Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Mạch tự động ghi và trả lời điện thoại LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MẠCH TỰ ĐỘNG GHI VÀ TRẢ LỜI ĐIỆN THOẠI CHƯƠNG I: TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ I. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN TỔNG ĐÀI: Năm 1876 việc truyền tiếng nói qua khoảng cách xa bằng sợi cáp đồng trở thành hiện thực khi Alexander Graham Bell phát minh ra máy điện thọai. Hệ thống tổng đài nhân công được gọi là tổng đài cơ điện được xây dựng ở New Haven của Mỹ năm 1878 là tổng đài thương mại đầu tiên trên thế giới. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ điện thoạ i một cách thỏa đáng, hệ thống tổng đài tự động được A.B Strowger của Mỹ phát minh năm 1889. Phiên bản cải tiến mô hình này gọi là hệ thống tổng đài kiểu Strowger trở thành phổ biến vào các năm 20, trong hệ thống Strowger, các cuộc gọi được kết nối liên tiếp tùy theo các số điện thoại trong hệ thập phân và do đó được gọi là hệ thống từng nấc. Sau chi ến tranh thế giới lần thứ II, nhu cầu về các tổng đài có khả năng xử lí các cuộc gọi tự động nhanh chóng tăng lên. Để phát triễn loại hệ thống tổng đài này yêu cầu phải có sự tiếp cận mới hồn tồn, do cần phải giải quyết các vấn đề phức tạp về tính cước và đối vơi việc xuất hiện một cuộc gọi mới đòi hỏi phải xử lý nhiều tiến trình. Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được ra đời. Hệ tổng đài với các thanh ngang dọc được đặc trưng bởi việc tách biệt hồn tồn chuyển mạch cuộc gọi và các mạch điều khiển. Đối với chuyển mạch ngang dọc, loại thanh ngang dọc kiểu mở đóng được sử dụng, bằng cách sử dụng loại chuyển mạch này có một bộ phận mở đóng có sử dụng rờ-le điện từ. Chất luợng của cuộc gọi được cải thiện rất nhiều. Ngồi ra người ta còn sử dụng một hệ diều khiển chung để điều khiển đồng thời một số trường chuyển mạ ch. khi đó là các xung quay số được lưu trữ vào các mạch nhớ và sau đó bằng một thuật tốn được xác định trước, các thông tin địa chỉ thuê bao bị gọi sẽ được phân tích để lựa chọn, thiết lập tuyến nối tới thuê bao bị gọi. Năm 1965 tổng đài điện tử có dung luợng lớn được gọi là ESS No.1 được lắp đặt và đưa vào khai thác thành công ở Mỹ. Từ đ ó mở ra một kỉ nguyên mới cho hệ thống tổng đài điện tử. Hệ thống ESS No.1 là một hệ tổng đài sử dụng các mạch điện tử, bao gồm các vi mạch xử lí và các bộ nhớ để lưu trữ chương trình cho quá trình xử lí cuộc gọi và khai thác bảo dưỡng. Nhờ đó đã tăng được tốc độ xử lí cuộc gọi, dung lượ ng tổng đài được tăng lên đáng kể. Ngồi ra hệ tởng đài điện tử còn tạo được nhiều dịch vụ mới cung cấp cho người sử dụng, đồng thời để vận hành và bảo dưỡng tốt hơn, tổng đài này được trang bị chức năng tự chẩn đốn. Tầm quan trọng của việc trao đổi thông tin và số liệu một cách k ịp thời có hiệu quả đang trở nên quan trọng hơn khi xã hội tiến đến thế kỉ thứ 21. Để đáp ứng một phạm vi rộng các nhu cầu của con người sống trong giai đoạn đầu của kỉ nguyên thông tin, các dịch vụ mới như dịch vụ truyền số liệu, dịch vụ truyền hình bao gồm cả dịch vụ điện thoại truyền hình, các dị ch vụ thông tin di động đang được phát triển và thực hiện. Nhằm thực hiện có kết quả các dịch vụ này, IDN (mạng số tích hợp) có khả năng kết hợp công nghệ chuyển mạch và truyền dẫn thông tin qua quá trình xử lí số là một điều kiện tiên quyết. Ngồi ra việc điều chế xung mã PCM được dùng trong các hệ thống truyền dẫn đã được áp dụng cho các hệ thố ng chuyển mạch để thực hiện việc chuyển mạch số. Dựa vào công nghệ PCM, một mạng đa dịch vụ số (ISDN) có thể xử lí nhiều luồng với các dịch vụ khác nhau đang được phát triển hiện nay. II. GIỚI THIỆU: 1 Định nghĩa: Tổng đài là một hệ thống chuyển mạch, nó có nhiệm vụ kết nối các cuộc liên lạc từ thiết bị đầu cuối chủ gọi (calling side) đến thiết bị đầu cuối bị gọi (called side). 2 Phân loại : 2.1 Tổng đài nhân công: Tổng đài nhân công ra đời từ khi mới bắt đầu hình thành hệ thống thông tin điện thoại. Trong tổng đài này, việc định hướng thông tin được thực hiện bởi sức người. Nói cách khác việc kết nối thông thoại cho các thuê bao được thực hiện bởi các thao tác trực tiếp của con người. Người thực hiện các thao tác này được gọi là điện thoại viên. Nhiệm vụ của đi ện thoại viên trong tổng đài này bao gồm: - Nhận biết nhu cầu của thuê bao gọi bằng các tín hiệu đèn báo hoặc chuông kêu, đồng thời định vị được thuê bao gọi. - Trực tiếp hỏi thuê bao gọi xem có nhu cầu thông thoại với thuê bao bị gọi nào. - Trực tiếp cấp chuông cho thuê bao bị gọi bằng cách đóng bộ chuyển mạch cung cấp dòng điện AC đến thuê bao bị gọ i nếu thuê bao này không bận. - Trong trường hợp thuê bao bị gọi bận, điện thoại viên sẽ trả lời cho thuê bao gọi biết. - Khi thuê bao bị gọi nghe được âm hiệu chuông và nhấc máy, điện thoại viên nhận biết điều này và ngắt dòng chuông, kết nối hai thuê bao cho phép đàm thoại. - Nếu một trong hai thuê bao gác máy (thể hiện qua đèn hoặc chuông), điện thoại viên nhận biết điều này và tiến hành giải tỏa cuộc gọi, báo cho thuê bao còn lại biết cuộc đàm thoại đã chấm dứt. Như vậy những tổng đài nhân công đầu tiên, các cuộc đàm thoại đều được thiết lập bởi điện thoại viên nối dây bằng phích cắm hay khóa di chuyển. Tại tổng đài phải có một máy điện thoại và các nguồn điện DC, AC để cung cấp cho cuộc đàm thoại, đổ chuông. Nhược điểm của tổng đài nhân công: - Thời gian kết nối lâu. - Dễ bị nhầm lẫn do thao tác bằng tay. - Với dung lượng lớn, kết cấu thiết bị tổng đài phức tạp nên cần có nhiều điện thoại viên làm việc cùng một lúc mới đảm bảo thông thoại cho các thuê bao một cách liên tục. 2.2/ Tổng đài tự động: Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nhất là kỹ thuật điện tử, tổng đài điện thoại đã chuyển sang một phương thức hoạt động hồn tồn mới, phương thức kết nối thông thoại tự động. 2.3/ Tổng đài cơ điện: Kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch bằng cơ khí được điều khiển bằng các mạch điện tử. Trong tổng đài cơ điện việc nhận dạng thuê bao gọi, xác định thuê bao bị gọi, cấp các âm hiệu, kết nối thông thoại… đều được thực hiện một cách tự động nhờ vào các mạch điều khi ển bằng điện tử cùng