TSSN-クイックガイド

人類の進化以来、世界は多くの変化を遂げてきました。たとえば、情報の交換は当初、標識と音の形で行われました。これは、高度な発明によって言語とスクリプトの形式に移行しました。ある場所から別の場所への個人間の距離を求めるコミュニケーションは、手紙を通じて伝えられました。ハトによって、ドラムビートまたはセマフォを介して2つのグループ間で送信されます。男性はメッセージを伝えるために長距離を移動していました。

今日の世界はコミュニケーションの時代です。通信技術の進歩により、情報の転送速度が向上しました。この開発は簡単なプロセスではありませんでした。通信システムの発明が始まったとき、電話の発明と使用法が最も重要でした。電話システムが今日の基本的なシステムから不可欠な多目的フレンドリーなガジェットに進化した方法は、当時利用可能なわずかなリソースから作られた革新を知って、誰もが驚かされます。

電気通信

2人以上の個人間の情報交換は Communication。言葉tele距離を意味するギリシャ語です。したがって、Telecommunication 2つの離れた場所の間で情報を交換することを意味します。

電気通信は、ある場所のエンティティから別の場所のエンティティへの情報の転送を表しますが、情報はデータ、音声、または記号の形式にすることができます。エンティティは、人間、コンピュータ、ファクシミリ機、電信機、電話などです。電話での会話では、通話を開始する人は、Calling Subscriber 通話の宛先は Called Subscriber。情報転送の他の場合、通信エンティティは次のように知られています。Source そして Destination、それぞれ。

1876年3月、アレクサンダーグラハムベルは彼の電話セットと長距離音声通信の可能性を発明し、実証しました。彼は、呼び出し側の加入者が適切なリンクを選択して、呼び出された加入者との接続を確立するポイントツーポイント通信を示しました。このシステムはまた、着信加入者に着信コールについて警告するためのシグナリングのいくつかのモードと、着信加入者が別のコールでビジーであるときに発信加入者を示すための信号を必要とする。

交換の切り替えの必要性

通信を確立するためのポイントツーポイント接続では、電話機をワイヤを使用してリンクする必要があります。存在する電話機または加入者の数が少ない場合、接続のタイプは少し複雑になります。ただし、この数が多いか中程度の場合、接続は混乱を招きます。複雑さを理解するために、5人の加入者のネットワークを考えてみましょう。

次の図は、5人の加入者（電話セット）のポイントツーポイント接続を示しています。

ポイントツーポイント接続では、 n エンティティ、必要 n(n-1)/2リンク。これらのリンクはすべてネットワークを形成します。すべてのエンティティ間でポイントツーポイントリンクを持つネットワークは、Fully Connected Networks。完全に接続されたネットワークで必要なリンクの数は、中程度の値でも非常に多くなりますn。

したがって、これらの加入者間でネットワークを切り替えるシステムが必要です。アレクサンダーグラハムベルは、電話接続を維持する交換局を使用して加入者を切り替えることを推奨しました。

スイッチングシステム

このネットワーク接続は、電話セットとワイヤーの束で簡単に行うことはできませんが、接続を確立または切断するには、優れたシステムが必要です。このシステムは、Switching System または Switching Office または Exchange. 交換システムの導入により、加入者は互いに直接接続されるのではなく、交換局に接続され、次に必要な加入者に接続されます。

次の図は、スイッチングシステムを理解するのに役立ちます。

スイッチングシステムの導入により、加入者間の従来の接続の必要性が減少しました。すべての加入者はする必要がありますhave a connection with the switching system、呼び出し側サブスクライバーによって要求された接続を確立または切断します。スイッチングシステムは、Telephone Exchange、通話の確立を処理します。したがって、そのようなリンクの総数は、システムに接続されている加入者の数に等しくなります。

スイッチングシステムが接続を確立または解放するには、シグナリングが必要です。また、スイッチングシステムが、呼び出された加入者がビジーであるかどうかを検出し、ビジーの場合は、呼び出されたサブスクライバに同じことを示すことができるようにする必要があります。接続の確立と解放においてスイッチングシステムによって実行される機能は、Control Functions。

初期のシステムでは、電話をかけるために手動操作が必要でした。発信側サブスクライバーからコールを受信し、そのコールを着信側サブスクライバーに接続するために使用されるオペレーター。その後、システムは自動化されました。

電話モデル

次の図は、発明の初期段階での電話のモデルを理解するのに役立ちます。

上の図の電話を見ると、ダイヤラ部分とマイクは固定された木の板に接続されています。そして聞くスピーカーは、側面のワイヤーで接続されていました。電話の上部には2つのベルが接続されています。これらのベルは、着信があると鳴ります。これは、電話の初期モデルの1つです。

発呼加入者と被呼加入者の電話セットは、要求された呼を確立するために、交換システムまたは電話交換機を介して接続される。

次のセクションでは、スイッチングシステムについて詳しく学習します。

この章では、スイッチングシステムがどのように機能するかを理解します。スイッチングシステムは、任意の2つの離れたポイント間に共通のパスを設定するように配置および制御されるスイッチング要素の集合として理解できます。スイッチングシステムの導入により、配線の複雑さが軽減され、電話の手間が省けました。

スイッチングシステムの分類

通信システムの初期段階では、スイッチングのプロセスと段階が接続の確立または切断に重要な役割を果たしました。初期段階では、スイッチングシステムは手動で操作されていました。これらのシステムは後で自動化されました。次のフローチャートは、スイッチングシステムがどのように分類されたかを示しています。

初期のスイッチングシステムは運用されていました manually。接続は、接続を確立するために電話交換機のオペレーターによって行われました。手動操作の欠点を最小限に抑えるために、自動切り替えシステムが導入されました。

ザ・ Automatic スイッチングシステムは次のように分類されます-

• Electromechanical Switching Systems − ここでは、機械式スイッチが電気的に操作されます。

• Electronic Switching Systems − ここでは、ダイオード、トランジスタ、ICなどの電子部品の使用がスイッチングの目的で使用されます。

電気機械式スイッチングシステム

電気機械式スイッチングシステムは、機械的および電気的スイッチングタイプの組み合わせです。電気回路と機械式リレーが配置されています。電気機械式スイッチングシステムは、さらに次のように分類されます。

ステップバイステップ

ザ・ Step-by-step スイッチングシステムは、 Strowgerその発明者ABストローガーの後のスイッチングシステム。Strowgerシステムの制御機能は、システムのスイッチング要素に関連付けられた回路によって実行されます。

クロスバー

ザ・ Crossbarスイッチングシステムには、リレーとラッチを使用するハードワイヤード制御サブシステムがあります。これらのサブシステムの機能は限られており、追加の機能を提供するためにサブシステムを変更することは事実上不可能です。

電子交換システム

電子交換システムは、切り替えのタイミングを制御するプロセッサまたはコンピュータの助けを借りて操作されます。命令はプログラムされ、操作を制御するプロセッサまたはコンピュータに保存されます。プログラムをプロセッサまたはコンピュータに保存するこの方法は、Stored Program Control (SPC)技術。新しい施設を追加することができますSPC 制御プログラムを変更することによるシステム。

電子交換システムによって使用されるスイッチング方式は、次のいずれかであり得る。 Space Division Switching or Time Division Switching.スペース分割スイッチングでは、通話の全期間にわたって、発信側と着信側のサブスクライバーの間に専用パスが確立されます。時分割スイッチングでは、音声信号のサンプリング値が一定の間隔で転送されます。

時分割スイッチングは、アナログまたはデジタルの場合があります。アナログスイッチングでは、サンプリングされた電圧レベルがそのまま送信されます。ただし、バイナリスイッチングでは、バイナリコード化されて送信されます。コード化された値が入力から出力まで同じ時間間隔で転送される場合、この手法は呼び出されますSpace Switching。値が保存され、時間間隔で出力に転送される場合、この手法は呼び出されます。Time Switching。時分割デジタルスイッチは、空間と時間の切り替え技術の組み合わせを使用して設計することもできます。

電気通信ネットワーク

電気通信ネットワークは、遠隔通話を確立するシステムのグループです。スイッチングシステムは、電気通信システムの一部です。

スイッチングステーションは、異なるサブスクライバー間の接続を提供します。このようなスイッチングシステムは、グループ化して通信ネットワークを形成することができます。スイッチングシステムは、Trunks. 加入者の施設につながる回線は、 Subscriber Lines.

次の図は、通信ネットワークを示しています。

20世紀の初期から後期（1900-80）にかけて、人が遠方から電話をかける必要がある場合、電話は最初に最寄りの交換センターのオペレーターにルーティングされ、次に着信した加入者の番号と場所にルーティングされました。書き留められました。ここでのオペレーターの仕事は、リモートスイッチングセンターへの通話を確立してから、発信側の加入者を呼び出して接続を確立することでした。この電話をかけるシステムは、Trunk call システム。

たとえば、ハイデラバードの人はムンバイへのトランクコールを予約し、オペレーターが幹線と交換システムを介して接続を確立したときにオペレーターがコールバックするのを待つことができます。

交換機の基本

このセクションでは、スイッチングシステムで使用されるさまざまなコンポーネントと用語について学習します。

インレットとアウトレット

交換機の入力回路のセットはと呼ばれます Inlets そして出力回路のセットはと呼ばれます Outlets. スイッチングシステムの主な機能は、特定の入口と出口のペアの間に電気経路を確立することです。

通常、 N 入口を示し、出口はによって示されます M。したがって、スイッチングネットワークにはN インレットと M アウトレット。

スイッチングマトリックス

インレットとアウトレット間の接続を確立するために使用されるハードウェアは、 Switching Matrix または Switching Network.このスイッチングネットワークは、インレットとアウトレットを接続するプロセスで形成される接続のグループです。したがって、上記の通信ネットワークとは異なります。

接続の種類

電気通信ネットワークで確立できる接続には4つのタイプがあります。接続は次のとおりです-

• システム内の2つの加入者間の市内通話接続。
• 加入者と発信トランク間の発信コール接続。
• 着信トランクとローカルサブスクライバ間の着信コール接続。
• 着信トランクと発信トランク間のトランジットコール接続。

折り畳まれたネットワーク

インレットの数がスイッチングネットワークのアウトレットの数と等しい場合、そのようなネットワークは Symmetric Network、これはN = Mを意味します。アウトレットがインレットに接続されているネットワークは、Folded Network.

フォールドネットワークでは、アウトレットとして来るN個のインレットが再びインレットにフォールドバックされます。それにもかかわらず、スイッチングネットワークは、要件に従ってインレットとアウトレットへの接続を提供します。次の図は、スイッチングネットワークがどのように機能するかを理解するのに役立ちます。

一度に1つの回線に1つの接続を与えることができるため、折りたたまれたネットワークのN個のインレットに対してN / 2接続のみが確立されます。このようなネットワークは、Non-blocking network. ノンブロッキングネットワークでは、着信側サブスクライバーが空いている限り、発信側サブスクライバーは着信側サブスクライバーへの接続を確立できます。

上の図では、4人の加入者のみが考慮されています。1行目は2行目でビジーで、3行目は4行目でビジーです。通話中は、別の通話を行う機会がなかったため、単一の接続が行われました。したがって、N個の注入口の場合、N / 2ラインのみが接続されます。

時々、インレットとアウトレットの接続が、ローカル加入者間ではなく、幹線のみを介してトランジットコールを行うために継続的に使用される場合があります。で使用される場合の入口と出口の接続Inter-exchange transmissionエクスチェンジがローカルサブスクライバー間の接続をサポートしないように、トランジットエクスチェンジと呼ばれます。このような種類のスイッチングネットワークは、Non-folded network. これを次の図に示します-

ブロッキングネットワーク

ネットワークに空きスイッチングパスがない場合、要求された通話は拒否され、加入者は次のようになります。 blocked このネットワークはブロッキングネットワークと呼ばれます。でblocking network、同時スイッチングパスの数は、実行できる同時会話の最大数よりも少なくなっています。ユーザーがブロックされる可能性は、Blocking Probability。優れた設計により、ブロッキングの可能性を低く抑えることができます。

トラフィック

通話率と平均保持時間の積は、トラフィック強度として定義されます。トラヒック密度が高い連続60分間がビジーアワーです。トラフィックがスイッチングシステムが設計されている制限を超えると、加入者はブロッキングを経験します。

Erlang

電気通信ネットワークのトラフィックは、国際的に認められているトラフィック強度の単位として測定されます。 Erlang（E）。スイッチングリソースは、特定の監視期間を通じて継続的に占有されている場合、1アーランのトラフィックを伝送すると言われます。

この章では、スイッチングシステムの要素について説明します。手動から自動までさまざまな種類のスイッチングシステムがありますが、いくつかの基本的な要素がスイッチングシステムの機能に不可欠な役割を果たします。交換機ネットワークに加えて、制御サブシステム、信号システム、幹線および加入者回線インターフェース、配電ユニット、オペレータコンソール、接合回路など、交換システム全体の運用に不可欠なさまざまなサブシステムがあります。

スイッチングシステム

このセクションでは、スイッチングシステムの構造を理解します。また、さまざまな要素がその中でどのように機能するかについても理解します。以下に示すスイッチングシステムのブロック図は、スイッチングシステムの重要な要素を示しています。

上に示した図には、スイッチングシステムのさまざまなブロックが含まれています。ブロックについては、以下で説明します。

スイッチングネットワーク

これは、呼び出されたサブスクライバーと呼び出し元のサブスクライバーの間のスイッチングパスを提供します。

制御サブシステム

これは、インレットラインとアウトレットラインを識別し、これらのラインで受信した信号情報を解釈することにより、スイッチングパスをアクティブに確立するスイッチングシステムの重要な部分です。

この制御サブシステムは、回線上の信号転送を検知することにより、接続の確立と切断を制御します。制御サブシステムは、発信トランクに接続されている加入者およびその他の交換機にシグナリング情報を送信します。

シグナリング

加入者、トランク、およびサブシステムのシグナリング形式と要件は大幅に異なります。したがって、スイッチングシステムは、3つの異なる形式のシグナリングを提供します。

• サブスクライバーループシグナリング
• 交換シグナリング
• 交換内またはレジスタシグナリング

スイッチングシステムは、スイッチング、制御、および信号機能を実行する要素で構成されています。

トランクインターフェイス

スイッチングシステム間の接続に使用される幹線は、このポートで終端されます。トランクインターフェイスは、トランクラインがシステムに接続されるポイントです。

加入者回線インターフェイス

加入者とスイッチングシステム間の接続に使用される加入者回線は、このポートで終端されます。加入者線インターフェースは、加入者からの回線がシステムに接続されるポイントです。

