Топология сети PSTN

Топология сети PSTN — это топология коммутационной сети телефонной сети, подключенной к коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN).

В США и Канаде топология сети Bell System представляла собой иерархию системы коммутации, реализованную и управляемую с c. С 1930 по 1980-е годы с целью интеграции разнообразного множества местных телефонных компаний и планов телефонной нумерации для достижения общенационального прямого дистанционного набора (DDD) телефонными абонентами. Она была предшественником всемирной взаимосвязанной коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN) и возникла в результате усилий Генерального плана коммутации платных дорог , который к 1929 году сформулировал техническую инфраструктуру и принципы работы для соединения междугородных телефонных звонков в Северной Америке.

Идеи были впервые разработаны в Bell System в США , но вскоре были переняты и в других странах, где телефонные компании сталкивались с аналогичными проблемами, даже при обслуживании меньших географических территорий. Система в Соединенном Королевстве, внедренная Главпочтамтом, привела к меньшему количеству уровней переключения, чем в системе Bell.

Система звонков

Иерархия классификации центральных офисов AT&T

В конце 1940-х годов компания Bell System разработала планы по объединению различных несовместимых планов нумерации местных телефонов дочерних 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 операторском платном наборе номера , реорганизация также была предпосылкой для прямого дистанционного набора номера (DDD) клиентами, впервые реализованного в Энглвуде, штат Нью-Джерси, в 1951 году. Помимо разработки единого плана нумерации, Американская телефонная и телеграфная компания (AT&T) реорганизовала план коммутации и маршрутизации, находящийся под управлением AT&T Long Lines, в иерархическую сеть с пятью уровнями, названными «классами систем коммутации».

Вновь 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 , относящийся к тандемным и конечным коммутаторам, соответственно. ТфОП в США была существенно реструктурирована после продажи AT&T в 1984 году. Старая сеть Long Lines осталась за AT&T, но ее внутренняя маршрутизация стала неиерархической с введением усовершенствованной коммутации, управляемой компьютером. Каждый крупный оператор дальней связи может иметь свою собственную политику внутренней маршрутизации, хотя обычно они основаны на одних и тех же принципах и даже компонентах.

После продажи Bell System сеть в США была разделена на зоны локального доступа и транспорта (LATA). Звонки внутри LATA осуществлялись операторами местной телефонной связи (LEC), а вызовы между ними осуществлялись операторами межстанционной связи (IXC). LATA обычно имеют один или несколько тандемных коммутаторов, которые соединяют коммутаторы конечных офисов.

Хотя последующее обсуждение относится к AT&T и (в основном) 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 местные операции в большей части Онтарио и Квебека , и как в качестве крупнейшего оператора связи в Канаде, так и в силу своих исторических операций в провинциях Атлантического океана и Прерий , она доминировала в решениях по вопросам междугородной связи. Канадские власти согласились, что интеграция канадских услуг междугородной связи в транснациональную сеть была ценна для обеих стран, поэтому услуги США и Канады были интегрированы для сетевых возможностей на ранней стадии, что в конечном итоге стало основой для Североамериканского плана нумерации. область.

К середине 1920-х годов пересмотренная ручная система, в которой «местные» операторы взимания платы за проезд подключали тандемные маршруты (процесс, формально называемый «комбинированная линия и запись») по мере необходимости для завершения телефонных звонков, сократила этот процесс в среднем до двух минут, но все же означала, что некоторая сложная маршрутизация может соединить до шестнадцати точек. По мере роста услуг междугородной 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 при проектировании сети учитывались более автоматизированные и определенные процедуры. Таким образом, начав с установки коммутатора в Филадельфии, штат Пенсильвания, в 1943 году, AT&T приступила к автоматизации системы и созданию новой иерархии коммутаторов, которая просуществовала до распада AT&T в 1980-х годах.

Основополагающий принцип пятиуровневой иерархии заключался в том, чтобы обеспечить экономию за счет масштаба путем установления прямых связей между централизованными «пунктами сбора вызовов» (по сути, офисами класса 4), где это экономически целесообразно, а также предоставить дополнительные точки концентрации (классы с 1 по 3) для обрабатывать избыточный трафик, который невозможно обработать напрямую, или обрабатывать трафик в места, которые с меньшей вероятностью будут дозваниваться из данной точки - обычно на большие расстояния и / или меньшие местоположения в других частях плана набора номера в Северной Америке. Североамериканский план отличался от планов других континентов наличием трех уровней концентрации иерархии для внутренних (здесь определяемых как включение всех точек «внутри» плана набора номера) вызовов, что не требуется, если большая географическая область была разбита на несколько частей. несколько юрисдикций национального плана. Однако важно отметить, что это не была строгая иерархия абсолютных уровней. Например, если между географическими областями существует достаточный трафик вызовов, офис класса 4 может 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) был подключен не только к коммутатору класса 1 в Монреале (MTRLPQ0201T1), но и к коммутатору класса 1 в Уайт-Плейнс (WHPLNY0201T1), одному из коммутаторов класса 2 в Нью-Йорке. (NYCMNYAA02T2) и коммутатор класса 3 в Буффало (BFLONYFR04T3). Сетевые инженеры переработали систему по мере необходимости, чтобы сбалансировать процент завершения вызовов и бюджетные ограничения. Фактически, небольшие изменения вносились почти каждый месяц.