với các bộ thao tác chuyển mạch bằng cơ khí. So với tổng đài nhân công, tổng đài cơ điện có các ưu điểm lớn sau: - Thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn. - Dung lượng tổng đài có thể tăng lên nhiều. - Giảm nhẹ công việc của điện thoại viên. Tuy nhiên buổi đầu ra đời nó v ẫn còn tồn tại một số nhược điểm: - Thiết bị khá cồng kềnh. - Tiêu tốn nhiều năng lượng. - Giá thành các bộ chuyển đổi bằng cơ khí khá cao, tuổi thọ kém. - Điều khiển kết nối phức tạp. Các nhược điểm càng thể hiện rõ khi dung lượng tổng đài càng lớn. 2.4/ Tổng đài điện t ử: Cùng với sự phát triễn của linh kiện bán dẫn, các thiết bị ngày càng trở nên thông minh hơn, giá thành ngày càng giảm. Nó lần lượt thay thế phần cơ khí còn lại của tổng đài cơ điện. Việc thay thế này làm cho tổng đài gọn nhẹ rất nhiều, thời gian kết nối thông thoại nhanh hơn, năng lượng tiêu tán ít hơn. Dung lượng tổng đài tăng lên đáng kể. Công tác sửa chữa bả o trì, phát hiện hư hỏng cũng dễ dàng hơn. Chính vì vậy tổng đài điện tử hiện nay đã hầu như thay thế hồn tồn tổng đài nhân công và tổng đài cơ điện trên thế giới. Hiện nay trên mạng viễn thông Việt Nam có 5 loại tổng đài sau : - Tổng đài cơ quan PABX: được sử dụng trong các cơ quan, khách sạn và thường sử dụ ng trung kế CO-Line(central office). - Tổng đài nông thôn (Rural Exchange): được sử dụng ở các xã, khu dân cư đông, chợ và có thể sử dụng tất cả các loại trung kế. - Tổng đài nội hạt LE (Local Exchange): được đặt ở trung tâm huyện tỉnh và sử dụng tất cả các loại trung kế. - Tổng đài đường dài TE (Toll Exchange): dùng để kết nối các tỗng đài nội hạt ở các tỉ nh với nhau, chuyển mạch các cuộc gọi đường dài trong nước. - Tổng đài cửa ngõ quốc tế (Gateway Exchange): tổng đài này dùng để chọn hướng và chuyển mạch các cuộc gọi vào mạng quốc tế để nối các quốc gia với nhau, có thể chuyển tải cuộc gọi quá giang. III SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG ĐÀI ĐIỆN THOẠI: Giao tiếp thuê bao Giao tiếp trung kế Các đường Các đường thuê bao trung kế 1 Khối chuyển mạch: 1.1/ Chức năng: Chức năng chủ yếu của khối này là thực hiện thiết lập tuyến nối giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì. Đối với hệ thống chuyển mạch số, để thiết lập tuyến đàm thoại giữa hai thuê bao cần phải thiết lập tuyến nối cho cả 2 hướng: đi và về. 1.2/ Yêu cầu: Khối chuyển mạch phải đảm bảo được khả năng đấu nối giữa một đầu vào bất kì với một đầu ra bất kì, nói cách khác khối chuyển mạch phải có độ tiếp thông hồn tồn (chuyển mạch không vướng – non blocking). 1.3/ Cấu tạo: Bao gồm chuyển mạch điện cơ (chuyển mạch từng nấc, chuyển mạch ngang dọc), chuyển mạch điện tử analog, digital…. Trong tổng đài số trường chuyển mạch số là trường chuyển mạch mà tín hiệu chuyển mạch qua đó dạng số (digital). Trường chuyển mạch số có các Chuyển mạch Báo hiệu thuê bao Báo hiệu trung kế Điều khiển cấu trúc khác nhau tùy theo dung lượng tổng đài và các nhà sản xuất tổng đài mà các trường chuyển mạch có các loại cấu trúc khác nhau. 2 Khối báo hiệu: 2.1/ Chức năng: Thực hiện việc trao đổi thông tin báo