Giáo trình Telephony - Chương 1: Overview - Nguyễn Duy Nhật Viễn

ns Network”, Contents
Chapter 1: Overview
Chapter 2: Subscriber Access to the Telephone Network
Chapter 3: Digital Switching in Exchange
Chapter 4: Signalling in Telephony
Chapter 5: System Control
Chapter 6: Digital Trunk
Chapter 7: Voice Over IP Chapter 1 Overview Lịch sử phát triển
Nhu cầu trao đổi thơng tin của con người và các hệ thống thơng tin
Âm thanh
Lửa
Khĩi
Chữ viết
 Nhu cầu trao đổi thơng tin bằng tiếng nĩi qua khoảng cách ngày càng tăng. Lịch sử phát triển
Phát triển cơng nghệ
1837: Samuel F.B Morse phát minh ra máy điện tín, truyền được tín hiệu đi rất xa, nhưng khĩ nhớ.
1876: Alecxander Graham Bell phát minh ra máy điện thoại.
1878: Tổng đài đầu tiên được thiết lập ở NewHaven, điện thoại viên đĩng vai trị tổng đài
1889: A.B Strowger phát minh ra tổng đài tự động ở Kansas. Thực hiện cuộc gọi theo từng bước. Lịch sử phát triển
1926, Erisson phát triển thành cơng hệ tổng đài thanh chéo
1965, tổng đài ESS số 1 của Mỹ là tổng đài điện tử cĩ dung lượng lớn theo nguyên tắc SPC.
Bell System Laboratory (Mỹ) hồn thiện tổng đài số chuyển tiếp vào đầu thập kỷ 70, đẩy nhanh phát triển tốc độ truyền dẫn giữa các tổng đài.
Tháng 1 năm 1976, tổng đài điện tử số chuyển tiếp trên cơ sở chuyển mạch số máy tính thương mại đầu tiên được lắp đặt và đưa vào khai thác.
Kỹ thuật vi mạch & kỹ thuật số  phát triển các hệ tổng đài số khơng chỉ cho thoại mà cịn tích hợp với IP Mạng chuyển mạch điện thoại cơng cộng PSTN
PSTN (Public Switch Telephone Network).
Xây dựng trên cơ sở chuyển mạch kênh.
Cung cấp tốc độ 64kbps cho kết nối giữa các thuê bao.
Họat động trên phương thức nối kết cĩ hướng, bao gồm 3 giai đoạn:
Thiết lập nối kết
Duy trì nối kết
Giải phĩng và phục hồi nối kết Các thành phần cơ bản của PSTN Tổng đài nội hạt (End Office) Tổng đài quá giang (Tandem) Telephone Tổng đài nội hạt (End Office) Tổng đài quá giang (Tandem)Trung kế (Trunk) Thuê bao (Subscriber) Mạch vịng thuê bao (Local Loop) Các thành phần cơ bản của PSTN
Thuê bao
Chuyển đổi tín hiệu thân thuộc với con người thành tín hiệu thích hợp cĩ thể truyền qua mạng.
Telephone, Fasimile, PC
Mạch vịng thuê bao
Liên kết giữa thuê bao và mạng
Cng cấp phương tiện truyền tải tín hiệu thoại, báo hiệu, nguồn giữa mạng và thuê bao. Các thành phần cơ bản của PSTN
Node chuyển mạch (tổng đài)
Thiết lập nối kết cho các cuộc gọi theo yêu cầu, bao gồm
Các cuộc gọi nội đài
Các cuộc gọi liên đài.
Tổng đài chuyển tiếp (transit, tandem, toll office) nối các tổng đài vĩi nhau.
Tổng đài nội hạt (Local Exchange, End Office, Center Office): tổng đài nối trực tiếp với thuê bao
Trung kế
Phương tiện truyền dẫn giữa hai tổng đài Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng lưới (mesh):
Các tổng đài là các tổng đài nội hạt (LE: Local Exchange), ngang cấp.
Các tổng đài nối nhau từng đơi một bởi các trung kế.
Sự trao đổi thơng tin giữa hai thuê bao thuộc hai tổng đài là trực tiếp
Số đường dây trung kế lớn LE LE LE LE LE Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng sao (star):
Mạng phân cấp
Tổng đài chuyển tiếp TE (Toll Exchange) cấp cao.
Các tổng đài nội hạt LE cấp thấp.
