Bài giảng Telephony - Chapter 3: Digital Switching in Exchange - Nguyễn Duy Nhật Viễn

Telephony Nguyễn Duy Nhật Viễn Chapter 3 Digital Switching in Exchange Page 3 Khái niệm Page 4 Chuyển mạch số
Cung cấp nối kết giữa các kênh trong các luồng PCM.
Bao gồm sự truyền dẫn của các từ PCM liên quan ñến 1 kênh trong 1 khe thời gian ở 1 bus ngõ vào và 1 khe thời gian ở bus ngõ ra.
Trao ñổi giữa các khe thời gian thực hiện theo hai phương pháp và có thể tách biệt hoặc phối hợp:
Chuyển mạch thời gian.
Chuyển mạch không gian. Page 5 Chuyển mạch thời gian T
Khái niệm
Sự trao ñổi thông tin giữa hai khe thời gian trên cùng tuyến PCM/TDM. Page 6 Chuyển mạch thời gian T
Nguyên lý
BM: buffer memory, lưu các từ mã tiếng nói.
CM: connection memory, ñiều khiển việc ghi ñọc của BM.
Dung lượng BM:
CBM=R.B (bits),
Dung lượng CM:
CCM=R.log2R (bits).
R: Số khe thời gian/khung
B: số bit mã hóa (8bits). BM CM ðịa chỉ ghi/ñọc Page 7 ðiều khiển trong chuyển mạch T
ðiều khiển tuần tự
ðếm khe thời gian cung cấp ñịa chỉ ghi/ñọc cho các ô nhớ của BM.
ðếm khe thời gian là bộ ñếm có chu kỳ bằng số khe thời gian/khung.
Giá trị ñếm khe tuần tự tăng 1 sau thời gian 1 khe thời gian. ... ... BM #1 #2 #i #R ðếm khe thời gian 1 2 i R Page 8 ðiều khiển trong chuyển mạch T
ðiều khiển ngẫu nhiên
CM ñiều khiển việc ghi ñọc bộ nhớ BM.
Các ô nhớ của CM chứa ñịa chỉ ô nhớ của BM sẽ tiến hành quá trình ghi/ñọc.
Các ô nhớ của CM sẽ ñược ñọc ra 1 cách tuần tự (ñược ñiều khiển ñọc tuần tự). ... #i ... BM ðịa chỉ ghi #1 #2 #i #R TSR TS i TS 2 TS1 #R ... #1 ... #2 CM #1 #2 #i #R Page 9 Chuyển mạch T ghi tuần tự - ñọc ngẫu nhiên DEMUX MUX S/P ... ... ... P/S ðếm khe thời gian ... ‘#j’ ... ‘#i’ ... ðịa chỉ ghi ðịa chỉ ñọc ð ịa c hỉ ñ ọc CM #1 #i #j #R 1 I J R 1 I J R TSj TSi TSi TSj #1 #i #j #R Page 10 Chuyển mạch T ghi tuần tự - ñọc ngẫu nhiên
Mô tả
Các kênh ngõ vào ñược ghép lại thành tuyến TDM bởi bộ MUX.
Tín hiệu ñược chuyển ñổi thành song song (S/P) ñể ghi vào BM.
ðếm khe thời gian ñiều khiển việc ghi (tuần tự).
CM ñiều khiển ñọc (ngẫu nhiên).
Tín hiệu ñược chuyển lại nối tiếp (P/S).
DEMUX tách thành các kênh ñầu ra. Page 11 Chuyển mạch T ghi tuần tự - ñọc ngẫu nhiên
R là số khe thời gian/khung.
BM, CM có R ô nhớ.
Nhu cầu trao ñổi thông tin
Giả sử nhu cầu trao ñổi thông tin là giữa TSi với TSj.
Bộ ñiều khiển nối kết ghi các giá trị như sau:
Giá trị ‘i’ vào ô #j/CM.
Giá trị ‘j’ vào ô #i/CM. Page 12 Chuyển mạch T ghi tuần tự - ñọc ngẫu nhiên
Quá trình chuyển mạch
Trong khe thời gian TSi:
ðếm khe thời gian có giá trị ‘i’, tín hiệu trên TSi/PCMin ñược ghi vào ô nhớ #i/BM.
