Giáo trình Kỹ thuật Chuyển mạch và Tổng đài Số - Tác giả: Nguyễn Thanh Hà

Tài liệu PDF bài giảng Chuyện Mạch Nguyên Thành Hà cung cấp nội dung chi tiết về tác phẩm văn học. Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho học sinh và giáo viên.

• Tác giả: Nguyễn Thanh Hà
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH VÀ TỔNG ĐÀI SỐ
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình chuyển mạch Nguyễn Thanh Hà

Giáo trình Kỹ thuật Chuyển mạch và Tổng đài Số của tác giả Nguyễn Thanh Hà là tài liệu chuyên sâu về lĩnh vực viễn thông. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật phát hành năm 2009 tại Hà Nội. Giáo trình trình bày hệ thống kiến thức từ tổng quan đến chuyên sâu về mạng viễn thông. Nội dung bao gồm bốn chương chính. Chương đầu tiên giới thiệu kiến thức tổng quan về mạng và dịch vụ viễn thông. Phần này đề cập đến tổng đài điện tử số SPC và các ưu điểm kỹ thuật số. Chương hai tập trung vào kỹ thuật chuyển mạch kênh. Chương ba trình bày kỹ thuật điều khiển tổng đài. Chương cuối giới thiệu kỹ thuật báo hiệu trong hệ thống viễn thông. Giáo trình phù hợp cho sinh viên và kỹ sư viễn thông. Tài liệu cung cấp nền tảng lý thuyết vững chắc. Người học có thể áp dụng kiến thức vào thực tế vận hành hệ thống tổng đài số.

1.1. Mục lục và cấu trúc nội dung

Giáo trình được tổ chức thành bốn chương lớn. Chương 1 trình bày các kiến thức tổng quan về mạng viễn thông và tổng đài điện thoại. Chương 2 giới thiệu kỹ thuật chuyển mạch kênh bao gồm chuyển mạch không gian và thời gian. Chương 3 đề cập kỹ thuật điều khiển với cấu trúc phần cứng và phần mềm. Chương 4 trình bày kỹ thuật báo hiệu. Mỗi chương được chia thành nhiều mục nhỏ chi tiết. Cấu trúc này giúp người đọc dễ dàng theo dõi và tra cứu. Thứ tự các chương tuân theo logic từ tổng quan đến chi tiết kỹ thuật.

1.2. Đối tượng và phạm vi áp dụng

Giáo trình hướng đến sinh viên ngành kỹ thuật viễn thông và điện tử. Kỹ sư đang làm việc trong lĩnh vực tổng đài cũng tìm thấy giá trị từ tài liệu này. Nội dung phù hợp cho chương trình đào tạo đại học và cao đẳng. Phạm vi áp dụng bao gồm lý thuyết mạng viễn thông cơ bản. Giáo trình cũng đề cập đến kỹ thuật chuyển mạch hiện đại. Kiến thức về tổng đài số SPC giúp hiểu rõ công nghệ truyền dẫn. Người đọc cần có nền tảng kiến thức điện tử và viễn thông cơ bản. Tài liệu hỗ trợ quá trình nghiên cứu và học tập chuyên ngành.

II. Phân tích kỹ thuật chuyển mạch kênh trong giáo trình

Chương hai của giáo trình trình bày kỹ thuật chuyển mạch kênh chi tiết. Chuyển mạch kênh là phương pháp thiết lập đường truyền điểm tới điểm. Kênh dẫn được duy trì trong suốt quá trình trao đổi thông tin. Quá trình này bao gồm ba giai đoạn chính. Giai đoạn đầu tiên là thiết lập kênh dẫn giữa hai đối tượng. Tổng đài phát hiện yêu cầu và xác định đường truyền sẵn có. Giai đoạn hai là duy trì kênh dẫn để truyền dữ liệu. Trong thời gian này, tổng đài truyền tín hiệu giám sát và tính cước. Giai đoạn ba là giải phóng kênh dẫn khi kết thúc cuộc gọi. Đặc điểm nổi bật là đối tượng sử dụng làm chủ kênh dẫn. Điều này giúp đảm bảo chất lượng truyền tải thời gian thực. Tuy nhiên, hiệu suất sử dụng kênh có thể giảm khi tải cao.