ラインスキャンユニット

ライン走査ユニットは、それぞれのラインから信号情報を感知して取得する。これらのラインから得られた情報は、入口と出口を識別するために制御サブシステムに提供されます。

ディストリビューターユニット

ディストリビュータユニットは、それぞれの回線でシグナリング情報を配信または送信するために使用されます。幹線を介した情報の配信は、配信ユニットを介して行われます。

オペレーターコンソール

オペレータコンソールでは、メンテナンスおよび管理目的でスイッチングシステムとの対話が可能です。

サービス回路インターフェース

サービス回線インターフェイスは、メンテナンスとテストの目的で回線間の相互作用を提供します。

ジャンクチャー

ジャンクチャーは、ローカルサブスクライバーとサービス回線にフォールド接続を提供するジャンクションです。着信側加入者と発信側加入者の両方がローカルである場合、折りたたまれた接続は市内通話への接続に役立ちますが、トランク回線は使用されません。

直接的および間接的

スイッチングシステムには、次の2つのタイプがあります。

• 直接制御スイッチングシステム
• 間接制御スイッチングシステム

ダイレクトコントロールスイッチングシステム

制御サブシステムがネットワークの不可欠な部分を形成するスイッチングシステムは、ダイレクトコントロールスイッチングシステムと呼ばれます。たとえば、ストローガースイッチングシステム。

間接制御交換システム

制御サブシステムがスイッチングネットワークの外部に存在するスイッチングシステムは、 Indirect Control スイッチングシステムまたは Common Control スイッチングシステムまたは Register Controlスイッチングシステム。このシステムの例には、クロスバースイッチングシステム、電子スイッチングシステム、またはスイッチングシステムのストアドプログラム制御方式が含まれます。

この章では、ストローガースイッチングシステムがどのように機能するかについて説明します。史上初の自動電話交換機は、Almon BStrowgerによって開発されました。手動電話交換機のオペレーターは競合他社の妻であり、すべての事業を転用していたため、ストローガーはオペレーターを必要としない交換システムの開発を考えました。これは、ストローガーによって開発された自動スイッチングシステムの発明につながりました。

ザ・ Strowger Switching system 接続がで確立されるため、ステップバイステップスイッチングシステムとも呼ばれます。 step-by-step マナー。

自動切り替えシステム

手動交換システムには、要求を受信した後、電話をかけるオペレーターが必要です。ここでは、オペレーターが接続の確立または解放を担当します。通話のプライバシーと、着信者と発信者の加入者の詳細が危機に瀕しています。

手動切り替えシステムの欠点を克服するために、自動切り替えシステムには次の利点があります。

• 言語の壁は接続の要求に影響を与えません。

• より高度なプライバシーが維持されます。

• 呼び出しのより迅速な確立と解放が行われます。

• 特定の期間に行われる呼び出しの数を増やすことができます。

• システムの負荷や時間帯に関係なく、電話をかけることができます。

ここで、オペレーターの助けを借りずに電話をかける方法とダイヤルを行う方法について説明します。

ダイヤル

手動交換システムとは異なり、自動交換システムでは、加入者を識別するために正式な番号計画またはアドレス指定スキームが必要です。番号計画は、番号が加入者を識別する場所であり、加入者がアルファベットの数字文字列によって識別されるアドレス指定スキームよりも広く使用されています。したがって、呼び出されたサブスクライバーのIDを交換機に送信するメカニズムが必要です。

コールを必要な加入者に自動的に接続するには、このメカニズムが電話機に存在する必要があります。この目的のために普及している方法は次のとおりです。Pulse Dialing そして Multi Frequencyダイヤル。それらの中で、パルスダイヤルは日付までダイヤルの最も一般的に使用される形式です。

パルスダイヤル

名前が示すように、加入者を識別するために使用される数字は、一連のパルスで表されます。トレイン内のパルス数は、10パルスで表されるゼロの場合を除いて、それが表す桁値と同じです。数字の連続する数字は、一連のパルス列で表されます。これらのパルスの時間間隔は同じであり、生成されるパルスの数はダイヤルされた数に応じて異なります。

2つの連続する列車は、それらの間の一時停止によって互いに区別されます。 Inter-digit gap.パルスは、加入者と交換機の間のループ回路を交互に遮断して作ることによって生成されます。次の図に、パルス列の例を示します。

上図は脈動パターンを示しています。脈拍数は通常、1秒あたり10パルスで、許容誤差は10パーセントです。桁間ギャップと呼ばれる桁間のギャップは、少なくとも200msです。

最近のパルスダイヤルパターンでは、パルスのデューティ比（パルス幅と波形の周期の比）を公称33％として採用しており、桁間ギャップには上限があります。

回転式ダイヤル電話

このセクションでは、回転式ダイヤル電話とは何か、そしてそれがどのように機能するかについて学びます。まず、回転式ダイヤル電話が発明される前に蔓延していた欠点について説明します。

パルスダイヤル技術は、加入者ループの作成と切断が行われる場所です。これにより、電話に含まれるスピーカー、マイク、ベルのパフォーマンスが妨げられ、影響を受ける可能性があります。さらに、ダイヤルのタイミングがパルス列のタイミングに影響を与えないようにする必要があります。これにより、間違った番号がダイヤルされることになります。

当時流行していた問題を解決するために、回転式ダイヤル電話が誕生しました。マイクとスピーカーが組み合わされ、レシーバーセットに配置されます。セットにはフィンガープレートがあり、その配置によりダイヤル時間が適切になります。下の図は、回転式ダイヤルがどのように見えるかを示しています。

ダイヤルは、ダイヤルする桁に適した穴に指を置くことによって操作されます。ここで、指板を時計回りに指止め位置まで丸く引き、指を離してダイヤルを解放すると、番号がダイヤルされます。フィンガープレートと関連するメカニズムは、バネの影響下で静止位置に戻ります。ダイヤルは次の番号の準備ができています。

ダイヤルパルスは、指板の戻り移動中に生成されるため、パルスタイミングの人的要素が排除されます。次の図は、ダイヤル穴とフィンガーストップを示しています。

回転式ダイヤル電話は、パルスダイヤルを実装するために以下を使用します-

• フィンガープレートとスプリング
• シャフト、ギア、ピニオンホイール
• つめとラチェットのメカニズム
• インパルスカムとサプレッサーカムまたはトリガーメカニズム
• 衝動的な接​​触
• 遠心調速機とウォームギア
• 送信機、受信機、ベルバイパス回路

内部メカニズム

カムメカニズムまたはトリガーメカニズムは、ダイヤルに役立ちます。このメカニズムは、インパルス接点の操作に使用されます。カム機構を使った回転式ダイヤル電話の操作を考えてみましょう。次の図は、内部メカニズムを理解するのに役立ちます。

サプレッサーカムは、インパルスカムをインパルス接点から遠ざけるのに役立ちます。回転式ダイヤルが静止位置にあるとき、インパルス接点はインパルスカムから離れています。番号をダイヤルするとき、ダイヤルをダイヤル穴に置くことによって、つまりダイヤルがその位置からずれていると、インパルス接点がインパルスカムの近くに来ます。このフィンガープレートの回転により、メインシャフトが回転します。

ダイヤルが時計回りに回転すると、この時計回りの回転中に爪がラチェットの上を滑ってしまいます。ラチェット、歯車、ピニオンホイール、ガバナはすべて、文字盤を時計回りに動かしている間は静止しています。ダイヤルが戻ると、爪がかみ合ってラチェットを回転させます。

すべての歯車、ピニオンホイール、ガバナが回転し、回転速度の均一性はガバナによって維持されます。ピニオンシャフトに取り付けられているインパルスカムが壊れてインパルス接点を作り、それが回路にパルスを発生させます。インパルスカムの形状は、ブレーク期間とメイク期間が2：1の比率になるようになっています。ダイヤルが静止位置に到達しようとすると、サプレッサーカムが再び、インパルス接点をインパルスカムから離します。休止位置に戻り、他の番号がダイヤルされるのを待つこのアクションは、桁間ギャップと呼ばれるギャップを作成します。このギャップのタイミングは、人間のダイヤル習慣のために、連続する2桁の間に発生する可能性のある一時停止とは無関係です。 。このギャップは、サプレッサーカムの設計を少し変更することで、最初の桁をダイヤルする前にも提供されます。

このメカニズムによって生成されたパルスは、ダイヤルされた番号への接続が確立されるスイッチングシステムに送信されます。システムの切り替え手順については、次の章で説明します。その間、加入者の状態を示すために使用されるシグナリングトーンについて考えてみましょう。

シグナリングトーン

このセクションでは、シグナリングトーンとは何か、およびこれらがどのように機能するかを理解します。手動交換が置き換えられたため、呼び出されたサブスクライバーの状況について呼び出し側のサブスクライバーに通信していたオペレーターは、異なる状況を示す異なるトーンに置き換える必要がありました。

オペレータによって実行される次の5つの加入者関連シグナリング機能を検討してください。

• システムが着信側のIDを受信する準備ができていることを発信側サブスクライバーに応答します。

• 通話が確立されていることを発信加入者に通知します。

• 着信側のベルを鳴らします。

• 着信側がビジーの場合は、発信側のサブスクライバーに通知します。

• 何らかの理由で着信側の回線が取得できない場合は、発信側のサブスクライバーに通知します。

機能2は、ストローガースイッチングシステムでは通知されません。シグナリング機能1は、発信側加入者にダイヤルトーンを送信することによって実行されます。

ダイヤルトーン

ダイヤルトーンはシグナリングトーンであり、交換局が加入者からダイヤルされた数字を受け入れる準備ができていることを示します。この信号が聞こえた場合にのみ、番号をダイヤルする必要があります。それ以外の場合、この信号の前にダイヤルされた数字は考慮されません。これは間違った番号のダイヤルにつながります。

ダイヤルトーンは、以下に示すように、通常33Hzまたは50Hzまたは400Hzの連続トーンです。

着信音。

被呼者の番号をダイヤルした後、被呼者の回線が得られると、交換制御装置は、おなじみのダブルリングパターンである着信側の電話機に呼び出し電流を送信する。

同時に、制御機器は、呼び出し音を呼び出し側加入者に送信します。これは、呼び出し電流と同様のパターンを持っています。次の図に示すように、2つのリングのダブルリングパターンは0.2秒の時間ギャップで分離され、2つのダブルリングパターンは2秒のギャップで分離されています。

ビジートーン

必要な番号をダイヤルした後、着信側加入者または交換機の回線が自由に電話をかけることができない場合、発信側加入者には、回線または加入者がビジーであることを示すビジートーンが送信されます。これはビジートーンと呼ばれます。

沈黙期間を挟んだ400Hz信号のボイントーン。バーストと無音の持続時間は、0.75秒または0.75秒の同じ値です。

取得できないトーンの数

着信側が故障しているか切断されている場合、またはダイヤルのエラーがスペア回線の選択につながる場合、そのような状況は、NumberUnobtainableトーンと呼ばれる連続400Hz信号を使用して示されます。次の図は、連続400Hz信号を示しています。

ルーティングトーンまたはコールインプログレストーン

加入者コールがさまざまなタイプの交換機を介してルーティングされる場合、さまざまな交換機を介してコールが進行するにつれて、さまざまな進行中のコールトーンが聞こえます。このような信号は、400Hzまたは800Hzの断続的なパターンです。この信号は、システムごとにパターンが異なります。

• 電気機械システムでは、通常800Hzで、デューティ比は50％、オン/オフ期間は0.5秒です。

• アナログ電子交換では、0.5秒のオン周期と2.5秒のオフ周期の400Hzパターンです。

• デジタル交換では、0.1秒のオン/オフ期間を持つ400Hzの信号です。

ルーティングトーンまたはコールインプログレストーンの信号は次のとおりです。

電話の信号に慣れていない人やほとんど電話をかけない人のためにこれらのトーンの違いを認識するという問題を克服するために、後で音声録音メッセージが導入されました。

この章では、テレコミュニケーションスイッチングシステムとネットワークのスイッチングメカニズムについて説明します。

前の章では、電話機のメカニズムについて説明しました。ここで、この電話機がスイッチングシステムに信号を送信するとどうなるかを見てみましょう。交換機の交換システムは、着信側の加入者に回線を自動的に接続できる必要があります。Strowgerスイッチングシステムには、2種類のセレクターがあります。これらのセレクターは、スイッチングシステムの構成要素を形成します。

• Uni-selector
• 2モーションセレクター

これらのセレクターは両方とも、電気機械式ロータリースイッチを使用して構築されています。ユニセレクターには、ダイヤルされた番号ごとに連絡先のバンクに到達するための単一のセレクターポールと複数のスローがあります。2モーションセレクターには、接点のバンクに到達するために、垂直および水平のステッピング動作用の2つのロータリースイッチがあります。

ユニセレクタースイッチング

ユニセレクタースイッチングメカニズムは、電磁石、スプリング付きアーマチュア、爪、ワイパー付きラチェットホイール、および戻り止めで構成されています。ワイパーはバンク接点上を時計回りに移動します。ワイパーが一方向に移動するため、このプロセスはユニセレクタースイッチングと呼ばれます。ワイパーが移動する接点は、多数の接点がこの円弧の形状で配置されるため、バンク接点と呼ばれます。

次の図は、Uni-selectorStrowgerスイッチングシステムの駆動メカニズムを示しています。

入力電圧が電磁石に通電すると、電機子は磁石に向かって引き下げられます。アーマチュアが電磁石に引き付けられると、爪はラチェットホイールの前の爪の1つ下の位置に下がります。戻り止めは、ラチェットホイールの動きを防ぎます。

電磁石の電源が切られると、アーマチュアが解放され、このアクションによって爪が上に移動し、ラチェットホイールがさらに1つ上の位置に移動します。したがって、ワイパーは1つ下の位置または時計回りの方向に移動して接触します。電磁石の通電と非通電を5回行うと、5つのパルスを印加することにより、ワイパーが5つの接点で移動します。通常、ワイパーの3セット（またはそれ以上）がユニセレクターのバンクに関連付けられて配置されます（バンクごとに1つ）。セットは、ラチェットホイールが回転するたびに移動するワイパーアセンブリにしっかりと取り付けられています。インタラプタスプリングが磁石を解放し、磁石が次のステップを実行できるようにします。

次の図は、実用的なユニセレクタストローガースイッチングシステムを示しています。

ここで説明するスイッチングメカニズムのタイプは、 reverse drive typeなぜなら、ここではアーマチュアが静止位置に戻るとラチェットホイールが動くからです。アーマチュアの前進中にホイールが動くように配置されている場合、それはforward drive type. リバースドライブタイプのメカニズムはユニセレクターで一般的であり、フォワードドライブタイプのメカニズムは2モーションセレクターで普及しています。

あります interrupter contact通常は閉じているユニセレクターに関連付けられています。アーマチュアに通電すると、遮断器の接点が開き、アーマチュアの移動が可能になります。これにより、アーマチュアの通電回路が切断された後、アーマチュアが静止位置に戻るのに役立ちます。

2モーションセレクター

ユニセレクターとは異なり、これらのセレクターの動きは、垂直方向と水平方向の双方向です。上向きの動きは、垂直方向と水平方向に行われます。垂直移動での接触はありません。ただし、バンクコンタクトは水平移動で行われます。2モーションセレクターに10レベルがあり、それぞれに10接点がある場合、2モーションセレクタースイッチングシステムの垂直方向と水平方向の動きによって、100個の接点にアクセスできます。

次の図は、2モーションスイッチングセレクタの内部構造を示しています。

• 最初の桁がダイヤルされると、パルスは、ラチェットと爪のメカニズムの助けを借りて、ダイヤルされた番号に従って垂直磁石をオンおよびオフにします。これはVertical Stepping.

