Bài giảng Kỹ thuật chuyển mạch báo hiệu - Chương 1: Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) - Bài 1: Chuyển mạch kênh

CHƯƠNG 1: CHUYỂN MẠCH KÊNH
(CIRCUIT SWITCHING)
NỘI DUNG
• Bài 1: Chuyển mạch kênh
• Bài 2: Chuyển mạch không gian tương tự
• Bài 3: Điều chế biên độ xung PAM
• Bài 4: Công nghệ PCM và chuyển mạch
số
BÀI 1: CHUYỂN MẠCH KÊNH
• NỘI DUNG:
1. Khái niệm chuyển mạch
2. Chuyển mạch kênh
3. Phân loại chuyển mạch kênh
CHUYỂN MẠCH
Khái niệm:
• Chuyển mạch là
sự thiết lập kết nối
theo yêu cầu để
truyền thông tin từ
ngõ vào yêu cầu
đến ngõ ra được
yêu cầu trong một
tập các ngõ vào và
ngõ ra
Hình: Chuyển mạch
CÁC LOẠI THÔNG TIN 
• Thông tin được trao
đổi qua mạng viễn
thông rất đa dạng
Voice
Image
Video
Text
Data
Yêu cầu thiết bị truyền 
dẫn và chuyển mạch 
khác nhau 
Thông tin nhạy 
cảm với trễ → 
Dùng chuyển 
mạch kênh để 
phục vụ
CHUYỂN MẠCH KÊNH
• Nguyên lý hoạt động
 Một kênh thông tin (một tuyến kết nối) được
thiết lập xuyên qua mạng từ mạch điện của thiết
bị đầu cuối này tới mạch điện của thiết bị đầu
cuối kia
Kênh thông tin này được dành riêng cho cuộc
gọi đó từ khi bắt đầu cho đến khi kết thúc cuộc
gọi
Các cuộc gọi đồng thời phải được thực hiện trên
các kênh độc lập nhau
PHÂN LOẠI CHUYỂN MẠCH 
KÊNH
Chuyển mạch 
kênh
Chuyển mạch 
không gian 
tương tự
Chuyển 
mạch PAM
Chuyển 
mạch số 
PCM
Nhân 
công 
SSWTự động 4 dây2 dây TSW Tổ hợp
BÀI 2: CHUYỂN MẠCH KHÔNG 
GIAN TƯƠNG TỰ
• Nội dung:
1. Khái quát về chuyển mạch không gian tương
tự
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ chuyển
mạch không gian
3. Các trường chuyển mạch
KHÁI QUÁT
• Chuyển mạch không gian tương tự tạo ra
tuyến kết nối truyền thông tin để kết nối
mạch điện thuê bao này với mạch điện
thuê bao kia
• Các cuộc liên lạc đồng thời phải được tiến
hành qua các tuyến nối riêng biệt (không
có đoạn mạch điện dùng chung)
MÔ HÌNH CHỨC NĂNG CHUYỂN 
MẠCH KHÔNG GIAN
C
á
c đ
ầ
u
 và
o
(I)
C
á
c đ
ầ
u
 ra
 (O
)
C(α,β)
1
2
N
1
2
M
. . .
. . .
Các tín hiệu điều khiển 
MÔ HÌNH CHỨC NĂNG CHUYỂN 
MẠCH KHÔNG GIAN
Đặc điểm chung của bộ chuyển mạch không
gian cơ bản
• Số đầu vào Input và số đầu ra Output có thể
giống hoặc khác nhau (N=M hoặc N#M)
• Nếu có nhiều cuộc gọi đi qua bộ chuyển
mạch thì phải đảm bảo một đầu vào chỉ nối
với không quá một đầu ra (các C(α,β) và
C(x,y) tồn tại đồng thời khi và chỉ khi x#α và
y#β)
CẤU TẠO BỘ CHUYỂN MẠCH KHÔNG GIAN CƠ BẢN
I1
I2
I3
IN
. . .
OMO2 O3 O4O1
C
á
c
 đ
ầ
u
 và
o
(I)
Các đầu ra (O)
12
11
13
1N
21
22
23
2N
31
32
33
3N
42
41
43
4N
M2
M1
M3
MN
M
a
 trậ
n
ch
u
yể
n
 m
ạ
ch
P
h
ầ
n
 tử
ch
u
yể
n
 m
ạ
ch
PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN MẠCHSLĐK
. . .
