Коммутируемая телефонная сеть общего пользования ( PSTN ) — это совокупность мировых телефонных сетей, которыми управляют национальные, региональные или местные операторы телефонной связи . Он предоставляет инфраструктуру и услуги общественной телефонной связи . ТфОП состоит из телефонных линий , оптоволоконных 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 телефонной связи связываться с друг друга.
Первоначально сеть аналоговых телефонных систем фиксированной связи, КТСОП почти полностью является цифровой в своей базовой сети и включает в себя мобильные и беспроводные сети, все из которых в настоящее время [ когда? ] переходят на использование Интернет-протокола для передачи трафика PSTN. [1]
Техническая эксплуатация ТфОП соответствует международным стандартам, принятым ITU-T . Эти стандарты берут свое начало в развитии местных телефонных сетей, прежде всего в системе Bell в США и в сетях европейских членов МСЭ. 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: инструменты работали парами для частного использования между двумя местами. Пользователи, которые хотели общаться с людьми, находящимися в нескольких местах, имели столько телефонов, сколько необходимо для этой цели. Оповещение другого пользователя о желании установить телефонный звонок осуществлялось громким свистом в передатчик до тех пор, пока другая сторона не услышала сигнал. Вскоре на станциях для сигнализации были добавлены колокола .
Более поздние телефонные системы воспользовались принципом обмена, уже применявшимся в телеграфных сетях. Каждый телефон был подключен к телефонной станции , установленной для города или района. Для связи за пределами этой АТС между АТС были установлены транковые линии . Сети проектировались иерархически, пока не охватили города, штаты и международные расстояния.
Автоматизация ввела импульсный набор между телефоном и АТС, так что каждый абонент мог напрямую дозвониться до другого абонента, подключенного к той же АТС, но междугородние звонки через несколько АТС требовали ручного переключения операторами. Позже более сложная адресная сигнализация, в том числе методы многочастотной сигнализации, позволила абонентам совершать междугородные звонки с прямым набором номера, кульминацией чего стала сеть Signaling System 7 (SS7), которая к концу 20 века контролировала вызовы между большинством станций.
Росту КТСОП способствовали методы проектирования телетрафика для обеспечения качества обслуживания (QoS) в сети. Работа А. К. Эрланга заложила математические основы методов, необходимых для определения требований к мощности и конфигурации оборудования, а также количества персонала, необходимого для предоставления определенного уровня обслуживания.
В 1970-х годах телекоммуникационная отрасль начала внедрять сетевые услуги передачи данных с коммутацией пакетов с использованием протокола X.25 , передаваемого по большей части сквозного оборудования, который уже использовался в PSTN.
В 1980-х годах отрасль начала планировать цифровые услуги, предполагая, что они будут следовать той же схеме, что и голосовые услуги, и задумала сквозные услуги с коммутацией каналов, известные как цифровая сеть широкополосного интегрированного обслуживания (B-ISDN). Концепция B-ISDN была вытеснена прорывной технологией Интернета .
На рубеже 21-го века самые старые части телефонной сети все еще использовали аналоговую технологию основной полосы частот для доставки конечному пользователю звуковой связи на последней миле . 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 находятся в процессе прекращения поддержки аналоговой телефонии последней мили и ISDN и перехода голосовых услуг на передачу голоса по IP через доступ в Интернет, предоставляемый либо через DSL , кабельные модемы , либо по оптоволокну . устранение затрат и сложности эксплуатации двух отдельных технологических инфраструктур для ТфОП и доступа в Интернет.
Несколько крупных частных телефонных сетей не подключены к ТфОП, обычно для военных целей. Существуют также частные сети, управляемые крупными компаниями, которые подключены к ТфОП только через ограниченные шлюзы , такие как крупная частная телефонная станция (АТС).
Задача построения сетей и продажи услуг клиентам легла на плечи сетевых операторов . Первой компанией, которая будет предоставлять услуги ТфОП, была Bell Telephone Company в США.
Однако в некоторых странах работа по обеспечению телефонных сетей перешла к правительству, поскольку необходимые инвестиции были очень большими, а предоставление телефонных услуг все больше становилось важной общественной услугой . Например, Главное почтовое отделение Соединенного Королевства объединило ряд частных компаний в единую национализированную компанию . В последние десятилетия эти государственные монополии были расформированы или проданы посредством приватизации . [3] [4] [5]
Архитектура ТфОП со временем развивалась для поддержки растущего числа абонентов, объема вызовов, направлений, функций и технологий. Принципы, разработанные в Северной Америке и Европе, были переняты другими странами с адаптацией для местных рынков.
