Топология сети PSTN — это коммутационная сетевая топология телефонной сети, подключенной к коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN).
В Соединенных Штатах и Канаде топология сети Bell System представляла собой иерархию коммутационной системы, внедренную и эксплуатируемую с 1930 по 1980 годы с целью интеграции разнообразного множества местных телефонных компаний и планов телефонной нумерации для достижения общенационального прямого набора номера (DDD) телефонными абонентами. Она была предшественником всемирной взаимосвязанной телефонной сети общего пользования (PSTN) и возникла в результате усилий Генерального плана коммутации платных вызовов , который к 1929 году сформулировал техническую инфраструктуру и принципы работы для соединения междугородных телефонных звонков в Северной Америке. [1]
Эти идеи были впервые разработаны в Bell System в Соединенных Штатах , но вскоре были приняты другими странами, где телефонные компании сталкивались с аналогичными проблемами, даже при обслуживании небольших географических территорий. Система в Соединенном Королевстве, внедренная Главным почтамтом, привела к меньшему количеству уровней переключения, чем в Bell System.
В конце 1940-х годов Bell System разработала планы по консолидации различных несовместимых местных телефонных нумерационных планов аффилированных и независимых поставщиков услуг в Северной Америке в единую систему нумерации и маршрутизации, которая позже стала известна как Североамериканский план нумерации (NANP). Первоначально разработанная для использования в наборе платных номеров оператором , реорганизация также была предпосылкой для прямого набора расстояния (DDD) клиентами, впервые реализованного в Энглвуде, штат Нью-Джерси, в 1951 году. В дополнение к разработке единого плана нумерации, Американская телефонная и телеграфная компания (AT&T) реорганизовала план коммутации и маршрутизации под управлением AT&T Long Lines в иерархическую сеть с пятью уровнями, называемыми «классами систем коммутации».
Недавно разработанная иерархия сохранялась до начала 1980-х годов, когда технологические достижения и бизнес-модели сделали ее все более устаревшей, но иерархические функции продолжают жить в таких терминах, как телефонный коммутатор класса 4 и класса 5 , ссылаясь на тандемные и конечные коммутаторы соответственно. PSTN в Соединенных Штатах была существенно реструктурирована с отделением AT&T в 1984 году. Старая сеть Long Lines осталась с AT&T, но ее внутренняя маршрутизация стала неиерархической с введением передовой коммутации с компьютерным управлением. Каждый крупный оператор дальней связи может иметь свои собственные внутренние политики маршрутизации, хотя они, как правило, начинаются с тех же принципов и даже компонентов.
С отделением Bell System сеть в США была разделена на локальные зоны доступа и транспорта (LATA). Звонки в пределах LATA осуществлялись местными операторами связи (LEC), а звонки между ними — операторами связи между станциями (IXC). LATA обычно имеют один или несколько тандемных коммутаторов, которые соединяют коммутаторы конечных офисов.
Хотя последующее обсуждение относится к AT&T и (главным образом) к Соединенным Штатам, важно помнить, что до 1975 года AT&T контролировала Bell Canada и, таким образом, влияла на корпоративные решения к северу от границы. Bell Canada обеспечивала локальные операции в большей части Онтарио и Квебека , и как крупнейший оператор телекоммуникаций в Канаде, так и благодаря своей исторической деятельности в провинциях Атлантик и Прерий , доминировала в принятии решений по практике дальней связи. Канадские власти согласились, что интеграция канадских услуг дальней связи в транснациональную сеть была ценной для обеих стран, поэтому услуги США и Канады были интегрированы для сетевых возможностей на ранней стадии в то, что в конечном итоге стало основой для области Североамериканского плана нумерации .
К середине 1920-х годов пересмотренная ручная система, в которой «местные» операторы платных услуг соединяли тандемные маршруты (процесс, официально называемый «Комбинированная линия и запись») по мере необходимости для завершения телефонных звонков, сократила процесс в среднем до двух минут, но все еще означала, что некоторая сложная маршрутизация могла соединять до шестнадцати точек. По мере роста услуг дальней связи в континентальной части США (48 штатов) и Канаде, количество накладного оборудования и людей, необходимых для определения и установления тарифов и маршрутов, стало чрезмерным. По мере совершенствования технологий проектирование сети включало рассмотрение более автоматизированных и определенных процедур. Таким образом, начиная с коммутатора, установленного в Филадельфии, штат Пенсильвания, в 1943 году, AT&T начала автоматизировать систему и устанавливать новую иерархию коммутаторов, которая просуществовала до распада AT&T в 1980-х годах.
