Telecommunication-switching-systems-and-networks-quick-guide
TSSN-はじめに
世界は人間の進化以来、多くの変化を遂げてきました。 たとえば、情報の交換は最初はサインと音の形で行われました。 これは、高度な発明により言語およびスクリプト形式に移行しました。 個人間の距離を要求するある場所から別の場所への通信は、手紙を通じて行われました。ハトと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旅していた。
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の始まりでは、電話の発明と使用法が最も重要なものでした。 電話システムが基本的なシステムから今日の重要な多目的友好的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生み出された革新を知って驚くばかりです。
テレコミュニケーション
2人以上の個人間の情報交換は*コミュニケーション*と呼ばれます。 tele という単語はギリシャ語で、距離を意味します。 したがって、 Telecommunication は、2つの離れた場所間での情報交換を意味します。
テレコミュニケーションは、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、またはシンボルの形式をとることができます。 エンティティは、人間、コンピューター、ファクシミリ機、電信機、電話などです。 電話での会話では、コールを開始する人は Calling Subscriber と呼ばれ、コールの宛先は Called Subscriber です。 情報転送の他の場合、通信するエンティティは、それぞれ*ソース*および*宛先*として知られています。
1876年3月、アレクサンダーグラハムベルは自分の電話機と長距離音声通信の可能性を発明し、実証しました。 彼はポイントツーポイント通信を実演しました。そこでは、発呼加入者が適切なリンクを選択して、被呼加入者との接続を確立します。 また、このシステムでは、着信側の加入者に別のコールでビジーの場合、着信側の加入者に着信コールについて警告する信号モードと、発信側の加入者を示す信号が必要です。
交換交換の必要性
通信を確立するためのポイントツーポイント接続では、ワイヤを使用して電話機をリンクする必要があります。 電話機の数または存在する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、この数値が高いまたは中程度の場合、接続が混乱することになります。 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人のサブスクライバー（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 エンティティの場合、 n（n-1）/2 リンクが必要です。 これらすべてのリンクがネットワークを形成します。 すべてのエンティティ間にポイントツーポイントリンクがあるネットワークは、完全に接続されたネットワーク*と呼ばれます。 完全に接続されたネットワークに必要なリンクの数は、中程度の値 *n でも非常に多くなります。
したがって、これらの加入者の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、加入者間の切り替えを推奨しました。
スイッチングシステム
このネットワーク接続は、単に電話機とワイヤーの束で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、スイッチングシステム*または*スイッチングオフィス*または Exchangeとして知られています。スイッチングシステムの導入により、加入者は相互に直接接続される代わりに、スイッチングオフィスに接続され、必要なサブスクライバー。
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、交換システムとの接続を持っている必要があります。これは、呼び出し側の加入者によって要求された接続を確立または切断します。 *Telephone Exchange とも呼ばれるスイッチングシステムは、コールの確立を処理します。 したがって、このようなリンクの総数は、システムに接続されているサブスクライバ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、交換システムは、着信側の加入者がビジーかどうかを検出し、ビジーの場合は、着信側の加入者に同じことを示す必要があります。 接続を確立および解放する際にスイッチングシステムによって実行される機能は、*制御機能*と呼ばれます。
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。 呼び出し元のサブスクライバーから呼び出しを受信し、呼び出し先のサブスクライバーに呼び出しを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、電話の発明の初期段階で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、ダイヤラー部分とマイクが固定された木製の板に接続されています。そして、聞くためのスピーカーは、横で有線で接続されていました。 電話機の上部には2つのベルが接続されています。着信コールがあると、これらのベルが鳴ります。 これは、電話の初期のモデルの1つです。
発呼加入者と被呼加入者の電話機は、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ます。
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。
TSSN-スイッチングシステム
この章では、スイッチングシステムの仕組みを理解します。 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まり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、電話の手間がなくなりました。
スイッチングシステムの分類
通信システムの初期の段階では、接続のプロセスと切り替えの段階が、接続を確立または切断するために重要でした。 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に自動化されました。 次のフローチャートは、スイッチングシステムの分類方法を示しています。
初期のスイッチングシステムは、*手動で*操作されました。 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。
- 自動*スイッチングシステムは次のように分類されます-
- *電気機械式スイッチングシステム-*ここでは、機械式スイッチが電気的に作動します。
- *電子スイッチングシステム-*ここでは、スイッチングの目的で、ダイオード、トランジスタ、ICなどの電子部品の使用が使用されます。
電気機械スイッチングシステム
電気機械スイッチングシステムは、機械的スイッチングタイプと電気的スイッチングタイプの組み合わせです。 電気回路とメカニカルリレーが配置されています。 電気機械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
- ステップバイステップ*スイッチングシステムは、発明者であるA B Strowgerにちなんで*ストロージャー*スイッチングシステムとも呼ばれます。 Strowgerシステムの制御機能は、システム内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
- クロスバー*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いるため、追加の機能を提供するためにそれらを変更することは事実上不可能です。
電子交換システム
電子スイッチングシステムは、スイッチングタイミングを制御するプロセッサーまたはコンピューターの助けを借りて操作されます。 命令は、操作を制御するプロセッサまたはコンピューターにプログラムされ、保存されます。 プロセッサまたはコンピューターにプログラムを保存するこの方法は、* Stored Program Control（SPC）テクノロジーと呼ばれます。 制御プログラムを変更することにより、 *SPC システムに新しい機能を追加できます。
電子スイッチングシステムで使用されるスイッチングスキームは、*空間分割スイッチングまたは時分割スイッチング*のいずれかです。空間分割スイッチングでは、通話の全期間にわたって、発呼加入者と被呼加入者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固定間隔で転送されます。
時分割スイッチングは、アナログでもデジタルでもかまいません。 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、バイナリコーディング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*スペーススイッチング*と呼ばれます。 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 Time Switching と呼ばれます。 時分割デジタルスイッチは、空間と時間の切り替え技術を組み合わせて設計することもできます。
通信ネットワーク
テレコミュニケーションネットワークは、遠隔通話を確立するシステムのグループです。 交換システムは、通信ネットワークの一部です。
交換局は、異なる加入者間の接続を提供します。 このような交換システムをグループ化して、通信ネットワークを形成できます。 スイッチングシステムは、トランクと呼ばれる回線を使用して接続されます。*加入者構内に至る回線は、*加入者回線と呼ばれます。
