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.