• 2桁目をダイヤルすると、リレーの助けを借りて、ダイヤルパルスが水平磁石に迂回され、ラチェットと爪のメカニズムを使用して、ダイヤルされた番号に応じてパルスが水平磁石をオンおよびオフにします。これは呼ばれますHorizontal Stepping.

通常、各垂直位置には11の垂直位置と11の水平接点があります。各垂直レベルの最低垂直位置と最初の水平接触はhome positions,残りは実際の切り替え位置です。したがって、2モーションセレクターのワイパーは100個のスイッチング接点にアクセスできます。次の図は、実用的な2モーションスイッチングセレクターを示しています。

したがって、ワイパーアセンブリが呼び出しを確立します。完了すると、ホームポジションに戻ります。この目的のために、回転磁石は電流によって操作され、したがってワイパーアセンブリはレベルの残りの接点を通って移動します。復元スプリングにより、ワイパーアセンブリが垂直方向に落下し、水平方向にホームポジションに戻ります。

ステップバイステップの切り替え

ステップバイステップスイッチングシステムは、非常に人気があり、広く使用されているスイッチングシステムであり、ユニセレクターまたは2モーションセレクター、あるいはその両方の組み合わせを使用して構築できます。このスイッチングに存在するワイパーは、1つの接点だけ前進し、ダイヤルされたパルスの数または信号条件に従って前進します。step-by-step 切り替えが行われます。

ステップバイステップの切り替えは、 Direct control関連するシグナリングトーンがスイッチングの適切な段階でスイッチング要素またはセレクタによって加入者に送信されるときのシステム。このシステムには、構成の3つの主要な段階があります。次の図は、さまざまな段階を示しています。

これらのブロックがどのように機能するかを見てみましょう。

セレクターハンター

発信側の加入者が番号をダイヤルする準備ができるとすぐに、受話器を電話から離して、ダイヤルトーンが聞こえます。ダイヤルトーンが聞こえない限り、番号は受け入れられないことをすでに学びました。ただし、そのダイヤルトーンを取得するには、受話器を持ち上げたときに回線を確立する必要があります。ザ・Selector Hunter 回線は、発信側の加入者が受話器を持ち上げて電話をかけるとすぐに電話をかけるための回線を確立します。

セレクターハンターは、スイッチングマトリックスパーツを選択するためにハントします。通常、24アウトレットのユニセレクターがセレクターハンターとして使用されます。したがって、これは次のように呼び出すことができますSubscriber Uni-selectorシステム内の加入者ごとに専用のユニセレクターがあるため、スキーム。これらは、2モーションセレクターを使用して構築することもできます。

セレクターハンターメカニズムは、ラインファインダーメカニズムに置き換えることもできます。ラインファインダーメカニズムでは、構造にわずかな違いがあります。ここでは、セレクターハンターのメカニズムについて説明します。下の図は、その構造についてのアイデアを示しています。

発信側の加入者が受話器を持ち上げて電話をかけると、セレクターハンターがインタラプタメカニズムをアクティブにします。このメカニズムは、アウトレットで空きの最初のグループセレクターが見つかるまでワイパーをステップアップします。セレクターハンターの銀行の連絡先の1つは、この時点で、最初のグループセレクターが空いているかビジーであるかを検知します。空きの最初のセレクタが検出されると、インタラプタが無効になり、接続が確立されます。最初のセレクタは、発信側の加入者にダイヤラトーンを送信します。

ラインファインダーアプローチは、トラフィックが少なく、交換が少ない場合に使用されますが、上記のセレクターハンターメカニズムは、トラフィックが多い大規模な交換に使用され、このアプローチは費用効果が高くなります。

グループセレクターステージ

グループセレクタステージには、メインのスイッチングネットワークがあります。発信側の加入者は、ダイヤルトーンを聞いた後に番号をダイヤルします。ダイヤルしたときの最初の番号は、最初のセレクターをアクティブにします。より正確には、グループセレクターは特定のセレクターステージで構成されます。以前は、陸路接続用の識別番号として5つの番号を持っていました。したがって、3つのセレクターステージが存在しました。

最初の番号をダイヤルするには、加入者番号に従って指定された指の隙間に指を置いてナンバープレートを回転させます。指を離した後、ナンバープレートが前の位置に回転して戻り、ダイヤルパルスが最初のセレクターに送信されます。次に、最初のセレクターがそれに応じて移動し、連絡先を配置します。

加入者がダイヤルを開始すると、それまでに生成されたダイヤルトーンが遮断され、ダイヤルされた番号に応じてパルス列が受信されます。次に、最初のセレクターのワイパーアセンブリが、ダイヤルされた番号に従って垂直に上向きに移動します。次に、ワイパーは、フリーの2番目のグループセレクターが接続されている接点に遭遇するまで、接点を横切って水平面内を移動します。この水平ステッピングは、約240msの桁間ギャップ内で完了します。そこから、最初のグループセレクターが電気パスを使用可能な2番目のグループセレクターに接続します。

同様に、すべてのグループセレクターは、ダイヤルされた番号に従ってパスを接続し、最後のセレクターまで接続を次のセレクターに拡張します。最終セレクターの動作は少し異なります。上で説明したように、3つのセレクターが存在し、4番目と5番目の数値は最後のセレクターによってマトリックスに接続されます。

ファイナルセレクター

最後の2桁は、最後のセレクターによって処理されます。このセレクターは、ダイヤルされた4桁目に従って垂直方向に移動し、最後の桁に従って水平方向に移動します。これは、他のコネクターに接続するためのそれ以上の桁がないためです。ダイヤルされた最後の数字は、呼び出された加入者への電気接続を確立します。

最終セレクターは、グループセレクターとは異なり、垂直方向と水平方向の両方の数字に応答するため、この最終セレクターは、 Numerical Selector. 対応する銀行の連絡先の信号から感知されるように、呼び出された加入者が空いている場合、最後のセレクタは、呼び出された加入者に呼び出し音を送信し、呼び出している加入者に呼び出し音を送信する。

呼び出された加入者が受話器を持ち上げると、それまでに提供された呼び出し電流と呼び出し音が遮断され、コールメータリング回路がファイナルセレクタに関連付けられた制御回路によって有効になります。それ以外の場合、着信側サブスクライバーが他の回線でビジーであることが判明した場合、最後のセレクターは発信側サブスクライバーにビジートーンを送信します。切り替えのどの段階でも、次の段階で使用できる空きセレクターがない場合、ビジートーンが呼び出し側サブスクライバーに返されます。

通話の接続中にシャフトを垂直方向および水平方向に回転させるために使用される磁石と機械的リンケージは、通話が完了すると磁石を解放し（一般に解放磁石と呼ばれます）、アーマチュアがシャフトを解放します。

この章では、電気通信スイッチングシステムおよびネットワークで共通制御サブシステムがどのように機能するかについて説明します。

異なる取引所間で通話を確立するために、さらに長距離トランク通話につながる可能性があります。クロスバースイッチングシステムが開発され、1915年に最初の特許が取得されました。しかし、AT＆Tは1938年に最初のクロスバースイッチングシステムを開発しました。クロスバースイッチングシステムは、 Common Control Subsystem そのスイッチングシステムで。

これを理解するために、ストローガーシステムのマルチエクスチェンジネットワークによって引き起こされる問題について考えてみましょう。

マルチエクスチェンジネットワーク

特定のネットワークに属する加入者に連絡する必要がある場合、特定の取引所に連絡するのに役立ついくつかの方法があります。また、ルートには1つではなく、交換が存在します。

マルチエクスチェンジネットワークでは、特定の加入者との接続を確立するために使用されるルートは時々異なります。マルチエクスチェンジネットワークに続くストローガーエクスチェンジでは、加入者はルーティングにもっと注意を払う必要があります。加入者は、ルートに存在するすべての交換の数の詳細を持っている必要があります。サブスクライバーが他のルートで接続を確立する必要がある場合があります。これは時々面倒になります。

次の図は、マルチエクスチェンジネットワークのトポロジの例です。

レベルは各ストロージャーエクスチェンジで予約されており、発信コールは隣接するエクスチェンジに接続されます。これらの取引所は、電話がかけられたときに、ダイヤルされた取引所番号に従って連絡されます。

したがって、スイッチングにマルチエクスチェンジネットワークを実装することの欠点は次のとおりです。

• 加入者識別番号は、発信ルートによって変更されます。

• ユーザーは、ネットワークのトポロジーとそこに存在する交換の数に関する知識を持っている必要があります。

• 着信側加入者の数とサイズは、発信元の交換局によって異なります。

これらの問題を克服するために、共通の制御サブシステムが導入されました。

共通制御サブシステム

複雑さを回避し、加入者が電話をかけやすくするために、Common ControlSubシステムによって2つの主要なアイデアが実装されました。アイデアは以下のとおりです-

• コールのルーティングは、ダイヤルされた番号ではなく、交換機によって行われる必要があります。

• 加入者には一意の識別番号を割り当てる必要があります。UINには、加入者の交換番号と加入者の回線を示す番号が含まれています。

加入者には一意の識別番号を割り当てる必要があります。UINには、加入者の交換番号と加入者の回線を示す番号が含まれています。

交換識別子+加入者線識別子

これは、STD（Subscriber Trunk Dialing）コードと加入者の番号の組み合わせです。これを物理的な回線アドレスと見なします。すべてのユーザーには、物理​​的な行番号に関係なく論理番号が割り当てられます。アドレス変換メカニズムは、接続確立のために論理アドレスを実際の物理アドレスに変換します。呼処理は、スイッチングネットワークとは独立して行われます。

共通制御サブシステムには、Directorシステムが採用されています。翻訳された数字が送信されるとすぐに、ディレクターは別の通話を自由に処理でき、会話の回線の維持には関与しません。

次の図は、呼処理サブシステム、充電回路、動作制御、保守制御、およびイベントモニタを含む共通制御サブシステムの図を示しています。

上記のブロック図は、一般的な制御スイッチングシステムを簡単に示したものです。交換機の制御機能は次のように分類できます。

イベントモニタリング

制御サブシステムのイベント監視セクションは、回線ユニット、トランクジャンクション、交換間シグナリング、および送信側/受信側ユニットで交換機の外部で発生するイベントを監視します。でのイベント line unitsは-コールリクエストとコールリリースです。必要な回線への接続を確立するためのリレーの制御は、junctures。接続のために、また必要なトーンを送信側と受信側の両方の回線にシグナリングするために、交換機間のリレーの制御があります。inter exchange。このイベント監視は配布される場合があります。

呼処理

呼処理ユニットには、発呼者からダイヤル番号を受信して​​格納するディジットレシーバとストレージレジスタが含まれています。ユニットには、最初と最後の翻訳者も含まれています。ザ・Initial translator それは Office Code translatorこれは、ネットワークまたは課金方法または料金を介した通話のルートを決定します。ザ・Final translator それは Subscriber Code translatorこれは、コールを接続する必要のある回線ユニットと、呼び出された回線のカテゴリを決定します。Register Senderは、宛先交換機の要件に応じて、適切なシグナリングを使用してルート番号とダイヤル番号を転送します。

充電

これは、行われた通話に課される料金に関連しています。それは加入者のタイプと加入者のサービスに依存します。たとえば、緊急回線や障害修理などの一部のサービスは無料です。いくつかの商用サービスも無料サービスを提供する場合があります。

運用と保守

Map-in-memoryとMap-in-networkとして知られる2つの主要な技術を使用したスイッチングネットワークの制御と操作。

マップインメモリ

この手法のパスは、パスを定義するバイナリデータのセットに従ってさまざまな段階でスイッチング要素をマークすることによって決定されますが、制御ユニットはデータを提供します。この段階で、パスの実際の接続のためのコマンドが与えられます。このMap-in-memory手法は、Stored ProgramControlにあります。

マップインネットワーク

この技術では、経路探索は共通制御ユニットのレベルで実行でき、接続する入口と出口をマークし、実際の経路はスイッチングネットワークによって決定されます。このMap-in-Network手法は、制御にマーカーを使用するクロスバー交換で一般的です。

交換システムの管理と保守には、新しい加入者回線とトランクのサービスの開始、加入者サービスの資格の変更、ネットワークステータスに基づくルーティング計画の変更などのアクティビティが含まれ、これらは制御システムの調整によって実行されます。保守担当者は、適切に機能するための監視、テストの実行、さまざまなラインパラメータの測定などの保守作業を行います。

この章では、プッシュホンダイヤル電話技術について学習します。電話の技術開発について話すとき、初期の段階では回転式ダイヤルが使用されていました。遅いダイヤルは、回転式ダイヤルに関連する1つの大きな欠点でした。回転式ダイヤルで7桁の番号をダイヤルするのに12秒かかりました。Strowgerスイッチングシステムの段階的なスイッチング要素は、1秒あたり10〜12パルスを超えるレートに応答できません。

DTMFテクノロジーを使用しており、その前は pulse dialingテクニックが使用されました。パルスダイヤル技術では、Loop disconnect技術では、スイッチのクリックのように、回線の接続と切断を繰り返し行います。これは、クリック数に応じて、交換によってダイヤルされた番号として解釈されます。

