В телекоммуникациях внутриполосная сигнализация — это отправка управляющей информации в том же диапазоне или канале, который используется для таких данных, как голос или видео. В этом отличие от внеполосной сигнализации , которая передается по другому каналу или даже по отдельной сети. Внутриполосные сигналы часто могут быть услышаны участниками телефонной связи, тогда как внеполосные сигналы недоступны пользователю. [1] Этот термин также используется в более общем смысле, например, для файлов компьютерных данных, которые включают как буквальные данные, так и метаданные и/или инструкции по обработке буквальных данных.
При наборе номера со стационарного телефона номер телефона кодируется и передается по телефонной линии в виде двухтональной многочастотной сигнализации (DTMF). Тоны управляют телефонной системой, указывая телефонному коммутатору , куда направить вызов. Эти управляющие сигналы передаются по тому же каналу , по медному проводу, и в частотном диапазоне (от 300 Гц до 3,4 кГц), что и звук телефонного звонка. Внутриполосная сигнализация также используется в старых системах телефонных операторов для предоставления информации об обмене данными для маршрутизации вызовов. Примерами такой системы внутриполосной сигнализации являются Система сигнализации № 5 (SS5) и ее предшественники, а также сигнализация R2 . [2] [3] [4]
Отделение сигналов управления, также называемых плоскостью управления, от данных, если требуется побитово-прозрачное соединение, обычно выполняется путем экранирования команд управления. Однако иногда сети проектируются так, что данные в той или иной степени искажаются сигнализацией. Допущение искажения данных обычно приемлемо при передаче звуков между людьми, поскольку пользователи редко замечают небольшое ухудшение качества, но это приводит к проблемам при отправке данных с очень низкой устойчивостью к ошибкам, таких как информация, передаваемая с помощью модема .
Внутриполосная сигнализация небезопасна, поскольку она предоставляет конечным пользователям сигналы управления, протоколы и системы управления , что может привести к их ложным срабатываниям . В 1960-х и 1970-х годах так называемые телефонные мошенники для умышленной фальсификации использовали синие ящики , в которых намеренно генерировались соответствующие тональные сигналы для маршрутизации, что позволяло звонящему злоупотреблять функциями, предназначенными для тестирования и административного использования, а также совершать бесплатные междугородние звонки.
Модемы также могут создавать помехи внутриполосной передаче сигналов, и в этом случае для предотвращения этого можно использовать защитный тон .
При передаче голоса по IP (VoIP) сигналы DTMF передаются внутри полосы двумя способами. При передаче в виде звуковых тонов в голосовом потоке при кодировании голоса должен использоваться кодер без потерь, такой как импульсно-кодовая модуляция по закону μ или по закону A , чтобы сохранить целостность частотных сигналов. Тем не менее, этот метод часто оказывался ненадежным и подвергался помехам со стороны других источников звука. Стандартный метод состоит в том, чтобы в цифровом виде удалить тональные сигналы DTMF из аудио в источнике и из голосового потока транспортного протокола реального времени (RTP) и закодировать их отдельно как полезную цифровую информацию, часто называемую именуемыми телефонными событиями (NTE), согласно RFC. 4733. Такие кадры DTMF передаются внутри полосы вместе со всеми другими пакетами RTP по тому же сетевому пути. [5]
В отличие от внутриполосной передачи DTMF, протоколы сигнализации VoIP также реализуют внеполосный метод передачи DTMF. Например, протокол инициирования сеанса (SIP), а также протокол управления медиашлюзом (MGCP) определяют специальные типы сообщений для передачи цифр.
В качестве метода внутриполосной сигнализации тональные сигналы DTMF также использовались вещателями кабельного телевидения для обозначения времени начала и окончания местных точек вставки во время перерывов в работе станций в интересах кабельных компаний. До тех пор, пока в 1990-х годах не было разработано оборудование внеполосной сигнализации , быстрые, неподтвержденные и громкие последовательности тональных сигналов DTMF можно было услышать во время рекламных пауз на кабельных каналах в Соединенных Штатах и других странах.
Эти последовательности DTMF были отправлены оборудованием исходной кабельной сети на спутниковом объекте восходящей линии связи и декодированы оборудованием местных кабельных компаний. Определенная последовательность тональных сигналов указывала точное время, когда каналы должны переключаться на главный управляющий канал и отключаться от него, на рекламу, транслируемую на местном уровне. Ниже приведен пример такой последовательности действий кабельной компании, которая передала на вещательное оборудование кабельной компании следующее:
ПЕРЕКЛЮЧИТЬСЯ НА МЕСТНЫЙ СЕЙЧАС - ПЕРЕКЛЮЧИТЬСЯ НА ЛОКАЛЬНЫЙ СЕЙЧАС - ПОДГОТОВЬТЕСЬ К ПЕРЕКЛЮЧЕНИЮ НАЗАД - ПОДГОТОВЬТЕСЬ К ПЕРЕКЛЮЧЕНИЮ НАЗАД - ПЕРЕКЛЮЧИТЕСЬ НА НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕЙЧАС - ПЕРЕКЛЮЧИТЕСЬ НА НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕЙЧАС - «ЕСЛИ ВЫ НЕ ПЕРЕКЛЮЧИЛИСЬ НА НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕЙЧАС, СДЕЛАЙТЕ ЭТО НЕМЕДЛЕННО»
Передача сигналов DTMF в кабельной индустрии была прекращена, поскольку она отвлекала зрителей и была подвержена помехам, когда сигналы DTMF озвучивались персонажами телешоу. Например, персонаж, набирающий тональный телефон в телешоу, может привести к тому, что компьютеры кабельной компании перейдут с «горячего канала» на мертвый эфир , а стоимость технологий передачи сигналов, незаметных для человека, снизится.
Внутриполосная сигнализация применяется только к канальной сигнализации (CAS). В системе сигнализации по общему каналу (CCS) для управления и данных используются отдельные каналы, в отличие от общего канала в CAS, поэтому все управление по определению является внеполосным.
В компьютерных данных этот термин относится к внедрению метаданных любого типа непосредственно в обычные данные. Эти варианты использования имеют те же компромиссы, что и в телекоммуникациях, например, открытие поверхности для атаки или упрощение обработки. Несколько из многих примеров:
^Dкод, заставляя программы командной строки не ожидать дальнейшего ввода от пользователя и, следовательно, покидать.Когда внеполосная связь недоступна, для сохранения прозрачности сети можно использовать один из двух методов .