Ключевая концепция заключалась в том, что телефонные станции организованы в иерархию, так что, если вызов не может быть обработан в локальном кластере, он передается на более высокий уровень для дальнейшей маршрутизации. Это уменьшило количество соединительных транков, необходимых между операторами на больших расстояниях, а также сохранило разделение местного трафика. Современные технологии принесли упрощения
Большинство автоматизированных телефонных станций используют цифровую коммутацию, а не механическую или аналоговую коммутацию. Магистральные линии , соединяющие станции, также являются цифровыми и называются цепями или каналами. Однако аналоговые двухпроводные схемы по-прежнему используются для подключения последней мили от АТС к домашнему телефону (также называемому местной шлейфом ). Для передачи типичного телефонного звонка от вызывающей стороны к вызываемой стороне аналоговый аудиосигнал оцифровывается с частотой дискретизации 8 кГц и 8-битным разрешением с использованием специального типа нелинейной импульсно-кодовой модуляции, известного как G.711 . Затем вызов передается с одного конца на другой через телефонные станции. Вызов переключается с использованием протокола установления вызова (обычно ISUP ) между телефонными станциями в соответствии с общей стратегией маршрутизации .
Вызов передается по ТфОП с использованием канала 64 Кбит/с , первоначально разработанного Bell Labs . Этому каналу присвоено имя «Цифровой сигнал 0» (DS0). Схема DS0 представляет собой базовую степень детализации коммутации каналов на телефонной станции. DS0 также известен как временной интервал , поскольку DS0 объединяются в оборудовании мультиплексирования с временным разделением (TDM) для формирования каналов связи с более высокой пропускной способностью.
Канал цифрового сигнала 1 (DS1) передает 24 DS0 на линии T-перевозчика Северной Америки или Японии или 32 DS0 (30 для вызовов плюс два для формирования кадров и сигнализации) на линии E-carrier (E1), используемой в большинство других стран. В современных сетях функция мультиплексирования перенесена как можно ближе к конечному пользователю, обычно в шкафы на обочине дороги в жилых районах или в большие коммерческие помещения.
Эти агрегированные каналы передаются от исходного мультиплексора к коммутатору через набор оборудования, известный под общим названием сеть доступа . Сеть доступа и межстанционный транспорт используют синхронную оптическую передачу, например, технологии SONET и синхронной цифровой иерархии (SDH), хотя в некоторых частях все еще используется более старая технология PDH .
Сеть доступа определяет ряд контрольных точек. Большинство из них представляют интерес в основном для ISDN, но одна, эталонная точка V, представляет более общий интерес. Это контрольная точка между первичным мультиплексором и коммутатором. Протоколы в этой контрольной точке были стандартизированы в областях ETSI как интерфейс V5 .
Качество голоса в сетях PSTN использовалось в качестве эталона при разработке стандарта TIA-TSB-116 Ассоциации телекоммуникационной отрасли с рекомендациями по качеству голоса для IP-телефонии, чтобы определить приемлемые уровни задержки звука и эха. [6]
В большинстве стран правительство имеет регулирующий орган , занимающийся предоставлением услуг ТфОП. Агентство регулирует технические стандарты, юридические требования и ставит задачи по обслуживанию, например, для того, чтобы конечные клиенты не получали завышенную плату за услуги там, где могут существовать монополии. Эти регулирующие органы могут также регулировать цены, взимаемые между операторами за передачу трафика друг друга .
В Соединенном Королевстве медные POTS и PSTN на базе ISDN выводятся из эксплуатации в пользу SIP-телефонии , срок завершения - декабрь 2025 года. См. Отключение PSTN в Соединенном Королевстве . Голосовая телефония будет продолжать следовать стандартам E.163 и E.164 , как и нынешняя мобильная телефония, при этом интерфейс для конечных пользователей останется прежним.
Несколько других европейских стран, включая Эстонию, Германию, Нидерланды, Испанию и Португалию, также прекратили или планируют вывести из эксплуатации свои сети PSTN. [7] [8]
Страны на других континентах также осуществляют аналогичные переходы. [8]