Коммутируемая телефонная сеть общего пользования ( PSTN ) — это совокупность мировых телефонных сетей, которые эксплуатируются национальными, региональными или местными операторами телефонной связи . Она обеспечивает инфраструктуру и услуги для телефонной связи общего пользования . PSTN состоит из телефонных линий , волоконно-оптических кабелей , линий микроволновой передачи , сотовых сетей , спутников связи и подводных телефонных кабелей, соединенных между собой коммутационными центрами , такими как центральные офисы , сетевые тандемы и международные шлюзы, которые позволяют пользователям телефонов общаться друг с другом.
Первоначально сеть фиксированных аналоговых телефонных систем, PSTN в своей базовой сети является почти полностью цифровой и включает в себя мобильные и беспроводные сети, все из которых в настоящее время [ когда? ] переходят на использование интернет-протокола для передачи своего трафика PSTN. [1]
Техническая эксплуатация PSTN соответствует стандартам, принятым на международном уровне ITU-T . Эти стандарты берут свое начало в развитии местных телефонных сетей, в первую очередь в Bell System в Соединенных Штатах и в сетях европейских членов ITU. Стандарт E.164 обеспечивает единое глобальное адресное пространство в виде телефонных номеров . Сочетание взаимосвязанных сетей и глобального плана телефонной нумерации позволяет телефонам по всему миру соединяться друг с другом. [2]
Коммерциализация телефона началась вскоре после его изобретения, с использованием парных приборов для личного пользования между двумя местами. Пользователи, которые хотели общаться с людьми в разных местах, имели столько телефонов, сколько было необходимо для этой цели. Оповещение другого пользователя о желании установить телефонный звонок достигалось громким свистом в передатчик, пока другая сторона не услышала оповещение. Вскоре на станциях для подачи сигналов были добавлены колокола .
Более поздние телефонные системы использовали принцип обмена, уже применявшийся в телеграфных сетях. Каждый телефон был подключен к телефонной станции , установленной для города или области. Для связи за пределами этой зоны обмена между станциями устанавливались каналы . Сети проектировались иерархически, пока они не охватывали города, штаты и международные расстояния.
Автоматизация ввела импульсный набор между телефоном и коммутатором, так что каждый абонент мог напрямую набрать другого абонента, подключенного к тому же коммутатору, но междугородние звонки через несколько коммутаторов требовали ручного переключения операторов. Позже более сложная адресная сигнализация, включая методы многочастотной сигнализации, позволила абонентам совершать междугородние звонки с прямым набором, что привело к появлению сети Signalling System 7 (SS7), которая контролировала звонки между большинством коммутаторов к концу 20-го века.
Рост PSTN стал возможен благодаря технологиям инжиниринга телетрафика для обеспечения качества обслуживания (QoS) в сети. Работа AK Erlang установила математические основы методов, необходимых для определения требований к пропускной способности и конфигурации оборудования, а также количества персонала, необходимого для предоставления определенного уровня обслуживания.
В 1970-х годах телекоммуникационная отрасль начала внедрять пакетно-коммутируемые сетевые службы передачи данных с использованием протокола X.25, который транспортировался по большей части сквозного оборудования, как это уже использовалось в PSTN. Они стали известны как сети передачи данных общего пользования или сети передачи данных общего пользования.
В 1980-х годах отрасль начала планировать цифровые услуги, предполагая, что они будут следовать примерно той же схеме, что и голосовые услуги, и задумала сквозные услуги с коммутацией каналов, известные как широкополосная цифровая сеть с интеграцией услуг (B-ISDN). Видение B-ISDN было вытеснено разрушительной технологией Интернета .
На рубеже 21-го века самые старые части телефонной сети все еще использовали аналоговую технологию полосы частот для предоставления аудиочастотного соединения на последней миле конечному пользователю. Однако цифровые технологии, такие как DSL , ISDN , FTTx и кабельные модемы , постепенно внедрялись в этой части сети, в первую очередь для обеспечения высокоскоростного доступа в Интернет.
По состоянию на 2023 год [обновлять]операторы по всему миру будут прекращать поддержку как аналоговой телефонии последней мили, так и ISDN, а также переходить от голосовых услуг к передаче голоса по IP через доступ в Интернет, предоставляемый либо через DSL , кабельные модемы , либо по оптоволокну до помещения , что позволит избежать расходов и сложностей, связанных с эксплуатацией двух отдельных технологических инфраструктур для PSTN и доступа в Интернет.
Несколько крупных частных телефонных сетей не связаны с PSTN, как правило, в военных целях. Существуют также частные сети, управляемые крупными компаниями, которые связаны с PSTN только через ограниченные шлюзы , такие как большая частная телефонная станция (PBX).
Задача построения сетей и продажи услуг клиентам легла на плечи сетевых операторов . Первой компанией, созданной для предоставления услуг PSTN, была Bell Telephone Company в Соединенных Штатах.
