Come funziona la rete telefonica pubblica commutata

“Molto tempo fa in una galassia lontana, lontana away”

Oh aspetta, non è affatto così. Era Alexander Graham Bell, negli Stati Uniti, con un brevetto. Mentre che può leggere di più come vincere ricetta per il gioco Clue, in realtà è quello che è successo nel 1876 con l’invenzione di Bell del telefono., Se vi siete mai chiesti che cosa il public switched Telephone network (PSTN) è e come funziona, allora hai trovato il post che stai cercando.

Per la maggior parte del secolo successivo a seguito del brevetto di Bell, la rete PSTN si è evoluta in un colosso delle comunicazioni, dove nel 1970 A&T possedeva e gestiva praticamente l’intero sistema Bell che copriva gli Stati Uniti e il Canada. Quello che segue dettagli in primo luogo gli Stati Uniti PSTN, tuttavia, i pezzi e le funzioni dei componenti sono in gran parte gli stessi in altri paesi, anche se le configurazioni reali possono variare.,

Il monopolio di Good ole Ma Bell sul PSTN in Nord America alla fine portò a una causa legale da parte del governo degli Stati Uniti. Ciò ha portato alla rottura della rete Bell nel 1984 in società regionali nel tentativo di aumentare la concorrenza per il servizio a lunga distanza.

Mentre i portatori entravano nell’immagine, ognuno di loro ritagliava pezzi della torta PSTN per se stesso. Quando si pensa a come funziona oggi la tecnologia telefonica, è importante ricordare che esistono differenze significative tra le capacità e l’infrastruttura di diversi vettori.

Quindi qual è esattamente il PSTN?,

Originariamente il PSTN era ” progettato per supportare solo comunicazioni vocali continue e in tempo reale.”Il sistema non si proponeva di fornire la spina dorsale per la nostra moderna infrastruttura di comunicazione. Infatti, è stato progettato per una durata media di chiamata di tre minuti o meno, basandosi su una larghezza di banda limitata-un mero 64 Kbps su un filo twister-copper-pair. Questo sistema analogico è comunemente indicato come Plain Old Telephone Service (POTS).,

Sebbene ci siano stati molti aggiornamenti per portare i componenti del PSTN nel regno digitale, il metodo di accesso più comune per i telefoni fissi rimane questo collegamento analogico a filo di rame. Il costo per gli operatori telco di sostituire ” l’ultimo miglio” di filo di rame con cavo in fibra ottica o altri supporti di larghezza di banda più elevata è proibitivo, soprattutto con i progressi compiuti nella tecnologia wireless negli ultimi anni.

Il declino della rete fissa ha fatto notizia negli ultimi anni come le persone rinunciano i loro telefoni di casa per gli smartphone mobili., Nel 2008, il numero di case senza rete fissa si aggirava intorno al 25% negli Stati Uniti, ma tale numero è aumentato al 40% entro il 2014. Questa percentuale è ancora più alta tra coloro che vivono in aree urbane o alla fine degli anni ‘ 20.

Le comunicazioni vocali continuano a fare molto affidamento sul PSTN.

In superficie, il calo dei telefoni fissi può suggerire un corrispondente calo della rilevanza del PSTN. In realtà, il contrario è vero., Certo, il componente analogico “ultimo miglio” non è un problema con i telefoni cellulari, ma a parte il metodo utilizzato per connettersi agli scambi PSTN, tutto il resto su come le chiamate vengono elaborate e instradate rimangono le stesse. I telefoni cellulari non possono funzionare senza il PSTN.

Il moderno PSTN ha ancora molto filo di rame, ma include anche cavi in fibra ottica, reti cellulari, satelliti di comunicazione e cavi sottomarini. Questi mezzi di trasmissione hanno molta più larghezza di banda disponibile e possono ospitare molto di più di una semplice comunicazione vocale., Il video, ad esempio, è un tipo di supporto che richiede molta più larghezza di banda rispetto ai 64Kbps forniti dalle connessioni twisted-pair. A meno che, naturalmente, sei un grande fan di attesa per Netflix per tamponare.

Quindi come funziona il PSTN? Qualcuno prende il telefono, compone e…

Il PSTN a commutazione di circuito apre una connessione continua tra due telefoni, che inizia con un segnale di linea e termina quando il telefono è appeso.

Per iniziare si può avere un singolo abbonato, o un gruppo di abbonati, come un business che richiede più linee di accesso., I singoli abbonati si connettono direttamente allo scambio locale, mentre le aziende spesso utilizzano uno scambio di filiali private (PBX) per gestire tutte le loro connessioni. Quindi la chiamata inizia con il telefono effettivo e si connette direttamente allo scambio locale o al PBX e quindi allo scambio locale, se la chiamata proviene da un’azienda con più linee.

Dalla rete di scambio locale, a seconda di dove sta andando la chiamata, viene inviata a vettori internazionali, vettori di interscambio, fornitori di cellulari o fornitori di servizi Internet.,

Il numero di livelli di tecnologia attraverso cui passa una chiamata varia a seconda di dove la chiamata è destinata. Questo è uno dei motivi per cui la telefonia può essere così confusa, il numero di variabili coinvolte nel fare una telefonata “semplice”.

Struttura del sistema

Fare un passo indietro e guardare davvero i pezzi che compongono il puzzle PSTN rende abbondantemente chiaro quanto sia lontana la telefonia “semplice”.