I4
14 24 34 44 M4
CẤU TẠO BỘ CHUYỂN MẠCH 
KHÔNG GIAN CƠ BẢN
Có cấu trúc ma trận gồm:
• Ma trận chuyển mạch
• Phần tử chuyển mạch (PTCM)
• Phần điều khiển chuyển mạch
CẤU TẠO BỘ CHUYỂN MẠCH 
KHÔNG GIAN CƠ BẢN
Ma trận chuyển mạch gồm:
• Các đầu vào 1, 2N
• Các đầu ra 1,2M
Phần tử chuyển mạch (PTCM): giao điểm
giữa 1 đầu ra và mỗi đầu vào
Phần điều khiển chuyển mạch: thường là bộ
nhớ và giải mã số liệu điều khiển
CẤU TẠO BỘ CHUYỂN MẠCH 
KHÔNG GIAN CƠ BẢN
Yêu cầu đối với các PTCM
• Không làm suy hao tín hiệu (attenuation)
• Không gây xuyên âm (cross-talk)
• Không tạo ra tạp âm nền (back ground noise
hoặc ambient noise)
• Trạng thái mở (nối thông): trở kháng phải cực
nhỏ→0 (lý tưởng =0)
• Trạng thái đóng (hở mạch): trở kháng phải
rất lớn (∞) →tín hiệu ở kênh thông tin này
không bị xuyên sang cuộc gọi khác
CẤU TẠO BỘ CHUYỂN MẠCH 
KHÔNG GIAN CƠ BẢN
Yêu cầu đối với các PTCM
• Điều kiện cần của PTCM là hệ số chuyển
mạch H >=108
• Các PTCM có thể là rơ le (relay) điện từ,
rơ le ống kín (Heccon), các phần tử bán
dẫn như diode, transistor
CÁC KÝ HIỆU CỦA BỘ CHUYỂN 
MẠCH KHÔNG GIAN TƯƠNG TỰ 
CÁC KHÁI NIỆM
Bộ chuyển mạch toàn thông (tiếp thông
hoàn toàn)
• Mỗi đầu vào đều có khả năng nối tới đầu
ra bất kỳ
Hình: Bộ chuyển mạch toàn thông
CÁC KHÁI NIỆM
Bộ chuyển mạch không
toàn thông (tiếp thông
không hoàn toàn)
• Khác bộ chuyển mạch
toàn thông ở chỗ một
số giao điểm của ma
trận chuyển mạch
không có phần tử
chuyển mạch
Hình: Bộ chuyển mạch không toàn thông
CÁC KHÁI NIỆM
Bộ chuyển mạch gập
• Nếu phép nối
C(i,j)≡C(j,i) và C(α,α)≡1
thì các phần tử có thể
tập trung ở một phía
của đường chéo chính
trên ma trận chuyển
mạch
• Số PTCM = n(n-1)/2
Hình: Bộ chuyển mạch toàn gập
KÍCH THƯỚC BỘ CHUYỂN 
MẠCH
Chuyển mạch vuông
• Khi số đầu vào và đầu ra của bộ chuyển
mạch bằng nhau và toàn thông
Chuyển mạch chữ nhật
• Chuyển mạch toàn thông nhưng số đầu vào
và đầu ra khác nhau
ỨNG DỤNG CỦA CHUYỂN MẠCH 
KHÔNG GIAN TƯƠNG TỰ
Xây dựng trường chuyển mạch của các tổng
đài phân kênh theo không gian
Nối mạch điện giữa các thuê bao (chuyển
mạch nội bộ)
Nối mạch giữa trung kế với thuê bao (chuyển
mạch trung kế)
Nối mạch giữa thuê bao hoặc trung kế tới các
thiết bị báo hiệu
TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH MỘT KHÂU
G
H
É
P
 T
Ă
N
G
 Đ
Ầ
U
 R
A
GHÉP TĂNG ĐẦU RA
Nguyên tắc