Ô nhớ #i/CM có giá trị ‘j’ nên nội dung ô #j/BM ñược ñọc ra TSi/PCMout.
Trong khe thời gian TSj:
ðếm khe thời gian có giá trị ‘j’, tín hiệu trên TSj/PCMin ñược ghi vào ô nhớ #j/BM.j
Ô nhớ #j/CM có giá trị ‘i’ nên nội dung ô #i/BM ñược ñọc ra TSj/PCMout.
Quá trình tiếp tục trong các khung tiếp theo
Nhu cầu trao ñổi thông tin ñã ñược thực hiện Page 13 Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên – ñọc tuần tự DEMUX MUX S/P ... ... ... P/S ðếm khe thời gian ... ‘j’ ... ‘i’ ... ðịa chỉ ghi ðịa chỉ ñọc ð ịa c h ỉ ñ ọ c CM #1 #i #j #R 1 I J R 1 I J R TSj TSi TSi TSj Page 14 Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên – ñọc tuần tự
Mô tả
Các kênh ngõ vào ñược ghép lại thành tuyến TDM bởi bộ MUX.
Tín hiệu ñược chuyển ñổi thành song song (S/P) ñể ghi vào BM.
CM ñiều khiển ghi (ngẫu nhiên).
ðếm khe thời gian ñiều khiển việc ñọc (tuần tự).
Tín hiệu ñược chuyển lại nối tiếp (P/S).
DEMUX tách thành các kênh ñầu ra. Page 15 Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên – ñọc tuần tự
R là số khe thời gian/khung.
BM, CM có R ô nhớ.
Nhu cầu trao ñổi thông tin
Giả sử nhu cầu trao ñổi thông tin là giữa TSi với TSj.
Bộ ñiều khiển nối kết ghi các giá trị như sau:
Giá trị ‘i’ vào ô #j/CM.
Giá trị ‘j’ vào ô #i/CM. Page 16 Chuyển mạch T ghi ngẫu nhiên – ñọc tuần tự
Quá trình chuyển mạch
Trong khe thời gian TSi:
Ô nhớ #i/CM có giá trị ‘j’ nên tín hiệu trên TSi/PCMin ñược ghi vào ô nhớ #j/BM.
ðếm khe thời gian có giá trị ‘i’, nội dung ô #i/BM ñược ñọc ra TSi/PCMout.
Trong khe thời gian TSj:
Ô nhớ #j/CM có giá trị ‘i’ nên tín hiệu trên TSj/PCMin ñược ghi vào ô nhớ #i/BM.j
ðếm khe thời gian có giá trị ‘j’, nội dung ô #j/BM ñược ñọc ra TSj/PCMout.
Quá trình tiếp tục trong các khung tiếp theo
Nhu cầu trao ñổi thông tin ñã ñược thực hiện Page 17 ðặc tính của chuyển mạch T
Tồn tại trễ nhưng nhỏ hơn thời gian lấy mẫu tiếng nói.
Tiếp thông hoàn toàn.
Kinh tế.
Thuận tiện ñồng bộ.
Dung lượng bị hạn chế bởi thời gian ghi ñọc bộ nhớ.
Cmax=Rmax=125µs/(TW+TR). Page 18 Chuyển mạch không gian S
Khái niệm
Là sự chuyển ñổi thông tin giữa hai tuyến PCM trong cùng khe thời gian.
Tiếp thông hòan toàn và tiếp thông không hoàn toàn N gõ v ào N gõ v ào Page 19 Chuyển mạch không gian S
Nguyên lý
Mỗi ngõ ra (ngõ vào) ñặt một bộ nhớ ñiều khiển CMi
CMi ñiều khiển việc khóa/mở các ñiểm thông trong thời gian 1 khe thời gian.
Khi ñiểm thông ñược mở thì thông tin từ ngõ vào chuyển ra ngõ ra tương ứng. Page 20 Chuyển mạch không gian S 1 2 3 2 1 3 2 Page 21 Chuyển mạch không gian S
Mô tả:
Xét ma trận chuyển mạch S 4x4, các bộ nhớ CM ñặt ở ngõ ra ñiều khiển mở ñiểm thông trong thời gian 1 khe thời gian.
Giả sử 1 khung có 3 khe thời gian, nên mỗi CM có 3 ô nhớ ñể chứa các ñịa chỉ ñiểm thông.