hiệu thuê bao, thông tin báo hiệu đường trung kế liên đài đề phục vụ cho quá trình thiết lập, giải phóng các cuộc gọi. Các thông tin này được trao đổi với các hệ thống điều khiển để thực hiện quá trình xử lý cuộc gọi (quá trình tìm chọn và thiết lập, giải phóng tuyến nối cho cuộc gọi). + Báo hiệu thuê bao tổng đài Bao gồm những thông tin đặc trưng báo hiệ u cho các trạng thái: ¾ nhấc tổ hợp – hook off ¾ đặt tổ hợp – hook on ¾ thuê bao phát xung thập phân ¾ thuê bao phát xung đa tần DTMF ¾ thuê bao ấn phím Flash (chập nhả nhanh phím tổ hợp) … + Báo hiệu tổng đài thuê bao Đó là các thông tin báo hiệu về các âm báo như sau: ¾ âm mời quay số ¾ âm báo bận ¾ âm báo tắc nghẽn ¾ hồi âm chuông ¾ xung tính cước 12 Khz, 16 Khz từ tổng đài đưa t ới ¾ ngồi ra còn có các bảng tin thông báo khác và dòng điện chuông 25Hz, 75V-90V từ tổng đài đưa tới thuê bao khi thuê bao bị gọi. Báo hiệu trung kế: là quá trình trao đổi thông tin về các đường trung kế (rỗi, bận, thông tin địa chỉ, thông tin cước, …) giữa hai hoặc nhiều tổng đài với nhau. Trong mạng hợp nhất IDN có 2 phương pháp báo hiệu trung kế được sử dụng: ¾ Báo hiệu kênh riêng CAS ¾ Báo hiệu kênh chung CCS 2.2/ Yêu cầu: Hệ thống báo hiệu của tổng đài phải có khả năng tương thích với các hệ thống báo hiệu của các tổng đài khác nhau trong mạng viễn thông thống nhất, thuận tiện cho sử dụng, dễ dàng thay đổi theo yêu cầu của mạng lưới. 3 Khối Điều Khiển: 3.1/ Chức năng: Phân tích xử lí các thông tin từ khối báo hiệu đưa tới để thiết lập hoặc giải phóng cuộc gọi. Các cuộc gọi có thể là cuộc gọi nội hạt, cuộc gọi ra, cuộc gọi vaò, cuộc gọi chuyển tiếp… Thực hiện tính cước cho các cuộc gọi, thực hiện chức năng giao tiếp người- máy, cập nhật dữ liệu. Ngồi ra khối điều khi ển còn có chức năng thuộc về khai thác bảo dưỡng hệ thống để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy. 3.2/ Yêu cầu: Có độ tin cậy cao, có khả năng phát hiện và định vị hư hỏng nhanh chóng, chính xác, thủ tục khai thác bảo dưỡng linh hoạt, thuận tiện cho người sử dụng, khả năng phát triễn dung lượng thuận tiện… 3.3/ Cấu trúc: Bao gồm tập hợp các bộ xử lý, bộ nhớ (cơ sở dữ liệu), các thiết bị ngoại vi: băng từ, đĩa cứng, màn hình, máy in… hệ thống điều khiển có cấu trúc tập trung, phân tán và cấu trúc điều khiển giữa cấu trúc tập trung và phân tán. Các thiết bị điều khiển phải được trang bị dự phòng để đảm bảo độ tin cậy hệ thố ng. 4 Ngoại Vi Thuê Bao, Trung Kế: 4.1/ Chức năng: Thực hiện chức năng giao tiếp giữa các đường dây thuê bao, các đường trung kế với khối chuyển mạch. Thuê bao được trang bị có thể là thuê bao Analog, Digital tùy theo cấu trúc mạng tổng đài. Trung kế được trang bị có thể là trung kế Analog, Digital. 