Wie das öffentliche Telefonnetz funktioniert

„Vor langer Zeit in einer Galaxie weit, weit weg…“

Oh warte, das ist überhaupt nicht der Fall. Es war Alexander Graham Bell, in den USA, mit einem Patent. Während das mehr wie Gewinnrezept zum Spiel Clue lesen kann, ist es tatsächlich, was 1876 mit Bells Erfindung des Telefons passiert ist., Wenn Sie sich jemals gefragt haben, was das Public Switched Telephone Network (PSTN) ist und wie es funktioniert, haben Sie den gesuchten Beitrag gefunden.

Im Laufe des darauf folgenden Jahrhunderts entwickelte sich das PSTN-Netzwerk nach dem Patent von Bell zu einem Kommunikations-Giganten, in dem in den 1970er Jahren BEI&T praktisch das gesamte Bell-System in den USA und Kanada besaß und betrieb. Was folgt details in erster linie die Vereinigten Staaten PSTN, jedoch, die teile und funktionen der komponenten sind weitgehend die gleichen in anderen ländern, obwohl die tatsächlichen konfigurationen können variieren.,

Good ole Ma Bells Monopol auf die PSTN in Nordamerika führte schließlich zu einer Klage der US-Regierung. Dies führte 1984 zur Auflösung des Bell-Netzes in regionale Unternehmen, um den Wettbewerb um den Fernverkehr zu erhöhen.

Als Träger das Bild betraten, schnitzten sie jeweils Stücke des PSTN-Kuchens für sich aus. Wenn man darüber nachdenkt, wie die Telefontechnologie heute funktioniert, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass erhebliche Abweichungen zwischen den Fähigkeiten und der Infrastruktur verschiedener Netzbetreiber bestehen.

Was genau ist der PSTN?,

Ursprünglich wurde der PSTN „entwickelt, um nur kontinuierliche Echtzeit-Sprachkommunikation zu unterstützen.“Das System hat sich nicht zum Ziel gesetzt, das Rückgrat für unsere moderne Kommunikationsinfrastruktur zu bilden. Tatsächlich wurde es für eine durchschnittliche Gesprächsdauer von drei Minuten oder weniger ausgelegt und stützte sich auf eine begrenzte Bandbreite–nur 64 Kbps über einen Twister-Kupfer-Paar-Draht. Dieses analoge system wird gemeinhin als Plain Old Telephone Service (POTS).,

Obwohl es viele Upgrades gab, um die Komponenten des PSTN in den digitalen Bereich zu bringen, bleibt die häufigste Zugriffsmethode für Festnetztelefone diese analoge Kupferdrahtverbindung. Die Kosten für Telekommunikationsbetreiber, Kupferdraht „die letzte Meile“ durch Glasfaserkabel oder andere Medien mit höherer Bandbreite zu ersetzen, sind unerschwinglich, insbesondere angesichts der Fortschritte, die in den letzten Jahren in der Funktechnologie erzielt wurden.

Der Niedergang des Festnetzes hat in den letzten Jahren Schlagzeilen gemacht, als Menschen auf ihre Heimtelefone für mobile Smartphones verzichten., Im Jahr 2008 lag die Zahl der Häuser ohne Festnetz bei rund 25% in den Vereinigten Staaten, aber diese Zahl stieg auf 40% von 2014. Dieser Prozentsatz ist noch höher bei denen, die in städtischen Gebieten oder Ende 20 leben.

Die Sprachkommunikation ist weiterhin stark auf das PSTN angewiesen.

An der Oberfläche kann der Rückgang der Festnetzanschlüsse auf einen entsprechenden Rückgang der Relevanz des PSTN hindeuten. Eigentlich ist das Gegenteil der Fall., Sicher, die analoge „Last Mile“ – Komponente ist kein Problem mit Mobiltelefonen, aber abgesehen von der Methode, mit der eine Verbindung zu PSTN-Börsen hergestellt wird, bleibt alles andere darüber, wie Anrufe verarbeitet und weitergeleitet werden, gleich. Mobiltelefone können ohne PSTN nicht funktionieren.

Das moderne PSTN hat noch viel Kupferdraht, aber es enthält auch Glasfaserkabel, Mobilfunknetze, Kommunikationssatelliten und Unterwasserkabel. Diese Übertragungsmedien haben viel mehr Bandbreite zur Verfügung und können viel mehr als nur Sprachkommunikation aufnehmen., Video ist beispielsweise ein Medientyp, der viel mehr Bandbreite benötigt als die 64 Kbps, die Twisted-Pair-Verbindungen bieten. Es sei denn, Sie sind ein großer Fan davon, darauf zu warten, dass Netflix puffert.