2.1. Chuyển mạch phân chia không gian và ghép

Giáo trình phân loại chuyển mạch kênh thành hai loại cơ bản. Chuyển mạch phân chia không gian SDTS sử dụng ma trận kết nối vật lý. Mỗi kết nối chiếm riêng một đường truyền trong mạng. Chuyển mạch ghép MPTS cho phép nhiều kết nối chia sẻ cùng tài nguyên. Phương pháp ghép giúp tăng hiệu suất sử dụng kênh truyền. SDTS đơn giản hơn về mặt kỹ thuật. MPTS phức tạp hơn nhưng tối ưu tài nguyên tốt hơn. Sự kết hợp hai phương pháp tạo ra hệ thống chuyển mạch linh hoạt. Giáo trình trình bày nguyên lý hoạt động của từng loại. Người đọc hiểu được ưu nhược điểm của mỗi phương pháp.

2.2. Chuyển mạch thời gian và không gian PCM

Chuyển mạch PCM bao gồm chuyển mạch thời gian T và không gian S. Chuyển mạch thời gian T hoạt động trên nguyên lý hoán đổi vị trí thời gian. Các mẫu tín hiệu được lưu tạm trong bộ nhớ đệm. Sau đó được đọc ra theo thứ tự khác để tạo kết nối. Chuyển mạch không gian S sử dụng ma trận kết nối không gian. Tín hiệu đi từ đầu vào đến đầu qua qua các nút giao. Giáo trình trình bày phối phép các cấp chuyển mạch TS, STS và TST. Phối phép TST là phổ biến nhất trong tổng đài số hiện đại. Sự kết hợp này đảm bảo tính linh hoạt và hiệu quả cao. Kiến thức này rất quan trọng cho kỹ sư thiết kế tổng đài.

III. Phương pháp điều khiển và cấu trúc tổng đài SPC

Chương ba trình bày kỹ thuật điều khiển tổng đài điện tử số SPC. Cấu trúc phần cứng bao gồm các khối xử lý trung tâm. Nguyên lý làm việc dựa trên sự phối hợp giữa phần cứng và phần mềm. Giáo trình phân loại cấu trúc điều khiển đơn xử lý và đa xử lý. Cấu trúc đa xử lý cho phép xử lý đồng thời nhiều cuộc gọi. Điều khiển trung tâm quản lý việc trao đổi thông tin giữa các bộ xử lý. Cơ cấu dự phòng đảm bảo tính sẵn sàng của hệ thống. Các cấp dự phòng bao gồm đồng bộ, phân tải, nóng và n plus 1. Phần mềm tổng đài được chia thành chương trình hệ thống và chương trình áp dụng. Các module chính bao gồm điều khiển, giao tiếp đường dây và liên lạc nội bộ. Module nhận biết và xử lý lỗi đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

3.1. Cấu trúc phần cứng và điều khiển

Cấu trúc phần cứng tổng đài SPC bao gồm nhiều khối chức năng. Bộ xử lý trung tâm điều phối toàn bộ hoạt động hệ thống. Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu chương trình và dữ liệu cuộc gọi. Các giao diện đường dây kết nối với thuê bao và mạng ngoài. Cấu trúc đơn xử lý phù hợp cho tổng đài nhỏ. Cấu trúc đa xử lý đáp ứng nhu cầu tổng đài lớn. Sự trao đổi giữa các bộ xử lý qua bus nội bộ tốc độ cao. Điều khiển trung tâm phân công nhiệm vụ cho từng bộ xử lý. Hệ thống dự phòng đảm bảo không gián đoạn dịch vụ. Giáo trình mô tả chi tiết từng loại cấu trúc điều khiển.