Основной принцип пятиуровневой иерархии заключался в обеспечении экономии масштаба путем установления прямых соединений между централизованными «точками сбора» вызовов (по сути, офисами класса 4) там, где это было экономически целесообразно, и предоставления дополнительных точек концентрации (класса 1–3) для обработки избыточного трафика, который не мог быть обработан напрямую, или для обработки трафика в местоположения, которые с меньшей вероятностью будут набраны из данной точки — обычно это большие расстояния и/или меньшие местоположения в других частях североамериканского плана набора. Североамериканский план отличался от планов других континентов наличием трех уровней концентрации иерархии для внутренних (здесь определяемых как включающих все эти точки «внутри» плана набора) вызовов, необходимость в которых не требовалась, когда большая географическая область была разбита на несколько юрисдикций национального плана. Однако важно отметить, что это не была строгая иерархия абсолютных уровней. Например, если между географическими областями существовал достаточный трафик вызовов, офис класса 4 мог иметь прямые магистральные соединения не только с офисом класса 3, но и с офисом класса 2 или класса 1, и наоборот. Например, коммутатор класса 2 в Торонто (TOROON0101T2) имел соединения не только с коммутатором класса 1 в Монреале (MTRLPQ0201T1), но и с коммутатором класса 1 в Уайт-Плейнс (WHPLNY0201T1), одним из коммутаторов класса 2 в Нью-Йорке (NYCMNYAA02T2) и коммутатором класса 3 в Буффало (BFLONYFR04T3). Сетевые инженеры переработали систему по мере необходимости, чтобы сбалансировать процент завершения вызовов с бюджетными ограничениями. Фактически, небольшие изменения вносились почти каждый месяц.
Первоначально из развития североамериканской сети были исключены местоположения, которые в конечном итоге стали частью Североамериканской зоны плана нумерации — Аляска, Гавайи, некоторые другие владения Соединенных Штатов, различные отдаленные северные и сельские части Канады и большая часть Карибского бассейна. Эти области обрабатывались как международные звонки, пока более продвинутое компьютерное оборудование и программное обеспечение не позволили включить их в автоматизированные интегрированные системы в последующие десятилетия. После распространения коммутации с управлением хранимой программой многие услуги классов 1–3 могли быть делегированы более новым коммутаторам в офисах классов 4 и 5, и эта часть сети устарела, хотя она была частично заменена созданием нескольких сетей междугородных операторов, подключенных к локальным сетям через свои точки присутствия .
Офис класса 1 был Региональным центром (RC). Региональные центры выполняли три функции в североамериканской платной сети (a) их соединения были «последним средством» для окончательной настройки вызовов, когда маршруты между центрами более низкого уровня в иерархии были недоступны (b) изначально они были укомплектованы инженерами, которые имели полномочия блокировать части сети в регионе в случае чрезвычайных ситуаций или перегрузки сети - хотя эти функции были переданы после 1962 года Центру управления/эксплуатации сети и распределенным Центрам управления сетью (см. ниже) (c) они предоставляли пункты сбора (до разработки более совершенного компьютерного оборудования и программного обеспечения для операторов платной связи) для цепей, которые передавались на один из международных заграничных шлюзов (которые работали как специальные центры за пределами формальной североамериканской иерархии). Региональные центры информировали друг друга о состоянии каждой цепи в сети. Затем эти центры перенаправляли трафик вокруг проблемных точек и постоянно держали друг друга в курсе. В Северной Америке было двенадцать региональных центров, десять в Соединенных Штатах, девять из которых управлялись AT&T ( Уайт-Плейнс, Нью-Йорк , Уэйн, Пенсильвания , Питтсбург, Пенсильвания , Норвегия, Иллинойс [сельский перекресток к западу от Чикаго на пересечении шоссе 52 США и шоссе 71 Иллинойса — подземный офис, построенный с использованием укрепленной конструкции, чтобы выдержать ядерную атаку], Коньерс, Джорджия в округе Рокдейл , Сент-Луис, Миссури , Даллас, Техас , Денвер, Колорадо , Сакраменто, Калифорния ), и один в зоне обслуживания GTE ( Сан-Бернардино, Калифорния ). Два центра в Канаде управлялись от имени Трансканадской телефонной системы, один — Bell Canada ( Монреаль, Пакьего Квинсленд ), а один — Saskatchewan Telephone ( Реджайна, Саскачеван ).
