Санкт Петербургский государственный университет информационных технологий механики и оптики

Вид материала

Реферат

Содержание 3 Второе поколение телефонии 3.1 Аналоговая и цифровая передача сигналов 3.2 Методы передачи сигналов 3.3 Новая сигнальная система 3.4 Новые услуги PSTN 3.5 Новая система номеров PSTN Система NANP Международная система нумерации ITU-T

Подобный материал:

• Петербургский Государственный Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики, 196.71kb.
• Санкт Петербургский государственный университет информационных технологий механики, 49.74kb.
• Санкт Петербургский государственный университет информационных технологий механики, 69.7kb.
• Санкт Петербургский государственный университет информационных технологий механики, 148.89kb.
• Котельников Ю. П, 55.28kb.
• Тезисы докладов, 155.48kb.
• Концепция чтения дисциплины "основы оптики" как базового естественнонаучного курса, 61.53kb.
• Реферат По истории информатики на тему " История становления информационных войн", 195.67kb.
• Реферат По истории информатики на тему, 147.73kb.
• Реферат По истории информатики на тему, 180.86kb.

3 Второе поколение телефонии

Второй период развития телефонии, начавшийся в 70-е годы XX столетия, внес в нее радикальные изменения.

Основой телефонии стали новые технологии:

 электронная технология позволила перевести все аппаратные средства телефонии на электронную элементную и технологическую базу;

 цифровая технология на основе представления различных видов информации в единой цифровой форме интегрировала обслуживание различных видов связи, а также объединила системы передачи и коммутации;

 компьютерная технология, применение которой выразилось не только в использовании компьютеров в роли устройств управления АТС, но и в создании компьютерных терминалов, позволила абоненту получать услуги разных видов связи с помощью единого терминала [8].


Рисунок 4. Ручной коммутатор начала прошлого века и офисная АТС 2000 года.




На рис. 4 изображены ручной коммутатор начала прошлого века и офисная АТС 2000 года. При равной абонентской емкости отличаются во много десятков раз
по массо-габаритным показателям числу предоставляемых услуг

Компьютеризация телефонии, называемая компьютерно-телефонной интеграцией (Computer Telephone Integration - CTI), позволяет объединять различные сети, системы передачи, коммутации, управления и терминальные устройства [1].

3.1 Аналоговая и цифровая передача сигналов

Все, что слышит человек, включая человеческую речь, является аналоговым сиг­налом. Несколько десятилетий назад телефонная сеть была построена на основании аналоговой инфраструктуры.

Хотя аналоговая связь идеальна для человеческих переговоров, она не имеет на­дежной и эффективной защиты от шума в канале. (Причиной шума в ка­нале обычно является статическое электричество, наводимое в голосовой сети близ­лежащими электрическими устройствами или радиопередатчиками.) Телефонные каналы очень чувствительны к индуктивности или напряжению, наводимому близ­лежащими линиями электропередачи. В прежние времена, для усиления аналого­вого сигнала в телефонии сети, использовались усилители. Однако при этом усили­вался не только голос, но и шум в канале. Поэтому шум в канале зачастую делал со­единение непригодным [6].

Если телефонный аппарат находится слишком далеко от конечной коммутацион­ной станции, к которой протянут физический кабель, то для увели­чения амплитуды аналогового сигнала (голоса абонента) может понадобиться про­межуточный усилитель. Шум в канале, накладывающийся на аналоговый сигнал, может существенно исказить исходную форму аналоговой волны. Это будет особен­но заметно для слушателя, если канал между телефоном и конечной коммутацион­ной станцией содержит много усилителей. Как демонстрирует рис. 5, усилитель не очищает сигнал, а просто усиливает его вместе с шумом, увеличивая существую­щее искажение. Шум, увеличенный при прохождении одного голосового сигнала через несколько усилителей, называется накопленным шумом [6].


Рисунок 5. Искажение сигнала в аналоговом канале.




Шум в канале у цифровых сетей создает меньше проблем, поскольку повторители не только усиливают сигнал, но и очищают его до исходного состояния. Эта воз­можность обусловлена тем, что цифровая связь основана на единицах и нулях. Как показано на рис. 6, повторитель (гереа1ег), т.е. цифровой усилитель, должен ре­шить, восстановить ли ему 1 или 0.