Первоначально из развития североамериканской сети были исключены места, которые в конечном итоге стали частью зоны Североамериканского 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 вызовы, пока в последующие десятилетия более совершенное компьютерное оборудование и программное обеспечение не позволило включить их в автоматизированные интегрированные системы. После распространения управления коммутацией с помощью хранимых программ многие услуги классов с 1 по 3 можно было делегировать более новым коммутаторам в офисах классов 4 и 5, и эта часть сети устарела, хотя частично была заменена созданием нескольких длинных -сети дальних операторов связи, подключаемые к локальным сетям через точки своего присутствия .

Класс 1 (Региональный центр)

Офисом класса 1 был Региональный центр (РЦ). Региональные центры выполняли три задачи в сети платных дорог Северной Америки: (а) их соединения были «последним средством» для окончательной настройки вызовов, когда маршруты между центрами, расположенными ниже в иерархии, были недоступны (б) изначально в них работали инженеры, у которых были полномочия блокировать участки сети внутри региона в случае чрезвычайных ситуаций или перегрузки сети - хотя после 1962 года эти функции были переданы Центру управления/операций сети и распределенным центрам управления сетью (см. ниже) (c) они обеспечивали точки сбора ( до разработки более совершенного компьютерного оборудования и программного обеспечения для операторов дорожных сборов) для линий, которые будут передаваться к одному из международных заграничных шлюзов (которые действовали как специальные центры вне формальной североамериканской иерархии). Региональные центры информировали друг друга о состоянии каждого канала в сети. Эти центры затем перенаправляли трафик вокруг проблемных мест и постоянно информировали каждое из них. В Северной Америке было двенадцать региональных центров, десять в США, девять из которых находились под управлением 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 штата Иллинойс — подземный офис, построенный из прочной конструкции, способной выдержать ядерную атаку], Коньерс, GA в округе Рокдейл , Сент-Луис, Миссури , Далласе, Техас , Денвере, Колорадо , Сакраменто, Калифорния ) и один в зоне обслуживания GTE ( Сан-Бернардино, Калифорния ). Два центра в Канаде управлялись от имени Трансканадской телефонной системы: один - компанией Bell Canada ( Монреаль, Пенсильвания ), а другой - компанией Saskatchewan Telephone ( Регина, СК ).

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. Реорганизация и рассредоточение функций были сделаны частично для обеспечения максимальной целостности сети в случае чрезвычайной ситуации в стране, что было серьезной проблемой в ту эпоху. Базовая структура этого подразделения, хотя и существенно изменилась после продажи AT&T в 1980-х годах, все еще существует как Глобальный операционный центр с внутренними региональными центрами в Колорадо и Джорджии.

Класс 2 (Секционный центр)

Офисом 2 класса был Секционный центр (СЦ). Секционный центр обычно соединял основные центры взимания платы за проезд в пределах одного или двух штатов или провинций или значительной части большого штата или провинции, чтобы обеспечить межштатные или межпровинциальные соединения для междугородных звонков. В разное время в сети насчитывалось от 50 до 75 активных офисов второго класса.

Класс 3 (Первичный центр)

Офисом 3-го класса был Первичный центр (ПК). Вызовы, совершаемые за пределами небольшой географической области, где цепи не связаны напрямую между пунктами взимания платы 4 класса, будут передаваться из центра взимания платы в основной центр. В этих местах используются магистрали с высокой нагрузкой для обеспечения соединения между центрами взимания платы. Первичный центр никогда не подавал пользователю тональный сигнал готовности. Число первичных центров в сети время от времени колебалось и колебалось от 150 до 230.

Класс 4 (Платный центр)

Основная статья: Телефонный коммутатор класса 4

Офис класса 4 — это пункт взимания платы (TC), пункт взимания платы (TP) или промежуточный пункт (IP). Вызов, идущий между двумя конечными офисами, не соединенными напрямую или чьи прямые соединительные линии заняты, маршрутизируется через центр взимания платы. Платный центр также используется для подключения к междугородной сети для звонков, требующих дополнительных затрат, например, за услуги, обслуживаемые оператором. Этот пункт взимания платы также можно назвать тандемным офисом, поскольку звонки должны проходить через это место, чтобы попасть в другую часть сети. Центры взимания платы могли эксплуатироваться либо как межгосударственные объекты под управлением AT&T Long Lines (в некоторых случаях GTE), либо как местные телефонные компании, обрабатывая междугородный трафик до точек на территории конкретной операционной компании. Офисы класса 4 продолжают существовать, хотя и со значительными изменениями, поскольку они обслуживают соединения местных телефонных компаний с местной оплатой или тарифами на междугородную связь или предоставляют средства для подключения к точкам присутствия компании на междугородной связи.