Các cuộc gọi của hai thuê bao thuộc hai LE phải qua TE
Số trung kế ít nhất
Yêu cầu TE cĩ dung lượng lớn, tốc độ cao. LE LE TE LE Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng hỗn hợp
Kết hợp giữa mạng sao và mạng lưới
Phân thành các cấp khác nhau theo nhu cầu và diện tích
Phân cấp theo CCITT
IC : International Center
QC : Quaternary Center
TC : Tertiary Center
SC : Secondary Center
PC : Primary Center
LE : Local Exchange IC QC TC SC PC LE Các phương pháp tổ chức mạng
PSTN của một quốc qia tiêu biểu NTE LTE LE RSSPABX   NTE LTE LE ITE  ... ......  Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Mục đích:
Tăng dung lượng của hệ thống
Giải pháp:
Ghép kênh
Ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing)
Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) M U X 1 2 N Out In Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Ghép kênh phân chia theo tần số FDM
Mỗi kênh được ấn định một dải tần riêng.
ðối với thoại, dải tần là 4kHz cho mỗi kênh.
Khơi phục bằng các bộ lọc thơng dải tương ứng.
Tỷ lệ ghép thường là 12:1 hoặc 24:1
Dung lượng lớn phải thực hiện nhiều FDM liên tiếp
Phát sinh tần số mới và việc khơi phục kênh khơng kinh tế Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Ghép kênh phân chia theo thời gian PCM
Mỗi kênh được ấn định một khoảng thời gian để truyền một mẫu tiếng nĩi đã mã hĩa gọi là khe thời gian TS (Time Slot)
Ngõ ra của bộ ghép kênh cĩ tốc độ bằng số kênh * tốc độ mỗi kênh.
Ở bên thu, tín hiệu được tách ra trong từng khoảng thời gian tương ứng cho mỗi kênh.
Khả năng đạt dung lượng lớn.
Thuận tiện đối với tín hiệu số, cụ thể là PCM. Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM Encoder Encoder Encoderðiều khiển lấy mẫu Khoảng thời gian lấy mẫu Lọc thơng thấp Lấy mẫu 0.3-3.4kHz Khung Khe thời gian Sơ đồ khối chức năng tổng đài SPC ðiều khiển tổng đài ðiều khiển nối kết Chuyển mạch Giao tiếp trung kếGiao tiếp thuê bao Báo hiệuBáo hiệu Giao tiếp trung kếGiao tiếp thuê bao trunk Telephony Nguyễn Duy Nhật Viễn Page 2 Tài liệu tham khảo
DGPT-GSIC, “Genaral Introduction of Telephony Theory”, 1992.
LG , Information & Communication, Ltd. “General Introduction of Telecommuncation Theory”, 1992.
F.J. Redmill and A.R. Valdar, “SPC Digital Telephone Exchanges”, 1990.
William Stallings, “Data and Computer Communication”, 2002.
Erisson, “Telecommunication”, 1995.
Ronayne, J., “Digital Communication Switching”, 1986.
S. Welch, “Signalling in Telecommunications Network”, Page 3 Contents
Chapter 1: Overview
Chapter 2: Subscriber Access to the Telephone Network
Chapter 3: Digital Switching in Exchange
Chapter 4: Signalling in Telephony
Chapter 5: System Control
Chapter 6: Digital Trunk
Chapter 7: Voice Over IP Chapter 1 Overview Page 5 Lịch sử phát triển
Nhu cầu trao đổi thơng tin của con người và các hệ thống thơng tin
Âm thanh
Lửa
Khĩi
Chữ viết
 Nhu cầu trao đổi thơng tin bằng tiếng nĩi qua khoảng cách ngày càng tăng. Page 6 Lịch sử phát triển
Phát triển cơng nghệ
1837: Samuel F.B Morse phát minh ra máy điện tín, truyền được tín hiệu đi rất xa, nhưng khĩ nhớ.
1876: Alecxander Graham Bell phát minh ra máy điện thoại.
1878: Tổng đài đầu tiên được thiết lập ở NewHaven, điện thoại viên đĩng vai trị tổng đài
1889: A.B Strowger phát minh ra tổng đài tự động ở Kansas. Thực hiện cuộc gọi theo từng bước. Page 7 Lịch sử phát triển
1926, Erisson phát triển thành cơng hệ tổng đài thanh chéo
1965, tổng đài ESS số 1 của Mỹ là tổng đài điện tử cĩ dung lượng lớn theo nguyên tắc SPC.