Рисунок 6. Искажение в цифровом канале.




Следовательно, при повторении сигнала звук остается чистым. Когда это пре­имущество цифрового представления сигнала стало очевидно, начался перевод те­лефонных сетей на импульсно-кодовую модуляцию.

3.2 Методы передачи сигналов

Самым популярным методом передачи сигналов аналоговой связи между пользователем и сетью является двухтональный многочастотныи набор (Dual Tone Multi-Frequency - DTMF). DTMF также называют внутриполосной передачей сигналов, поскольку тоны передаются по голосовому каналу [5].

Цифровая клавиатура DTMF представляет собой матрицу клавиш 4x4, где каждый ряд соот­ветствует низкой частоте, а каждый столбец — высокой. Нажатие одной из клавиш, например <0>, приводит к передаче синусоидального то­на из двух частот— 941 и 1336 Герц (Гц). По­скольку используется два тона, такой способ вы­зова называется двухтональным многочастотным набором. Впоследствии эти два тона декодиру­ются коммутатором, который определяет нажа­тую клавишу.

Когда абонент снимает телефонную трубку и нажимает клавиши, звучащий при этом тон сообщает центральной коммутацион­ной станции номер, с которым необходимо уста­новить соединение.

ISDN использует и другой метод передачи сигналов - внеполосный. Этот метод подразумевает передачу сигналов по каналу, отдельному от голосового. Канал, по которому передают голос, данные и факс, называется несущим или В-каналом (В channel), его пропускная способность 64 Кбит/с. Канал, по которому передают сигнал, называется каналом данных (data channel) или каналом управления (control channel), или D каналом (D channel) [8].

Передача сигналов вне основной полосы предоставляет множество преимуществ, включая следующие:

• Передача сигналов мультиплексирована (объединена) в общий канал.
  
• Уменьшена зеркальность (зеркальность возникает, когда два абонента с разных концов того же канала пытаются одновременно вызвать друг друга).
  
• Меньше задержка после завершения набора.
  
• Более высокая пропускная способ­ность.
  
• Поскольку установочные сообщения не страдают от шума в том же канале, как тоны DTMF, вызов происходит значительно быстрее.
  

Внутриполосная передача сигналов имеет несколько проблем, самой большой из которых является возможность потери тонового сигнала. Это происходит, когда сигнал передается по голосовому каналу. Именно из-за этого, как правило, не удается дистанционно проверить голосовую почту.


При передаче сигналов между сетями использует такие внутриполосные методы передачи, как многочастотный (Multi-Frequency - MF) и на основе "краденых" битов (Robbed Bit Signaling - RBS). Эти же методы могут быть использованы при передаче сетевых сигналов [9].

3.3 Новая сигнальная система

Сигнальная система № 7 (Signaling System 7 SS7) — это стандарт сигнальной системы общего канала, разработанный в 1970-х годах сектором стандартизации при Международном телекоммуникационном союзе (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector— IТU-Т), прежде называвшимся Между­народным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (Consultative Committee for International Telegraph and Telephone - CCITT). Система SS7 про­изошла от системы SS6, разработанной в 1960-х годах и представлявшей собой пер­вое поколение сигнальных систем общего канала. Первоначально система SS7 была разработана для приложений управления телефонных вызовов. Впоследствии при­ложения SS7 значительно усложнились, но сегодня функциональные возможности SS7 обеспечивают обращения к базам данных, транзакции, сетевые операции и циф­ровые сети с комплексным обслуживанием (Integrated Services Digital Network – ISDN).

Сеть SS7 обеспечила интеллект существующей сети РSTN. Система SS7 используется для передачи сигналов вне основной полосы в коммутируемой телефонной се­ти общего пользования (PSTN). Передача сигналов SS7 расширяет возможности сети PSTN, поддерживая установку вызова, обмен информацией, маршрутизацию, опе­рации, учет и обеспечивая услуги интеллектуальной сети (Intelligent Network— IN).

В то время как на протяжении последних 10 лет сети VOIP продолжали быстро расти, важность протокола SS7 для передачи голосовых данных по сетям IP и PSTN также возрастала. Пока пользователи сетей VOIP нуждаются для подключения в ис­пользовании устаревших сетей PSTN, критически важно, чтобы точки преобразова­ния (шлюзы) между этими двумя сетями работали безотказно и обеспечивали эф­фективный канал связи. Хотя когда-нибудь в будущем вся связь перейдет на VOIP, очень важно обеспечить плавность этого перехода и сохранять некоторые из воз­можностей, к которым уже привыкли многие конечные пользователи [6].