Il PSTN è costituito da una complessa rete di nodi di interconnessione e collegamenti di trasmissione., Esistono diverse infrastrutture a livello locale, regionale e nazionale, ma indipendentemente da come ogni sezione è configurata i pezzi funzionano allo stesso modo. Esistono quattro diversi tipi di nodi: CPE (Customer Premises Equipment), transmission, Service e switching. Collegamenti di trasmissione costituiscono i fili fisici o fibra, come può essere il caso al giorno d’oggi, che interconnettono i vari nodi.

CPE

Il nodo CPE è l’apparecchiatura sul sito in cui ha origine la chiamata. Potrebbe essere una singola linea di abbonati o un PBX.,

Trasmissione

Il nodo di trasmissione è costituito dall’apparecchiatura e dai supporti che trasportano informazioni tra i nodi di una rete. Questo può includere cose come amplificatori, ripetitori, multiplexer, sistemi digitali cross-connect e portatori di loop digitali.

Servizio

Il nodo di servizio è responsabile della segnalazione. Ciò significa determinare quando configurare, tenere, caricare e rilasciare le connessioni e ottenere tali informazioni nelle prese corrette che mantengono e fatturano per ogni sezione della rete.,

Commutazione

La vera carne del PSTN sono i componenti del nodo di commutazione. In una configurazione PSTN ci sono quattro diversi tipi di switch.

1. Lo Scambio locale è già stato alluso ed è il componente della rete che collega fisicamente gli abbonati (il nodo CPE) al resto del PSTN. È qui che i vettori terminano le linee dei clienti e mantengono le apparecchiature che interconnettono tali linee. Un singolo scambio tradizionalmente aveva la capacità di 10.000 linee (da 0000 a 9999) e uno scambio locale è costituito da uno o più di questi scambi.,Immagina di essere in viaggio, ma non hai una mappa a portata di mano. Ora pensare a una telefonata come il percorso verso la destinazione, e le diverse componenti del sistema come stazioni di servizio dove ci si può fermare e chiedere indicazioni.Se stai chiamando un vicino dall’altra parte della strada, la chiamata probabilmente non ha bisogno di lasciare lo scambio locale.Tutti negli Stati Uniti dovrebbero avere familiarità con sette numeri di telefono digitali. Le prime tre cifre indicano lo scambio locale e l’interruttore locale in cui risiede ciascun numero., Quindi nei film quando qualcuno inizia un numero con 555, questa è la designazione dello scambio locale. Le ultime quattro cifre identificano la singola linea di sottoscrittore all’interno di tale scambio.Al giorno d’oggi, con così tante linee telefoniche in funzione, composizione a dieci cifre, che include il codice di zona locale, è spesso richiesto pure. Prima dell’introduzione di all-number calling (ANC), che ha iniziato a rotolare fuori nel 1958, ma non è stato completato per diversi decenni, i numeri di telefono consisteva di una combinazione di lettere e numeri. Le lettere sono state derivate da nomi di scambio locali., Se ti sei mai chiesto a cosa si riferisce la classica canzone Motown Beechwood 4-5789 delle Marvelettes, c’è la tua risposta.
2. L’ufficio Tandem (o rete di giunzione) serve principalmente un’area metropolitana con molti scambi locali e gestisce il passaggio tra di loro. Una città come New York ha più scambi locali. Quindi, se si vive nel Queens e si desidera chiamare qualcuno a Brooklyn la chiamata sarà molto probabilmente commutato attraverso una rete di giunzione.
3. L’ufficio di pedaggio è l’interruttore in cui vengono effettuati i collegamenti nazionali a lunga distanza., Ad esempio, una chiamata effettuata in Florida destinato ad un numero di Washington passa attraverso l’interruttore Ufficio pedaggio.
4. Infine, il Gateway internazionale (o centre de transit) è ciò che collega le chiamate che provengono a livello nazionale ai sistemi telefonici internazionali. L’Unione Internazionale delle telecomunicazioni coordina gli standard di comunicazione globali che garantiscono la compatibilità tra i sistemi.

Questa è la struttura del PSTN, in generale, negli Stati Uniti., Come accennato in precedenza, altri paesi possono configurare i loro sistemi in modo diverso (come quelli che utilizzano numeri di telefono a otto cifre).

Call Routing

La relazione di proprietà tra tutti questi nodi e linee di trasmissione può essere altrettanto confusa. Diverse aziende possiedono scambi diversi, e possono o non possono anche possedere le linee fisiche che collegano questi pezzi insieme.,

Qualcuno a New York cercando di chiamare San Francisco sarebbe andato dal loro CPE, al cambio locale a New York su una linea di tronco, al casello su un’altra linea di tronco, poi di nuovo a un cambio locale a San Francisco su una linea di tronco diversa, e infine al CPE del loro contatto in California lungo un’altra linea di tronco. In questa situazione, è possibile che ogni linea principale e nodo siano di proprietà di un’azienda diversa.,

Allo stesso modo, una chiamata destinata a un numero internazionale avrebbe di nuovo origine presso il CPE del chiamante, viaggiare lungo una linea di tronco al loro scambio locale, e poi essere passato al gateway internazionale lungo un’altra linea di tronco. Una volta che la chiamata è passata al PSTN del paese corretto, quindi viaggia lungo un percorso simile in quel paese per raggiungere il partito chiamato.,

Pertanto, se hai una soluzione vocale automatica e solo i chiamanti di un’area specifica non sono in grado di connettersi al tuo sistema, c’è una buona probabilità che la tua tecnologia funzioni bene, ma che ci sia un problema a livello di carrier in quell’area.

Il PSTN rimane un pezzo fondamentale e integrale nella moderna rete di comunicazione globale. Mentre il sistema continua a vedere l’innovazione tecnologica e la larghezza di banda aumenta la sua centralità per le comunicazioni moderne non farà che aumentare.