Mỗi ô nhớ CM gồm log2(4+1)~3bits
Trong ñó, 1 ñịa chỉ thêm vào biểu thị mọi ñiểm thông ñều khóa. Page 22 Chuyển mạch không gian S
Nhu cầu trao ñổi thông tin
Giả sử nhu cầu trao ñổi thông tin như sau:
TS1/busA nối với TS1/busE
TS1/busD nối với TS1/busG
TS2/busB nối với TS2/busE
TS2/busA nối với TS2/busF
TS2/busC nối với TS2/busH
TS3/busC nối với TS3/busE
TS3/busA nối với TS3/busG
Bộ ñiều khiển nối kết ghi thông tin như hình vẽ. Quy ước ñịa chỉ: ’001’: ANDA. ’010’: ANDB. ’011’: ANDC. ’100’: ANDD. ’000’: Mọi ñiểm thông ñều khóa Page 23 Chuyển mạch không gian S
Quá trình chuyển mạch:
Trong khe thời gian TS1:
Ô nhớ #1/CM-E có giá trị ‘001’: cổng ANDA mở nên thông tin chuyển từ TS1/PCMA sang TS1/PCME.
Ô nhớ #1/CM-G có giá trị ‘100’: cổng ANDD mở nên thông tin chuyển từ TS1/PCMD sang TS1/PCMG.
Trong khe thời gian TS2:
Ô nhớ #2/CM-E có giá trị ‘010’: cổng ANDB mở nên thông tin chuyển từ TS2/PCMB sang TS2/PCME.
Ô nhớ #2/CM-F có giá trị ‘001’: cổng ANDA mở nên thông tin chuyển từ TS2/PCMA sang TS2/PCMF.
Ô nhớ #2/CM-H có giá trị ‘011’: cổng ANDC mở nên thông tin chuyển từ TS2/PCMCsang TS2/PCMH. Page 24 Chuyển mạch không gian S
Trong khe thời gian TS1:
Ô nhớ #3/CM-E có giá trị ‘011’: cổng ANDC mở nên thông tin chuyển từ TS3/PCMC sang TS3/PCME.
Ô nhớ #3/CM-G có giá trị ‘001’: cổng ANDA mở nên thông tin chuyển từ TS3/PCMA sang TS3/PCMG.
Quá trình trao ñổi thông tin ñã ñược thực hiện Page 25 ðiều khiển trong chuyển mạch không gian S
ðiều khiển theo ñầu ra
Chọn 1 trong m ñầu vào ñể chuyển thông tin ra ñầu ra mà CM ñiều khiển.
Sử dụng bộ ghép kênh logic số Page 26 ðiều khiển trong chuyển mạch không gian S
ðiều khiển theo ñầu vào
Chọn 1 trong n ñầu ra ñể chuyển thông tin từ ñầu vào mà CM ñiều khiển.
Sử dụng bộ tách kênh logic số DEMUX DEMUX DEMUX CM1 CM2 CMm ... 1 m 2 ... 1 n 2 ... ... ... ......... ... ... ... Page 27 ðiều khiển trong chuyển mạch không gian S
Dung lượng ñiều khiển theo ñầu ra:
Dung lượng ñiều khiển theo ñầu vào: bitsmRnC )1(log.. 2 += bitsnRmC )1(log.. 2 += Page 28 ðặc tính trong chuyển mạch S
Không trễ.
Tin cậy.
Thuận tiện chọn ñường
Không tồn tại ñộc lập. Page 29 Phối ghép giữa các cấp chuyển mạch
Chuyển mạch TS
Chuyển mạch STS
Chuyển mạch TST Page 30 Chuyển mạch TS
Nguyên lý
“Nguyên lý nhớ TS.”
Các khe thời gian ngõ vào ñược lưu lại trong các chuyển mạch T.
ðến khe thời gian tương ứng, nội dung trong các ô nhớ trong các bộ nhớ BM ñược nối với ngõ ra xác ñịnh qua chuyển mạch S. ....... .. Page 31 Chuyển mạch TS
Mô tả:
Các tuyến PCM ñầu vào ñược ghi tuần tự vào các bộ nhớ BM.
CMT ñiều khiển chung việc ñọc các ñịa chỉ (ô nhớ, bộ nhớ): ô nhớ trong các bộ nhớ BM.