4.2/ Yêu cầu : Có khả năng đấu nối các loại thuê bao, trung kế khác nhau: như thuê bao analog thông thường, thuê bao số… đường trung kế analog, đường trung kế digital… có trang bị các thiết bị phụ trợ để phục vụ cho quá trìng xử lý cuộc gọi (tạo các loại âm báo, thu phát xung, bản tin thông báo, đo thử…) 4.3/ Cấu trúc: Ngoại vi thuê bao thường có cấu trúc là bộ tập trung thuê bao để thực hiệm tập trung lưu lượng trên các đường dây thuê bao thành một số ít đường PCM nội bộ có mật độ lưu thoại rất nhiều để đưa tới trường chuyển mạch thực hiện điều khiển đổi nối thiết lập tuyến đàm thoại (đối với cuộc gọi ra). Ngoại vi trung kế thực hiện sự phối hợp về tốc độ, pha, tổ chức các kênh thoại trên tuyến PCM giữa đường PCM đấu nối liên đài và đường PCM đấu nối nội bộ trong tổng đài. IV CÁC KỸ THUẬT CHUYỂN MẠCH ĐIỆN TỬ: 1 Các Kỹ Thuật Chuyển Mạch: 1.1 Chuyển mạch theo phương pháp kết nối không gian (space switch): Chuyển mạch không gian thường được sử dụng cho chuyển mạch tương tự. Ngồi ra còn được sử dụng kết hợp với chuyển mạch thới gian trong các hệ chuyển mạch TST, STS, TSTS… Cấu tạo chung của chuyển mạch không gian là các ma trận tiếp điểm N đầu vào và M đầu ra. Mỗi đầu vào bầt kì trong các đầu vào có thể được nối với bất kì đầu ra nào trong M đầu ra. Có 2 loại chuyển mạch không gian là: chuyển mạch không gian tiếp thông hồn tồn (non- blocking) và chuyển mạch không gian tiếp thông không hồn tồn (blocking). • Chuyển mạch tiếp thông hồn tồn: 1 2 3 … M 1 2 3 . . . N M = N Số đầu vào N và số đầu ra M bằng nhau. Như vậy tại một thời điểm đầu vào bất kì sẽ có ít nhất một tiếp điểm nối vớ i đầu ra bất kì. Khả năng thông thoại là 100%. • Chuyển mạch tiếp thông không hồn tồn: Số đầu vào N lớn hơn số đầu ra M. khả năng kết nối đầu vào với %100 N M đầu ra là: 1 2 3 . . . M 1 2 3 N > M . . . N [...]... chuyển mạch TSI người ta phối hợp chuyển mạch thới gian và không gian Đó là các chuyển mạch: • Chuyển mạch TS (Time Space Switching) : 1 n 1 T 1 n n SPACE SWITCH N*N 1 n T Trong chuyển mạch TS bộ chuyển mạch TSI được đưa vào một ma trận vuông chuyển mạch không gian Với cấu hình chuyển mạch này cho phép tăng số lượng thuê bao rất lớn Tuy nhiên nhược điểm chuyển mạch TS là vấn đề nghẽn mạch khi 2 đầu vào... nhấc máy trả lời –tuyến nối được thiết lập: Khi thuê bao bị gọi nhấc máy trả lời, bộ điều khiển đường dây của thuê bao bị gọi xác định được trạng thái này sẽ thông báo cho điều khiển trung tâm, điều khiển trung tâm sẽ thực hiện thiết lập tuyến đàm thoại qua trường chuyển mạch trung tâm Đồng thời các bộ điều các bộ điều khiển mạch điện thuê bao liên quan cũng cắt các mạch điện chuông, mạch điện tạo... cấp 2 Mỗi ma trận cấp 1có N đầu vào và k đầu ra nối vào ma trận cấp 2 Mỗi ma trận cấp 2 có α = N/ n đầu vào và α đầu ra nối với tất cả các ma trận cấp 1 và 3 Tổng số tiếp điểm của hệ thống chuyển mạch: NX = 2Nk + k(N / n )2 Giả sử muốn thiết lập đường nối từ a đến b, trường hợp xấu nhất là (n-1) đầu vào và( n-1) đầu ra của cấp giữa đang dùng Như vậy có (2n2) bộ chuyển mạch của tầng trung tâm không cho... Khi thuê bao nhấc máy gọi đi, mạch điện đường dây thuê bao kín mạch, trên đường dây thuê bao có dòng điện mạch vòng khoảng 20mA, bộ thuê bao sẽ nhận biết được trạng thái thuê bao nhấc máy (chức năng giám sát S) nhờ bộ điều khiển mạch điện thuê bao này và thông báo cho điều khiển trung tâm Điều khiển trung tâm sẽ thực hiện việc xác định: số máy thuê bao, loại máy điện