プッシュホンの必要性

Common Controlサブシステムがスイッチング交換機に導入されたことで、より高いダイヤル速度が実現可能になりました。したがって、と呼ばれる新しいシステムTouch-tone dialing回転式ダイヤルを置き換えるためにテレフォニーで開発されました。これは、より高速で顧客に利益をもたらすと考えられていました。これにより、使用制限と信号容量の制限、および速度の低下という欠点も解消されました。

パルスダイヤリングは、交換機と加入者間のシグナリングに制限されていますが、エンドツーエンドシグナリングと呼ばれる2つの加入者間のシグナリングには制限されていません。 End-to-End signaling は望ましい機能であり、シグナリングが音声周波数帯域内にある場合にのみ可能であり、その結果、シグナリング情報は、音声を送信できる電話ネットワーク内の任意のポイントに送信できます。

そのため、回転式ダイヤルを使用する不便さを置き換えるために、プッシュホン式ダイヤル電話が導入されました。押しボタン式電話の開発は1950年頃に始まりました。しかし、その使用は1964年頃に始まりました。次の図は、実用的な押しボタン式電話を示しています。

上の図は、回転式ダイヤルがプッシュボタンキーボードに置き換えられていることを理解するのに役立ちます。ボタンをタッチして「押す」と、ダイヤルされた番号に関連する周波数が生成されます。手間のかからない回転が置き換えられ、番号をリダイヤルする機能がこのプッシュボタンキーボードに追加されました。このプッシュボタンキーボードでは、ダイヤルされた番号は、別の番号がダイヤルされるまで保存されます。これにより、7桁の番号をもう一度リダイヤルするプロセスが簡単になりました。

プッシュホンダイヤル電話はどのように動作しますか？

プッシュホンダイヤル電話のボタンを押すと、特定の周波数を使用してダイヤルされた番号が示されます。 “Touching” または、数字を軽く押すと、2つの周波数の組み合わせである「トーン」が生成されます。1つは低帯域から、もう1つは高帯域からです。

たとえば、ボタン9を押すと、下位周波数852Hzと上位周波数1477Hzの2つの周波数が生成されます。2つの周波数を生成するプッシュホンダイヤルの設計は次のとおりです。

DTMF（Dual-tone Multi-frequency）ダイヤリングは、上記のタッチトーンダイヤリング技術を使用して実行できます。プッシュホンダイヤル技術では、一方が高く、もう一方が低くなる2つの周波数が同時に送信されるため、Dual-tone Multi Frequency (DTMF)ダイヤルします。生成される2つの信号は、100ミリ秒の持続時間であり、上記のようにマトリックスから押されたキーによって選択されます。各キーは、マトリックス行に関連付けられた4つの低帯域周波数の1つを選択し、マトリックス列に関連付けられた3つの高帯域周波数の1つを選択することにより、一意に参照されます。

設計上の考慮事項

設計上の考慮事項は次のとおりです。

• コードの選択
• バンド分離
• 周波数の選択
• 電力レベルの選択
• シグナリング期間

ザ・ choice of code プッシュホン信号の場合、音楽や音声によるコード信号の模倣が困難である必要があります。

を分離する理由は次のとおりです。 band 2つの周波数の-

• 受信機では、バンドフィルタリングを使用して周波数グループを分離します。これは、簡単な方法で特定の周波数を決定するのに役立ちます。

• 各周波数成分を個別に簡単に振幅調整できます。

• リミッターを使用して、各周波数の動作を個別に保護できます。

• 誤応答の可能性が減少します。

電話網回路の減衰および遅延歪み特性は、 choice of frequencies。減衰が非常に小さいフラットな振幅応答と、相対遅延値が小さい均一な遅延応答が望ましいです。設計は信頼性のために十分に高いですが、choice of power levelsチャネルの減衰特性に従って計画する必要があります。ザ・signal duration 非効率的はより長く、トークオフと戦うのに役立ちますが。

内部メカニズム

タッチトーンレシーバーの内部メカニズムは、低帯域周波数（LBF）を提供する帯域分離フィルター（BSF）、リミッター（L）、セレクター回路（S）、および検出器（D）を含む単純なブロック図で説明できます。以下に示すように、信号と高帯域周波数（HBF）信号。

受信機にあるバンド分離フィルターは、周波数グループを分離するために使用されます。これは、特定の周波数を個別に決定するのに役立ちます。さらに、フィルターは各コンポーネントの振幅も調整します。次に、信号はリミッターに到達します。リミッターには、入力に2つの周波数があります。それは弱い信号をバイパスしてそれを通る支配的な信号を可能にします。両方の信号の強度が同じである場合、リミッター出力はフル出力をはるかに下回り、どちらの信号も支配的ではありません。

回路に存在するセレクターは、信号が指定された狭い通過帯域内にあるときに信号を認識するように設計されており、リミッターの全出力の2.5dBの範囲内の振幅を持っています。リミッター回路とセレクター回路はどちらも、touch-tone そしてその voice signal、トークオフを避けるため。さらに改善するために、バンド分離フィルターの代わりにバンド除去フィルターが使用されることがあります。これは、広範囲の音声がフィルターを通過できるようにするためです。高帯域周波数信号と低帯域周波数信号は、検出器出力を介して別々に出力に到達します。

この章では、クロスバースイッチングの概念について説明します。クロスバー交換は1940年代に開発されました。クロスバー交換で使用されるクロスバースイッチと共通の制御機器を使用して、フルアクセスとノンブロッキング機能を実現します。と呼ばれるアクティブな要素Crosspoints入力ラインと出力ラインの間に配置されます。共通制御スイッチングシステムでは、スイッチング操作と制御操作を分離することにより、共通制御スイッチのグループによるスイッチングネットワークの使用により、共有ベースで同時に多数のコールを確立できます。

クロスバースイッチの特徴

このセクションでは、クロスバースイッチのさまざまな機能について説明します。機能について以下に簡単に説明します-

• 通話の処理中、共通の制御システムはリソースの共有に役立ちます。

• 呼処理の特定のルート機能は、Wireロジックコンピュータのために配線されています。

• 柔軟なシステム設計は、特定のスイッチに対して適切な比率の選択が可能になるのに役立ちます。

• 可動部品が少ないため、クロスバースイッチングシステムのメンテナンスが容易になります。

クロスバースイッチングシステムは、前述のように、スイッチングネットワークがイベント監視、呼処理、課金、運用、および保守を実行できるようにする共通の制御ネットワークを使用します。共通制御はまた、大都市のようなマルチエクスチェンジエリアの加入者の均一な番号付けと、同じ中間エクスチェンジを使用したあるエクスチェンジから別のエクスチェンジへのコールのルーティングを提供します。この方法は、完全な番号を受信して​​保存し、通話接続を確立するという独自のプロセスを通じて、段階的な切り替え方法に関連する欠点を回避するのに役立ちます。

クロスバースイッチングマトリックス

クロスバー配置は、接触点が交わる垂直および水平バーとして配置されたMXNの接触セットによって形成されるマトリックスです。連絡先の1つを選択するには、ほぼM + N個のアクティベーターが必要です。クロスバーマトリックスの配置を次の図に示します。

クロスバーマトリックスには、次の図に実線で示されている水平線と垂直線の配列が含まれています。これらは両方とも、スイッチの最初に分離された接点に接続されています。上図の点線で示した横棒と縦棒は、これらの接点に機械的に接続され、電磁石に取り付けられています。

入力ラインと出力ラインの間に配置されたクロスポイントには電磁石があり、通電すると2本のバーの交点の接点を閉じます。これにより、2つのバーが近づいて保持されます。次の図は、クロスポイントで行われた連絡を理解するのに役立ちます。

通電されると、電磁石はバーに存在する小さな磁気スラブを引っ張ります。列制御電磁石は下部バーの磁石を引っ張り、行制御電磁石は上部バーの磁石を引っ張ります。同じ回線で異なるクロスポイントがキャッチされるのを防ぐために、接続を確立するための手順に従います。この手順によれば、最初に水平バーまたは垂直バーのいずれかに通電して接触させることができます。ただし、接触を解除するには、最初に水平バーの電源を切ります。非通電の垂直バーはこれに従います。

着信側が空いている限り、すべてのステーションをすべての可能な接続に接続できるため、このクロスバースイッチングは Non-Blocking Crossbar configuration、N個の加入者にN2スイッチング要素が必要です。したがって、クロスポイントはサブスクライバーよりも非常に大きくなります。たとえば、100人のサブスクライバーには10,000個のクロスポイントが必要です。つまり、この手法は、サブスクライバーの数が少ないグループに適用できます。

と呼ばれる外部スイッチがあります Marker;これにより、多くのスイッチを制御し、多くのレジスタにサービスを提供できます。スイッチは、加入者を接続および解放するために、それぞれ通電および非通電にする必要がある選択磁石およびブリッジ磁石などの磁石の動作を決定します。

対角クロスポイントマトリックス

マトリックスでは、1番目と2番目のサブスクライバー間で接続を確立する必要がある場合、1、2、3、4は入力ラインを示し、1 '、2'、3 '、4'は同じサブスクライバーの出力ラインを示します。次に、クロスポイントを使用して1と2 'を接続するか、2と1'を接続できます。同様に、3と4の間で接続を確立する必要がある場合は、3-4 'クロスポイントまたは4-3'クロスポイントで作業を行うことができます。次の図は、これがどのように機能するかを理解するのに役立ちます。

これで、対角部分は同じサブスクライバーに再び接続するクロスポイントになります。すでに端末に接続されている回線は、同じ端末に再度接続する必要はありません。したがって、対角点も必要ありません。

したがって、加入者数がNの場合、対角点も考慮すると、クロスポイントの総数は次のようになります。

$$\frac{N\left ( N+1 \right )}{2}$$

N個の加入者の場合、対角点が not を考慮すると、クロスポイントの総数は次のようになります。

$$\frac{N\left ( N-1 \right )}{2}$$

ノードの数Nが増加すると、クロスポイントは比例してN2まで増加します。クロスポイントは常に線形になります。したがって、行列の対角点の下部または上部のいずれかを考慮することができるため、下部を考慮した行列全体は次の図のようになります。

これは、 Diagonal Crosspoint Matrix. 行列は三角形の形式であり、 Triangular Matrix または Two-way Matrix. 対角クロスポイント

マトリックスは完全に接続されています。3番目の加入者が4番目の加入者への通話を開始すると、最初に3番目の加入者の水平バーが開始され、次に4番目の加入者の垂直バーがオンになります。対角クロスポイントマトリックスは、非ブロッキング構成です。このシステムの主な欠点は、単一のスイッチに障害が発生すると、一部の加入者がアクセスできなくなることです。

クロスポイントスイッチは、時間スイッチや空間スイッチなどのスイッチの要約です。NXNスイッチマトリックスでN個の接続を同時に行うことができる場合、それはNon-blocking Switch。一部またはすべての場合に確立された接続の数がN未満の場合、それはBlockingスイッチ。これらのブロッキングスイッチは、複数のスイッチを使用して動作し、そのようなネットワークはと呼ばれますLine frames.

この章では、クロスバースイッチの構成がどのように機能するかについて説明します。クロスバースイッチ構成はノンブロッキング構成であり、N個のサブスクライバー用のN2スイッチング要素があり、N / 2の同時会話を行うことができます。Crosspointの使用法は、呼び出し元のサブスクライバーによって異なります。

これは、N（N-1）/ 2要素を持つ上記の対角クロスポイント行列を使用した、変更された非ブロッキングスキームです。要素の数は、完全に接続されたネットワークの数と同じです。この方法での接続は、最初に水平バーに通電し、次に垂直バーに通電することによって確立されます。ただし、このノンブロッキングスキームには、次のようないくつかの欠点があります。

• 多数のスイッチング素子が必要です。
• これを実際に実装するのは困難です。
• これは費用効果の高いプロセスでもありません。

これらの欠点を克服するために、ブロッキングクロスバースイッチングが導入されました。

クロスバースイッチのブロック

クロスバースイッチをブロックする主な目的は、クロスポイントスイッチの数を減らすことです。単段式と多段式のスイッチがあります。クロスポイントスイッチの数は、2つの異なる方法論の助けを借りて減らすことができます。最初の方法では、2人のサブスクライバーが1つの垂直バーを共有します。これにより、バーの数は減りますが、クロスポイントスイッチの数は同じままです。2番目の方法は、すべてのサブスクライバーが多数の垂直バーを共有する方法です。これにより、バーとクロスポイントスイッチの数が減ります。

方法1

このメソッドには次のものが含まれます 2NK スイッチ、ここで N 加入者数と Kは同時接続の数です。4つのバーが動作して接続を確立します。AとBの間に接続を確立する必要がある場合は、最初に水平バーAがオンになり、次にフリーの垂直バーの1つがPがオンになっていることを示します。これで、クロスポイントAPがラッチされます。水平バーBがここで通電されている場合、Bが通電される前に垂直方向のPが通電されているため、BPはラッチされません。AとBを接続するには、次の図に示すように、垂直バーPに電気的に対応する別の垂直クロスバーが必要です。これはP 'です。このP 'がBの後に通電されると、クロスポイントBP'がラッチされ、AとBの間の接続が確立されます。

接続は次の図のようになります。

したがって、接続の確立に関連する手順は、次の順序に従います。

• 水平バーAをオンにします
• 無料の垂直バーPをオンにします
• 水平バーAの電源を切ります
• 鉄棒Bにエネルギーを与える
• 無料の垂直バーP '（Pに関連付けられている）をオンにします

• 水平バーBの電源を切ります

方法2

このメソッドには次のものが含まれます NK スイッチ、ここで N 加入者数と Kは同時接続の数です。ここでは、3本のバーが動作して接続を確立します。AとBの間に接続を確立する必要がある場合は、最初に水平バーAとBがオンになり、次にフリーの垂直バーの1つがPがオンになっていることを示します。ここで、接続は2本のバーではなく1本の垂直バーPのみを使用して確立されます。これで、水平バーAとBの電源がオフになります。

接続は次の図のようになります。

したがって、接続の確立はシーケンスに従います-

• 鉄棒AとBにエネルギーを与える
• 無料の垂直バーPをオンにします
• 水平バーAおよびBの電源を切ります

トランスファーラインサポート

このセクションでは、転送回線サポートがどのように機能するかについて説明します。上記のブロッキングタイプと非ブロッキングタイプのクロスバースイッチはどちらも、転送ラインをサポートできます。これは、追加の垂直クロスバーとクロスポイントスイッチを導入することによって行われます。