3.2. Cấu trúc phần mềm tổng đài

Phần mềm tổng đài gồm chương trình hệ thống và chương trình áp dụng. Chương trình hệ thống quản lý tài nguyên và điều phối hoạt động. Chương trình áp dụng xử lý các chức năng nghiệp vụ cụ thể. Module điều khiển chính là trung tâm của toàn bộ phần mềm. Module giao tiếp đường dây xử lý tín hiệu từ thuê bao. Module liên lạc nội bộ quản lý trao đổi giữa các khối xử lý. Module liên lạc ra ngoài kết nối với mạng viễn thông bên ngoài. Module nhận biết và xử lý lỗi đảm bảo độ tin cậy hệ thống. Phần mềm được thiết kế để dễ dàng cập nhật và nâng cấp. Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phân chia module rõ ràng.

IV. Giá trị và ứng dụng giáo trình chuyển mạch Nguyễn Thanh Hà

Giáo trình Kỹ thuật Chuyển mạch và Tổng đài Số của Nguyễn Thanh Hà mang giá trị lớn. Tài liệu cung cấp kiến thức nền tảng vững chắc về viễn thông. Nội dung được trình bày logic từ tổng quan đến chi tiết kỹ thuật. Giáo trình giúp người học hiểu nguyên lý hoạt động tổng đài số. Kiến thức về chuyển mạch kênh là cơ sở cho hệ thống truyền dẫn hiện đại. Kỹ thuật điều khiển SPC được áp dụng rộng rãi trong thực tế. Phần mềm tổng đài với cấu trúc module giúp dễ bảo trì và nâng cấp. Giáo trình cũng đề cập đến kỹ thuật báo hiệu quan trọng. Người đọc nắm được toàn bộ quy trình xử lý một cuộc gọi. Tài liệu phục vụ tốt cho đào tạo kỹ sư viễn thông. Kiến thức trong giáo trình vẫn còn giá trị trong thời đại công nghệ số.

4.1. Giá trị đào tạo và nghiên cứu

Giáo trình phục vụ đào tạo sinh viên kỹ thuật viễn thông hiệu quả. Nội dung phù hợp với chương trình đại học chuyên ngành điện tử. Kiến thức lý thuyết được trình bày song song với ví dụ thực tế. Sinh viên hiểu được cấu trúc và nguyên lý tổng đài số. Giáo trình cung cấp nền tảng để nghiên cứu sâu hơn về viễn thông. Nhiều đề tài nghiên cứu xuất phát từ nội dung giáo trình. Tài liệu cũng hữu ích cho kỹ sư trong quá trình làm việc. Kiến thức về chuyển mạch giúp hiểu rõ hệ thống mạng hiện đại. Giáo trình được nhiều trường đại học sử dụng làm tài liệu tham khảo. Giá trị học thuật của giáo trình được đánh giá cao.

4.2. Ứng dụng thực tế trong ngành viễn thông

Kiến thức từ giáo trình được áp dụng trong vận hành tổng đài thực tế. Kỹ thuật chuyển mạch kênh là nền tảng cho mạng thoại truyền thống. Hệ thống SPC vẫn hoạt động tại nhiều tổng đài trên toàn quốc. Hiểu biết về cấu trúc phần cứng giúp kỹ sư bảo trì thiết bị. Kiến thức phần mềm hỗ trợ quá trình nâng cấp hệ thống. Kỹ thuật báo hiệu đảm bảo cuộc gọi được thiết lập chính xác. Giáo trình cung cấp cơ sở để hiểu công nghệ viễn thông mới. Nhiều nguyên lý trong giáo trình áp dụng cho mạng IP hiện đại. Kỹ sư viễn thông cần nắm vững nền tảng này. Giáo trình là tài liệu tham khảo không thể thiếu trong ngành.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CÁC KIÉN THỨC TỎNG QUAN 1.1 MẠNG VÀ DỊCH v ụ VIẺN THÔNG 1.1 M ạng viễn thông 1.1 Khái niệm Mạng viễn thông là tất cả những trang thiết bị kỹ thuật được sử dụng để trao đổi thông tin giữa các đối tượng trong mạng. Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu thông tin liên lạc ngày càng tăng. Nhiệm vụ thông tin liên lạc được mạng lưới bưu chính viễn thông đảm nhiệm. Để đáp ứng nhu cầu thông tin thì mạne phải ngày càne phát triển.