CMT gồm R khối nhớ ứng với R khe thời gian/khung.
Mỗi khối nhớ gồm N ô nhớ ứng với khe thời gian nội bộ. Page 32 Chuyển mạch TS
Tín hiệu ñiểu khiển thời ñiểm ñọc ra ñiều khiển việc mở các cổng AND trong khe thời gian nội bộ tương ứng.
Tín hiệu từ các bộ nhớ của chuyển mạch T ñược ghi vào trong các thanh ghi REG tương ứng rồi chuyển ra ñầu ra theo tốc ñộ của tuyến PCM ngõ ra Page 33 .. . .. . Page 34 Chuyển mạch TS
Nhu cầu trao ñổi thông tin:
Giả sử nhu cầu trao ñổi thông tin là giữa TS1/PCM1 với TSR/PCM2.
Bộ ñiều khiển nối kết ghi các giá trị sau vào các ô nhớ của CMT như sau:
Giá trị: (‘R,2’) vào ô nhớ #1/ khối nhớ1 của CMT.
Giá trị: (‘1,1’) vào ô nhớ #2/ khối nhớR của CMT. Page 35 Chuyển mạch TS
Quá trình thực hiện
Xét hướng TS1/PCMin1TSR/PCMin2
Trong khe thời gian TS1  Chuyển mạch T ghi tuần tự, ñọc ngẫu nhiên nên TS1/PCMin1 ñược ghi vào ô nhớ #1/BM1.
Trong khe thời gian nội bộ 2, khe thời gian TSR:  Ô nhớ #2/khối nhớ R/CMT có giá trị ‘1,1’: Nội dung ô nhớ #1/BM1 ñược ñọc ra.  Trong khoảng thời gian này, cổng AND2 mở nên tín hiệu ghi vào REG2 rồi chuyển ra TSR/PCMout2. Page 36 Chuyển mạch TS
Xét hướng TSR/PCMin2TS1/PCMin1
Trong khe thời gian TS2  Chuyển mạch T ghi tuần tự, ñọc ngẫu nhiên nên TSR/PCMin2 ñược ghi vào ô nhớ #R/BM2.
Trong khe thời gian nội bộ 1, khe thời gian TS1:  Ô nhớ #1/khối nhớ 1/CMT có giá trị ‘R,2’: Nội dung ô nhớ #R/BM2 ñược ñọc ra.  Trong khoảng thời gian này, cổng AND1 mở nên tín hiệu ghi vào REG1 rồi chuyển ra TS1/PCMout1.
Quá trình lặp lại trong các khung tiếp theo.
Nhu cầu trao ñổi thông tin ñã ñược thực hiện. Page 37 Chuyển mạch STS
Nguyên lý M M S S ... ... T T S S D D ...... ... ... ... ... ... 1...i...j...R 1...i...j...R1...i...j...R1...i...j...R ... R j i 1 R j i 1 R j i 1 R...i...j...1 R...i...j...1 1 i j R 1 i j R S1 S2T Page 38 Chuyển mạch STS ‘1’ ‘N’ ‘1’ ‘N’ ‘r’ ‘r’ PCMin1 PCMinN PCMout1 PCMoutN CMS1k CMS2k BMk BM1 CMT1 CMTk ... ... ...... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... TSi TSj TSi TSj #r TSiTSj TSiTSj #i #j #i #j #i #j Page 39 Chuyển mạch STS
Mô tả
Nhu cầu trao ñổi thông tin
Quá trình chuyển mạch Page 40 Chuyển mạch TST
Nguyên lý M D T ST Module1 ModuleN Thanh dẫn ra 1 2 N ... ... ... ... 1 R 1 R 1 R 1 R Page 41 Chuyển mạch TST Page 42 ‘i’ ‘i’ ‘B’ PCMinA PCMoutA BMTTA BMTRA CMTTA CMTRA CMSA A B ... Module A ‘j’ ‘j’ ‘A’ BMTTB BMTRB CMTTB CMTRB CMSB ... Module B PCMinB PCMoutB Module S TSi TSi #i #i #r TSr TSr TSr TSr #r TSj TSj #j #j #r#r’ #r’ #r’ TSr’ TSr’ TSr’ Page 43 Chuyển mạch TST
Mô tả
Nhu cầu trao ñổi thông tin
Thực hiện Page 44 Nhận xét