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）で、人が遠くに電話をかける必要があったとき、その電話はまず最寄りの交換局のオペレーターにルーティングされ、次に被呼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、オペレータの仕事は、リモートスイッチングセンターへのコールを確立してから、接続を確立するために呼び出し元のサブスクライバを呼び出すことでした。 この呼び出しシステムは、「トランクコール」システムと呼ばれていました。
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、オペレータがトランク回線と交換システムを介して接続を確立したときに、オペレータがコールバックするのを待つことができます。
スイッチングシステムの基礎
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*インレット*と呼ばれ、出力回路のセットは*アウトレット*と呼ばれます。スイッチングシステムの主な機能は、所定のインレットとアウトレットのペア間に電気経路を確立することです。
通常、 N は入口を示し、出口は M で示されます。 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 アウトレットがあります。
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、*スイッチングマトリックス*または*スイッチングネットワーク*と呼ばれます。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人の加入者間のローカルコール接続。
- 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加入者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に等しい場合、そのようなネットワークは*対称ネットワーク*と呼ばれ、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 と呼ばれます。
折り畳まれたネットワークでは、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折り返されます。 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の仕組み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、折り畳まれたネットワークのN個のインレットに対してN/2個の接続のみが確立されます。 このようなネットワークは、*非ブロッキングネットワーク*と呼ばれます。非ブロッキングネットワークでは、呼び出されたサブスクライバーが空いている限り、呼び出しサブスクライバーは呼び出されたサブスクライバーへの接続を確立できます。
上記の図では、4人の加入者のみが考慮されました。回線1は回線2でビジーであり、回線3は回線4でビジーです。 呼び出しの進行中は、以前は別の呼び出しを行う機会がなかったため、単一の接続のみが確立されていました。 したがって、N個のインレットの場合、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継続的に使用されて、トランク回線のみでトランジットコールが行われ、ローカルサブスクライバー間では行われないことがあります。 交換機がローカル加入者間の接続をサポートしないように*交換機間伝送*で使用される場合、入口と出口の接続は、中継交換機と呼ばれます。 このような種類のスイッチングネットワークは、*非折りたたみネットワーク*と呼ばれます。これは次の図に示されています-
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、要求されたコールは拒否されます。サブスクライバは「ブロックされている」と言われ、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。 *ブロッキングネットワーク*では、同時スイッチングパスの数は、発生する同時会話の最大数よりも少なくなります。 ユーザーがブロックされる可能性は、*ブロック確率*と呼ばれます。 優れた設計により、ブロッキングの可能性が低くなります。
トラフィック
呼び出し速度と平均保留時間の積は、トラフィック強度として定義されます。 トラフィックの集中度が高い連続した60分間が忙しい時間です。 トラフィックがスイッチングシステムの設計限界を超えると、加入者はブロッキングを経験します。
アーラン
通信ネットワークのトラフィックは、 Erlang （E）として知られる国際的に受け入れられているトラフィック強度の単位で測定されます。 スイッチングリソースは、一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ています。
TSSN-スイッチングシステムの要素
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。 スイッチングネットワークに加えて、制御サブシステム、信号システム、トランクおよび加入者回線インターフェイス、ディストリビュータユニット、オペレータコンソール、接続回路など、スイッチングシステム全体の動作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、さまざまな要素がどのように機能するかを理解します。 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。
上記の図には、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
着信側のサブスクライバと発信側のサブスクライバ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、インレットとアウトレットのラインを識別し、これらのラインで受信したシグナリング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、加入者および発信トランクに接続されている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きく異なります。 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-
- 加入者ループシグナリング
- 交換機間シグナリング
- イントラエクスチェンジまたは登録シグナリング
スイッチングシステムは、スイッチング、制御、およびシグナリング機能を実行する要素で構成されます。
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トランク回線は、このポートで終端します。 トランクインターフェイスは、トランク回線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
サブスクライバとスイッチングシステム間の接続に使用されるサブスクライバ回線は、このポートで終端します。 加入者回線インターフェイスは、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
ラインスキャンユニットは、各ラインからシグナリング情報を検知して取得します。 これらのラインから取得した情報は、入口と出口を識別するために制御サブシステムに渡されます。
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。 トランク回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を許可します。
サービス回線インターフェース
サービス回線インターフェイスは、保守とテストの目的で回線間の相互作用を提供します。
ジャンクション
ジャンクションは、ローカル加入者とサービス回線に折り返し接続を提供するジャンクションです。 被呼加入者と発呼加入者の両方がローカルの場合、折りたたまれた接続はローカルコール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。
直接および間接
スイッチングシステムは、次の2つのタイプのものです-
- 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、直接制御スイッチングシステムと呼ばれます。 たとえば、ストロージャースイッチングシステム。
間接制御スイッチングシステム
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、*間接制御*スイッチングシステムまたは*共通制御*スイッチングシステムまたは*登録制御*スイッチングシステムと呼ばれます。 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法が含まれます。
TSSN-ストロージャースイッチングシステム
この章では、ストロージャースイッチングシステムの仕組みについて説明します。 最初の自動電話交換は、Almon B Strowgerによって開発されました。 手動電話交換のオペレーターは競合他社の妻であり、すべてのビジネスを流用していたため、ストロージャ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。 これにより、ストロージャーが開発した自動スイッチングシステムが発明されました。
- ストロージャースイッチングシステム*は、接続が*ステップバイステップ*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。
自動交換システム
手動切り替えシステムでは、要求を受け取った後に電話をかけるオペレーターが必要です。 ここでは、接続の確立または解放を担当するのはオペレーターのみです。 通話のプライバシーと、着信者と発信者の詳細が危険にさらされています。