thoại, các dịch vụ mà thuê bao... sửa sai và đưa vào bộ giải mã để phục hồi lại tín hiệu thoại • Chuyển mạch TSI: Tín hiệu từ N đầu phát qua bộ dồn kênh và biến đổi A/D được đưa vào bộ nhớ RAM theo thứ tự ô nhớ nội dung từ 1 đến N tương ứng với 1 đến N thuê bao ở Nû khe trong khung trên đường truyền Địa chỉ ghi được cung cấp bởi bộ quét địa chỉ tuần tự (time slot counter) Khi đọc dữ kiệu ra từ Ram địa chỉ đọc không còn tuần tự mà theo... xong đặc tính của thuê bao chủ gọi và nhận thấy rằng thuê bao có quyền được thiết lập liên lạc Bộ điều khiển trung tâm yêu cầu bộ điều khiển mạch điện thuê bao thiết lập đấu nối giữa thuê bao chủ gọi với khe thời gian có chứa thông tin âm mời quay số của bộ tạo âm báo Đồng thời nếu máy điện thoại là máy điện thoại ở chế độ phát xung đa tần DTMF thì bộ điều khiển mạch điện thuê bao cũng thực hiện đấu... 4.2*106 6.7*107 • Ưu và khuyết điểm của chuyển mạch không gian: Mạng chuyển mạch không gian là 1 loại chuyển mạch đầu tiên trong kỹ thuật chuyển mạch Thế hệ thứ 1 là việc điều khiển kết nối các ma trận chuyển mạch thực hiện bởi con người Với sự phát triển của kỹ thuật điện tử các tổng đài này dần dần được điện tử hóa Ưu điểm của phươbg thức kết nối này là kết cấu đơn giản, chất lượng thông thoại cao vì tín... định xong đặc tính của thuê bao chủ gọi và nhận thấy rằng thuê bao có quyền được thiết lập liên lạc Bộ điều khiển trung tâm yêu cầu bộ điều khiển mạch điện thuê bao thiết lập đầu nối giữa thuê bao chủ gọi với khe thời gian có chứa máy âm mời quay số của bộ tạo âm Đồng thời nếu máy điện thoại là máy điện thoại ở chế độ phát xung đa tần DTMF thì bộ điều khiển mạch điện thuê bao cũng thực hiện đầu nối thuê... chỉ đọc không còn tuần tự mà theo một trình tự do CPU sắp đặt trong quá trình chuyển mạch 1 2 A/D D/A N 1 2 N Bộ nhớ nội dung Bộ đếm dồng bộ Bộ nhớ địa chỉ Chuyển mạch TSI cho phép hoạt động đồng bộ và song song, đơn giản nhưng số lượng thuê bao phụ thuộc vào tốc độ truy xuất và kích thước bộ nhớ Dể dàng tăng dung lượng thuê bao bằng cách tăng bộ nhớ mà mạch không cần thay đổi nhiều, tuy nhiên lúc... gọi: Giả sử máy điện thoại là máy điện thoại ấn phím sử dụng chế độ phát xung đa tần DTMF Khi thuê bao quay con số đầu tiên, mạch thu xung đa tần nhận được sẽ truyền cho bộ điều khiển thuê bao, bộ điều khiển thuê bao sẽ truyền tiếp cho bộ điều khiển trung tâm Bộ điều khiển trung tâm sẽ yêu cầu bộ điều khiển thuê bao ngắt mạch cấp âm mời quay số Thuê bao tiếp tục phát các con số tiếp theo và bộ điều khiển . Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Mạch tự động ghi và trả lời điện thoại LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MẠCH TỰ ĐỘNG GHI VÀ TRẢ LỜI ĐIỆN THOẠI . đài điện thoại đã chuyển sang một phương thức hoạt động hồn tồn mới, phương thức kết nối thông thoại tự động. 2.3/ Tổng đài cơ điện: Kỹ thuật chuyển mạch chủ yếu nhờ vào các chuyển mạch. chuyển mạch điện cơ (chuyển mạch từng nấc, chuyển mạch ngang dọc), chuyển mạch điện tử analog, digital…. Trong tổng đài số trường chuyển mạch số là trường chuyển mạch mà tín hiệu chuyển mạch