В некоторых странах, однако, работа по предоставлению телефонных сетей легла на плечи правительства, поскольку требуемые инвестиции были очень большими, а предоставление телефонных услуг все больше становилось важной общественной услугой . Например, Главное почтовое управление в Соединенном Королевстве объединило несколько частных компаний в единую национализированную компанию . В последние десятилетия эти государственные монополии были разделены или проданы путем приватизации . [3] [4] [5]
Архитектура PSTN развивалась с течением времени, чтобы поддерживать растущее число абонентов, объем звонков, направления, функции и технологии. Принципы, разработанные в Северной Америке и Европе, были приняты другими странами с адаптацией для местных рынков.
Ключевая концепция заключалась в том, что телефонные станции были организованы в иерархии, так что если вызов не мог быть обработан в локальном кластере, он передавался на более высокий уровень для дальнейшей маршрутизации. Это сократило количество соединительных линий, необходимых между операторами на больших расстояниях, а также разделило локальный трафик. Современные технологии принесли упрощения
Большинство автоматизированных телефонных станций используют цифровую коммутацию, а не механическую или аналоговую коммутацию. Магистрали, соединяющие станции, также являются цифровыми и называются цепями или каналами. Однако аналоговые двухпроводные цепи по-прежнему используются для соединения последней мили от станции до телефона в доме (также называемого местной линией ). Для передачи типичного телефонного звонка от вызывающего абонента к вызываемому абоненту аналоговый аудиосигнал оцифровывается с частотой дискретизации 8 кГц с разрешением 8 бит с использованием специального типа нелинейной импульсно-кодовой модуляции, известной как G.711 . Затем звонок передается с одного конца на другой через телефонные станции. Звонок коммутируется с использованием протокола установления вызова (обычно ISUP ) между телефонными станциями в рамках общей стратегии маршрутизации .
Звонок передается по PSTN с использованием канала 64 кбит/с , изначально разработанного Bell Labs . Название, данное этому каналу, — Digital Signal 0 (DS0). Цепь DS0 — это базовая гранулярность коммутации каналов на телефонной станции. DS0 также известен как таймслот, поскольку DS0 объединяются в оборудовании временного мультиплексирования (TDM) для формирования каналов связи с более высокой пропускной способностью.
Цепь цифрового сигнала 1 (DS1) переносит 24 DS0 на североамериканской или японской линии T-carrier (T1) или 32 DS0 (30 для вызовов плюс два для кадрирования и сигнализации) на линии E-carrier (E1), используемой в большинстве других стран. В современных сетях функция мультиплексирования перемещается как можно ближе к конечному пользователю, обычно в шкафы на обочине дороги в жилых районах или в крупные коммерческие помещения.
Эти агрегированные схемы передаются от начального мультиплексора к обмену через набор оборудования, совместно называемого сетью доступа . Сеть доступа и межобменовой транспорт используют синхронную оптическую передачу, например, технологии SONET и синхронной цифровой иерархии (SDH), хотя некоторые части все еще используют старую технологию PDH .
Сеть доступа определяет ряд опорных точек. Большинство из них представляют интерес в основном для ISDN, но одна, опорная точка V, представляет более общий интерес. Это опорная точка между первичным мультиплексором и коммутатором. Протоколы в этой опорной точке были стандартизированы в областях ETSI как интерфейс V5 .
Качество голоса в сетях PSTN использовалось в качестве эталона для разработки стандарта TIA-TSB-116 Ассоциации телекоммуникационной промышленности по рекомендациям по качеству голоса для IP-телефонии, чтобы определить приемлемые уровни задержки звука и эха. [6]
В большинстве стран правительство имеет регулирующее агентство, занимающееся предоставлением услуг PSTN. Агентство регулирует технические стандарты, юридические требования и устанавливает задачи обслуживания, например, для того, чтобы гарантировать, что конечные пользователи не будут платить слишком много за услуги, где могут существовать монополии. Эти регулирующие агентства также могут регулировать цены, взимаемые между операторами за передачу трафика друг друга .
В Соединенном Королевстве медные POTS и PSTN на базе ISDN уходят в отставку в пользу SIP-телефонии , с первоначальной датой завершения в декабре 2025 года, хотя теперь она перенесена на январь 2027 года. См. Отключение PSTN в Соединенном Королевстве . Голосовая телефония будет продолжать следовать стандартам E.163 и E.164 , как и в случае с текущей мобильной телефонией, при этом интерфейс для конечных пользователей останется прежним.
Несколько других европейских стран, включая Эстонию, Германию, Исландию, Нидерланды, Испанию и Португалию, также вывели из эксплуатации или планируют вывести из эксплуатации свои сети PSTN. [7] [8] [9]
Страны других континентов также осуществляют подобные переходы. [8]