Кіріспе

Барлық қоғамдық телефон желілерінің жиынтығы. Қоғамдық коммутацияланған телефон желісі (PSTN) – ұлттық, аймақтық немесе жергілікті телефон операторлары басқаратын әлемдік телефон желілерінің жиынтығы. Ол қоғамдық телефон байланысы үшін инфрақұрылым және қызметтерді қамтамасыз етеді. PSTN телефон желілерінен, талшықты-оптикалық кабельдерден, микротолқындық тарату байланыстарынан, ұялы байланыс желілерінен, байланыс спутниктерінен және теңіз асты телефон кабельдерінен тұрады, олар орталық кеңселер, желілік тандемдер және халықаралық шлюздер сияқты коммутациялық орталықтар арқылы өзара байланыстырылған, бұл телефон пайдаланушыларына бір-бірімен байланысуға мүмкіндік береді. Бастапқыда аналогтық телефон желісі болған PSTN қазіргі кезде негізгі желісінде толығымен цифрлық және ұялы және сымсыз желілерді қамтиды, олардың барлығы PSTN трафигін жеткізу үшін Интернет-протоколын пайдалануға көшуде. PSTN-нің техникалық жұмысы ITU-T ұсынған халықаралық стандарттарға сәйкес келеді. Бұл стандарттардың бастауы жергілікті телефон желілерінің дамуында, негізінен АҚШ-тағы Bell жүйесінде және Еуропалық ITU мүшелерінің желілерінде жатыр. E.164 стандарты телефон нөмірлері түрінде бірыңғай жаһандық мекенжай кеңістігін ұсынады. Өзара байланысты желілердің және жаһандық телефон нөмірлеу жоспарының үйлесімділігі әлемдегі телефондардың бір-бірімен байланысуына мүмкіндік береді.

Тарих

Телефонды коммерцияландыру оның ойлап табылуынан кейін көп ұзамай басталды, екі орын арасында жеке пайдалану үшін құрылғылар жұптармен қолданылды. Көптеген орындардағы адамдармен байланыс орнатуды қалаған пайдаланушылар осы мақсат үшін қажетті телефондарға ие болды. Телефон арқылы сөйлесуге ниет білдірген басқа пайдаланушыны екінші тарап ескертуді естігенше, хабар тарату құрылғысына қатты үрлеу арқылы хабарлауға болады. Көп ұзамай сигнал беру станцияларына қоңыраулар қосылды. Кейінгі телефон жүйелері телеграф желілерінде қолданылған алмасу принципін пайдаланды. Әрбір телефон белгілі бір қала немесе аймаққа арналған телефон станциясына қосылды. Аймақтан тыс байланыс үшін біржалар арасында магистральдық желілер орнатылды. Желілер қалалар, штаттар және халықаралық қашықтықтарға дейін иерархиялық түрде жобаланды. Автоматтандыру телефон мен біржа арасында импульстік қоңырау шалуды енгізді, сондықтан әрбір абонент бір біржаға қосылған басқа абонентке тікелей қоңырау шала алатын, бірақ бірнеше біржа арқылы алыс қашықтыққа қоңырау шалу операторлардың қолмен ауысуын қажет етті. Кейіннен, күрделірек адрестік сигнализация, соның ішінде көп жиілікті сигнализация әдістері абоненттерге тікелей алыс қашықтыққа қоңырау шалуға мүмкіндік берді, бұл 20-ғасырдың соңына қарай көптеген біржалар арасындағы қоңырауларды бақылайтын Сигналдау жүйесі 7 (SS7) желісінде аяқталды. PSTN-нің өсуіне желіде қызмет көрсету сапасын (QoS) қамтамасыз ету үшін телетрафиктік инженерия әдістері мүмкіндік берді. А.К. Эрлангтың жұмысы жабдықтың сыйымдылық талаптарын және конфигурациясын, сондай-ақ белгілі бір қызмет деңгейін ұсыну үшін қажетті персонал санын анықтау үшін қажетті әдістердің математикалық негізін құрды. 1970 жылдары телекоммуникация саласы X.25 протоколын қолдана отырып, пакеттік коммутациялық желілік деректер қызметтерін іске асыруды бастады, бұл PSTN-де қолданылып жүргендей, соңғы жабдықтардың көп бөлігінде тасымалданатын. 1980 жылдары индустрия цифрлық қызметтерді жоспарлауды бастады, олар дауыстық қызметтермен бірдей үлгіге ие болады деп болжады және кеңжолақты интеграцияланған қызметтер цифрлық желісі (B ISDN) деп аталатын контурлық коммутациялық қызметтерді ойлап тапты. B ISDN көрінісін Интернет технологиясы басып алды. 21-ғасырдың басында телефон желісінің ең ескі бөліктері соңғы шақырымға дейін соңғы пайдаланушыға аудио жиілік байланысын жеткізу үшін аналогты негізді жолақты технологияны әлі де қолданды. Алайда, желінің осы бөлігінде DSL, ISDN, FTTx және кабельдік модемдер сияқты цифрлық технологиялар, негізінен жоғары жылдамдықтағы Интернетке қол жеткізу үшін бірте-бірте пайда болды. 2023 жылдан бастап бүкіл әлем бойынша операторлар соңғы шақырымдағы аналогты телефония мен ISDN-ді қолдауды тоқтату процесінде және дауыстық қызметті IP телефонияға ауыстыруда, бұл DSL, кабельдік модемдер немесе талшықты желі арқылы жеткізілетін Интернетке қосылу арқылы жүзеге асырылады, бұл PSTN және Интернетке қосылу үшін екі бөлек технологиялық инфрақұрылымды жүргізудің шығындарын және күрделілігін жояды. Бірнеше ірі жеке телефон желілері PSTN-ге байланысты емес, әдетте әскери мақсаттар үшін. Сонымен қатар, ірі компаниялар басқаратын жеке желілер бар, олар PSTN-ге тек шектеулі шлюздер арқылы, мысалы, ірі жеке филиалдық биржа (PBX) арқылы байланысты.