Bell System Laboratory (Mỹ) hồn thiện tổng đài số chuyển tiếp vào đầu thập kỷ 70, đẩy nhanh phát triển tốc độ truyền dẫn giữa các tổng đài.
Tháng 1 năm 1976, tổng đài điện tử số chuyển tiếp trên cơ sở chuyển mạch số máy tính thương mại đầu tiên được lắp đặt và đưa vào khai thác.
Kỹ thuật vi mạch & kỹ thuật số  phát triển các hệ tổng đài số khơng chỉ cho thoại mà cịn tích hợp với IP Page 8 Mạng chuyển mạch điện thoại cơng cộng PSTN
PSTN (Public Switch Telephone Network).
Xây dựng trên cơ sở chuyển mạch kênh.
Cung cấp tốc độ 64kbps cho kết nối giữa các thuê bao.
Họat động trên phương thức nối kết cĩ hướng, bao gồm 3 giai đoạn:
Thiết lập nối kết
Duy trì nối kết
Giải phĩng và phục hồi nối kết Page 9 Các thành phần cơ bản của PSTN Tổng đài nội hạt (End Office) Tổng đài quá giang (Tandem) Telephone Tổng đài nội hạt (End Office) Tổng đài quá giang (Tandem)Trung kế (Trunk) Thuê bao (Subscriber) Mạch vịng thuê bao (Local Loop) Page 10 Các thành phần cơ bản của PSTN
Thuê bao
Chuyển đổi tín hiệu thân thuộc với con người thành tín hiệu thích hợp cĩ thể truyền qua mạng.
Telephone, Fasimile, PC
Mạch vịng thuê bao
Liên kết giữa thuê bao và mạng
Cng cấp phương tiện truyền tải tín hiệu thoại, báo hiệu, nguồn giữa mạng và thuê bao. Page 11 Các thành phần cơ bản của PSTN
Node chuyển mạch (tổng đài)
Thiết lập nối kết cho các cuộc gọi theo yêu cầu, bao gồm
Các cuộc gọi nội đài
Các cuộc gọi liên đài.
Tổng đài chuyển tiếp (transit, tandem, toll office) nối các tổng đài vĩi nhau.
Tổng đài nội hạt (Local Exchange, End Office, Center Office): tổng đài nối trực tiếp với thuê bao
Trung kế
Phương tiện truyền dẫn giữa hai tổng đài Page 12 Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng lưới (mesh):
Các tổng đài là các tổng đài nội hạt (LE: Local Exchange), ngang cấp.
Các tổng đài nối nhau từng đơi một bởi các trung kế.
Sự trao đổi thơng tin giữa hai thuê bao thuộc hai tổng đài là trực tiếp
Số đường dây trung kế lớn LE LE LE LE LE Page 13 Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng sao (star):
Mạng phân cấp
Tổng đài chuyển tiếp TE (Toll Exchange) cấp cao.
Các tổng đài nội hạt LE cấp thấp.
Các cuộc gọi của hai thuê bao thuộc hai LE phải qua TE
Số trung kế ít nhất
Yêu cầu TE cĩ dung lượng lớn, tốc độ cao. LE LE TE LE Page 14 Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng hỗn hợp
Kết hợp giữa mạng sao và mạng lưới
Phân thành các cấp khác nhau theo nhu cầu và diện tích
Phân cấp theo CCITT
IC : International Center
QC : Quaternary Center
TC : Tertiary Center
SC : Secondary Center
PC : Primary Center
LE : Local Exchange IC QC TC SC PC LE Page 15 Các phương pháp tổ chức mạng
PSTN của một quốc qia tiêu biểu NTE LTE LE RSSPABX   NTE LTE LE ITE  ... ......  Page 16 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Mục đích:
Tăng dung lượng của hệ thống
Giải pháp:
Ghép kênh
Ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing)
Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) M U X 1 2 N Out In Page 17 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Ghép kênh phân chia theo tần số FDM
Mỗi kênh được ấn định một dải tần riêng.
ðối với thoại, dải tần là 4kHz cho mỗi kênh.
Khơi phục bằng các bộ lọc thơng dải tương ứng.
