ghi vào bộ ñệm với tốc ñộ xác ñịnh từ bộ tách ñịnh thời và ñồng bộ khung.
Nội dung trong bộ ñệm ñược ñọc ra ñồng bộ bởi ñồng hồ tổng ñài ñể ñưa ñến Chuyển mạch ñược ñồng bộ giữa các ñường.
Không cần thiết theo hướng phát vì việc ñịnh thời và ñồng bộ cho tất cả hướng này ñược thực hiện trực tiếp bởi chính tổng ñài. Page 13 Sơ ñồ khối chức năng Khung Khung Khung Khung ðệm ñồng bộ khung ðệm ñồng bộ khung ðệm ñồng bộ khung ðệm ñồng bộ khung ðịnh thời ghi ðịnh thời ghi ðịnh thời ghi ðịnh thời ghi ðịnh thời Tổng ñài Khung Khung Khung Khung ðịnh thời Tổng ñài ðịnh thời ñọc Page 14 Sơ ñồ khối chức năng
Chuyển ñổi nối tiếp/song song
Yêu cầu vì Chuyển mạch số hoạt ñộng với 8 bits song song.
Chuyển mạch bảo vệ
Tùy thuộc theo hệ thống có yêu cầu hay không, họat ñộng trên hai mặt phẳng song song của Chuyển mạch số.
Chuyển mạch bảo vệ cho hướng thu
Giám sát mã kiểm tra trên các ñường dẫn
Xác ñịnh và chuyển mạch giữa các ñường dẫn
Chuyển ñổi Cảnh báo trên hai mặt phẳng chuyển mạch
Chuyển mạch bảo vệ cho hướng phát
Tạo mã kiểm tra
Chia tín hiệu phát thành hai dòng bit ñộc lập Page 15 Sơ ñồ khối chức năng
Tách/ghép báo hiệu
Tùy thuộc hệ thống PCM (32, 24).
Tùy thuộc hệ thống báo iệu (CAS, CCS).
Tách/ghép thông tin báo hiệu trong khe thời gian thích hợp (TS16) ñưa ñến bộ thu phát báo hiệu (CAS, CCS) ñược ñịnh tuyến qua Chuyển mạch số.
Kết cuối thu/phát
Chuyển ñổi tín hiệu phù hợp với ñầu cuối ña dạng của trung kế.
Chuẩn thông dụng: G703. Page 16 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Nguyên lý hoạt ñộng của bộ thu
Mạch khôi phục dữ liệu và ñồng hồ
Nhận tín hiệu số nối tiếp có nhiễu từ ñường trung kế.
Khôi phục ñồng hồ bit từ tín hiệu nhận ñược.
ðồng hồ bit là xung vuông có tần số tương ứng tốc ñộ bit.
ðồng bộ hoạt ñộng của mạch Phát hiện ðồng bộ và Cảnh báo và bộ Chuyển ñổi khe thời gian1.
Tạo tín hiệu số nối tiếp “sạch” từ tín hiệu số nhiễu nhận ñược ở ngõ ra. Page 17 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Sườn lên của ñồng hồ bit ñược khôi phục ñược xếp giữa xung của tín hiệu số nhiễu nhận ñược.
Chú ý: Mạch khôi phục dữ liệu/ñồng hồ phát hiện có tín hiệu nhận ñược từ trung kế hay không.
Khi tín hiệu số nối tiếp có biên ñộ ñủ lớn thì tín hiệu mất tín hiệu LOS (loss-of-signal) ở mức 0. 1 1 0 1 0 1 0 0 1 Page 18 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Mạch giải mã ñường dây
Tín hiệu trên trung kế ñược mã hóa ñường dây ñể tối thiểu hóa chuyển dịch tín hiệu, thường ở dạng B8ZS (DS1) hoặc HDB3 (E1) hiệu chỉnh từ AMI.
AMI:  Các bit 0: không truyền tín hiệu.  Các bit 1: truyền xung với cực tính thay ñổi
B8ZS: tín hiệu số là tín hiệu AMI nhưng cứ 8 bits 0 liên tục ñược thay bằng chuỗi xung chứa 2 bit phạm luật .