追加の垂直クロスバーとクロスポイントスイッチを導入するには、2つの方法があります。

• 内部ノンブロッキングと外部ブロッキング
• ローカルと外部の両方をブロックする

内部の非ブロッキングと外部のブロッキングの方法は、次の図に示すとおりです。

内部ノンブロッキングで示されているスイッチには、2つの転送ラインがあります。この場合のクロスポイントスイッチの数はN(N+L)、 どこ N サブスクライバーの数です。 L は転送ラインの数です。

ローカルと外部の両方をブロックする方法は、次の図に示すとおりです。

上の図に示されているスイッチは、2つの同時内部呼び出しと2つの同時外部呼び出しで、内部と外部の両方をブロックしています。この場合のクロスポイントスイッチの数は N(2K+L)、 どこ N は加入者数、Lは転送回線数、 K ローカルでサポートできる同時呼び出しの数です。

この章では、電気通信スイッチングシステムおよびネットワークのクロスポイントテクノロジーについて説明します。

クロスバーシステムは主にクロスポイントスイッチで構成されているため、システムのコストが高くなります。クロスバーシステムのコストは、クロスポイントの数に正比例して増加します。

クロスポイントテクノロジーの課題

このセクションでは、Crosspointテクノロジーに関連する課題について説明します。課題は以下のとおりです-

• クロスポイントのサイズの縮小
• クロスポイントのコスト削減
• 切り替え時間の即興

既存の課題に対する解決策を見つける過程で、Crosspointテクノロジーは進化しました。クロスポイントテクノロジーは、2つの関連テクノロジーの融合です。技術は-

• Electromechanical
• Electronic

以下のフローチャートは、クロスポイントテクノロジーのさまざまなカテゴリを示しています。

以降のセクションでは、関連するテクノロジーについて詳しく説明します。

電気機械クロスポイントテクノロジー

電気機械式クロスポイントスイッチは、1〜10msの時間で数百万回、摩耗や破損なしに接点を形成および遮断することができ、今日でも広く使用されています。広く使用されている2種類のスイッチはMini switches そして Reed relay。

ミニスイッチ

これらのスイッチは、パラジウムのような貴金属でできており、接点の動作を静かにします。分岐設計と耐食性が高く、設計が長持ちします。これらの機械的にラッチされたスイッチは、この目的のために「V」ノッチを使用し、クロスバースイッチングシステムで高い信頼性を備えています。

クロスバーに取り付けられたこれらのスイッチは、水平方向と垂直方向に移動して、8〜10ミリ秒のスイッチング時間で接点を確立および解放します。

リードリレースイッチ

機械式スイッチの使用量を減らし、スイッチの動作寿命をさらに延ばすために、リードリレースイッチが導入されました。これらのスイッチは、ガラス管に密封された磁性材料の接点で構成されています。これにより、接点が汚染されるのを防ぎます。次の図は、リードリレースイッチの設計を示しています。

リードリレースイッチは、電気的または機械的にラッチすることができます。互いに非常に接近した0.2mmの変位を持つ接点が含まれているため、1msの高速スイッチング速度が得られます。このリレーの構造は、ガラス管が一対のコイルで囲まれ、電流が両方のコイルに同時に流れると、電界が生成されるようになっています。これにより、リード接点が一緒に移動します。スイッチがオンになっている限り、電気接続はラッチされ、電流はコイルを通過します。

磁気ラッチングでは、磁性材料のヒステリシスが性能を決定します。必要な磁極片をガラスの外側に配置するか、適切な強磁性材料を選択することにより、接点を極として機能させることができます。リードリレーはremreed コンタクトストリップの残留特性によるものです。残留磁気により、電流が引き抜かれた後でも接点は無傷のままであるため、接点を開くには減磁電流を印加する必要があります。

これらのリードリレーは、クロスポイントマトリックスを構築するために各クロスポイントに配置されます。クロスポイントの選択は、各リレーのコイル巻線の1つを垂直方向の隣接するものと直列に接続し、もう1つの巻線を水平方向の隣接するものと直列に接続することによって実現されます。対応する垂直バーと水平バーを同時に脈動させて必要なクロスポイントを選択すると、リードリレーが励起されます。

クロスバー交換組織

クロスバー交換の構成は、リンクフレーム、コントロールマーカー、レジスタなどの3つの基本的な構成要素で構成されています。リンクフレームには、クロスバーを備えたプライマリステージとセカンダリステージが含まれ、それらの間のリンクで接続されています。リンクを備えたこの2段階の配置には、特定の数の入口に対して出口の数を増やす効果があります。アウトレットの数が多いと、選択性も高くなります。

クロスバー交換の構成は、リンクフレーム、コントロールマーカー、レジスタなどの3つの基本的な構成要素で構成されています。リンクフレームには、クロスバーを備えたプライマリステージとセカンダリステージが含まれ、それらの間のリンクで接続されています。リンクを備えたこの2段階の配置には、特定の数の入口に対して出口の数を増やす効果があります。アウトレットの数が多いと、選択性も高くなります。

クロスバー交換組織の2つの主要なセクションは次のとおりです。

ラインユニット

ラインリンクフレームは、関連するマーカーおよびレジスタとともに、次のように呼ぶことができます。 Line Unit。ラインユニットは、通話の発信と終了に役立つ双方向ユニットです。双方向機能があるため、ラインリンクフレームのセカンダリセクションはターミナルセクションと呼ばれます。加入者回線は、端末セクションフレームのコンセントで終端されます。

グループユニット

トランクリンクフレームとそれに関連する回路は、 Group Unit.トランクリンクフレームは、ローカルオフィスリンクフレームや着信リンクフレームなど、2つまたは3つのリンクフレームに分割できます。グループユニットは、回線ユニットまたは遠隔交換機からのコールを受信する単方向デバイスです。ローカル、発信、着信、終了、およびトランジットコールを処理できます。

呼処理

クロスバー交換の簡略化された構成を次の図に示します。

クロスバー交換での呼処理は、事前選択、グループ選択、回線選択という3つの段階で行われます。

事前選択

元のマーカーが事前選択を行います。発信側の加入者が受話器を持ち上げると、ダイヤルトーンが聞こえます。レジスタはこのトーンを送信します。受話器を持ち上げてからダイヤルトーンを送信するまでのこの段階は、Pre-Selection.

グループの選択

ダイヤルトーンが聞こえたら、番号をダイヤルできます。通話は、翻訳者から提供されたコードに従って、決定された目的の方向に切り替えられます。電話をかけるために希望のグループを選択するこの段階は呼び出されますGroup Selection.

ライン選択

番号がダイヤルされると、発信側加入者は終了マーカーによって着信側加入者に接続されます。着信側の回線は、回線に呼び出し音を設定する終了マーカーによって制御されます。希望する加入者の回線を選択するこの段階は、Line Selection.

これらの3つのセクションを使用すると、クロスバー交換で通話を接続して処理できます。

この章では、テレコミュニケーションスイッチングシステムおよびネットワークでのストアドプログラム制御の動作について説明します。スイッチングにおける制御と信号の効率と速度を向上させるために、電子機器の使用が導入されました。ザ・Stored Program Control、 要するに SPCは、電気通信の変化に影響を与えたエレクトロニクスの概念です。短縮ダイヤル、コール転送、キャッチホンなどの機能を許可します。ストアドプログラム制御の概念は、コンピュータへのプログラムまたは一連の命令がメモリに格納され、プロセッサによって命令が1つずつ自動的に実行されるというものです。 。

交換制御機能は、コンピュータのメモリに保存されているプログラムを介して実行されるため、 Stored Program Control (SPC)。次の図は、SPCテレフォニー交換の基本的な制御構造を示しています。

SPCで使用されるプロセッサは、取引所の要件に基づいて設計されています。プロセッサが複製されています。また、複数のプロセッサを使用すると、プロセスの信頼性が高まります。スイッチングシステムのメンテナンスには、別のプロセッサが使用されます。

SPCには2つのタイプがあります-

• 一元化されたSPC
• 分散SPC

一元化されたSPC

以前のバージョンの集中型SPCは、単一のメインプロセッサを使用して交換機能を実行していました。デュアルプロセッサは、進歩の後の段階でシングルメインプロセッサに取って代わりました。これにより、プロセスの信頼性が高まりました。次の図は、一般的な集中型SPCの構成を示しています。

デュアルプロセッサアーキテクチャは、次のような3つのモードで動作するように構成できます。

• スタンバイモード
• 同期二重モード
• 負荷分散モード

スタンバイモード

名前が示すように、存在する2つのプロセッサでは、一方のプロセッサがアクティブで、もう一方のプロセッサがスタンバイモードになっています。スタンバイモードのプロセッサは、アクティブなプロセッサに障害が発生した場合のバックアップとして使用されます。この交換モードでは、両方のプロセッサに共通のセカンダリストレージを使用します。アクティブなプロセッサはシステムのステータスを定期的にコピーし、軸のセカンダリストレージに保存しますが、プロセッサは直接接続されていません。制御機能、ルーチンプログラム、その他の必要な情報に関連するプログラムと命令は、セカンダリストレージに保存されます。

同期二重モード

同期二重モードでは、2つのプロセッサが接続され、同期して動作します。2つのプロセッサP1とP2が接続され、M1とM2のような別々のメモリが使用されます。これらのプロセッサは、保存されたデータを交換するために結合されます。これら2つのプロセッサの間でコンパレータが使用されます。コンパレータは、結果の比較に役立ちます。

通常の操作では、両方のプロセッサが個別に機能し、交換機からのすべての情報と、メモリからの関連データを受信します。ただし、交換を制御するプロセッサは1つだけです。もう1つは、前の1つと同期したままです。両方のプロセッサの結果を比較するコンパレータは、障害が発生したかどうかを識別し、次に、それらを個別に操作することによって、それらの間の障害のあるプロセッサを識別します。障害のあるプロセッサは、障害の修正後にのみサービスを開始し、その間に他のプロセッサが機能します。

負荷分散モード

負荷分散モードは、タスクが2つのプロセッサ間で共有されるモードです。このモードでは、コンパレータの代わりに除外デバイス（ED）が使用されます。プロセッサは、EDがリソースを共有することを要求するため、両方のプロセッサが同時に同じリソースを探すことはありません。

このモードでは、両方のプロセッサが同時にアクティブになります。これらのプロセッサは、交換とロードのリソースを共有します。一方のプロセッサに障害が発生した場合、もう一方のプロセッサがEDを使用して交換の全負荷を引き継ぎます。通常の操作では、各プロセッサは統計ベースで呼び出しの半分を処理します。ただし、交換演算子は、メンテナンスのためにプロセッサの負荷を変えることができます。

分散SPC

電気機械式スイッチや集中型SPCとは異なり、分散型SPCの導入により、幅広いサービスを提供できるようになりました。このSPCには、Regional Processors一元化されたシステムのように1つまたは2つのプロセッサが全体を処理するのではなく、さまざまな作業を処理します。ただし、これらの地域のプロセッサが複雑なタスクを実行する必要がある場合、集中型SPCはそれらを指示することで役立ちます。

分散SPCは、分散処理のために交換制御機能全体を水平方向または垂直方向に分解できるため、集中型SPCよりも可用性と信頼性が高くなります。スイッチング機器がそれぞれ独自のプロセッサを備えたパーツに分割されているこのような分散制御は、次の図に示されています。

垂直分解の交換環境はいくつかのブロックに分割され、各ブロックは機器の特定のブロックに関連するすべての制御機能を実行するプロセッサに割り当てられますが、水平分解の各プロセッサは交換制御機能の1つまたは一部を実行します。

この章では、電気通信スイッチングシステムとネットワークのソフトウェアアーキテクチャについて学習します。

SPCシステムのソフトウェアは、理解を深めるために2つに分類できます– System Software そして Application Software。ソフトウェアアーキテクチャは、言語プロセッサを含むSPCのシステムソフトウェア環境を扱います。呼処理に伴う多くの機能は、操作および管理機能が実行されるオペレーティングシステムの一部です。

呼処理は、イベント指向の主要な処理機能です。加入者の回線またはトランクで発生するイベントは、呼処理をトリガーします。コールのセットアップは、交換の1つの連続した処理シーケンスでは実行されません。このプロセス全体は、数十ミリ秒または数百ミリ秒続く多くの基本プロセスと一致しており、多くの呼び出しは同時に処理され、各呼び出しは個別に処理されます。Process。プロセスはアクティブなエンティティであり、program in execution、時には task。

マルチプログラミング環境でのプロセス

このセクションでは、マルチプログラミング環境でのプロセスとは何かを見ていきます。マルチプログラミング環境でのプロセスは、次のいずれかになります。

• Running
• Ready
• Blocked

プロセスの状態は、現在のアクティビティと実行されるプロセス、およびその状態が受ける遷移によって定義されます。

• プロセスは running、命令が現在プロセッサによって実行されている場合。

• プロセスは ready プロセスを実行する次の命令が待機中の場合、または命令がタイムアウトした場合。

• プロセスは blocked, 続行する前に何らかのイベントが発生するのを待っている場合。

次の図は、実行中、準備完了、およびブロック間の移行を示すプロセスを示しています。

一部のプロセスが実行状態にある間、一部は準備完了状態になり、他のプロセスはブロックされます。準備完了リストのプロセスは、優先順位に従って行われます。ブロックされたプロセスは順序付けられておらず、イベントの発生を待機している順序でブロックが解除されます。プロセスが実行されず、他の命令またはリソースを待機している場合、そのようなプロセスを準備完了リストにプッシュすることでプロセッサ時間が節約され、優先度が高いときにブロックが解除されます。

プロセス制御ブロック

プロセス制御ブロックは、オペレーティングシステムの各プロセスを表します。PCBは、プロセスに関する次の情報を含むデータ構造です。

• プロセスの現在の実行状態

• 準備完了状態にあるプロセス優先度

• CPUスケジューリングパラメータ

• プロセスが中断されたときにCPUの内容を保存します

• プロセスへのメモリ割り当て

• 数、CPU使用率などのプロセスの詳細が表示されます

• プロセスに関連付けられているイベントとI / Oリソースのステータス

PCBには、CPUを取得したときに次に実行されるプロセスに関するすべての情報があります。CPUレジスタにはProgram Status Word （PSW）次に実行される命令のアドレス、現在有効または無効になっている割り込みのタイプなどが含まれます。

CPUが何らかのプロセスを実行している間、現在実行中のプロセスがブロックされたとき、または優先度の高いプロセスをトリガーするイベントまたは割り込みが発生したときに、そのプロセスを切り替える必要があります。そのような状況はと呼ばれますProcess Switching、別名 Context Switching。このような割り込み優先メカニズムを次の図に示します。