Tỷ lệ ghép thường là 12:1 hoặc 24:1
Dung lượng lớn phải thực hiện nhiều FDM liên tiếp
Phát sinh tần số mới và việc khơi phục kênh khơng kinh tế Page 18 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Ghép kênh phân chia theo thời gian PCM
Mỗi kênh được ấn định một khoảng thời gian để truyền một mẫu tiếng nĩi đã mã hĩa gọi là khe thời gian TS (Time Slot)
Ngõ ra của bộ ghép kênh cĩ tốc độ bằng số kênh * tốc độ mỗi kênh.
Ở bên thu, tín hiệu được tách ra trong từng khoảng thời gian tương ứng cho mỗi kênh.
Khả năng đạt dung lượng lớn.
Thuận tiện đối với tín hiệu số, cụ thể là PCM. Page 19 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM Encoder Encoder Encoderðiều khiển lấy mẫu Khoảng thời gian lấy mẫu Lọc thơng thấp Lấy mẫu 0.3-3.4kHz Khung Khe thời gian Page 20 Sơ đồ khối chức năng tổng đài SPC ðiều khiển tổng đài ðiều khiển nối kết Chuyển mạch Giao tiếp trung kếGiao tiếp thuê bao Báo hiệuBáo hiệu Giao tiếp trung kếGiao tiếp thuê bao trunk Telephony Nguyễn Duy Nhật Viễn Page 2 Tài liệu tham khảo
DGPT-GSIC, “Genaral Introduction of Telephony Theory”, 1992.
LG , Information & Communication, Ltd. “General Introduction of Telecommuncation Theory”, 1992.
F.J. Redmill and A.R. Valdar, “SPC Digital Telephone Exchanges”, 1990.
William Stallings, “Data and Computer Communication”, 2002.
Erisson, “Telecommunication”, 1995.
Ronayne, J., “Digital Communication Switching”, 1986.
S. Welch, “Signalling in Telecommunications Network”, Page 3 Contents
Chapter 1: Overview
Chapter 2: Subscriber Access to the Telephone Network
Chapter 3: Digital Switching in Exchange
Chapter 4: Signalling in Telephony
Chapter 5: System Control
Chapter 6: Digital Trunk
Chapter 7: Voice Over IP Chapter 1 Overview Page 5 Lịch sử phát triển
Nhu cầu trao đổi thơng tin của con người và các hệ thống thơng tin
Âm thanh
Lửa
Khĩi
Chữ viết
 Nhu cầu trao đổi thơng tin bằng tiếng nĩi qua khoảng cách ngày càng tăng. Page 6 Lịch sử phát triển
Phát triển cơng nghệ
1837: Samuel F.B Morse phát minh ra máy điện tín, truyền được tín hiệu đi rất xa, nhưng khĩ nhớ.
1876: Alecxander Graham Bell phát minh ra máy điện thoại.
1878: Tổng đài đầu tiên được thiết lập ở NewHaven, điện thoại viên đĩng vai trị tổng đài
1889: A.B Strowger phát minh ra tổng đài tự động ở Kansas. Thực hiện cuộc gọi theo từng bước. Page 7 Lịch sử phát triển
1926, Erisson phát triển thành cơng hệ tổng đài thanh chéo
1965, tổng đài ESS số 1 của Mỹ là tổng đài điện tử cĩ dung lượng lớn theo nguyên tắc SPC.
Bell System Laboratory (Mỹ) hồn thiện tổng đài số chuyển tiếp vào đầu thập kỷ 70, đẩy nhanh phát triển tốc độ truyền dẫn giữa các tổng đài.
Tháng 1 năm 1976, tổng đài điện tử số chuyển tiếp trên cơ sở chuyển mạch số máy tính thương mại đầu tiên được lắp đặt và đưa vào khai thác.
Kỹ thuật vi mạch & kỹ thuật số  phát triển các hệ tổng đài số khơng chỉ cho thoại mà cịn tích hợp với IP Page 8 Mạng chuyển mạch điện thoại cơng cộng PSTN
PSTN (Public Switch Telephone Network).
Xây dựng trên cơ sở chuyển mạch kênh.
Cung cấp tốc độ 64kbps cho kết nối giữa các thuê bao.
Họat động trên phương thức nối kết cĩ hướng, bao gồm 3 giai đoạn:
Thiết lập nối kết
Duy trì nối kết
Giải phĩng và phục hồi nối kết Page 9 Các thành phần cơ bản của PSTN Tổng đài nội hạt (End Office) Tổng đài quá giang (Tandem) Telephone Tổng đài nội hạt (End Office) Tổng đài quá giang (Tandem)Trung kế (Trunk) Thuê bao (Subscriber) Mạch vịng thuê bao (Local Loop) Page 10 Các thành phần cơ bản của PSTN
Thuê bao
Chuyển đổi tín hiệu thân thuộc với con người thành tín hiệu thích hợp cĩ thể truyền qua mạng.