手動切り替えシステムの欠点を克服し、自動切り替えシステムには次の利点があります-
- 言語の障壁は接続要求に影響しません。
- 高度なプライバシーが維持されます。
- コールの確立とリリースが迅速に行われます。
- 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。
- 呼び出しは、システムの負荷や時刻に関係なく行うことができます。
ここで、オペレーターの助けを借りずに通話がどのように行われ、ダイヤルがどのように行われるかについていくつかの光を投げましょう。
ダイヤル
手動切り替えシステムとは異なり、自動切り替えシステムでは、加入者を識別するための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、加入者が英数字の文字列で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。
このメカニズムは、必要な加入者にコールを自動的に接続するために、電話機に存在する必要があります。 この目的で普及している方法は、*パルスダイヤル*および*マルチ周波数*ダイヤルです。 そのうち、パルスダイヤルは、日付までのダイヤルで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き、それが表す桁値に等しくなります。 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の数は等しく、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。
連続する2つのトレインは、*桁間ギャップ*として知られるそれらの間の休止によって互いに区別されます。パルスは、加入者と交換機の間のループ回路を交互に切断して作ることによって生成されます。 パルス列の例を次の図に示します。
上の図は、脈動パターンを示しています。 脈拍数は通常、許容範囲の10％で毎秒10パルスです。 桁間のギャップは、桁間ギャップと呼ばれ、少なくとも200ミリ秒です。
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（パルス幅と波形の期間の比率）を名目上33パーセントとして使用し、桁間ギャップには上限があります。
ロータリーダイヤル電話
このセクションでは、ロータリーダイヤル電話とは何か、どのように機能するかについて学びます。 まず、ロータリーダイヤル電話の発明以前に一般的だっ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。 これは、電話に含まれるスピーカー、マイク、ベルの性能を妨げ、影響を与える可能性があります。 さらに、ダイヤルのタイミングは、誤った番号のダイヤルにつながるため、パルス列のタイミングに影響を与えてはなりません。
当時の問題を解決するために、ロータリーダイヤル電話が登場しました。 マイクとスピーカーが組み合わされて、受信機セットに配置されます。 セットには、ダイヤル時間を適切にする配置の指板があります。 次の図は、ロータリーダイヤルの外観を示しています。
ダイヤルを操作するには、ダイヤルする数字に適した穴に指を置きます。 ここで、指板を時計回りに指止め位置まで丸く引っ張り、指を引っ込めてダイヤルを自由にすると、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、スプリングの影響を受けて静止位置に戻ります。 ダイヤルは次の番号に対応できます。
ダイヤルパルスは、指板の戻り移動中に生成されるため、パルスタイミングで人間の要素が排除されます。 次の図は、ダイヤル穴と指止めを示しています。
ロータリーダイヤル電話は、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
- 爪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機構
- 衝動接触
- 遠心ガバナーとウォームギア
- 送信機、受信機、ベルバイパス回路
内部メカニズム
カム機構またはトリガー機構は、ダイヤル操作に役立ちます。 このメカニズムは、衝動接触の操作に使用されます。 カム機構を使用したロータリー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、衝動カムを衝動接点から遠ざけるのに役立ちます。 回転ダイヤルが静止位置にあるとき、衝撃接点は衝撃カムから離れています。 番号をダイヤルするとき、指をダイヤルの穴に置くことにより、ダイヤルがその位置から移動することを意味し、衝撃接点が衝撃カムの近くに来ます。 フィンガープレートのこの回転により、メインシャフトが回転します。
ダイヤルを時計回りに回転させると、この時計回りの回転中につめがラチェットの上を滑ります。 ラチェット、ギアホイール、ピニオンホイール、ガバナーはすべて、ダイヤルを時計回りに動かしている間はすべて静止しています。 ダイヤルが戻ると、つめがラチェットと係合して回転します。
歯車、ピニオンホイール、ガバナはすべて回転し、回転速度の均一性はガバナによって維持されます。 インピレーションカムはピニオンシャフトに取り付けられており、破損してインパルス接点を作成し、回路にパルスを発生させます。 インパルスカムの形状は、ブレイクとメイクの期間が2：1の比率であるようなものです。 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衝動接点を衝動カムから遠ざけます。 休憩位置に戻り、他の番号がダイヤルされるのを待つこの動作により、桁間ギャップと呼ばれるギャップが作成されます。このギャップのタイミングは、人間のダイヤル習慣により連続する2桁の間で発生する休止とは無関係です。 。 このギャップは、サプレッサーカム設計のわずかな変更により、最初の数字をダイヤルする前にも提供されます。
このメカニズムを介して生成されたパルスは、その後、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。 システムを切り替える手順については、後続の章で説明します。 一方、サブスクライバ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。
信号音
このセクションでは、シグナルトーンとは何か、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関して呼び出し元サブスクライバーと通信していたオペレーターは、さまざまな状況を示すさまざまな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つの加入者関連のシグナリング機能を考慮してください-
- 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に応答します。
- 呼び出しが確立されていることを呼び出し元のサブスクライバに通知します。
- 着信側のベルを鳴らします。
- 着信側が通話中の場合、発信側の加入者に通知します。
- 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に通知します。
機能2は、ストロージャ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、発信者にダイヤルトーンを送信することで実現されます。
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、交換機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。 番号は、この信号が聞こえたときにのみダイヤルする必要があります。 そうでない場合、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、一般的に33 Hzまたは50 Hzまたは400 Hzの連続トーンです。
着信音
着信者の番号をダイヤルした後、着信者の回線が取得されると、交換制御装置は呼び出し電流を着信者の電話機に送信します。これは、よく知られている二重リングパターンです。
同時に、制御機器は呼び出し側のサブスクライバに呼び出しトーンを送信します。呼び出しトーンは呼び出し電流のパターンに似ています。 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秒の時間間隔で、2つのリングのダブルリングパターンは2秒の間隔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、着信側の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、発信側の加入者には回線または加入者が通話中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。
間に無音期間がある400Hz信号の巨乳トーン。 バースト期間と無音期間の値は同じ0.75秒または0.75秒です。
取得不可能なトーン
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予備回線の選択につながる場合、そのような状況は、番号取得不能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、連続的な400Hz信号を示しています。
ルーティングトーンまたは通話中トーン
加入者コールが多くの異なるタイプの交換を介してルーティングされる場合、コールが異なる交換を介して進行するにつれて、さまざまな進行中の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。 この信号には、システムごとに異なるパターンがあります。
- 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秒のオン期間と2.5秒のオフ期間を持つ400Hzパターンです。
- デジタル交換では、0.1秒のオン/オフ周期の400Hz信号です。