HDB3: tín hiệu số là tín hiệu AMI nhưng cứ 4 bits 0 liên tục ñược thay bằng chuỗi xung chứa 1 bit phạm luật.
Trong ñó: B là bit 1. Page 19 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Mạch giải mã ñường dây:
Nhận tín hiệu sau Khôi phục dữ liệu và ñồng hồ
Chuyển ñổi thành dạng NRZ
Gởi tín hiệu ñến mạch Phát hiện ñồng bộ và cảnh báo và Chuyển ñổi khe thời gian 1. 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Binary AMI B8ZS HDB3 Page 20 Chuyển ñổi khe thời gian (Time Slot Interchanger) 1 Phát hiện ñồng bộ khung và cảnh báo Giải mã ñường dây (Line Decoder) Khôi phục ñồng hồ và dữ liệu ðến Chuyển mạch số TX2 DORX ðến Xử lý cuộc gọi (qua chuyển mạch số) Bit Clock Frame Sync. Recov. MF Sync. Recov. TS Clock LFA Dữ liệu ñược khôi phục Tốc ñộ bit ñược khôi phục AIS RAI LOS Từ tổng ñài khác Dây nhậnIRX THU Chuyển ñổi khe thời gian (Time Slot Interchanger) 2 Mạch Báo hiệu và ðồng bộ Mã hóa ñường dây (Line Coder) Từ Chuyển mạch số RX2 DOTX Từ Xử lý cuộc gọi (qua chuyển mạch số) TX Bit Clock TX Frame Sync. ðến tổng ñài khác Dây phátITX PHÁT TX MF Sync. Bit Clock Frame Sync. AIS: Alarm Indication Signal RAI: Remote Alarm Indicator Page 21 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Mạch Phát hiện khung và cảnh báo
Phát hiện khung phân tích thông tin trong tín hiệu số từ giải mã ñường dây ñể tìm ñiểm bắt ñầu khung: ðồng bộ khung.
ðồng bộ khung cần thiết ñể khôi phục chính xác dữ liệu thoại và dữ liệu số trong các khe thời gian mỗi khung.
Ngõ ra Recovered Frame Sync. Cho 1 xung vuông với thời gian tồn tại xung là thời gian 1 TS khi nhận ñược ñồng bộ khung.
ðồng thời, LFA=0 (Loss-Of-Alignment).
Recovered TS Clock: xung vuông với chu kỳ 1 TS.
Recovered MF Sync.: xung vuông bắt ñầu ña khung với thời gian 1 khung (125µs). Page 22 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Phát hiện cảnh báo:
Phân tích thông tin từ Giải mã ñường dây ñể xác ñịnh tín hiệu cảnh báo từ xa.
Khi phát hiện ñược, AIS hoặc RAI =‘1’. Page 23 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Chuyển ñổi khe thời gian 1 (TSI1)
Chuyển tín hiệu số hóa trong khe thời gian từ tín hiệu nhận ñược bởi Khôi phục dữ liệu sang khe thời gian thích hợp ñưa ñến Chuyển mạch số.
Mục ñích:
Chuyển ñổi khe thời gian trước khi ñưa vào chuyển mạch phân chia không gian.
Giảm khả năng nghẽn vì không tìm thấy ñường dẫn.
Tách các thông tin báo hiệu từ khe thời gian TS16 hoặc TS24 ñưa ñến Xử lý cuộc gọi qua DORX. Page 24 Ví dụ một giao tiếp trung kế số Page 25 Ví dụ một giao tiếp trung kế số
Chuyển ñổi khe thời gian 2 (TSI2)
Chuyển tín hiệu số hóa trong khe thời gian từ Chuyển mạch số qua RX2 sang khe thời gian thích hợp trên trung kế.
Mạch ðồng bộ và Báo hiệu
Chèn thông tin ñồng bộ và báo hiệu vào dòng tín hiệu từ TSI2.
Mã hóa ñường dây
Chuyển ñổi tín hiệu nhị phân sang tín hiệu ñường dây như HDB3 hoặc B8ZS.