Telephony - Chapter 3: Digital switching in exchange

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