Для контроля и надзора за всей сетевой иерархией AT&T создала Центр управления сетью в Нью-Йорке в 1962 году, переименовала его в Центр сетевых операций и переехала в Бедминстер, штат Нью-Джерси, в 1977 году. Технический надзор также был централизован в восьми региональных Центрах управления сетью. Перераспределение и распределение функций были сделаны, в частности, для обеспечения максимальной целостности сети в случае чрезвычайной ситуации в стране, что было серьезной проблемой в ту эпоху. Базовая структура этого подразделения, хотя и значительно измененная с момента отделения AT&T в 1980-х годах, по-прежнему существует как Глобальный операционный центр с внутренними региональными центрами в Колорадо и Джорджии.
Офис класса 2 был секционным центром (SC). Секционный центр обычно соединял основные пункты взимания платы в пределах одного или двух штатов или провинций или значительной части большого штата или провинции, чтобы обеспечить межштатные или межпровинциальные соединения для междугородних звонков. В разное время в сети было от 50 до 75 активных офисов класса 2.
Офис класса 3 был Первичным центром (ПК). Звонки, совершаемые за пределами небольшой географической области, где каналы не соединены напрямую между офисами сбора платы класса 4, передавались из центра сбора платы в первичный центр. Эти местоположения используют каналы с высокой загрузкой для завершения соединения между центрами сбора платы. Первичный центр никогда не подавал пользователю тональный сигнал ответа станции. Количество первичных центров в сети время от времени колебалось, составляя от 150 до 230.
Офис класса 4 — это центр взимания платы (TC), пункт взимания платы (TP) или промежуточный пункт (IP). Звонок, идущий между двумя конечными офисами, которые не соединены напрямую или чьи прямые каналы заняты, направляется через центр взимания платы. Центр взимания платы также используется для подключения к междугородной сети для звонков, где возникают дополнительные расходы, такие как услуги, обслуживаемые оператором. Этот центр взимания платы также может называться тандемным офисом, потому что звонки должны проходить через это место, чтобы попасть в другую часть сети. Центры взимания платы могли работать либо как межгосударственные объекты, под управлением AT&T Long Lines (в некоторых случаях GTE), либо местными телефонными компаниями, обрабатывающими междугородный трафик в пункты на территории определенной операционной компании. Офисы класса 4 продолжают существовать, хотя и со значительными изменениями, поскольку они обрабатывают соединения местных компаний обмена, взимаемые локально или тарифицируемые на междугородние звонки, или предоставляют возможности для подключения к точкам присутствия компаний междугородной связи.
Офис класса 5 — это местный коммутатор или конечный офис. Он доставляет тональный сигнал клиенту. Конечный офис, также называемый телефонной станцией филиала, является ближайшим соединением с конечным клиентом. Только в Соединенных Штатах более 19 000 конечных офисов предоставляют базовые услуги тонального сигнала .
В настоящее время широко используются только термины «класс 4» и «класс 5», поскольку любой тандемный офис называется системой класса 4. Это изменение было вызвано отчасти изменениями в мощности коммутаторов и относительной стоимости передачи, оба из которых имели тенденцию к выравниванию иерархии коммутаторов. Распад Bell System и необходимость для каждой из выживших региональных операционных компаний обрабатывать междугородние соединения также способствовали включению межрегиональной и международной обработки через более крупные офисы класса 4.
Специальные требования к звонкам в места за пределами основных канадских/американских точек означали, что эти звонки обрабатывались специальными операторами в местах, где соединения с другими странами могли контролироваться. Технология автоматизации этих соединений через «обычные» операторские позиции трафика начала развиваться в 1960-х годах (см. Bell Laboratories Record 42:7, июль–август 1964 г.). По мере развития десятилетия 1970-х годов североамериканские клиенты, обслуживаемые электронными офисами, начали получать возможность напрямую звонить во все большее количество международных точек, услуга, известная как IDDD (International Direct Distance Dialing), (услуга между офисами ESS в Нью-Йорке и Лондоне началась 1 марта 1970 года). Однако, поскольку точки нельзя было подключить, пока оборудование в обеих странах не было переведено на электронную коммутацию, внедрение во многих местах заняло некоторое время, и хотя большинство вызовов начали подключаться через автоматизированные системы к 1990-м годам — после отмены пятиуровневой иерархии — большинство стран по-прежнему подключались посредством ручного вмешательства вплоть до начала XXI века.