Задачей системы SS7 являлось обеспечение единого стандарта передачи сигналов по телефонной сети во всем мире. Но этого не произошло, было разработано множе­ство национальных вариантов, таких как стандарты ANSI (American National Standards Institute - Американский национальный институт стандартов) и Bellcore (BELL Communications Research – научно-исследовательское подразделение компании RBOC), используемые в США, а также стандарта ETSI (European Telecommunications Standards Institute – Европейский институт телекоммуникационных стандартов), используемый в Европе. В России данную систему сигнализации пинято называть ОКС-7.

3.4 Новые услуги PSTN

Многие услуги, повсеместно доступные теперь, несколько лет назад просто не существовали. Эти услуги можно разделить на две общие категории — средства спе­циального вызова (custom calling) и средства CLASS.

Средства специального вызова обеспечивает конечная коммутационная станция, а не вся сеть PSTN, передающая информацию с одного коммутатора канала (circuit switch) на другой. Однако средствам CLASS необходимо, чтобы соединение SS7 смогло передать их из конца в конец PSTN.

Ниже приведен список некоторых популярных услуг специального вызова, пре­доставляемых ныне PSTN.

• Ожидание вызова (call waiting). Уведомляет абонента, заказавшего вызов, о поступлении нового звонка.
  
• Перенаправление вызова (call forwarding). Позволяет абоненту переадресовать входящие вызовы по другому номеру.
  
• Множественный вызов (three-way calling). Обеспечивает конферени-связь.
  

В сети SS7 появляются дополнительные возможности. Ниже приведен список некоторых из достоинств средств CLASS.

• Представление (display). Отображает вызывающий номер или осуществляет ав­томатическую идентификацию номера (Automatic Number Identification - ANI).
  
• Блокировка вызова (call blocking). Блокировка входящих вызовов по опреде­ленным номерам, с сообщением вызывающему о том, что вызов не принят.
  
• Блокировка идентификатора вызывающего канала (calling line blocking). Бло­кировка представления номера исходящего вызова на аппарате получателя. (Это не работает при вызове службы по номеру 800 и некоторых других служб.)
  
• Автоматический обратный вызов (automatic callback). Позволяет отложить связь с последним вызываемым номером, если получен сигнал "занято", а за­тем автоматически связаться с вызывавшим, если он сейчас свободен. Иногда это называется также режимом ожидания.
  
• Возврат вызова (call return) (*69). Позволяет абонентам быстро отвечать на пропущенные вызовы [6].
  

Многие эти возможности доступны благодаря применению сетей SS7 и IN. Большинство каналов информационного обмена (Inter-Exchange Carrier – IXC) также предоставляют абонентам следующие дополнительные возможности.

• Коммутация междугородных каналов. Обычная междугородная связь (как правило, на более высокой частоте).
  
• Телефонная карточка (calling card). Предварительно оплаченная расходная те­лефонная карточка. Набираете номер, вводите пароль и вызываете абонента.
  
• Номера 800, 888и 877. Вызывающая сторона не обязана платить за обращение; скорее, вызываемая сторона (обычно выше номинала).
  
• Виртуальные закрытые сети (Virtual Private Network - VPN). Телефонная компания устанавливает собственную систему набора. Это может существен­но уменьшать количество внутреннего персонала информационной службы передачи данных.
  
• Закрытые арендованные каналы (private leased line). Закрытые арендованные каналы, от 56 Кбит/с до ОС-48, позволяют передать в различные сети как дан­ные, так и голос. Наиболее популярная скорость в Северной Америке — Т1.
  
• Виртуальные каналы (virtual circuit). Обычно на Frame Relay или асинхронном режиме передачи (ATM). Телефонная сеть (IXC или LEC), коммутирующая пакеты. Они передают пакет за пакетом (или ячейка за ячейкой в АТМ), не ориентируясь на выделенный канал [6].
  

Этот список дополнительных возможностей содержит лишь некоторые из популярных платных услуг PSTN. Хотя PSTN развивается и потребители используют все больше ее новых возможностей, основные навыки пользователей остались практи­чески неизменными начиная с появления цифровых сетей телефонной связи.