• Các bộ chuyển mạch (hoặc trường chuyển
mạch) cần ghép phải có số đầu vào bằng
nhau
• Ghép song song đồng tên các đầu vào của
bộ chuyển mạch này với các đầu vào của bộ
chuyển mạch khác → để tăng số đầu ra
TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH MỘT KHÂU
G
H
É
P
 T
Ă
N
G
 Đ
Ầ
U
 V
À
O
GHÉP TĂNG ĐẦU VÀO
Nguyên tắc
• Các bộ chuyển mạch (hoặc trường chuyển
mạch) cần ghép phải có số đầu ra bằng nhau
• Ghép song song đồng tên các đầu ra của bộ
chuyển mạch này với các đầu ra của bộ
chuyển mạch khác → để tăng số đầu vào
ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG CHUYỂN 
MẠCH MỘT KHÂU
Mỗi yêu cầu chuyển mạch giữa một đầu vào
với một đầu ra của trường chuyển mạch chỉ
qua một phần tử chuyển mạch
Luôn tồn tại tương quan 1:1:1 giữa đầu vào -
phần tử chuyển mạch - đầu ra nếu các bộ
chuyển mạch trong sơ đồ 1 khâu là toàn
thông
NHƯỢC ĐIỂM TRƯỜNG 
CHUYỂN MẠCH MỘT KHÂU
Số PTCM tăng nhanh khi tăng số đầu vào
hoặc đầu ra của trường chuyển mạch (Số
PTCM = số đầu vào × số đầu ra)
Khi nối song song nhiều bộ chuyển mạch để
tăng số đầu vào và đầu ra của trường chuyển
mạch sẽ gây ra hiện tượng dò kênh
TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH HAI 
KHÂU
Có nhiều nguyên tắc đấu nối sơ đồ 2 khâu
Xét nguyên tắc đấu nối đơn giản nhất, đó là
nguyên tắc 1:1, đồng tên
NGUYÊN TẮC 1:1, ĐỒNG TÊN
1:1: Giữa một bộ chuyển mạch khâu trước
với mỗi bộ chuyển mạch khâu sau chỉ có duy
nhất một dây trung gian
Đồng tên: các đầu ra của bộ chuyển mạch
thứ i khâu trước sẽ được nối lần lượt vào mỗi
đầu vào thứ i của từng bộ chuyển mạch khâu
sau
S
Ơ
 Đ
Ồ
 T
Ổ
N
G
 Q
U
Á
T
 T
R
Ư
Ờ
N
G
 C
H
U
Y
Ể
N
M
Ạ
C
H
 H
A
I K
H
Â
U
A1
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
A2
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
A3
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
Aα
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
B1
1
2
3
4
α
1
2
3
4
n
B2
1
2
3
4
α
1
2
3
4
n
B3
1
2
3
4
α
1
2
3
4
n
Bβ
1
2
3
4
α
1
2
3
4
n
ab11
ab12
ab13
ab1β
ab21
ab22
ab23
ab2β
ab31
ab32
ab33
ab3β
abα1
abα2
abα3
abαβ
NHẬN XÉT
Tổng số đầu ra của các bộ chuyển mạch
khâu A phải bằng tổng số đầu vào của các bộ
chuyển mạch khâu B
Nếu có α bộ chuyển mạch ở khâu A, mỗi bộ
có β đầu ra thì để nối theo nguyên tắc 1:1,
đồng tên thì phải đảm bảo có β bộ chuyển
mạch khâu B, mỗi bộ có α đầu vào.