Wie funktioniert das PSTN? Jemand nimmt das Telefon ab, wählt und…

Der schaltungsgeschaltete PSTN öffnet eine kontinuierliche Verbindung zwischen zwei Telefonen, die mit einem Wählton beginnt und endet, wenn das Telefon aufgelegt wird.

Zum Starten können Sie einen einzelnen Abonnenten oder eine Gruppe von Abonnenten haben, z. B. ein Unternehmen, für das mehrere Zugriffsleitungen erforderlich sind., Einzelne Abonnenten stellen eine direkte Verbindung zur lokalen Börse her, während Unternehmen häufig eine private Branch Exchange (PBX) verwenden, um alle ihre Verbindungen zu verwalten. Der Anruf beginnt also mit dem eigentlichen Telefon und stellt entweder eine direkte Verbindung zur lokalen Börse oder zur Telefonanlage und dann zur lokalen Börse her, wenn der Anruf von einem Unternehmen mit mehreren Leitungen stammt.

Je nachdem, wohin der Anruf geht, wird er aus dem lokalen Austauschnetz an internationale Netzbetreiber, Interexchange-Netzbetreiber, Mobilfunkanbieter oder Internetdienstanbieter weitergeleitet.,

Die Anzahl der Technologieebenen, die ein Anruf durchläuft, hängt davon ab, wo der Anruf bestimmt ist. Dies ist einer der Gründe, warum die Telefonie so verwirrend sein kann, die schiere Anzahl von Variablen, die mit einem „einfachen“ Anruf verbunden sind.

Systemstruktur

Wenn Sie einen Schritt zurücktreten und sich die Teile ansehen, aus denen das PSTN-Puzzle besteht, wird deutlich, wie weit sie von „einfacher“ Telefonie entfernt sind.

Der PSTN besteht aus einem komplexen Netz von Verbindungsknoten und Übertragungsverbindungen., Verschiedene Infrastrukturen existieren auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene, aber unabhängig davon, wie jeder Abschnitt konfiguriert ist, funktionieren die Teile auf die gleiche Weise. Es gibt vier verschiedene Arten von Knoten: Customer Premises Equipment (CPE), Übertragung, Service und Switching. Übertragungsverbindungen bilden die physikalischen Drähte oder Fasern, wie dies heutzutage der Fall sein kann, die die verschiedenen Knoten miteinander verbinden.

CPE

Der CPE-Knoten ist das Gerät vor Ort, aus dem der Aufruf stammt. Das könnte eine einzelne Teilnehmerleitung oder eine TK-Anlage sein.,

Übertragung

Der Übertragungsknoten besteht aus den Geräten und Medien, die Informationen zwischen Knoten eines Netzwerks übertragen. Dies kann Dinge wie Verstärker, Repeater, Multiplexer, digitale Cross-Connect-Systeme und digitale Schleifträger umfassen.

Service

Der Dienstknoten ist für die Signalisierung verantwortlich. Dies bedeutet, zu bestimmen, wann Verbindungen eingerichtet, gehalten, geladen und freigegeben werden sollen, und diese Informationen an die richtigen Steckdosen zu senden, die für jeden Abschnitt des Netzwerks warten und abrechnen.,

Umschaltung

Die realen Komponenten des PSTN sind die Komponenten des Schaltknotens. In einem PSTN-Setup gibt es vier verschiedene Arten von Schaltern.