Quá trình phát triển của mạng đã trải qua nhiều aiai đoạn. Ban đầu là mạng điện thoại tương tự, dần dần điện báo, telex, facsimile, truyền số liệu. cũng được kết họp vào. Với sự ra đời của kỹ thuật số đã thúc đẩy SỊI' phát triển tiến một bước dài trở thành mạng viễn thông hiện đại với rất nhiều dịch vụ.2 Cúc íhành phần của mạng viễn thông Thiết bị phát Node chuyển Node chuyển Thiết bị thu mạch mạch Hình 1-1: Các thành phần mạng viễn thông.

Một mạng thông tin phải được cấu thành bởi các bộ phận sau: • Thiết bị thu/phát Là các thiết bị vào ra, thiết bị đầu cuối để gửi thông tin vào mạng và lấy thông tin ra từ mạng. • 'Node chuyển mạch Thu thập thông tin của các đối tượng và xử lý để thoả mãn các yêu cầu đó. Bao gồm hai nhiệm vụ: 13 + Xử lý tin (CSDL): xử lý, cung cấp tin tức. Node chuyển mạch hay tổng đài là nơi nhận thông tin rồi truyền đi.

Tùy theo loại tổng đài mà ta có thể thâm nhập trực tiếp hay gián tiếp vào nó. Vỉ dụ : với tổng đài nội hạt, thuê bao có thể trực tiếp thâm nhập vào tổng đài còn đối với tổng đài chuyển tiếp thì không, nó chỉ nhận tín hiệu rồi truyền đi từ tổng đài này sang tổng đài khác. Cũng có loại tổng đài vừa là chuyển tiếp vừa là nội hạt. Bộ phận chính của node chuyển mạch là trường chuyển mạch.

Với một sự điều khiển thì bất kỳ đầu vào của trường chuyển mạch có thể nổi tới bất kỳ đầu ra của nó, điều này đảm bảo bất kỳ một thuê bao nào trong mạng có thể giao tiếp với bất kỳ một thuê bao khác đang rỗi. • Hệ thong truyền dẫn (mạng truyền dẫn) Hệ thống truyền đẫn là phần nối các node chuyển mạch với nhau hoặc node chuyển mạch với thuê bao để truyền thông tin giữa chúng. Người ta sử dụng các phương tiện truyền dẫn khác nhau như thông tin dây trần, thông tin viba số, thông tin cáp quang, thông tin vệ tinh. Hiện nay, ở nước ta chủ yếu là viba số và cáp quang.

Thône tin vệ tinh sử dụng trong liên lạc quốc tế, còn thông tin dây trần hiện nay hầu như không sử dụng. Toàn bộ các đường nối giữa các node chuyển mạch tới thuê bao là đường dây thuê bao, còn nổi giữa các node chuyển mạch là đường dây trung kế. • Phần mềm của mạng Giúp cho sự hoạt động của 3 thành phần trên có hiệu quả. Trong đó, sự hoạt động giữa các node chuyển mạch với nhau là có hiệu quả cao còn sự hoạt động giữa node và thuê bao là có hiệu quả thấp.3 Các ph ư ơ n g pháp tổ chức mọng • Mạng lưới (Mesh) Nếu bạn được giao cho một nhiệm vụ thiết kế một mạng điện thoại thì bạn phải làm gì? Nếu sổ thuê bao ở vùng A là không nhiều lắm, có thể bạn sẽ xây dựng một mạng như hình sau; 14 Hình 1-2: Một tổng đài cho nhiều thiiê bao.