ルーティングトーンまたは進行中のコールトーンの信号は次のとおりです。
電話信号に精通していない人と、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問題を克服するために、後に音声録音メッセージが導入されました。
TSSN-スイッチングメカニズム
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。 この電話機が交換システムに信号を送信するとどうなるか見てみましょう。 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。これらのセレクタは、スイッチングシステムのビルディングブロックを形成します。
- ユニセレクター
- 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成されています。 ユニセレクターには、単一のセレクターポールと、ダイヤルされる各番号の連絡先のバンクに到達する複数のスローがあります。 2モーションセレクターには、垂直および水平のステップ移動用の2つのロータリースイッチがあり、接点のバンクに到達します。
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、バンクの接点を時計回りに移動するように作られています。 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、多くの接点がこの円弧状に配置されているため、バンク接点と呼ばれます。
次の図は、Uni-selector Strowger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、アーマチュアが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、つめはラチェットホイールの前の位置から1つ下に落ちます。 戻り止めは、ラチェットホイールの動きを防ぎます。
電磁石の電源が切れると、アーマチュアが解放され、この動作により爪が上方に移動し、ラチェットホイールがさらに上の位置に移動します。 したがって、ワイパーは、接触するために、時計回りに1つ下の位置を移動します。 電磁石の5回の通電と非通電を5回行うと、ワイパーは5回接触します。 通常、Uni-selectorのバンクには、各バンクに1つずつ、3セット（またはそれ以上）のワイパーが配置されます。 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。 遮断スプリングが磁石を解放し、磁石が次のステップに進むことを可能にします。
次の図は、実用的なUni-selector Strowgerスイッチングシステムを示しています。
ここで説明する切り替え機構のタイプは、*逆駆動タイプ*として知られています。これは、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ためです。 アーマチュアの前進運動中にホイールが動くように配置されている場合、それは*前進駆動タイプ*として知られています。 。
Uni-selectorに関連付けられた interrupter contact があり、通常は閉じています。 アーマチュアが通電されると、インタラプタ接点が開き、アーマチュアの移動が可能になり、アーマチュアがアーマチュア通電回路を切断した後、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
Uni-selectorとは異なり、これらのセレクターのモーションは双方向、垂直、水平です。 垂直方向および水平方向に上向きの動きが行われます。垂直方向の動きには接点がありません。 ただし、銀行の連絡先は水平方向に移動します。 2モーションセレクターに10のレベルがあり、各レベルに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および水平方向の動きにより、100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ーの内部構造を示しています。
- 最初の数字がダイヤルされると、パルスは、ラチェットおよび爪機構の助けを借りて、ダイヤルされた番号に応じて垂直磁石に通電および非通電します。 これは*垂直ステッピング*と呼ばれます。
- 2番目の数字がダイヤルされると、ダイヤルのパルスは、ラチェットおよび爪機構の助けを借りて、ダイヤルされた番号に応じてパルスが水平磁石をオン/オフするリレーの助けを借りて、水平磁石に迂回されます。 これは Horizontal Stepping と呼ばれます。
通常、11の垂直位置と各垂直位置に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点は*ホーム位置*で、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個の切り替え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は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作動するため、ワイパーアセンブリはレベルの残りの接点を移動します。 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。
段階的な切り替え
ステップバイステップスイッチングシステムは、非常に一般的で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、または両方の組み合わせを使用して構築できます。 この切り替えに存在するワイパーは、1つの接点で前進し、ダイヤルされたパルスの数、または信号条件、したがって名前に応じて前進し、 step-by-step 切り替えが与えられます。
ステップバイステップの切り替えは、適切な切り替え段階で切り替え要素またはセレクターによって関連する信号トーンが加入者に送信されるため、「直接制御」システムとも呼ばれます。 このシステムには、主に3つの構成段階があります。 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
発信側の加入者が電話から受話器を持ち上げて番号をダイヤルする準備ができるとすぐに、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既に知っています。 しかし、そのダイヤルトーンを取得するには、ハンドセットを持ち上げたときに回線を確立する必要があります。 Selector Hunter 回線は、発呼加入者がハンドセット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の選択を求めます。 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。 システム内の各サブスクライバーには専用のユニセレクターがあるため、 Subscriber Uni-selector スキームとして呼び出すことができます。 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。この場合、構造上の2つの違いはわずかです。 ここでは、セレクターハンターメカニズムについて説明します。 次の図は、その構成についての考えを示しています。
発信側の加入者がハンドセットを持ち上げて電話をかけると、セレクターハンターが割り込み機構を起動し、アウトレットで空きグループセレクターが見つかるまでワイパーを起動します。 セレクターハンターの銀行の連絡先の1人は、この時点で、最初のグループセレクターが空き状態か使用中かを検知します。 無料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、発信側サブスクライバにダイヤラトーンを送信します。
トラフィックが少なく、交換が小さい場合、ラインファインダアプローチが使用されますが、上記のセレクタハンターメカニズムは、トラフィックの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
Group Selectorステージには、メインスイッチングネットワークがあります。 発信者は、ダイヤルトーンが聞こえた後に番号をダイヤルします。 最初の番号をダイヤルすると、最初のセレクターがアクティブになります。 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、土地接続のために識別番号として5つの番号を使用していました。 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。 指を取り出した後、ナンバープレートは前の位置に戻り、ダイヤルパルスを最初のセレクターに送ります。 その後、最初のセレクターは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切断され、ダイヤルされた番号に従ってパルス列が受信されます。 最初のセレクターのワイパーアセンブリは、ダイヤルされた番号に応じて、垂直方向に上に移動します。 次に、ワイパーは、2番目のフリーグループセレクターが接続されている接点に出会うまで、接点を横切って水平面内を移動します。 この水平ステップは、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は電気経路を利用可能な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次のセレクターに接続を拡張します。 最終セレクターのアクションは少し異なります。 上記で説明したように、3つのセレクターが存在し、4番目と5番目の数字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、最終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番目の数字に従って垂直方向に移動し、最後の数字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数字がないためです。 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*数値セレクターとも呼ばれます。最後のセレクタは、呼び出し元のサブスクライバに呼び出し電流を送信し、呼び出し元のサブスクライバに呼び出し音を送信します。