Операторлар

Желілерді құру және тұтынушыларға қызметтерді сату міндеті желі операторларына жүктелді. PSTN қызметтерін ұсыну үшін алғаш құрылған компания – АҚШ-тағы Bell Telephone Company болды. Бірақ, кейбір елдерде телефон желілерін ұйымдастыру жұмысы үкіметке тиді, себебі қажетті инвестициялар өте зор болды және телефон байланысының қызметі маңызды мемлекеттік қажеттілікке айналды. Мысалы, Ұлыбританиядағы General Post Office бірнеше жеке компанияларды біріктіріп, жалғыз мемлекеттік компания құрды. Соңғы онжылдықтарда осы мемлекеттік монополиялар таратылды немесе жекешелендіру арқылы сатылды.

Желі топологиясы

PSTN архитектурасы уақыт өте келе абоненттер санының, қоңырау көлемінің, бағыттардың, мүмкіндіктердің және технологиялардың артуын қолдау үшін дамыды. Солтүстік Америка мен Еуропада қалыптасқан принциптер басқа елдерде де қабылданып, жергілікті нарықтарға бейімделді. Маңызды тұжырымдама – телефон станциялары иерархиялық түрде құрылған, сондықтан егер қоңырау жергілікті кластерде өңделмейтін болса, одан әрі бағыттау үшін жоғары деңгейдегі станцияға жіберіледі. Бұл операторлар арасындағы ұзақ қашықтықтағы байланыс желілерінің санын азайтып, жергілікті трафикті бөлек ұстауға мүмкіндік берді. Қазіргі заманғы технологиялар оны жеңілдетуге ықпал етті.