Nhưng với số thuê bao ở một vùng lân cận (B) chưa có tổng đài muốn trao đổi thông tin với vùng A thì có hai giải pháp đặt ra là: Thứ nhất, thêm các bộ tập trung đường dây đặt ở vùng lân cận (B) và nối trực tiếp đến tổng đài đang họat động ở vùng A. Cách này đơn giản, nhưng chỉ đáp ứng được với một số lượng thuê bao ở vùng B nhỏ và nhu cầu trao đổi thông tin sang vùng A là ít và tính kinh tế không cao đối với số lưọ'ng thuê bao của vùng B là lớn. Thứ hai, thêm một tổng đài như sau: Hình 1-3: Sự nổi kết giữa hai tổng đài. Với giải pháp trên, thông tin có tính an toàn cao hơn,đồng thờichi phí của mạng ít hơn nếu số lưọng thuê bao vùng B là nhiều.

Trong mạng lưới, tổng đài có cùng một cấp. Các tổng đài đều là tổng đài nội hạt có thuê bao riêng. Các tổng đài được nối với nhau từng đôi một. Như vậy mỗi thuê bao của tổng đài khác đều đi bằng đường trực tiếp từ tổng đài này đến tổng đài kia mà không qua một tổng đài nào trung gian cả.

15 Hình 1-4: Mạng lưới. Mạng này có ưu điểm là thông tin truyền trực tiếp từ thuê bao này đến thuê bao kia chỉ qua tổng đài chủ của thuê bao ấy thôi. Tuy nhiên, khi số lượng tổng đài tăng lên khá lớn thì việc nối trực tếp giữa các tổng đài là phức tạp và cần nhiều tuyến truyền dẫn. Mặc khác, khi tuyến truyền dẫn giữa các tổng đài bị hỏng thì sẽ không có đường thay thế bằng cách qua tổng đài khác.

Trong thực tế, mạng này không tồn tại đơn độc. • Mạng sao (star) Mạng sao là loại mạng phân cấp, có một tổng đài cấp cao và nhiều tổng đài cấp dưới. Tất cả các tổng đài cấp dưới đều được nổi với các tổng đài cấp cao và giữa các tổng đài cấp dưới không nối nhau. ___ t f Tông đài câp cao Tổng đài nội hạt Hình 1-5: Mạng sao.

16 Tổng đài cấp cao là một tổng đài chuyển tiếp, không có thuê bao riêng. Giao tiếp giừa các thuê bao trong cùng một tổng đài là do tổng đài đó đảm nhận, không ảnh hưởng đến tổng đài khác. Khi thuê bao của tổng đài này muốn nối với tổng đài khác thì việc chuyển tiếp thông qua tổng đài chuyển tiếp và không có đường trực tiếp. Mạng sao được mô tả như hình trên.

ư u điểm chủ yếu của mạng là tiết kiệm đường truyền, cấu hình đơn giản. Nhưng đòi hỏi tổng đài chuyển tiếp phải có dung lượng cao, nếu tổng đài này hỏng thì mọi liên lạc bị ngừng trệ. • Mạng hỗn hợp Để tận dụng ưu điểm và khắc phục nhược điểm của hai loại tổng đài trên, người ta đưa ra mạng hỗn hợp, trong đó một phần là mạng sao và phần kia là mạng lưới, với các cấp phân chia khác nhau. Tuy nhiên, một mạng quốc gia không phái lúc nào cũng tuân thủ theo chuẩn CCITT mà nó còn có thể thay đổi sao cho phù hợp với đặc điểm kinh tế, xã hội và quan trong nhất là nhu cầu trao đổi thông tin.

Ví dụ một mạng quốc gia tiêu biểu như sau : + Tổng đài chuyển tiếp quốc gia NTE: Là tổng đài cấp dưới của tổng đài chuyển tiếp quốc tế (ITE), Tổng đài này có hai nhiệm vụ: - Chuyển tiếp cuộc gọi liên vùng. - Chuyển tiếp các cuộc gọi ra tổng đài quốc tế. + Tỏng đài chuyển tiếp vùng LTE: Tương tự như tổng đài chuyển tiép quốc gia, nhưng nó quản lý theo vùng, tổng đài này có thể có thuê bao riêng. + Tổng đài nội hạt LE: Tiếp xúc trực tiếp với thuê bao.