呼び出された加入者がハンドセットを持ち上げると、それまでに提供されていた呼び出し電流と呼び出しトーンが切断され、最終セレクタに関連付けられた制御回路によってコール測定回路が有効になります。 それ以外の場合、呼び出されたサブスクライバーが他の回線でビジーであることがわかった場合、最終セレクターは呼び出し元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、次の段階で使用可能な空きセレクタがない場合、通話中のサブスクライバにビジートーンが返されます。
呼び出しを接続しながらシャフトを垂直および水平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、呼び出しを完了すると磁石（一般に解放磁石と呼ばれる）を解放し、アーマチュアが軸を解放します。
TSSN-共通制御サブシステム
この章では、共通制御サブシステムが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どのように機能するかについて説明します。
長距離トランクコールにつながる可能性のある異なる交換機間でコールを確立するために、クロスバースイッチングシステムが開発され、1915年に最初の特許が与えられました。 ただし、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、スイッチングシステムに Common Control Subsystem を導入しました。
これを理解するために、ストロージャーシステムのマルチ交換ネットワークによって作成された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、いくつかの方法で特定の取引所に連絡できます。また、1つではなく、ルートにエクスチェンジが存在します。
マルチ交換ネットワークでは、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。 Multi-exchangeネットワークに続くStrowger交換では、加入者はルーティングをより重視する必要があります。 加入者は、ルートに存在する交換のすべての数の詳細を知っている必要があります。 加入者が他のルートで接続を確立する必要がある状況が発生する場合があります。これは時々面倒になります。
次の図は、マルチ交換ネットワークのトポロジの例です。
このレベルは、発信コールが隣接する交換機に接続される各Strowger交換機で予約されています。 これらの交換は、電話がかけられたときに、ダイヤルされた交換番号に従って連絡されます。
したがって、スイッチングでマルチExchange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ID番号は、呼び出しルートに応じて変更されます。
- ユーザーは、ネットワークのトポロジとその中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。
- 呼び出されたサブスクライバの数とサイズは、コールの発信元の交換機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
複雑さを避け、加入者が電話をかけやすくするために、2つの主要なアイデアがCommon Control Subシステムによって実装されました。 アイデアは以下のとおりです-
- 通話のルーティングは交換機で行う必要がありますが、ダイヤルした番号ではありません。 *一意の識別番号を加入者に割り当てる必要があります。 UINには、加入者の交換の番号と、加入者の回線を示す番号が含まれています。
一意の識別番号を加入者に割り当てる必要があります。 UINには、加入者の交換の番号と、加入者の回線を示す番号が含まれています。
交換識別子+加入者回線識別子
これは、STD（加入者トランクダイヤリング）コードと加入者の番号の組み合わせです。これを物理回線アドレスと見なしてください。 すべてのユーザーには、物理回線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無関係に行われます。
Directorシステムは、共通制御サブシステムで使用されます。 変換された数字が送信されるとすぐに、Directorは別のコールを自由に処理でき、会話の回線の維持には関与しません。
次の図は、共通制御サブシステムの図を示しています。これには、呼処理サブシステム、充電回路、操作制御、保守制御、およびイベントモニターが含まれています。
上記のブロック図は、一般的な制御切り替えシステムを簡単に示しています。 スイッチングシステムの制御機能は、次のように分類できます。
イベント監視
制御サブシステムのイベントモニタリングセクションは、ラインユニット、トランクジャンクション、エクスチェンジシグナリングおよびセンダー/レシーバユニットでエクスチェンジの外部で発生するイベントを監視します。* ラインユニット*でのイベントは-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、分岐点*でのイベントです。 接続のための交換機間のリレーの制御があり、また *inter exchange で送信側と受信側の両方の回路に必要なトーンをシグナリングします。 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、発信者からダイヤル番号を受信して保存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。 *初期翻訳者*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する*オフィスコード翻訳者*です。 *最終トランスレータ*は、*加入者コードトランスレータ*であり、コールを接続する必要のある回線ユニットと着信回線のカテゴリを決定します。 Register Senderは、宛先交換の要件に応じて、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。 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。
操作とメンテナンス
Map-in-memoryおよび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異なる段階でスイッチング要素をマークすることで決定されますが、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。 このメモリ内マップ手法は、ストアドプログラムコントロールにあります。
マップインネットワーク
この手法では、パスの検出は共通制御ユニットのレベルで実行され、接続されるインレットとアウトレットをマークし、実際のパス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、制御用のマーカーを使用したクロスバー交換で一般的です。
スイッチング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いたルーティングプランの変更などのアクティビティが含まれます。これらは、制御システムの調整によって実行されます。 保守要員は、適切に機能するための監視、テストの実行、さまざまな回線パラメータの測定などの保守作業を行います。
TSSN-タッチトーンダイヤル電話
この章では、タッチトーンダイヤル電話技術について学習します。 電話機の技術開発について話すとき、初期段階ではロータリーダイヤルが使用されていました。 遅いダイヤルは、ロータリーダイヤルに関連する1つの大きな欠点でした。 ロータリーダイヤルで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エレメントは、10-12パルス/秒を超えるレートには応答できません。
それはDTMFテクノロジーを使用し、以前は*パルスダイヤル*テクニックが使用されていました。 *ループ切断*テクニックとも呼ばれるパルスダイアルテクニックでは、スイッチのクリックのように、回線の接続と切断が繰り返されます。これは、クリック数に応じて、ダイヤルされた番号として交換によって解釈されます。
タッチトーンの必要性
共通交換サブシステムの交換交換への導入により、より高いレートのダイヤルが実現可能になりました。 そのため、テレフォニーでは、ロータリーダイヤルに代わる*タッチトーンダイヤル*と呼ばれる新しいシステムが開発されました。これは、顧客に高速で利益をもたらすと考えられていました。 また、これにより、使用が制限され、シグナリング容量が制限され、速度が低下するというデメリットもなくなりました。
パルスダイヤルは、交換機と加入者間のシグナリングに制限されますが、2つの加入者間のシグナリングではなく、エンドツーエンドシグナリングと呼ばれます。 *エンドツーエンドシグナリング*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す。そのため、音声情報を電話ネットワークの任意のポイントに送信して、音声を送信できます。
したがって、ロータリーダイヤルを使用することの不便さに代わって、タッチトーンダイヤル電話が導入されました。 タッチトーンダイヤル電話の開発は1950年頃に始まりました。 ただし、その使用は1964年頃から始まりました。 次の図は、実用的なタッチトーンダイヤル電話を示しています。
