В телекоммуникациях внутриполосная сигнализация — это отправка управляющей информации в пределах той же полосы или канала, которые используются для данных, таких как голос или видео. Это отличается от внеполосной сигнализации , которая отправляется по другому каналу или даже по отдельной сети. Внутриполосные сигналы часто могут быть услышаны участниками телефонии, в то время 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 с стационарного телефона телефонный номер кодируется и передается по телефонной линии в виде двухтональной многочастотной сигнализации (DTMF). Тоны управляют телефонной системой, указывая телефонному коммутатору , куда направить вызов. Эти контрольные тоны отправляются по тому же каналу , медному проводу, и в диапазоне частот (от 300 Гц до 3,4 кГц), что и аудиосигнал телефонного вызова. Внутриполосная сигнализация также используется в старых системах телефонных операторов для предоставления информации о межсетевом обмене для маршрутизации вызовов. Примерами такого рода внутриполосной системы сигнализации являются Система сигнализации № 5 (SS5) и ее предшественники, а также сигнализация R2 . [2] [3] [4]
Разделение сигналов управления, также называемых плоскостью управления, от данных, если желательно бит-прозрачное соединение, обычно выполняется путем экранирования инструкций управления. Однако иногда сети проектируются таким образом, что данные в той или иной степени искажаются сигнализацией. Допускать искажение данных обычно приемлемо при передаче звуков между людьми, поскольку пользователи редко замечают небольшое ухудшение, но это приводит к проблемам при отправке данных с очень низкой устойчивостью к ошибкам, например, информации, передаваемой с помощью модема .
Внутриполосная сигнализация небезопасна, поскольку она раскрывает сигналы управления, протоколы и системы управления конечным пользователям , что может привести к фальсификации . В 1960-х и 1970-х годах так называемые телефонные мошенники использовали синие ящики для преднамеренной фальсификации, в которых намеренно генерировались соответствующие тоны 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 сигнализации, в этом случае для предотвращения этого можно использовать защитный тон .
В передаче голоса по IP (VoIP) сигналы DTMF передаются внутри полосы двумя способами. При передаче в виде аудиотонов в голосовом потоке кодирование голоса должно использовать кодер без потерь, такой как импульсно-кодовая модуляция по закону μ или A-закону , чтобы сохранить целостность частотных сигналов. Тем не менее, этот метод часто оказывался ненадежным и подвергался помехам от других источников звука. Стандартный метод заключается в цифровом удалении тонов DTMF из звука в источнике и из голосового потока протокола Real-time Transport Protocol (RTP) и их раздельном кодировании в качестве цифровой информационной нагрузки, часто называемой именованными телефонными событиями (NTE), согласно RFC 4733. Такие кадры DTMF передаются внутри полосы 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 SIP (Session Initiation Protocol ), а также протокол управления медиашлюзом (Media Gateway Control Protocol , MGCP) определяют специальные типы сообщений для передачи цифр.
Как метод внутриполосной сигнализации, DTMF-тоны также использовались кабельными телевизионными вещателями для указания времени начала и окончания локальных точек вставки во время перерывов на станции в интересах кабельных компаний. Пока в 1990-х годах не было разработано лучшее внеполосное сигнальное оборудование, быстрые, неподтвержденные и громкие последовательности DTMF-тонов можно было услышать во время рекламных пауз кабельных каналов в Соединенных Штатах и других странах.
Эти последовательности DTMF отправлялись оборудованием исходной кабельной сети на спутниковом объекте восходящей связи и декодировались оборудованием местных кабельных компаний. Определенная тональная последовательность указывала точное время, когда каналы должны были переключаться на главный канал управления и от него, на местную рекламу. Ниже приведен пример такой последовательности кабельной компании, которая передала следующее на вещательное оборудование кабельной компании:
ПЕРЕКЛЮЧИТЕСЬ НА МЕСТНЫЙ СЕЙЧАС - ПЕРЕКЛЮЧИТЕСЬ НА МЕСТНЫЙ СЕЙЧАС - ПРИГОТОВЬТЕСЬ К ОБРАТНОМУ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЮ - ПРИГОТОВЬТЕСЬ К ОБРАТНОМУ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЮ - ПЕРЕКЛЮЧИТЕСЬ НА НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕЙЧАС - ПЕРЕКЛЮЧИТЕСЬ НА НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕЙЧАС - "ЕСЛИ ВЫ НЕ ПЕРЕКЛЮЧИЛИСЬ НА НАЦИОНАЛЬНЫЙ СЕЙЧАС, СДЕЛАЙТЕ ЭТО НЕМЕДЛЕННО"
Сигнализация DTMF в кабельной индустрии была прекращена, поскольку она отвлекала зрителей и была восприимчива к помехам, когда тона DTMF звучали персонажами в телевизионных шоу. Например, персонаж, набирающий тональный телефон в телевизионном шоу, мог заставить компьютеры кабельной компании переключиться с «горячей подачи» на мертвый эфир , и стоимость технологий сигнализации, не воспринимаемых человеком, снизилась.
Внутриполосная сигнализация применяется только к канально-ассоциированной сигнализации (CAS). В общей канальной сигнализации (CCS) отдельные каналы используются для управления и данных, в отличие от общего канала в CAS, поэтому все управление по определению является внеполосным.
В компьютерных данных этот термин относится к внедрению любого вида метаданных непосредственно в обычные данные. Эти применения имеют такие же компромиссы, как и в телекоммуникациях, например, открытие поверхности атаки против упрощения обработки. Несколько из многих примеров:
^Dкод, заставляющий программы командной строки не ожидать дальнейшего ввода данных от пользователя и, следовательно, завершать работу.Когда внеполосная связь недоступна, для сохранения прозрачности сети можно использовать один из двух методов .