Обратите внимание, что прилагаемая в настоящее время схема иерархии коммутаторов неверна, поскольку она идентифицирует точки класса 1 с международной коммутацией. Международные соединения располагались в местах, как правило, близких к кабельным, позднее спутниковым, оконечным точкам и не были напрямую связаны с коммутаторами класса 1. Основные международные точки соединения располагались в Окленде, Калифорния; Майами, Флорида; и Нью-Йорке, Нью-Йорк, с рядом вторичных международных операторских пунктов оплаты. Только после быстрого расширения терминальных офисов ESS операторская обработка международных звонков начала выгружаться в структуру внутренней сети, поскольку услуги международных звонков стали дозвонными для клиентов, примерно в середине 1980-х годов. Это частично совпало с упадком пятиуровневой иерархии, поэтому идентификация международных коммутаторов и офисов класса 1 неверна.
Предшественник British Telecom , General Post Office , также организовал свою междугородную магистральную сеть по иерархической схеме, схожей с североамериканской. Однако из-за значительно меньшей географической области требовалось меньше уровней соединения, и не было никакой формальной нумерации классов офисов.
Было несколько особых исключений из следующего описания, в частности, те, которые касались Северной Ирландии , некоторых зависимых территорий Ла-Манша и нескольких мест в Англии, которые обслуживались компаниями, не являющимися компаниями GPO, такими как Халл ( KCOM Group ) и Портсмут . [ необходима ссылка ]
В ранние дни ручных коммутаторов, отдаленные области (в конечном итоге названные зависимыми коммутаторами) были соединены через постепенно увеличивающиеся местоположения (в конечном итоге названные групповыми коммутационными центрами) в один из главных городов - Бирмингем , Эдинбург , Глазго , Ливерпуль , Лондон и Манчестер . По мере того, как автоматизация начала внедряться в сеть, она была усовершенствована в систему примерно из пятидесяти тандемных местоположений для групповых коммутационных центров, с дополнительным слоем, возможно, из дюжины широкополосных тандемов для обеспечения периодов высокой нагрузки, аварийной маршрутизации и т. д. Также было несколько дополнительных локальных тандемов для обработки трафика в столичном районе Лондона без участия GSC, хотя это было более позднее развитие, так как для этого требовалась общая сигнализация управления для идентификации.
Коды набора, используемые операторами магистральных линий для соединения вызовов, изначально назначались и устанавливались для обеспечения скорости с помощью оборудования импульсного набора. С появлением вызовов с набором абонентом шаблоны нумерации были переназначены для обеспечения мнемонических методов повышения производительности клиентов. Все коды набора абонентских магистральных линий (STD) начинались с 0. Крупнейшим городам, имевшим семизначные местные номера, были выделены специальные коды — Лондон, 01; Бирмингем, 021 и т. д. Более мелким городам обычно выделялся код, основанный на первых буквах их названия, переведенных в цифры на телефонном циферблате. Например, Оксфорд транслировался в 09 на британском телефонном циферблате, поэтому первоначальный код STD для Оксфорда был 0096. Однако из-за ошибок набора абонентом было принято решение о раннем устранении кодов, которые начинались с 00 , и Оксфорд вскоре стал 0865, последовательность 86 обозначала первые две буквы слова university .
Некоторые из самых маленьких городов были подключены к магистральной сети только через близлежащие коммутаторы. В этих случаях коды STD состояли из комбинации кода близлежащего коммутатора и некоторых дополнительных цифр, которые не использовались в этом близлежащем коммутаторе, но которые служили двум целям (1) для идентификации конечного местоположения и позволяли близлежащему коммутатору завершить вызов (2) для «дополнения» общей длины строки набора, поскольку у небольшого города мог быть только трехзначный телефонный номер, и позволяли сети перейти на более стандартную длину номера.