上の図は、ロータリー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。ボタンをタッチすると、ボタンを「押す」と、ダイヤルし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。この機能では、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桁の番号を再度ダイヤルするプロセスが簡単になりました。
タッチトーンダイヤル電話はどのように動作しますか？
タッチトー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。 *「タッチ」*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つは低域から、もう1つは高域からです。
たとえば、ボタン9を押すと、下限周波数が852 Hz、上限周波数が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タッチトーンダイヤルの設計は次のとおりです。
DTMF（Dual-tone Multi-frequency）ダイヤルは、上記のタッチトーンダイヤル技術によって実行できます。 タッチトーンダイヤルテクニックでは、一方が高く、他方が低い2つの周波数が同時に送信されるため、* Dual-tone Multi Frequency（DTMF）*ダイヤルと呼ばれます。 生成される2つの信号は、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る100ミリ秒の期間です。 各キーは、マトリックス行に関連付けられた4つの低域周波数の1つを選択することにより一意に参照され、マトリックス列に関連付けられた3つの高域周波数の1つを選択します。
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
タッチトーンシグナリングの「コードの選択」は、音楽や音声によるコード信号の模倣が困難でなければならないようなものでなければなりません。
2つの周波数の*帯域*を分離するための次の理由を考慮してください-
- 受信機では、帯域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、特定の周波数を簡単な方法で決定するのに役立ちます。
- 各周波数成分の個別の簡単な振幅調整。
- 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。
電話ネットワーク回路の減衰特性と遅延歪み特性により、周波数の選択*が決まります。 非常に低い減衰の平坦な振幅応答と、低い相対遅延値の均一な遅延応答が望ましい。 設計は信頼性に対して十分に高いものですが、*電力レベルの選択*は、チャネルの減衰特性に応じて計画する必要があります。 効率は悪いが、トークオフに対抗するには *signal duration が長く役立つ。
内部メカニズム
タッチトーン受信機の内部メカニズムは、低帯域周波数（LBF）を出力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）を含む簡単なブロック図で説明できます。以下に示すように、信号および高帯域周波数（HBF）信号。
受信機にある帯域分離フィルターは、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。リミッターの入力には2つの周波数があります。 弱い信号をバイパスして、支配的な信号を通過させることができます。 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よりはるかに低く、どちらの信号も優勢ではありません。
回路に存在するセレクターは、指定された狭い通過帯域内にあり、リミッターのフル出力の2.5dBの範囲内の振幅を持つときに信号を認識するように設計されています。 リミッターとセレクターの両方の回路は、トークオフを避けるために touch-tone と voice signal の違いを認識するのに効率的です。 さらに改善するために、帯域分離フィルターは、帯域分離フィルターの代わりに使用されることがあります。これは、音声の広いスペクトルがフィルターを通過できるようにするためです。 高帯域と低帯域の周波数信号は、検出器出力を介して別々に出力に到達します。
TSSN-クロスバースイッチング
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一般的な制御機器により、完全なアクセスとノンブロッキング機能を実現します。 Crosspoints と呼ばれるアクティブな要素は、入力行と出力行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がスイッチングネットワークを使用して、同時に多数のコールを同時に確立できます。
クロスバースイッチの機能
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。 機能は以下に簡単に説明されています-
- コールを処理している間、共通制御システムはリソースの共有に役立ちます。
- ワイヤーロジックコンピューターにより、呼処理の特定のルート機能は固定されています。
- 柔軟なシステム設計により、特定のスイッチに適切な比率選択が可能になります。
- 可動部品が少ないと、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の監視、呼処理、充電、運用、およびメンテナンスを実行できるようにする共通制御ネットワークを使用します。 共通制御は、大都市などの複数の交換エリアで加入者の統一番号を提供し、同じ中間交換を使用して、ある交換から別の交換へのコールのルーティングも提供します。 この方法は、コール接続を確立するために完全な番号を受信して保存する独自のプロセスにより、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
クロスバー配列は、垂直および水平バーとして配置されたM X N組の接点と、それらが交わる接点が形成されたマトリックスです。 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。 次の図に、クロスバーマトリックスの配置を示します。
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おり、どちら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。 上図の点線で示されている水平および垂直バーは、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つのバーの交差点の接点が閉じます。 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先を理解するのに役立ちます。
通電されると、電磁石はバーにあ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。 同じ回線内の異なるクロスポイントの捕捉を回避するために、接続を確立する手順に従います。 この手順に従って、水平または垂直バーのいずれかを最初に通電して、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。消磁されている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が可能なすべての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 と呼ばれ、N加入者にN2スイッチング要素が必要です。 そのため、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のサブスクライバーには10,000のクロスポイントが必要です。 これは、このテクニックを少数の加入者を持つグループに適用できることを意味します。
対角クロスポイント行列
マトリックスでは、1、2、3、4は入力回線を示し、1 '、2'、3 '、4’は同じサブスクライバーの出力回線を示すため、1番目と2番目のサブスクライバーの間に接続を確立する必要がある場合、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、3〜4の間に接続を確立する必要がある場合、3-4 'クロスポイントまたは4-3’クロスポイントが作業を実行できます。 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、対角部分は再び同じ加入者に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では、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、N個の加入者について、対角点も考慮すると、クロスポイントの合計数は、
\ frac \ {N \ left（N + 1 \ right）} \ {2}
N個のサブスクライバーの場合、対角点が「考慮されない」場合、クロスポイントの合計数は、
\ 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、マトリックス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、下部を考慮したマトリックス全体は次の図のようになります。
これは* Diagonal Crosspoint Matrix。と呼ばれます。マトリックスは三角形の形式で、 *Triangular Matrix または* Two-way Matrix。*と呼ばれます。