プロセスの場合 A特定の加入者線をスキャンして空きがあることを確認すると、プロセスはその加入者との通話を確立します。ただし、別のプロセスBが優先順位を要求し、同じサブスクライバーとのコールを同時に確立する場合、両方のプロセスが同時に同じサブスクライバーにコールを発信する必要があります。これはお勧めできません。他の共有テーブルやファイルでも同様の問題が発生する可能性があります。

交換のリソース（トランク、レジスターなど）とそれらの現在の使用率に関する情報は、テーブルの形式で保持されます。これらのテーブルは、必要に応じてさまざまなプロセスで共有されます。この問題は、2つ以上のプロセスが同時に同じテーブルを選択した場合に発生します。この問題は、共有テーブルへの各プロセスへのアクセスを許可することで解決できます。

リソースの共有

プロセスが共有テーブルまたは共有リソースを使用する場合は常に、同じものを必要とする他のすべてのプロセスを待機し続ける必要があります。実行中のプロセスがリソースの使用を終了すると、待機している最初の優先順位付けされた準備完了プロセスに割り当てられます。共有リソースを使用するこのプロセスは、Mutual Exclusion。共有リソースにアクセスしているプロセスは、その中にあると言われていますCritical Section または Critical Region。相互排除は、特定の共有リソースの任意のインスタンスで1つのプロセスのみがクリティカル領域に存在できることを意味します。クリティカルセクションにあるプロセスのコーディングは、無限ループがないように非常に注意深く行われます。これは、プロセスがブロックされないようにするのに役立ちます。行われる作業は、より正確で効率的です。これは、待機している他のプロセスに役立ちます。

セマフォ内の2つのプロセスが共通のリソースを共有する必要がある場合、特定の時間間隔でそれらによって共有されます。一方がリソースを使用している間、もう一方は待機します。さて、待っている間、他のタスクと同期するために、それまでに書かれたタスクを読み取ります。つまり、そのプロセスの状態はゼロ以外であり、増分し続ける必要があります。そうしないと、ブロックされたリストに送信されます。ブロックリストにあるプロセスは積み重ねられ、優先度に従ってリソースを使用できます。

次の図は、プロセスがどのように機能するかを示しています-

セマフォ内の2つ以上のプロセスがリソースを無期限に待機し、ゼロを取得してブロック状態に戻らない場合、他のプロセスはブロック状態で同じリソースの使用を待機しますが、リソースを使用することはできませんが、待機します。状態はと呼ばれます Deadlock State.

この手法は、デッドロックの防止、回避、検出、および回復のために開発されました。したがって、これらは、プロセッサを切り替えるためのオペレーティングシステムの顕著な機能をカバーしています。

ソフトウェア制作

SPCソフトウェアの作成は、ソフトウェアの複雑さとサイズに加えて、長寿命と信頼性、可用性、移植性のために重要です。

ソフトウェア生産は、複雑なシステム向けの大規模ソフトウェアの生産と保守で発生する問題に対処するソフトウェアエンジニアリングの分野です。ソフトウェア工学の実践は4つの段階に分類されます。これらの段階は、ソフトウェアシステムの生産を補います。

• 機能仕様
• 正式な説明と詳細な仕様
• コーディングと検証
• テストとデバッグ

交換システムのアプリケーションソフトウェアは、呼処理ソフトウェア、管理ソフトウェア、および保守ソフトウェアに分けることができます。スイッチングシステムのアプリケーションソフトウェアパッケージは、モジュラー構成を使用します。

ストアドプログラムコントロールの導入により、加入者は多数の新しいサービスまたは改善されたサービスを利用できるようになります。短縮ダイヤル、録音番号通話またはダイヤルなし通話、空き時間帯のコールバック、転送電話、オペレーターの応答、発信番号の記録、キャッチホン、コンサルテーションホールド、会議通話、自動アラーム、STD禁止、悪意のある通話など、さまざまな種類の拡張サービスこれらのテレフォニーの変更により、トレースなどがすべて導入されます。

マルチステージネットワーク

多段ネットワークは、クロスバースイッチングシステムよりも効率的に多くの加入者間の接続を提供するために構築されたネットワークです。

前述のクロスバースイッチングネットワークには、以下に説明するようにいくつかの制限があります。

• クロスポイントの数は、接続されているステーションの数の2乗になるため、大きなスイッチの場合はコストがかかります。

• Crosspointに障害が発生すると、Crosspointが接続されている2つのサブスクライバーとの接続が妨げられます。

• 接続されているすべてのデバイスがアクティブであっても、使用されるクロスポイントはごくわずかです。

これらの欠点を補うための解決策を見つけるために、多段スペース分割スイッチが構築されました。クロスバースイッチをより小さなユニットに分割して相互接続することにより、より少ないクロスポイントで多段スイッチを構築することが可能です。次の図は、多段スイッチの例を示しています。

上記のような多段スイッチは、クロスバースイッチングで必要なものよりも少ない数のクロスポイントを必要とします。上記の例によると、8（入力）および8（出力）のさまざまなサブスクライバー（呼び出し側サブスクライバーと呼び出し側サブスクライバーの両方）の場合、通常のクロスバーネットワークで必要なクロスポイントはそれらの2乗、つまり64になります。多段クロスバーネットワーク、40クロスポイントで十分です。これは上の図に示されているとおりです。大型の多段クロスバースイッチでは、削減がより重要になります。

多段ネットワークの利点

多段ネットワークの利点は次のとおりです。

• クロスバーの数が減ります。
• 接続パスの数はさらに多くなる可能性があります。

多段ネットワークのデメリット

多段ネットワークのデメリットは次のとおりです。

• 多段スイッチは原因となる可能性があります Blocking。

• 中間スイッチの数またはサイズを増やすとこの問題を解決できますが、これに伴ってコストが増加します。

ブロッキング

ブロックすると、クロスポイントの数が減ります。次の図は、ブロッキングをよりよく理解するのに役立ちます。

上の図では、4つの入力と2つの出力があり、サブスクライバー1はライン3に接続され、サブスクライバー2はライン4に接続されています。赤い色の線は接続を示します。ただし、さらに多くのリクエストが来るでしょう。加入者3および加入者4からの発呼要求は、発呼を確立できないため、処理できません。

上記のブロックのサブスクライバーも（上の図に示されているように）同じ問題に直面しています。一度に接続できるブロックは2つだけです。3つ以上またはすべての入力を接続することはできません（存在する出力の数に依存するため）。したがって、複数の接続を同時に確立することはできません。これは、通話がブロックされていると理解されます。

この章では、テレコミュニケーションスイッチングシステムとネットワークのスイッチング技術について説明します。

大規模なネットワークでは、送信者から受信者にデータを送信するためのパスが複数存在する場合があります。利用可能なオプションからデータが取得する必要のあるパスを選択すると、次のように理解できます。Switching。情報は、さまざまな通信チャネル間を移動するときに切り替えられる場合があります。

デジタルトラフィックに利用できる3つの典型的なスイッチング技術があります。彼らは-

• 回線交換
• メッセージ交換
• パケット交換

これらの手法がどのように機能するかを見てみましょう。

回線交換

回線交換では、2つのノードが専用の通信パスを介して相互に通信します。ここでは、データを転送するための回路が確立されます。これらの回路は永続的または一時的です。回線交換を使用するアプリケーションは、3つのフェーズを経る必要がある場合があります。異なるフェーズは次のとおりです。

• 回路の確立
• データの転送
• 回路の切断

次の図は、回線交換のパターンを示しています。

回線交換は、音声アプリケーション用に設計されました。電話は回線交換の最も適切な例です。ユーザーが電話をかける前に、着信側サブスクライバーと発信側サブスクライバーの間の仮想パスがネットワークを介して確立されます。

回線交換の欠点は次のとおりです。

• 待ち時間が長く、データ転送がありません。
• 各接続には専用のパスがあり、これにはコストがかかります。
• 接続されたシステムがチャネルを使用しない場合、チャネルはアイドル状態に保たれます。

回線パターンは、接続が確立されると、回線交換でデータ転送用の専用パスを使用して作成されます。電話システムは、回線交換技術の一般的な例です。

メッセージ交換

メッセージ交換では、メッセージ全体がデータユニットとして扱われます。データは回路全体で転送されます。メッセージ交換に取り組んでいるスイッチは、最初にメッセージ全体を受信し、ネクストホップに転送するために使用可能なリソースができるまでメッセージをバッファリングします。ネクストホップに大きなサイズのメッセージを収容するのに十分なリソースがない場合、メッセージは保存され、スイッチは待機します。

次の図は、メッセージ交換のパターンを示しています。

この手法では、データが保存および転送されます。この手法は、Store-and-Forward技術。この手法は、回線交換の代替と見なされていました。しかし、メッセージ送信のエンドツーエンドの遅延に続く送信遅延は、伝播遅延に追加され、プロセス全体の速度を低下させました。

メッセージ交換には次の欠点があります-

• トランジットパス内のすべてのスイッチには、メッセージ全体を収容するのに十分なストレージが必要です。

• リソースが利用可能になるまで待機が含まれているため、メッセージ交換は非常に遅くなります。

• メッセージ交換は、ストリーミングメディアやリアルタイムアプリケーションのソリューションではありませんでした。

データパケットは、ネットワークがビジーの場合でも受け入れられます。これにより、配信が遅くなります。したがって、これは音声やビデオなどのリアルタイムアプリケーションには推奨されません。

パケット交換

パケット交換技術は、メッセージがと呼ばれる小さなチャンクに分割されるメッセージ交換から派生しています。 Packets。各パケットのヘッダーには、個別に送信されるスイッチング情報が含まれています。ヘッダーには、送信元、宛先、中間ノードのアドレス情報などの詳細が含まれます。中間ネットワークデバイスは、小さなサイズのパケットを格納でき、キャリアパスまたはスイッチの内部メモリのいずれにも多くのリソースを使用しません。

パケットの個別のルーティングは、パケットのセット全体を同じルートで送信する必要がない場合に実行されます。データが分割されると、帯域幅が減少します。このスイッチングは、データレート変換を実行するために使用されます。

次の図は、パケット交換のパターンを示しています。

次の図は、パケット交換のパターンを示しています。

パケット交換の回線効率は、キャリアを介して複数のアプリケーションからのパケットを多重化することによって強化できます。このパケット交換を使用するインターネットにより、ユーザーは優先順位に基づいてデータストリームを区別できます。優先順位リストに応じて、これらのパケットは、サービス品質を提供するために保存後に転送されます。

パケット交換技術は効率的な技術であることが証明されており、音声転送とデータ転送の両方で広く使用されています。伝送リソースは、統計多重化や動的帯域幅割り当てなどのさまざまな手法を使用して割り当てられます。

統計多重化

統計多重化は、パケット交換で使用される通信リンク共有技術です。共有リンクは統計多重化では可変ですが、TDMまたはFDMでは固定されています。これは、帯域幅を最大限に活用するための戦略的なアプリケーションです。これにより、ネットワークの効率も向上します。

チャネルに有効なデータパケットを使用して帯域幅を割り当てることにより、統計多重化技術は入力トラフィックを組み合わせてチャネル効率を最大化します。各ストリームはパケットに分割され、先着順で配信されます。優先度レベルの増加により、より多くの帯域幅を割り当てることができます。タイムスロットは、統計多重化では無駄にならないように注意されていますが、時分割多重化では無駄になりません。

ネットワークトラフィック

名前が示すように、ネットワークトラフィックは、特定の時間にネットワークに沿って移動するデータです。データ送信はパケット形式で行われ、単位時間あたりに送信されるパケット数が負荷と見なされます。このネットワークトラフィックの制御には、ネットワークトラフィックの管理、優先順位付け、制御、または削減が含まれます。ネットワーク上のトラフィックの量とタイプも、いくつかの手法を使用して測定できます。ネットワークセキュリティに役立つため、ネットワークトラフィックを監視する必要があります。データレートが高いと、ネットワークが損傷する可能性があります。

ある期間（通常は24時間）にリソースまたは施設によって実行された総作業量の測定値は、次のように理解されます。 Traffic Volumeアーラン時間で測定されます。トラフィック量は、平均トラフィック強度と期間の積として定義されます。

$$Traffic \:\: volume = Traffic \: Intensity \times Time\: period$$

混雑

ネットワークの輻輳は、ネットワークの負荷がネットワークの容量よりも大きい場合に発生したと言われます。ノードのバッファサイズが受信したデータを超えると、トラフィックが多くなります。これはさらに混雑につながります。ノードから別のノードに移動されるデータの量は、次のように呼び出すことができます。Throughput.