Liên lạc giữa các thuê bao của nó là do nó quản lý, không liên quan đến các tổng đài cao hơn. Khi thuê bao muốn gọi ra thì nó chuyển yêu cầu đến tổng đài cấp cao hơn. Loại này vừa có thuê bao riêng vừa có đường trung kế. + Tồng đài PABX: Đối với thuê bao thì nó là tổng đài còn đối với tổng đài cấp trên thì nó lại là thuê bao vì dây truyền dẫn là dây thuê bao.

số thuê bao thường nhỏ, nhu cầu liên lạc trong là lớn. + Tập trung thuê bao: Giải quyết trường họp quá nhiều đường dây từ thuê bao tới tổng đài. 17 IC : International Center QC : Q uaternary Center TC : Tertiary Center sc : Secondary Center PC : Prim ary Center LE : Local Exchange Hĩnh 1-6: Mạng hỗn hợp theo phân cẩp theo chuẩn của CCỈTT.■ ■■ Hĩnh 1-7: Mạng hỗn hợp của quốc gia tiêu biểu. 18 Để đảm bảo độ tin cậy, người ta tổ chức các tuyến dự phòng.

Nó có nhiệm vụ phân tải, đáp ứng nhu cầu thông tin lớn và tránh hiện tượng tắc nghẽn.2 Dịch vụ viễn thông L 1.1 Khái niệm Thổng tin I______ Bưu chính ầ Viẻn thõng Thoại Telex Teletex Facximine VideoText Sỗ lièu Hình 1-8: Viên thông, một trong các dạng đặc biệt của truyền thông. ''Truyền thông”: là sự trao đổi thông tin của các đối tượng có nhu cầu trao đổi thông tin với nhau bằng con đường này hoặc đường khác. "‘'Viễn thông”: là một trong số công cụ truyền íhông. Truyền thông là một khái niệm rộng.

Viễn thông có thể coi như là một bộ phận của toàn bộ xã hội truyền thông. Giả sử, ta đặt hàng bằng điện thoại, thì đó là dạnẹ truyền thôna, rất đặt biệt. Viễn thông là ám chỉ một khoảng cách địa lý được bắc càu để “/rao đổi thông tin từ xá’\ ""Dịch vụ viễn thông”-, là hình thái trao đổi thông tin mà mạng viễn thông cung cấp. ""Dịch vụ vật m ang”: Dịch vụ vật mang cho ta khả năng sử dụng các dịch vụ viễn thông.

Khi ta gửi thư, thì hệ thống bưu chính dịch vụ như thùng thư, phòng phát thư, chuyển thư. hình thành dịch vụ vật mang là “gửi thư”. Chúng ta có các dịch vụ vật mang khác trong viễn thông như dịch vụ vật mang điện thoại, dịch vụ vật mang telex v. 19 Hĩnh 1-9: Dịch vụ xa và dịch vụ vật mang.

Dịch vụ vật mang chỉ là sự cung cấp của một hệ thống truyền tải cho sự trao đổi thông tin. Dịch vụ xa có tính bao hàm hơn, nó không chỉ cung cấp mở hệ thống truyền tải mà còn các chức năng như nối kết, đánh địa chỉ, đồng nhất ngôn ngữ, dạng thông tin.2,2 Các dịch vụ viễn thông - Thoại: Sự trao đổi thông tin bằng tiếng nói, với đầu cuối là máy điện thoại. Dịch vụ thoại là dịch vụ trải rộng nhất trong loại hình viễn thông. Dùng điện thoại, trên thực tế ta có thể gọi mọi nơi trên thế giới.

- Telex: Thiết kế mạng telex dựa trên thiết kể mạng điện thoại, với các đầu cuối là máy telex thay vì máy điện thoại. Tuy nhiên, việc truyền các ký tự không phải là âm thanh mà bằng các mã do các mức điện áp tạo nên. Tốc độ chậm (50bits/s), không kể một sổ ký tự đặc biệt thì chỉ có chữ cái mới được truyền đi. - Teletex: Nó có thể sử dụng như telex thông thường nhưng tốc độ là 2400 bits/s thay vì 50 bits/s.

Hơn nữa, nó có bộ ký tự bao gồm chữ cái và chữ con.