Класс 5 (местная АТС)

Основная статья: Телефонный коммутатор класса 5

Офис класса 5 — это местная телефонная станция или конечный офис. Он доставляет клиенту тональный сигнал готовности. Конечный офис, также называемый филиальной станцией, является ближайшим соединением с конечным клиентом. Только в Соединенных Штатах более 19 000 конечных офисов предоставляют базовые услуги тонального набора номера .

В наше время широко используются только термины «класс 4» и «класс 5», поскольку любой тандемный офис называется системой класса 4. Частично это изменение было вызвано изменениями в мощности коммутаторов и относительной стоимости передачи, которые имели тенденцию выравнивать иерархию коммутаторов. Распад системы Bell и необходимость каждой из выживших региональных операционных компаний обеспечивать междугородние соединения также способствовали включению межрегиональной и международной обработки через более крупные офисы класса 4.

Международные колл-центры за рубежом

Особые требования к совершению звонков в места за пределами основных точек Канады и США означали, что эти звонки обрабатывались специальными операторами в местах, где можно было отслеживать соединения с другими странами. 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.). В течение десятилетия 1970-х годов североамериканские клиенты, которых обслуживали электронные офисы, начали иметь возможность напрямую дозваниваться до все большего числа международных точек - услуга, известная как IDDD (международный прямой дистанционный набор) (услуга между офисами ESS в США). Нью-Йорк и Лондон начались 1 марта 1970 года). Однако, поскольку точки не могли быть подключены до тех пор, 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 прекращения действия пяти -уровневая иерархия - большинство стран все еще были подключены посредством ручного вмешательства до начала 21 века.

Обратите внимание, что приложенная в настоящее время диаграмма иерархии переключателей неверна, поскольку она идентифицирует точки класса 1 с международным переключением. Международные соединения располагались в местах, как правило, рядом с кабельными, а затем и спутниковыми точками подключения и не были напрямую связаны с коммутаторами класса 1. Основные международные точки связи располагались в Окленде, Калифорния; Майами, Флорида; и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, с рядом второстепенных пунктов взимания платы за международные операторы. Только после быстрого расширения терминальных офисов ESS операторская обработка международных вызовов начала выгружаться в структуру внутренней сети, поскольку услуги международных вызовов стали доступны для звонков клиентам, ок. середина 1980-х годов. Частично это совпало с упадком пятиуровневой иерархии, поэтому идентификация международных коммутаторов и офисов первого класса неверна.

Великобритания

Предшественник British Telecom , Главное почтовое отделение , также организовал свою междугородную магистральную сеть по той же иерархической схеме, что и в Северной Америке. Однако из-за значительно меньшей географической территории требовалось меньшее количество уровней связи, и формальная нумерация классных офисов не проводилась.

Из следующего описания было несколько особых исключений, в частности те, которые касались Северной Ирландии , некоторых зависимостей Ла-Манша и нескольких мест в Англии, которые обслуживались компаниями, не входящими в GPO, такими как Халл ( KCOM Group ) и Портсмут .

На заре ручных обменов отдаленные районы (в конечном итоге названные зависимыми АТС) были соединены через постепенно увеличивающиеся местоположения (в конечном итоге названные центрами групповой коммутации) с одним из главных городов — Бирмингемом , Эдинбургом , Глазго , Ливерпулем , Лондоном и Манчестером . Когда в сети начала внедряться автоматизация, она была усовершенствована до системы примерно из пятидесяти тандемных мест для групповых коммутационных центров с дополнительным уровнем, примерно из дюжины глобальных тандемов для обеспечения периодов занятости, аварийной маршрутизации и т. д. Существовали также несколько дополнительных локальных тандемов для обработки трафика в агломерации Лондона без участия GSC, хотя это было более поздней разработкой, поскольку для идентификации требовалась общая управляющая сигнализация.

Абонентский набор по внешней линии

Коды набора, используемые операторами соединительных линий для соединения вызовов, изначально были назначены и установлены для обеспечения скорости с помощью оборудования импульсного набора. С появлением абонентских звонков шаблоны нумерации были изменены, чтобы обеспечить мнемонические методы повышения производительности клиентов. Все коды абонентского набора (STD) начинались с 0. Крупнейшим городам, имевшим семизначные местные номера, были присвоены специальные коды - Лондон, 01; Бирмингем, 021; и т. д. Небольшим городам обычно присваивался код, основанный на первых буквах их названий, которые переводились в цифры на телефонном наборе. Например, OXford переводится на 09 на телефонном наборе в Великобритании, поэтому первоначальный код STD для Оксфорда был 0096. Однако из-за ошибок набора абонентов было принято решение исключить коды, начинающиеся с 00 , и вскоре Оксфорд превратился в 0865, последовательность 86, обозначающая первые две буквы университета .