Поскольку коммутаторы Strowger были выведены из эксплуатации и заменены электронными системами, коды набора абонентских линий больше не следовали первоначальным правилам и были существенно пересмотрены в середине 1990-х годов, с дальнейшими изменениями по мере более широкого использования мобильных телефонов и появления на рынке Великобритании конкуренции, отличной от BT. Сейчас в Великобритании [ когда? ] используется около 70000 местных телефонных кодов [ необходима цитата ] . Крупнейший магистральный оператор British Telecom соединяет местную сеть через около 60 транзитных (тандемных) коммутаторов.
Ранняя история коммутационной сети телекоммуникаций во Франции , что необычно для этой страны, является историей децентрализованного развития. Первые телефонные станции устанавливались местными общинами, часто частными компаниями, и только позже перешли во владение французского правительства. В результате к 1930 году Франция обслуживалась почти 25 000 местных станций, но почти половина из них имела менее пяти абонентов. Кроме того, телефоны не считались важными для частных клиентов (и для малого бизнеса), поэтому во Франции был низкий уровень проникновения телефонных абонентов.
В этих условиях раннее развитие сети вращалось вокруг двух основных различий: «Париж» и «не Париж». В столичном Париже появились автоматизированные пошаговые (Строуджеровские) коммутаторы с уровнем тандемного переключения еще до Второй мировой войны. В остальной части страны автоматизация ограничивалась крупными городами с высоким уровнем ручного вмешательства.
Французская телефонная система была сильно повреждена во время Второй мировой войны, так что к концу войны только около 140 автоматических телефонных станций (в основном в Париже и его "пригородах") и 228 ручных телефонных станций были полностью работоспособны. Ремонт большей части сети был отложен во время войны из-за нехватки деталей, а также из-за кооптации технического персонала для нужд немецкой армии.
Восстановление после войны было быстрым, и обширные разрушения в некотором смысле помогли модернизации системы по мере внедрения новых технологий. DGT (Direction Générale des Télécommunications) ввело автоматизированный набор оператором междугородних соединений, обычно используя коды INSEE в качестве «кодов зон» для различных департаментов — со специальным обращением для Парижа. Эти коды впоследствии стали общедоступными, поскольку набор клиентами междугородних звонков начал вводиться в конце 1960-х и начале 1970-х годов.
Сеть имела минимальную иерархию, большинство соединений направлялось в центральный тандем в каждом департаменте, а оттуда в Париж. По мере того, как в 1970-х годах увеличивалось количество частных телефонов как для малого бизнеса, так и для частных домов, устанавливались прямые соединения между тандемами в соседних регионах, и был реализован трехуровневый уровень коммутаторов: местный, тандемный и региональный, с конечной маршрутизацией через Париж. Кроме того, в 1970-х и 1980-х годах небольшие сельские коммутаторы были заменены и объединены с близлежащими автоматизированными офисами, а для согласованности набора была принята закрытая схема нумерации.
Как и в большинстве стран, развитие технологий позволило создать различные сети, а поддержание формальной иерархии исчезло в распределенной сети. К середине 1990-х годов появилась пересмотренная структура, отраженная в замене старых кодов департаментов на назначение региональных кодов и крупной схеме перенумерации для стратегического планирования, приватизации и дерегулирования под эгидой ART, Autorité de Régulation des Communications Électroniques, des Postes et de la Distribution de la Presse (Регулирующий орган по телекоммуникациям — известный с 2005 года как ARCEP, поскольку была добавлена ответственность за почтовые услуги, а затем в 2019 году расширена до распространения печатных СМИ). После 1996 года страна подготовилась к полной дерегуляции телефонной сети.
Таким образом, местные станции ( zones à autonomie d'acheminement ) подключаются несколько по-разному различными операторами. Однако самая крупная из них, основанная на (частично) приватизированной бывшей правительственной сети, представляет собой двухуровневую иерархию дальней связи, основанную на 80 пунктах CTS (centre de transit secondaire) и 8 пунктах CTP (centre de transit primaire). Кроме того, имеется 12 CTI (centre de transit internationaux) для подключений к областям, которые не интегрированы во французскую телефонную сеть [обратите внимание, что некоторые зарубежные пункты считаются «внутренними» для целей телекоммуникаций].