Цифрлық арналар

Автоматтандырылған телефон станцияларының көпшілігі механикалық немесе аналогтық емес, сандық коммутацияны қолданады. Станцияларды байланыстыратын магистральдар да цифрлық, олар контурлар немесе арналар деп аталады. Дегенмен, үйдегі телефонға (бұл жергілікті тізбек деп те аталады) станциядан соңғы бір шақырымды қосу үшін аналогты екі сымды тізбек әлі де қолданылады. Шақырушыдан шақырылған абонентке стандартты телефон қоңырауын жеткізу үшін аналогты дыбыс сигналы 8 кГц жиіліктік дискретизациямен және 8 биттік ажыратымдылықпен, G.711 деп аталатын ерекше бейсызықтық импульстік код модуляциясы арқылы цифрлық түрге келтіріледі. Содан кейін қоңырау телефон станциялары арқылы бір ұштан екінші ұшқа жіберіледі. Қоңырау, жалпы маршруттау стратегиясы бойынша телефон станциялары арасында қоңырау құру протоколы (әдетте ISUP) арқылы коммутацияланады. Қоңырау PSTN желісі арқылы бастапқыда Bell Labs компаниясымен жобаланған 64 кбит/с арна арқылы жүзеге асырылады. Бұл арна Digital Signal 0 (DS0) деп аталады. DS0 тізбегі – телефон станциясындағы коммутацияның негізгі бірлігі. DS0 сонымен қатар уақыттық слот ретінде де белгілі, себебі DS0 тізбектері уақыттық бөлістік мультиплекстеу (TDM) құралдарында жоғары сыйымдылық байланыс желілерін құру үшін біріктіріледі. Digital Signal 1 (DS1) тізбегі Солтүстік Америка немесе Жапонияның T тасымалдаушы (T1) желісінде 24 DS0 немесе көптеген басқа елдерде қолданылатын E тасымалдаушы (E1) желісінде 32 DS0 (30 қоңыраулар үшін және 2 кадрлар мен сигналдау үшін) тасымалдайды. Қазіргі заманғы желілерде мультиплекстеу функциясы соңғы пайдаланушыға мүмкіндігінше жақын орналастырылады, әдетте тұрғын үй аудандарының бойындағы шкафтарға немесе ірі бизнес орталықтарына орналастырылады. Бұл біріктірілген тізбектер бастапқы мультиплексорден станцияға қолжетімділік желісі деп аталатын жабдықтар жиынтығы арқылы жеткізіледі. Қолжетімділік желісі және станциялар аралық байланыс синхронды оптикалық таратуды қолданады, мысалы, SONET және Синхронды цифрлық иерархия (SDH) технологияларын, бірақ кейбір бөліктері әлі де ескі PDH технологиясын қолданады. Қолжетімділік желісі бірнеше анықтамалық нүктелерді анықтайды. Олардың көпшілігі негізінен ISDN үшін қызығушылық тудырады, бірақ біреуі, V анықтамалық нүктесі, жалпы қызығушылық тудырады. Бұл – бастапқы мультиплексор мен станция арасындағы анықтамалық нүкте. Бұл анықтамалық нүктедегі протоколдар V5 интерфейсі ретінде ETSI аймақтарында стандартталды.

IP стандарттарына әсері

PSTN желілеріндегі дауыс сапасы, IP телефониясы бойынша Телекоммуникация индустриясы қауымдастығының TIA TSB 116 стандартын әзірлеуде, қабылданатын аудио кешігу және эхо деңгейлерін анықтау үшін өлшемшарт ретінде қолданылды.

Реттеу

Көптеген елдерде үкімет PSTN қызметтерін ұсынумен айналысатын реттеуші агенттікке ие. Бұл агенттіктер техникалық стандарттарды, заңнамалық талаптарды реттейді және қызметтерді ұсыну міндеттерін белгілейді. Мысалы, монополиялар бар жағдайларда соңғы тұтынушылардан қызметтер үшін артық төлем алынбауын қамтамасыз ету осы міндеттердің бірі болуы мүмкін. Сондай-ақ, бұл реттеуші агенттіктер операторлардың бір-бірінің трафигін тасымалдау үшін талап ететін бағаларды реттеуге құқылы.

Қызметтен зейнетке шығу

Ұлыбританияда мыс сымды POTS және ISDN негізіндегі PSTN желісі 2025 жылдың желтоқсанына дейін SIP телефониясының пайдасына тоқтатылуда. Ұлыбританияның PSTN желісін тоқтату туралы толық ақпаратты қараңыз. Дауыстық байланыс, қазіргі ұялы байланыс сияқты, E.163 және E.164 стандарттарын сақтайды, ал соңғы пайдаланушыларға интерфейс өзгеріссіз қалады. Эстония, Германия, Исландия, Нидерланды, Испания және Португалия сияқты бірнеше еуропалық елдер де өздерінің PSTN желілерін тоқтатты немесе тоқтатуды жоспарлап отыр. Басқа континенттердегі елдер де ұқсас кезеңге өтуде.