マトリックスは完全に接続されています。 3番目のサブスクライバーが4番目のサブスクライバーにコールを開始すると、3番目のサブスクライバーの水平バーが最初に開始され、次に4番目のサブスクライバーの垂直バーが通電されます。 対角線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、時間またはスペース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個の接続を同時に確立できる場合、 Non-blocking Switch と呼ばれます。 一部またはすべての場合に、行われた接続の数がNより少ない場合、 Blocking スイッチと呼ばれます。 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機能し、そのようなネットワークは*ラインフレーム*と呼ばれます。
TSSN-クロスバースイッチの構成
この章では、クロスバースイッチの構成の仕組み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、N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個の要素を持つ前述の対角クロスポイントマトリックスを使用した修正されたノン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、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デメリットがほとんどありません-
- 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ことは困難です。
- これは費用対効果の高いプロセスではありません。
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。
ブロッキングクロスバースイッチ
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。 シングルステージとマルチステージ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つの異なる方法を使用して削減できます。 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変わりません。 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場所です。 これにより、バーとクロスポイントスイッチの数が削減されます。
方法1
このメソッドには 2NK スイッチが含まれます。 N はサブスクライバーの数、 K は同時接続の数です。 接続を確立するために4つのバーが動作します。 AとBの間に接続を確立する必要がある場合、最初に水平バーAが通電され、次にフリーの垂直バーの1つがPに通電されます。 これで、クロスポイントAPがラッチされます。 ここで水平バーBが通電されている場合、Bが通電される前にP垂直が通電されるため、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。
接続は次の図に示すとおりです。
したがって、接続の確立に関連する手順はシーケンスに従います-
- 鉄棒Aに通電する
- 無料の垂直バーPに通電します
- 水平バーAの電源を切る
- 水平バーBに通電します
- 無料の垂直バーP ’（Pに関連付けられている）に通電します
- 水平バーBの電源を切る
方法2
このメソッドには NK スイッチが含まれます。 N はサブスクライバーの数、 K は同時接続の数です。 ここでは、接続を確立するために3つのバーが動作します。 AとBの間に接続を確立する必要がある場合、最初に水平バーAとBが通電され、次にフリーの垂直バーの1つがPに通電されます。 現在、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ています。 水平バーAとBの電源がオフになりました。
接続は次の図に示すとおりです。
したがって、接続の確立はシーケンスに従います-
- 水平バーAおよびBに通電します
- 無料の垂直バーPに通電します
- 水平バーAとBの電源を切ります
転送ラインのサポート
このセクションでは、転送ラインサポートの仕組みについて説明します。 上記のブロッキングおよび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
- 内部の非ブロッキングと外部のブロッキング
- 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および外部のブロッキング方法は、次の図に示すとおりです。
内部の非ブロッキングに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）です。ここで、 *N は加入者の数、 L は転送回線の数です。
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つの同時内部コールと2つの同時外部コール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）です。ここで、 *N は加入者の数、Lは転送回線の数、 K はローカルでサポートできる同時コールの数です。 。
TSSN-クロスポイントテクノロジー
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おり、システムのコストが増加します。 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、クロスポイント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の削減
- 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、クロスポイントテクノロジーが進化しました。 クロスポイントテクノロジーは、2つの関連するテクノロジーの融合です。 技術は-
- 電気機械
- 電子
以下に示すフローチャートは、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技術
摩耗や裂け目なしに数百万回にわたって1〜10msの時間で接点を開閉できる電気機械式クロスポイントスイッチは、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、*ミニスイッチ*と*リードリレー*です。
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構成されているため、接点がより静かに動作し、分岐設計と長期的な設計のための耐腐食性があります。 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非常に信頼性があります。
クロスバーに取り付けられたこれらのスイッチは、水平および垂直に移動して、8〜10ms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
メカニカルスイッチの使用を減らし、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、連絡先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できます。変位が0.2mmで互いに非常に近い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に囲まれ、電流が両方のコイルに同時に流れると、場が作ら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、電気接続がラッチされ、コイルに電流が流れます。
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、適切な強磁性体を選択することで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、コンタクトストリップのレムナンスプロパティのため、 remreed と呼ばれます。 残留磁気により、電流が引き抜かれた後でも接点が損傷を受けないため、接点を開くには消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各クロスポイントに配置され、クロスポイントマトリックスを構築します。 クロスポイントの選択は、各リレーのコイル巻線の1つをその垂直方向の隣と直列に接続し、他の巻線をその水平方向の隣と直列に接続することによって実現されます。 リードリレーは、対応する垂直バーと水平バーを同時に脈動させることによって必要なクロスポイントが選択されると励起されます。
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、クロスバーを持つ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に接続されています。 リンクを備えたこの2段構成には、所定数のインレットに対してアウトレットの数を増やす効果があります。 アウトレットの数が多い場合、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、クロスバーを持つ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に接続されています。 リンクを備えたこの2段構成には、所定数のインレットに対してアウトレットの数を増やす効果があります。 アウトレットの数が多い場合、選択性も高くなります。
Crossbar Exchange組織の2つの主要なセクションは
ラインユニット
ラインリンクフレームと関連するマーカーおよびレジスタは、*ラインユニット*と呼ばれます。 回線ユニットは、コールの発信と終了に役立つ双方向ユニットです。 双方向機能のため、回線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。 加入者線は、端末セクションフレームのコンセントで終端します。
グループ単位