次の図は、輻輳を示しています。

上の図では、データパケットが送信者A、B、Cからノードに到着すると、ノードはデータを受信者に高速で送信できません。送信に遅延が発生するか、輻輳が激しいためにデータが失われる可能性があります。

パケット交換ネットワークのポートに到着するパケットが多すぎると、パフォーマンスが低下し、そのような状況が呼び出されます。 Congestion。データはキューラインで送信を待機します。キューラインの使用率が80％を超えると、キューラインが混雑していると言われます。輻輳制御技術は、輻輳の制御に役立ちます。スループットとパケット送信の間に描かれた次のグラフは、輻輳制御送信と非制御送信の違いを示しています。

輻輳制御に使用される手法には、開ループと閉ループの2つのタイプがあります。ループは、発行するプロトコルによって異なります。

オープンループ

開ループ輻輳制御メカニズムは、 avoid congestion. これらのプロトコルはに送信されます source そしてその destination.。

閉ループ

閉ループ輻輳制御メカニズムは、システムが輻輳状態になり、その後 detect そして remove混雑。ザ・explicit そして implicit フィードバックメソッドは、メカニズムの実行に役立ちます。

この章では、テレコミュニケーションスイッチングシステムとネットワークのスイッチング技術について説明します。

大規模なネットワークでは、送信者から受信者にデータを送信するためのパスが複数存在する場合があります。利用可能なオプションからデータが取得する必要のあるパスを選択すると、次のように理解できます。Switching。情報は、さまざまな通信チャネル間を移動するときに切り替えられる場合があります。

デジタルトラフィックに利用できる3つの典型的なスイッチング技術があります。彼らは-

• 回線交換
• メッセージ交換
• パケット交換

これらの手法がどのように機能するかを見てみましょう。

回線交換

回線交換では、2つのノードが専用の通信パスを介して相互に通信します。ここでは、データを転送するための回路が確立されます。これらの回路は永続的または一時的です。回線交換を使用するアプリケーションは、3つのフェーズを経る必要がある場合があります。異なるフェーズは次のとおりです。

• 回路の確立
• データの転送
• 回路の切断

次の図は、回線交換のパターンを示しています。

回線交換は、音声アプリケーション用に設計されました。電話は回線交換の最も適切な例です。ユーザーが電話をかける前に、着信側サブスクライバーと発信側サブスクライバーの間の仮想パスがネットワークを介して確立されます。

回線交換の欠点は次のとおりです。

• 待ち時間が長く、データ転送がありません。
• 各接続には専用のパスがあり、これにはコストがかかります。
• 接続されたシステムがチャネルを使用しない場合、チャネルはアイドル状態に保たれます。

回線パターンは、接続が確立されると、回線交換でデータ転送用の専用パスを使用して作成されます。電話システムは、回線交換技術の一般的な例です。

メッセージ交換

メッセージ交換では、メッセージ全体がデータユニットとして扱われます。データは回路全体で転送されます。メッセージ交換に取り組んでいるスイッチは、最初にメッセージ全体を受信し、ネクストホップに転送するために使用可能なリソースができるまでメッセージをバッファリングします。ネクストホップに大きなサイズのメッセージを収容するのに十分なリソースがない場合、メッセージは保存され、スイッチは待機します。

次の図は、メッセージ交換のパターンを示しています。

この手法では、データが保存および転送されます。この手法は、Store-and-Forward技術。この手法は、回線交換の代替と見なされていました。しかし、メッセージ送信のエンドツーエンドの遅延に続く送信遅延は、伝播遅延に追加され、プロセス全体の速度を低下させました。

メッセージ交換には次の欠点があります-

• トランジットパス内のすべてのスイッチには、メッセージ全体を収容するのに十分なストレージが必要です。

• リソースが利用可能になるまで待機が含まれているため、メッセージ交換は非常に遅くなります。

• メッセージ交換は、ストリーミングメディアやリアルタイムアプリケーションのソリューションではありませんでした。

データパケットは、ネットワークがビジーの場合でも受け入れられます。これにより、配信が遅くなります。したがって、これは音声やビデオなどのリアルタイムアプリケーションには推奨されません。

パケット交換

パケット交換技術は、メッセージがと呼ばれる小さなチャンクに分割されるメッセージ交換から派生しています。 Packets。各パケットのヘッダーには、個別に送信されるスイッチング情報が含まれています。ヘッダーには、送信元、宛先、中間ノードのアドレス情報などの詳細が含まれます。中間ネットワークデバイスは、小さなサイズのパケットを格納でき、キャリアパスまたはスイッチの内部メモリのいずれにも多くのリソースを使用しません。

パケットの個別のルーティングは、パケットのセット全体を同じルートで送信する必要がない場合に実行されます。データが分割されると、帯域幅が減少します。このスイッチングは、データレート変換を実行するために使用されます。

次の図は、パケット交換のパターンを示しています。

次の図は、パケット交換のパターンを示しています。

パケット交換の回線効率は、キャリアを介して複数のアプリケーションからのパケットを多重化することによって強化できます。このパケット交換を使用するインターネットにより、ユーザーは優先順位に基づいてデータストリームを区別できます。優先順位リストに応じて、これらのパケットは、サービス品質を提供するために保存後に転送されます。

パケット交換技術は効率的な技術であることが証明されており、音声転送とデータ転送の両方で広く使用されています。伝送リソースは、統計多重化や動的帯域幅割り当てなどのさまざまな手法を使用して割り当てられます。

統計多重化

統計多重化は、パケット交換で使用される通信リンク共有技術です。共有リンクは統計多重化では可変ですが、TDMまたはFDMでは固定されています。これは、帯域幅を最大限に活用するための戦略的なアプリケーションです。これにより、ネットワークの効率も向上します。

チャネルに有効なデータパケットを使用して帯域幅を割り当てることにより、統計多重化技術は入力トラフィックを組み合わせてチャネル効率を最大化します。各ストリームはパケットに分割され、先着順で配信されます。優先度レベルの増加により、より多くの帯域幅を割り当てることができます。タイムスロットは、統計多重化では無駄にならないように注意されていますが、時分割多重化では無駄になりません。

ネットワークトラフィック

名前が示すように、ネットワークトラフィックは、特定の時間にネットワークに沿って移動するデータです。データ送信はパケット形式で行われ、単位時間あたりに送信されるパケット数が負荷と見なされます。このネットワークトラフィックの制御には、ネットワークトラフィックの管理、優先順位付け、制御、または削減が含まれます。ネットワーク上のトラフィックの量とタイプも、いくつかの手法を使用して測定できます。ネットワークセキュリティに役立つため、ネットワークトラフィックを監視する必要があります。データレートが高いと、ネットワークが損傷する可能性があります。

ある期間（通常は24時間）にリソースまたは施設によって実行された総作業量の測定値は、次のように理解されます。 Traffic Volumeアーラン時間で測定されます。トラフィック量は、平均トラフィック強度と期間の積として定義されます。

$$Traffic \:\: volume = Traffic \: Intensity \times Time\: period$$

混雑

ネットワークの輻輳は、ネットワークの負荷がネットワークの容量よりも大きい場合に発生したと言われます。ノードのバッファサイズが受信したデータを超えると、トラフィックが多くなります。これはさらに混雑につながります。ノードから別のノードに移動されるデータの量は、次のように呼び出すことができます。Throughput.

次の図は、輻輳を示しています。

上の図では、データパケットが送信者A、B、Cからノードに到着すると、ノードはデータを受信者に高速で送信できません。送信に遅延が発生するか、輻輳が激しいためにデータが失われる可能性があります。

パケット交換ネットワークのポートに到着するパケットが多すぎると、パフォーマンスが低下し、そのような状況が呼び出されます。 Congestion。データはキューラインで送信を待機します。キューラインの使用率が80％を超えると、キューラインが混雑していると言われます。輻輳制御技術は、輻輳の制御に役立ちます。スループットとパケット送信の間に描かれた次のグラフは、輻輳制御送信と非制御送信の違いを示しています。

輻輳制御に使用される手法には、開ループと閉ループの2つのタイプがあります。ループは、発行するプロトコルによって異なります。

オープンループ

開ループ輻輳制御メカニズムは、 avoid congestion. これらのプロトコルはに送信されます source そしてその destination.。

閉ループ

閉ループ輻輳制御メカニズムは、システムが輻輳状態になり、その後 detect そして remove混雑。ザ・explicit そして implicit フィードバックメソッドは、メカニズムの実行に役立ちます。

この章では、公衆交換電話網（PSTN）について学習します。この並外れた通信ネットワークは、技術進歩の分野での成果の1つとして数えられています。ただし、これらのネットワークに関しては、いくつかの問題があります。これらの問題については、次のセクションで説明します。

PSTN

公衆交換電話網は、公衆通信を提供するために使用される世界の回線交換電話網の集合体として理解されています。PSTNネットワークはPOTS（Plain Old Telephone Systems）と呼ばれます。これらのネットワークは、電話回線、光ファイバーケーブル、マイクロ波伝送リンク、またはセルラー通信を使用して、地域、ローカル、国内、および国際的に運用されています。

PSTNは、ネットワーク上の集中ポイントにあるスイッチで構成され、ネットワーク上の任意のポイントと他のポイント間の通信のノードとして機能します。回線交換、パケット交換、メッセージ交換など、前述のすべてのタイプのスイッチング技術は、PSTNを使用するさまざまなモードです。

加入者ループシステム

一般的な電話網では、すべての加入者は、最寄りの交換機に接続する2本の専用回線を持っています。 Loop linesその加入者の。交換局から加入者構内への回線敷設は、Cabling。各加入者の構内から取引所までケーブルを配線することは困難であるため、ドロップワイヤ（加入者ライン）を配電ポイントに導くために大きなケーブルが使用されます。

ドロップワイヤは、ケーブル内の分配ポイントでワイヤペアに接続されます。近くの地理的領域からのそのような配電ケーブルは、それらがメインフィーダーケーブルに接続されているブランチフィーダーケーブルに接続されている同じフィーダーポイントで接続されています。このプロセス全体は、次の図の助けを借りて理解することができます

交換機からの加入者ケーブルペアも、多数のワイヤペアを伝送するメインフィーダーケーブルを介してMDFで終端します。これらの加入者ペアと交換ペアは、ジャンパーを使用してMDFで相互接続されます。これにより、MDFは、ケーブルペアと加入者番号を再割り当てするための柔軟なメカニズムを提供します。つまり、同じ交換エリア内で別の場所に移動した加入者は、適切なジャンパーを使用して同じ番号を使用できますが、古いドロップワイヤーは、新しい番号を持つ別の加入者が使用できます。

階層とルーティングの切り替え

この中で次に重要なシステムは、電話回線のスイッチング階層とルーティングです。異なる交換を持つ異なるエリア間の通話の相互接続性は、trunk lines交換の間。異なる交換を相互接続するために使用される幹線のグループは、Trunk Groups.

交換を相互接続するプロセスには、次のような3つの基本的なトポロジがあります。

• メッシュトポロジ
• スタートポロジ
• Hierarchical

メッシュトポロジ

メッシュトポロジは、その名前が示すように、完全に接続されたネットワークです。メッシュネットワーク内のトランクグループの数は、相互接続されている交換の2乗に比例します。したがって、これらのメッシュトポロジは、トラフィックが多い大都市圏で広く使用されています。

次の図は、メッシュトポロジがどのように見えるかを示しています。

スタートポロジ

スタートポロジはスターの形で接続され、スターと呼ばれる中間交換を利用します。 tandem exchange他のすべての取引所が通信するために使用します。下の図は、スターネットワークのモデルを示しています。スターネットワークは、トラフィックレベルが比較的低い場合に使用されます。次の図に示すように、追加のタンデム交換を介して相互接続することにより、多くのスターネットワークを使用でき、2レベルのスターネットワークになります。

階層的

階層トポロジは、最小限のトランクグループで大量のトラフィックを処理するために使用されます。トラフィックはFinal routeこれは階層の最高レベルです。交換機のペア間のトラフィック強度が高い場合、下の図の破線で示されているように、交換機のペア間に直接幹線ルートが確立される場合があります。これらの直接幹線ルートはHigh Usage routes。これらの使用率の高いルートが存在する場合は常に、トラフィックはそれらを通過します。ここでは、オーバーフローしたトラフィックは階層パスに沿ってルーティングされます。最終ルートからのオーバーフロートラフィックは許可されません。

特定の接続のルーティングを決定するには、次の3つの方法を使用します。

• ライトスルールーティング
• 自社交換ルーティング
• コンピューター制御のルーティング

送電計画

より良い通信を確保するために、ケーブルを介した信号の伝送は高品質である必要があります。国内回線と国際回線の間の伝送リンクは、通話を確立するために連携して接続する方がよいはずです。

高い品質基準を持つために、CCITTによって次のガイドラインが提案されました。

• 国際電話で使用する回線の最大数は12です。

• 発信側と終端側の国際交換センター間で使用できる国際回線は4つまでです。

• 例外的なケースで、通話数が少ない場合、回線の総数は14になることがありますが、この場合でも、国際回線は最大4つに制限されます。

必要な回路の数を制限することに加えて、ライン損失やワイヤ損失、スイッチ損失や接点損失などの損失も最小限に抑える必要があります。これらの側面は、エコーレベルを制限内に維持したり、歌を制御したりするなどの要素を提供する伝送損失バジェットの下にあります。

距離が長いため、回路は信号をブーストするために適切な間隔で増幅器とリピータを必要とします。加入者線インターフェイスでは、不一致が発生します。これにより、入力信号の一部が出力回路に反射され、スピーカーに次のように戻ります。Echo。エコーサプレッサーまたはキャンセル回路は、エコーの影響を最小限に抑えるために使用されます。信号の減衰とエコーは、接触損失とワイヤ損失とともに、伝送ラインの主な損失です。

伝送システム

無線システム、同軸ケーブルシステム、光ファイバーシステムなど、さまざまなタイプの伝送システムが主流です。伝送距離が長くなると、伝送モードも変化します。

信号伝送は有線伝送から無線伝送へと進化しました。無線システムは無線伝送を提供し、同軸ケーブルシステムはワイヤーを介した信号の伝送を可能にし、光ファイバーシステムは光ファイバーを介した通信を提供します。

信号伝搬のメカニズムに応じて、無線通信には次の4種類の通信があります。

• スカイウェーブまたは電離層通信
• 地平線によって制限される見通し内（LOS）マイクロ波通信
• 対流圏散乱通信
• 衛星通信

番号計画

開発の初期段階では、番号付けスキームは小さな単一の取引所に限定されていました。この取引所は、他の取引所を、それらが配置されている町の名前で識別することによって接続していました。しかし、加入者数の増加に伴い、多くの取引所が導入されました。

町の主要なビジネスセンターにサービスを提供する大規模な中央取引所は、 Main Exchange さまざまな地域にサービスを提供する小規模な取引所は、 Satellite Exchanges。主な交換機と衛星の完全なネットワークを含むエリアは、Multi-exchange area。特に通話がマルチエクスチェンジエリア外の場所からのものである場合、呼び出された加入者の交換の場所を識別するために、共通の番号付けスキームが必要でした。

一般的な番号付けスキームは、 Linked Numbering Scheme、町のすべての取引所は、町の名前でまとめて識別されました。の導入に伴いSubscriber Trunk Dialing （STD）または Direct Distance Dialing（DDD）都市間および町間の長距離通信のために、マルチエクスチェンジエリアにも一意の識別番号が割り当てられました。非常に長距離の通信を可能にするために、International Subscriber Dialing （ISD）が導入され、国際番号計画と国内番号計画が誕生しました。

番号計画の種類

このセクションでは、電話網の番号計画について説明します。計画は以下に簡単に説明されています-

オープンナンバリングプラン

これは、 Non-Uniform Numbering Plan また、マルチエクスチェンジエリア内または国内の加入者を識別するために使用される桁数の幅広いバリエーションを可能にします。

セミオープン番号計画

このプランでは、番号の長さをほぼ1桁または2桁変えることができます。セミオープンの番号計画は、インド、スウェーデン、スイス、英国などの国で一般的に使用されています。

クローズドナンバリングプラン

これは、 Uniform Numbering Planここで、加入者番号の桁数は固定されています。これは、フランス、ベルギー、カナダ、ハワイなどのいくつかの国、および米国のいくつかの地域で使用されています。