Некоторые из самых маленьких городов подключаются к магистральной сети только через близлежащие коммутаторы. В этих случаях коды STD состояли из комбинации кода ближайшего коммутатора плюс некоторых дополнительных цифр, которые не использовались в этом соседнем коммутаторе, но служили двум целям (1) идентифицировать конечное местоположение и позволять ближайшему коммутатору завершите вызов (2), чтобы «дополнить» общую длину строки набора номера, поскольку в небольшом городе может быть только трехзначный телефонный номер, и позволить сети перейти на более стандартную длину номера.

Поскольку коммутаторы Строуджера были выведены из эксплуатации и заменены электронными системами, коды набора абонентских внешних линий больше не соответствовали первоначальным правилам и были значительно пересмотрены в середине 1990-х годов с дальнейшими изменениями по мере более широкого использования мобильных телефонов и конкуренции, не связанной с BT, в Великобритании. рынок. Сейчас есть в Великобритании используется около 70 000 кодов местных телефонных станций. . Крупнейший магистральный оператор связи British Telecom соединяет местную сеть через около 60 транзитных (тандемных) коммутаторов.

Франция

Первые дни

Ранняя история телекоммуникационной коммутационной сети во Франции , что необычно для этой страны, характеризуется децентрализованным развитием. Первые телефонные станции устанавливались местными общинами, часто частными компаниями, и лишь позже перешли в собственность французского правительства. В результате к 1930 году Францию ​​обслуживали почти 25 000 местных АТС, 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 перед Второй мировой войной появились автоматизированные пошаговые переключатели (Строугер) с уровнем тандемного переключения. В остальной части страны автоматизация была ограничена 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 АТС (в основном в Париже и его «пригородах») и 228 ручных АТС работали в полную силу. Ремонт большей части сети был отложен во время войны из-за нехватки запчастей, а также привлечения технического персонала для немецких военных нужд.

Послевоенное восстановление

Восстановление после войны было быстрым, и значительный ущерб в некотором смысле помог модернизации системы по мере внедрения новых технологий. DGT (Генеральное управление телекоммуникаций) ввело автоматизированный операторский набор междугородных соединений, обычно используя коды INSEE в качестве «кодов городов» для различных департаментов - со специальной обработкой для Парижа. Эти коды впоследствии стали достоянием общественности, когда в конце 1960-х - начале 1970-х годов стали вводить клиентские наборы для междугородных звонков.

Сеть имела минимальную иерархию: большинство соединений направлялись в центральный тандем в каждом отделе, а оттуда в Париж. По мере того, как в 1970-х годах увеличивалось количество установок частных телефонов как для малого бизнеса, так и для частных домов, были установлены прямые соединения между тандемами в соседних регионах и реализован трехуровневый уровень коммутаторов, местное, тандемное и региональное межсоединение. с окончательным маршрутом через Париж. Кроме того, в 1970-х и 1980-х годах небольшие сельские коммутаторы были заменены и объединены с близлежащими автоматизированными офисами, а для обеспечения единообразия набора была принята закрытая схема нумерации.

Технологическое развитие

Как и в большинстве стран, развитие технологий позволило создавать различные сети, и поддержание формальной иерархии исчезло в распределенной сети. К середине 1990-х годов появилась пересмотренная структура, отраженная заменой старых кодов департаментов присвоением региональных кодов и крупной схемой изменения нумерации для стратегического планирования, приватизации и дерегулирования под эгидой ART, Autorité de Régulation des Communications Électroniques, des Postes et de la Distribution de la Presse (Регуляторный орган в области телекоммуникаций, известный с 2005 года как ARCEP, поскольку была добавлена ​​ответственность за почтовые услуги, а затем в 2019 году расширена за распространение печатных СМИ). После 1996 года страна готовилась к полному дерегулированию телефонной сети.

Таким образом, местные телефонные станции ( зоны à autonomie d'acheminement ) подключаются разными операторами связи несколько по-разному. Однако самый крупный из них, основанный на (частично) приватизированной бывшей государственной сети, представляет собой двухуровневую иерархию междугородной связи, основанную на 80 пунктах CTS (вторичный транзитный центр) и 8 пунктах CTP (первичный транзитный центр). Кроме того, существует 12 CTI (международных транзитных центров) для связи с территориями, которые не интегрированы во французскую телефонную сеть [обратите внимание, что некоторые зарубежные пункты считаются «внутренними» для телекоммуникационных целей].