1. Der lokale Austausch wurde bereits angedeutet und ist die Komponente des Netzwerks, die Teilnehmer (den CPE-Knoten) physisch mit dem Rest des PSTN verbindet. Dies ist, wo Träger Kundenleitungen beenden und die Ausrüstung halten, die diese Linien verbindet. Eine einzelne Börse hatte traditionell die Kapazität für 10.000 Leitungen (0000 bis 9999) und eine lokale Börse besteht aus einem oder mehreren dieser Börsen.,Stellen Sie sich vor, Sie machen einen Roadtrip, haben aber keine Karte zur Hand. Stellen Sie sich nun einen Anruf als Route zu Ihrem Ziel und die verschiedenen Komponenten des Systems als Tankstellen vor, an denen Sie anhalten und nach dem Weg fragen können.Wenn Sie einen Nachbarn auf der anderen Straßenseite anrufen, muss der Anruf wahrscheinlich die lokale Börse nicht verlassen.Jeder in den USA sollte mit sieben digitalen Telefonnummern vertraut sein. Die ersten drei Ziffern bezeichnen den lokalen Austausch und den lokalen Switch, in dem sich jede Nummer befindet., Also in den Filmen, wenn jemand eine Nummer mit 555 startet, das ist die lokale Austauschbezeichnung. Die letzten vier Ziffern kennzeichnen die einzelne Teilnehmerleitung innerhalb dieser Börse.Heutzutage, mit so vielen Telefonleitungen in Betrieb, zehnstellige Wahl, die die Vorwahl enthält, ist oft auch erforderlich. Vor der Einführung von All-Number Calling (ANC), das 1958 eingeführt wurde, aber mehrere Jahrzehnte lang nicht abgeschlossen war, bestanden Telefonnummern aus einer Kombination von Buchstaben und Zahlen. Die Buchstaben wurden von lokalen Tauschnamen abgeleitet., Wenn Sie sich jemals gefragt haben, worauf sich der klassische Motown-Song von The Marvelettes Beechwood 4-5789 bezieht, gibt es Ihre Antwort.
2. Das Tandem Office (oder Junction Network) bedient in erster Linie eine Metropolregion mit vielen lokalen Börsen und übernimmt den Wechsel zwischen ihnen. Eine Stadt wie New York hat mehrere lokale Börsen. Wenn Sie also in Queens leben und jemanden in Brooklyn anrufen möchten, wird Ihr Anruf höchstwahrscheinlich über ein Junction-Netzwerk umgeschaltet.
3. Die Mautstelle ist der Schalter, an dem nationale Fernverbindungen hergestellt werden., Zum Beispiel geht ein Anruf in Florida, der für eine Washington-Nummer bestimmt ist, durch den Mautschalter.
4. Schließlich verbindet das Internationale Gateway (oder Centre de transit ) Anrufe, die aus dem Inland stammen, mit internationalen Telefonsystemen. Die Internationale Telekommunikationsunion koordiniert globale Kommunikationsstandards, die die Kompatibilität zwischen Systemen gewährleisten.

Dies ist die Struktur des PSTN in den Vereinigten Staaten., Wie oben erwähnt, können andere Länder ihre Systeme unterschiedlich konfigurieren (z. B. mit achtstelligen Telefonnummern).

Call Routing

Die Eigentumsbeziehung zwischen all diesen Knoten und Übertragungsleitungen kann ebenso verwirrend sein. Verschiedene Unternehmen besitzen verschiedene Börsen, und sie können oder auch nicht die physischen Linien besitzen, die diese Teile miteinander verbinden.,

Jemand in New York, der versucht, San Francisco anzurufen, würde von seinem CPE zur lokalen Börse in New York auf einer Stammstrecke, zur Mautstelle auf einer weiteren Stammstrecke, dann zurück zu einer lokalen Börse in San Francisco auf einer anderen Stammstrecke und schließlich zum CPE ihres kalifornischen Kontakts entlang einer weiteren Stammstrecke gehen. In dieser Situation ist es möglich, dass jede Stammleitung und jeder Knoten einem anderen Unternehmen gehört.,

In ähnlicher Weise würde ein Anruf, der für eine internationale Nummer bestimmt ist, wieder am CPE des Anrufers ausgehen, entlang einer Stammleitung zu seiner lokalen Börse fahren und dann entlang einer anderen Stammleitung zum internationalen Gateway weitergeleitet werden. Sobald der Anruf an die PSTN des richtigen Landes weitergeleitet wurde, geht er in diesem Land einen ähnlichen Weg, um die angerufene Partei zu erreichen.,

Wenn Sie also über eine automatisierte Sprachlösung verfügen und nur Anrufer aus einem bestimmten Bereich keine Verbindung zu Ihrem System herstellen können, besteht eine gute Chance, dass Ihre Technologie einwandfrei funktioniert, aber es gibt ein Problem auf Trägerebene in diesem Bereich.

Der PSTN bleibt ein kritischer und integraler Bestandteil des modernen globalen Kommunikationsnetzes. Da das System weiterhin technologische Innovation und Bandbreite sieht, wird seine Zentralität für moderne Kommunikation nur zunehmen.