Telephone, Fasimile, PC
Mạch vịng thuê bao
Liên kết giữa thuê bao và mạng
Cng cấp phương tiện truyền tải tín hiệu thoại, báo hiệu, nguồn giữa mạng và thuê bao. Page 11 Các thành phần cơ bản của PSTN
Node chuyển mạch (tổng đài)
Thiết lập nối kết cho các cuộc gọi theo yêu cầu, bao gồm
Các cuộc gọi nội đài
Các cuộc gọi liên đài.
Tổng đài chuyển tiếp (transit, tandem, toll office) nối các tổng đài vĩi nhau.
Tổng đài nội hạt (Local Exchange, End Office, Center Office): tổng đài nối trực tiếp với thuê bao
Trung kế
Phương tiện truyền dẫn giữa hai tổng đài Page 12 Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng lưới (mesh):
Các tổng đài là các tổng đài nội hạt (LE: Local Exchange), ngang cấp.
Các tổng đài nối nhau từng đơi một bởi các trung kế.
Sự trao đổi thơng tin giữa hai thuê bao thuộc hai tổng đài là trực tiếp
Số đường dây trung kế lớn LE LE LE LE LE Page 13 Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng sao (star):
Mạng phân cấp
Tổng đài chuyển tiếp TE (Toll Exchange) cấp cao.
Các tổng đài nội hạt LE cấp thấp.
Các cuộc gọi của hai thuê bao thuộc hai LE phải qua TE
Số trung kế ít nhất
Yêu cầu TE cĩ dung lượng lớn, tốc độ cao. LE LE TE LE Page 14 Các phương pháp tổ chức mạng
Mạng hỗn hợp
Kết hợp giữa mạng sao và mạng lưới
Phân thành các cấp khác nhau theo nhu cầu và diện tích
Phân cấp theo CCITT
IC : International Center
QC : Quaternary Center
TC : Tertiary Center
SC : Secondary Center
PC : Primary Center
LE : Local Exchange IC QC TC SC PC LE Page 15 Các phương pháp tổ chức mạng
PSTN của một quốc qia tiêu biểu NTE LTE LE RSSPABX   NTE LTE LE ITE  ... ......  Page 16 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Mục đích:
Tăng dung lượng của hệ thống
Giải pháp:
Ghép kênh
Ghép kênh phân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing)
Ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) M U X 1 2 N Out In Page 17 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Ghép kênh phân chia theo tần số FDM
Mỗi kênh được ấn định một dải tần riêng.
ðối với thoại, dải tần là 4kHz cho mỗi kênh.
Khơi phục bằng các bộ lọc thơng dải tương ứng.
Tỷ lệ ghép thường là 12:1 hoặc 24:1
Dung lượng lớn phải thực hiện nhiều FDM liên tiếp
Phát sinh tần số mới và việc khơi phục kênh khơng kinh tế Page 18 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM
Ghép kênh phân chia theo thời gian PCM
Mỗi kênh được ấn định một khoảng thời gian để truyền một mẫu tiếng nĩi đã mã hĩa gọi là khe thời gian TS (Time Slot)
Ngõ ra của bộ ghép kênh cĩ tốc độ bằng số kênh * tốc độ mỗi kênh.
Ở bên thu, tín hiệu được tách ra trong từng khoảng thời gian tương ứng cho mỗi kênh.
Khả năng đạt dung lượng lớn.
Thuận tiện đối với tín hiệu số, cụ thể là PCM. Page 19 Hệ thống ghép kênh phân chia theo thời gian PCM/TDM Encoder Encoder Encoderðiều khiển lấy mẫu Khoảng thời gian lấy mẫu Lọc thơng thấp Lấy mẫu 0.3-3.4kHz Khung Khe thời gian Page 20 Sơ đồ khối chức năng tổng đài SPC ðiều khiển tổng đài ðiều khiển nối kết Chuyển mạch Giao tiếp trung kếGiao tiếp thuê bao Báo hiệuBáo hiệu Giao tiếp trung kếGiao tiếp thuê bao trunk