3.5 Новая система номеров PSTN

Одним из самых медленно изменяющихся компонентов является система теле­фонных номеров. Появление дополнительных каналов доступа к Интернету, сото­вых телефонов и факсов привело к относительной нехватке телефонных номеров. Данный раздел посвящен системе номеров PSTN и тому, что следует ожидать в ближайшем будущем.

В некоторых местностях Соединенных Штатах Америки даже для внутригород­ского звонка необходимо набрать 1 + 10 цифр. По мере увеличения количества уст­ройств, которым требуются телефонные номера, это тенденция станет все более распространенной. Необходимость набирать 1 + 10 цифр локального номера обычно вызвана перекрытием (overlay). Перекрытие может привести к тому, что у соседей будут разные коды города. Суть перекрытия заключается в том, что регион с одним междугородным телефонным кодом накладывается на регион с другим кодом горо­да. Это позволяет абонентам избежать необходимости набирать код города, но вы­нуждает всех жителей этой области набирать 10 цифр при любом вызове.

Некоторые местности не требуют применения 1+, достаточно 10 цифр. В Хью­стоне, например, набор 1+ означает автоматизированный ответ, поэтому набор 1 не нужен. Однако все остальные 10 цифр необходимы.

По существу, в PSTN используются две системы нумерации — Североамерикан­ская система нумерации (North American Numbering Plan - NANP) и Международная система нумерации (International Numbering Plan - INP), разработанная сектором стандартизации при Международном телекоммуникационном союзе (ITU-Т), преж­де называвшимся Международным консультативным комитетом по телефонии и те­леграфии (CCITI) [6].

Система NANP

NАNР — это система набора из 11 цифр, которая состоит из трех частей: области системы нумерации или кода города (NPA), кода централь­ного коммутатора (NXX) и номера станции.

Код NРА имеет формат NXX, где N — значение от 2 до 9, а X — значение от 0 до 9.

Систему NАNР называют также 1 + 10. Это означает, что после первой цифры 1 номера следует еще 10 цифр NPA-NXX-ХХХХ. Это позволяет конечной коммутаци­онной станции определить, следует ли ей ожидать 7 цифр номера телефона или 10.

На конечной коммутационной станции LEC по статической таблице выясняет, ка­кой провайдер междугородней связи будет дальше использован. Каждый междугородный канал имеет код. Эти коды присваивают­ся Североамериканской ассоциацией систем нумерации и добавляются к набираемому номеру, чтобы обеспечить выбор правильного канала междугородней сети (IXC) [6].

Международная система нумерации ITU-T

Рекомендация ITU-T Е.164 констатирует, что для передачи вызова определен­ному абоненту необходимо указать код страны (CC), национальный код получателя (NDC) и номер абонента (SN).

Код СС состоит из одной, двух или трёх цифр. Первая цифра (1-9) определяет всемирную зону нумерации. Список всех определенных СС на­ходится в рекомендации ITU-T Е.164.

Размер NDC и SN зависит от конкретной страны (не более чем 15 цифр для каждого).

Рекомендации ITU-T содержат также много других рекомендаций и специфика­ций для международных систем нумерации.

Однако на данный момент системы телефонных номеров могут показаться не столь важными для успешного развертывания и реализации передачи голосовых данных по сетям IP (Voice over IP - VOIP) или традиционных сетей с коммутацией каналов [6].

Независимо от системы набора, используемой в каждой стране, их жителям следует ожидать в ближайшее время некоторых изменений в системе телефонных номеров.


Говоря о втором периоде в истории телефонии, следует отметить не только радикальный характер происходящих изменений, но и высокий их темп, особенно возросший в течение последних десятилетий. Появились системы и сети с интеграцией услуг (ISDN - Integrated Services Digital Network). Успешно развиваются такие приложения телефонии, как мобильные сети связи (описано ниже), также сети беспроводного абонентского доступа. Наконец, развивается технология IР-телефонии (описано ниже), обеспечивающая передачу речи по сетям пакетной коммутации. Направление компьютерно-телефонной интеграции привело к созданию единых программно-аппаратных платформ с сосредоточением всех функций в одной системе - интеллектуальном сервере сети. Отмечается рост мультимедийных приложений (передача видеоконференций и т.п.).