KẾT LUẬN
Mỗi yêu cầu nối giữa 1 đầu vào và 1 đầu ra của
trường chuyển mạch phải đi qua: 1 PTCM của bộ
chuyển mạch khâu A → 1 dây trung gian giữa khâu A
và khâu B → 1 PTCM của bộ chuyển mạch khâu B
Đường đi này là duy nhất
Do mỗi bộ chuyển mạch khâu A với từng bộ chuyển
mạch khâu B chỉ có duy nhất 1 dây trung gian nên tại
mỗi thời điểm chỉ có thể phục vụ không quá một phép
nối từ 1 trong các đầu vào của bộ chuyển mạch khâu
A đó với 1 trong các đầu ra của cùng bộ chuyển mạch
khâu B → Hiện tượng gọi hụt (tổn thất nội của trường
chuyển mạch)
S
Ơ
 Đ
Ồ
 T
Ổ
N
G
 Q
U
Á
T
 T
R
Ư
Ờ
N
G
 C
H
U
Y
Ể
N
M
Ạ
C
H
 B
A
 K
H
Â
U
A1
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
A2
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
A3
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
Aα
1
2
3
4
m
1
2
3
4
β
B1
1
2
3
4
α
1
2
3
4
γ
B2
1
2
3
4
α
1
2
3
4
γ
B3
1
2
3
4
α
1
2
3
4
γ
Bβ
1
2
3
4
α
1
2
3
4
γ
ab11
ab12
ab13
ab1β
ab21
ab22
ab23
ab2β
ab31
ab32
ab33
ab3β
abα1
abα2
abα3
abαβ
C1
1
2
3
4
β
1
2
3
4
n
C2
1
2
3
4
β
1
2
3
4
n
C3
1
2
3
4
β
1
2
3
4
n
Cγ
1
2
3
4
β
1
2
3
4
n
bc11
bc12
bc13
bc1γ
bc21
bc22
bc31
bc32
bc3γ
bcβ2
bcβ3
bcβγ
bc23
bc2γ bc33
bcβ1
NHẬN XÉT
 Xây dựng theo nguyên tắc 1:1, đồng tên
 Mỗi yêu cầu nối giữa 1 đầu vào của trường chuyển mạch
và 1 đầu ra của nó phải đi qua 3 khâu A, B, C và khi qua
mỗi khâu phải đi qua 1 bộ chuyển mạch nào đó.
 Đường đi: 3 bộ chuyển mạch ở 3 khâu và 2 dây trung gian
ở giữa
 Chỉ có bộ chuyển mạch ở khâu A và khâu C có chứa đầu
vào và đầu ra của yêu cầu chuyển mạch (tuyến nối theo
yêu cầu buộc phải đi qua)
 Bất cứ bộ chuyển mạch nào của khâu B cũng có thể được
dùng để phục vụ yêu cầu nối miễn sao các dây trung gian
ab và bc từ bộ chuyển mạch đó tới bộ chuyển mạch đầu
vào khâu A và đầu ra khâu C theo yêu cầu chưa bị dùng
KẾT LUẬN
Cho phép tạo tuyến nối linh động khi
cần thực hiện một yêu cầu chuyển mạch
Cho phép thực hiện nhiều yêu cầu nối
đồng thời giữa 1 nhóm đầu vào khâu A
với các đầu ra cùng nhóm khâu C
Giảm đáng kể khả năng gọi hụt so
với sơ đồ 2 khâu
QUY TẮC CHUNG XÂY DỰNG TRƯỜNG 
CHUYỂN MẠCH NHIỀU KHÂU
Số đầu ra của mỗi bộ chuyển mạch
khâu trước phải bằng số bộ chuyển
mạch khâu sau
Số đầu vào của các bộ chuyển mạch
khâu sau bằng số bộ chuyển mạch khâu
trước
Từ nguyên tắc đấu nối 1:1, đồng tên
này có thể biến tấu thành nhiều nguyên
tắc đấu nối có quy luật hoặc bất quy luật
KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÁC CẤU TRÚC 
CHUYỂN MẠCH KHÔNG GIAN TƯƠNG TỰ
Sơ đồ 1 khâu: dùng ở cấp chọn mà số
đầu vào và đầu ra chênh lệch nhiều
Sơ đồ 2 khâu: dùng ở cấp chọn mang
tính tự do(chỉ có 1 địa chỉ bắt buộc)
Sơ đồ 3 khâu: dùng ở cấp chọn mà cả
hai địa chỉ đều là bắt buộc
ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC CẤU TRÚC CHUYỂN 
MẠCH KHÔNG GIAN TƯƠNG TỰ
Sơ đồ 1 khâu có số PTCM lớn nhất
nhưng đơn giản nhất và không có tổn
thất nội
Sơ đồ 2 khâu cần dùng ít PTCM nhất
nhưng tổn thất nội cao nhất
Sơ đồ 3 khâu dùng nhiều PTCM hơn sơ
đồ 2 khâu nhưng ít hơn sơ đồ 1 khâu,
tổn thất nội giảm hơn so với sơ đồ 2
khâu
SƠ ĐỒ KHỐI CÁC TRƯỜNG CHUYỂN MẠCH TRONG 
TỔNG ĐÀI PHÂN KÊNH THEO KHÔNG GIAN