国際番号計画または世界番号計画は、CCITTによって定義されています。番号付けの目的で、世界はゾーンに分割されています。次の図は、電話番号の構造を示しています。

国民番号は3つの部分で構成されています。パーツは以下のとおりです-

市外局番またはトランクコード

このコードは、呼び出された加入者の特定の番号付けエリアまたはマルチエクスチェンジエリアを識別します。このコードを使用すると、トランクコールのルーティングが決定され、料金が請求されます。

交換コード

このコードは、ナンバリングエリア内の特定の交換を識別します。これは、別の番号エリアからの着信トランクコール、または1つの交換局から発信され、同じ番号エリア内の別の交換局宛てのコールのルーティングを決定します。

加入者の行番号

これは、終端交換で呼び出されたサブスクライバー回線を選択するために使用されます。交換コードと加入者線番号の組み合わせは、CCITT用語では加入者線番号と呼ばれます。

充電プラン

通話は、各加入者回線に接続された計測機器によって、または電子交換の場合は各加入者に割り当てられた計測レジスタに従って課金されます。Ameter 充電ユニットの数をカウントし、そのカウントは送信することによって増分されます pulseメーターに。ユニット数については、メーターが読み取り、充電ユニットにレートを割り当てることによって請求書が発生します。

個別通話は、以下のカテゴリに基づいて課金されます。

• 持続時間に依存しない充電
• 期間に依存する充電

番号エリア内の市内通話は通常、期間に依存せずに課金されます。期間に依存する課金の場合、呼び出された加入者が呼び出しに応答すると、メーターは増分を開始します。通話の設定に関係する交換の数に応じて、複数のパルスが充電メーターに送信されます。Multi-Metering。メータリングパルスレートは、着信側と発信側のサブスクライバー間の距離に応じて1分あたり増加し続けます。

信号技術は、すべての種類のスイッチングシステムを相互接続することにより、回路全体として機能することを可能にします。電気通信ネットワークに関係するシグナリングには3つの形式があります。

• サブスクライバーループシグナリング
• 交換内またはレジスタシグナリング
• 交換間またはレジスタ間シグナリング

ザ・ subscriber loopシグナリングは、使用する電話機器のタイプによって異なります。ザ・intra exchangeシグナリングとは、スイッチングシステムのタイプと設計に大きく依存するスイッチングシステムの内部部分を指し、モデルによって異なります。ザ・inter-exchangeシグナリングは取引所間で行われます。これは、リンクごとに交換から交換に渡されるアドレス番号の交換に役立ちます。発信元の交換と終了側の交換の間のエンドツーエンドのシグナリングを含むネットワーク全体のシグナリングは、Line signaling。

シグナリング技術の2つの主なタイプは次のとおりです。

チャンネル内シグナリング

インチャネルシグナリングは、 Per Trunk Signaling。これは同じチャネルを使用し、ユーザーの音声またはデータを伝送して、その通話または接続に関連する制御信号を渡します。インチャネルシグナリングのために、追加の送信機能は必要ありません。

共通チャネル信号

Common Channel Signalingは、トランクまたは情報パスのグループの制御信号を渡すために、別個の共通チャネルを使用します。このシグナリングは、シグナリングに音声またはデータパスを使用しません。

シグナリング手法については、以降のセクションで詳しく説明します。

シグナリング技術の種類

上で説明したように、信号技術は、チャネル内信号と共通チャネル信号の2つに分類されます。ただし、これらは、使用する周波数と周波数技術に応じて、さらにいくつかのタイプに分類されます。

分割は次の図のようになります-

チャンネル内シグナリング

このタイプのシグナリングは、音声またはデータを伝送し、通話または接続に関連する制御信号を渡すために使用されます。上の図に示すように、チャネル内シグナリングにはさまざまなタイプがあります。DC信号は、増幅されていないオーディオ回路に対しても、シンプルで安価で信頼性があります。ただし、増幅されたオーディオ回路の場合、低周波AC信号を採用することができます。

音声周波数信号は、FDM（周波数分割多重）伝送システムを使用する場合に使用されます。これは、低周波数信号とDC信号を提供できないためです。この音声周波数シグナリングはIn-band または Out-band。

帯域内信号方式

帯域内音声周波数は、音声と同じ周波数帯域である300〜3400 Hzを使用します。これは、音声による誤操作から保護する必要があります。そのような瞬間の1つは、2600Hz付近で100ms持続するトーンを生成する女性の声が、会話の途中で頻繁に通話が切断されていたために回線切断信号として検出されたときに発生しました。このような問題により、音声フェーズ中の帯域内信号方式が妨げられました。

帯域内信号方式の利点は次のとおりです。

• 制御信号は、音声信号が到達できるすべての部分に送信できます。

• 制御信号は、音声信号とともに伝送されるため、伝送システムから独立しています。

• アナログからデジタルおよびデジタルからアナログへの変換プロセスは、それらに影響を与えません。

アウトバンドシグナリング

アウトバンドシグナリングは、音声帯域より上であるが、公称音声チャネル間隔の上限である4000Hzより下の周波数を使用します。シグナリングはスピーチ期間全体にわたって行われるため、通話の継続的な監視が可能になります。この信号の非常に狭い帯域幅を処理するには、追加の回路が必要です。そのため、ほとんど使用されません。これらの帯域内および帯域外の音声周波数信号方式はどちらも、情報伝送容量が制限されています。強化された機能を提供するために、共通チャネルシグナリングが使用されます。

共通チャネル信号

Common Channel Signalingは、シグナリングに音声またはデータパスを使用しないため、トランクまたは情報パスのグループの制御信号を渡すために別個の共通チャネルを使用します。共通チャネルシグナリングは、次のような2種類のノードで構成されます。Signaling Transfer Points （STP）および Signaling Points （SP）。

シグナリングポイントは、直接アドレス指定された制御メッセージを処理できますが、メッセージをルーティングすることはできません。シグナリング転送ポイントは、メッセージをルーティングすることができ、SPの機能を実行できます。

この共通チャネルシグナリングは、2つのモードで実装されます-

• チャネル関連モード
• チャネル非関連付けモード

チャネル関連モード

チャネルアソシエートモードでは、チャネルは接続の全長に沿ってトランクグループを厳密に追跡します。ここでは、シグナリングは別のチャネルで行われます。シグナリングパスは、音声パスと同じスイッチのセットを通過します。

次の図は、共通チャネル信号の関連する動作モードを示しています。

音声パスAB、ACB、およびBDのシグナリングパスは、それぞれAB、ACB、およびBDです。このシグナリングの利点は次のとおりです。

• 実装は経済的です

• トランクグループの割り当ては簡単です

チャネル非関連付けモード

チャネル非関連付けモードでは、トランクグループへの制御チャネルのクローズまたは単純な割り当てはありません。次の図に示すように、音声信号の経路とは異なる経路をたどります。

音声パスABおよびBCのシグナリングパスは、それぞれACDBおよびBDCです。ネットワークトポロジは、シグナリングネットワークと音声ネットワークで異なります。この方式はスイッチングセンターがないため柔軟性がありますが、信号メッセージは独自のルーティング原理に従って共通チャネルシグナリングネットワーク内の使用可能なパスを介して2つのエンドスイッチングシステム間で転送される可能性があるため、少し複雑です。

構内交換機（PBX）

Private Branch Exchangeまたは、PBXは、オフィスまたはビル内で通信するための、オフィスまたはビル内のローカル交換機として理解できます。名前が示すように、これはプライベートエクスチェンジであり、メインループにブランチとして接続されているローカルループに似たメインエクスチェンジへのブランチです。

構内交換機は、すべてのユーザーが特定の数の外部電話回線を共有できるようにしながら、ローカル回線上のそれらのユーザー間で通話を切り替えるローカルエリア内の電話システムです。PBXの主な目的は、中央交換局への各ユーザーへの回線の要件のコストを節約することです。

次の図は、PBXのモデルを示しています。

上の図は、PBXシステムの初期モデルを示しています。PBXは通常、その限られたエリア内でユーザーがPBXを介して接続されているローカルオフィスによって運営および所有されています。

PBXのパーツには次のものが含まれます-

• PBXで終端される多くの電話回線を含む電話トランク。

• ローカルループ内の異なる通話を切り替えるとともに、PBXの着信通話と発信通話を処理するコンピューター。

• PBX内の回線のネットワーク。

• オプションの人間の操作コンソール。

これらすべてとPBX機器を組み合わせることで、構内交換機が構築されます。以前はアナログ技術を使用して運用されていたPBX交換機。ただし、これらの取引所はデジタルテクノロジーで動作します。デジタル信号は、Plain Old Telephone Services（POTS）を使用して、ローカルループでの外線通話用にアナログに変換されます。

この章では、サービス統合型デジタルネットワークについて学習します。以前は、データと音声の両方の送信は、通常のPOTSであるPlain Old TelephoneSystemsを介して可能でした。インターネットの導入に伴い、電気通信も進歩しました。それでも、音声と一緒にデータを送受信することは簡単な作業ではありませんでした。インターネットか電話のどちらかを使うことができます。ISDNの発明は、この問題の軽減に役立ちました。

自宅のコンピューターをインターネットサービスプロバイダーに接続するプロセスは、以前は多大な労力を要していました。単にモデムと呼ばれる変調器-復調器ユニットの使用は、接続を確立するために不可欠なものでした。次の図は、モデルが過去にどのように機能したかを示しています。

上の図は、パス全体で、モデムを使用してデジタル信号をアナログに変換し、アナログ信号をデジタルに変換する必要があることを示しています。これらすべての接続なしで、一方の端のデジタル情報が同じモードでもう一方の端に到達した場合はどうなりますか？の開発につながるのはこの基本的な考え方ですISDN.

システムはインターネットを使用するために電話交換機を介して電話ケーブルを使用する必要があるため、音声通話に電話を使用することは許可されていませんでした。ISDNの導入により、この問題が解決され、音声とデータの両方を同時に送信できるようになりました。これには、従来のPSTNである公衆交換電話網に比べて多くの高度な機能があります。

ISDN

ISDNは、1988年にCCITTレッドブックで最初に定義されました。 Integrated Services of Digital Networking要するに、ISDNは電話網ベースのインフラストラクチャであり、音声とデータを同時に高速で効率的に送信できるようにします。これは回線交換電話ネットワークシステムであり、パケット交換ネットワークへのアクセスも提供します。

実際のISDNのモデルは次のとおりです。

ISDNはさまざまなサービスをサポートしています。それらのいくつかを以下に示します-

• 音声通話
• Facsimile
• Videotext
• Teletext
• 電子メール
• データベースアクセス
• データ送信と音声
• インターネットへの接続
• 銀行口座振込
• 画像とグラフィックの交換
• ドキュメントの保存と転送
• 音声およびビデオ会議
• 消防署、警察、医療などへの自動警報サービス。

ISDNの種類

存在するいくつかのインターフェースのタイプの中には、次のようなチャネルが含まれているものもあります。 B-Channelsまたは音声とデータを同時に送信するために使用されるベアラチャネル。インクルードD- Channels または通信を設定するためのシグナリング目的で使用されるデルタチャネル。

ISDNには、次のようないくつかの種類のアクセスインターフェイスがあります。

• 基本速度インターフェイス（BRI）
• 一次レートインターフェイス（PRI）
• 狭帯域ISDN
• ブロードバンドISDN

基本速度インターフェイス（BRI）

基本速度インターフェイスまたは基本速度アクセス。単に ISDN BRI Connection既存の電話インフラストラクチャを使用します。BRI構成は提供しますtwo data またはベアラチャネル 64 Kbits/sec 速度と1つの制御またはデルタチャネル 16 Kbits/sec。これは標準料金です。

ISDN BRIインターフェイスは、小規模な組織やホームユーザー、またはローカルグループ内で一般的に使用され、より小さなエリアを制限します。

一次レートインターフェイス（PRI）

単にISDNPRI接続と呼ばれるプライマリレートインターフェイスまたはプライマリレートアクセスは、企業やオフィスで使用されます。PRI構成は、米国、カナダ、および日本の国々のT-carrierまたはT1に基づいています。 23 dataまたはベアラチャネルと1つの制御チャネルまたはデルタチャネル。速度は64kbps、帯域幅は1.544Mビット/秒です。PRI構成は、ヨーロッパ、オーストラリア、および次のアジア諸国のEキャリアまたはE1に基づいています。30 data またはベアラチャネルと two-control または、2.048Mビット/秒の帯域幅で64kbpsの速度のデルタチャネル。

ISDN BRIインターフェイスは、大規模な組織や企業、およびインターネットサービスプロバイダーによって使用されます。

狭帯域ISDN

狭帯域統合サービスデジタルネットワークは、 N-ISDN。これは、狭い周波数帯域で音声情報を伝送する電気通信として理解できます。これは実際にはアナログ音声情報をデジタル化する試みです。これは64kbpsの回線交換を使用します。

狭帯域ISDNは、限られた数の周波数で、より少ない帯域幅を使用する音声データを伝送するために実装されています。

ブロードバンドISDN

ブロードバンド統合サービスデジタルネットワークは、 B-ISDN。これは、デジタルネットワーキングサービスを統合し、通常の電話線や他のメディアを介したデジタル伝送を提供します。CCITTは、それを「一次レートよりも高いレートをサポートできる伝送チャネルを必要とするサービスまたはシステムの認定」と定義しました。

ブロードバンドISDN速度は約2MBPS〜1 GBPSであり、伝送はATM、つまり非同期転送モードに関連しています。ブロードバンドISDN通信は通常、光ファイバーケーブルを使用して行われます。

速度が1.544Mbpsを超えるため、これに基づく通信は Broadband Communications。ブロードバンドサービスは、情報の継続的な流れを提供し、中央のソースからネットワークに接続された無制限の数の許可された受信者に配信されます。ユーザーはこの情報の流れにアクセスできますが、制御することはできません。

ISDNの利点

ISDNは電話網ベースのインフラストラクチャであり、音声とデータの両方を同時に送信できます。ISDNには、次のような多くの利点があります。

• サービスはデジタルであるため、エラーが発生する可能性は低くなります。
• 接続が高速です。
• 帯域幅が高くなっています。
• 音声、データ、およびビデオ-これらはすべて、単一のISDN回線を介して送信できます。

ISDNのデメリット

ISDNの欠点は、特殊なデジタルサービスが必要であり、コストがかかることです。

ただし、ISDNの出現により、通信は大幅に進歩しました。より高速な複数の送信がより高いレベルの精度で達成されています。