トランクリンクフレームとそれに関連する回路は、*グループユニット*と呼ばれます。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の2つまたは3つのリンクフレームに細分できます。 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、着信、およびトランジットコールを処理できます。
呼処理
次の図に、クロスバー交換の簡素化された組織を示します。
クロスバー交換のコール処理は、事前選択、グループ選択、回線選択という3つの段階で実行されます。
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段階は、*事前選択*と呼ばれます。
グループ選択
ダイヤルトーンが聞こえたら、番号をダイヤルできます。 呼び出しは、翻訳者が指定したコードに従って、決定された目的の方向に切り替えられます。 呼び出しを行うために必要なグループを選択するこの段階は、*グループ選択*と呼ばれます。
行選択
番号がダイヤルされると、発信側の加入者は着信マーカーによって着信側の加入者に接続されます。 着信側の回線は、回線の呼び出し音も設定する終端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、*回線選択*と呼ばれます。
これらの3つのセクションにより、クロスバーエクスチェンジでコールを接続して処理できます。
TSSN-ストアドプログラムコントロール
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機能について説明します。 スイッチングにおける制御とシグナリング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。 Stored Program Control 、つまり SPC は、電気通信の変化に呼応したエレクトロニクスの概念です。 短縮ダイヤル、自動転送、キャッチホンなどの機能を使用できます。 ストアドプログラム制御の概念は、コンピューターへのプログラムまたは一連の命令がメモリに格納され、プロセッサーによって命令が1つずつ自動的に実行されるという概念です。
交換制御機能は、コンピューターのメモリに保存されたプログラムを介して実行されるため、* Stored Program Control（SPC）*と呼ばれます。 次の図は、SPC電話交換の基本的な制御構造を示しています。
SPCが使用するプロセッサは、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種類あります-
- 集中型SPC
- 分散SPC
集中型SPC
以前のバージョンのCentralized 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、進歩の後半で単一のメインプロセッサを置き換えました。 これにより、プロセスの信頼性が高まりました。 次の図は、典型的な集中型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
- 負荷共有モード
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、1つのプロセッサがアクティブで、もう1つのプロセッサがスタンバイモードです。 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。 制御機能に関連するプログラムと命令、ルーチンプログラム、およびその他の必要な情報は、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のような個別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。 コンパレータは、これら2つのプロセッサの間に使用されます。 コンパレータは、結果の比較に役立ちます。
通常の動作中、両方のプロセッサは、交換機からすべての情報を受信し、メモリから関連データも受信します。 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つとの同期を維持します。 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、それらを個別に操作することで、障害のあるプロセッサを特定します。 障害のあるプロセッサは、障害が修正され、他のプロセッサがその間にサービスを提供した後にのみサービスを開始します。
負荷共有モード
負荷共有モードでは、2つのプロセッサ間でタスクが共有されます。 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を呼び出してリソースを共有するため、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、交換と負荷のリソースを共有します。 プロセッサの1つが故障した場合、もう1つのプロセッサがEDの助けを借りて交換の負荷全体を引き継ぎます。 通常の動作では、各プロセッサは統計ベースで半分のコールを処理します。 ただし、交換オペレーターは、保守目的でプロセッサーの負荷を変えることができます。
分散SPC
電気機械スイッチや集中型SPCとは異なり、分散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、集中型システムのように全体を処理する1つまたは2つのプロセッサではなく、異なる領域を処理する Regional Processors と呼ばれる個別の小さなプロセッサがあります。 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。
分散制御のために交換制御機能全体を水平または垂直に分解できるため、分散SPCは集中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のプロセッサを備えた部分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ーに割り当てられますが、水平分解の各プロセッサーは交換制御機能の1つまたはいくつかを実行します。
TSSN-ソフトウェアアーキテクチャ
この章では、電気通信交換システムおよび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-システムソフトウェア*および*アプリケーションソフトウェア。 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。 多くの機能と呼処理は、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。
コール処理は、イベント指向のメイン処理機能です。 加入者の回線またはトランクで発生するイベントにより、コール処理がトリガーされます。 交換機では、コールのセットアップは1つの連続した処理シーケンスでは行われません。 このプロセス全体は、数十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、多くの呼び出しが同時に処理され、各呼び出しは個別の*プロセス*によって処理されます。 プロセスは、*実行中のプログラム*であるアクティブなエンティティであり、*タスク*と呼ばれることもあります。
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、次のいずれかである可能性があります-
- ランニング
- 準備ができて
- ブロックされました
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、および状態の遷移によって定義されます。
- 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「実行中」と言われます。
- プロセスを実行する次の命令が待機しているか、タイムアウトした命令がある場合、そのプロセスは「準備完了」と呼ばれます。
- プロセスは、進行する前に何らかのイベントの発生を待機している場合、*ブロックされている*と言われます。
次の図は、実行中、準備完了、ブロックの移行を示すプロセスを示しています。
一部のプロセスは実行状態ですが、一部のプロセス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。 実行可能リストのプロセスは、優先順位に従っています。 ブロックされたプロセスは順序付けられておらず、イベントが発生するのを待っている順序でブロック解除されます。 プロセスが実行されず、他の命令またはリソースを待機する場合、そのようなプロセスを実行可能リストにプッシュすることでプロセッサー時間が節約され、優先度が高い場合は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、プロセスに関する以下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
- 準備完了状態のプロセス優先度
- CPUスケジューリングパラメーター
- 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
- 番号、CPU使用率などのプロセスの詳細。 存在しています
- プロセスに関連付けられているイベントおよびI/Oリソースのステータス
PCB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を保持しています。 CPUレジスタには、実行される次の命令のアドレス、現在有効または無効になっている割り込みの種類などを含む Program Status Word （PSW）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り、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場合、そのプロセスを切り替える必要があります。 このような状況は、 Process Switching と呼ばれ、 Context Switching とも呼ばれます。 このような割り込み優先度メカニズムを次の図で説明します。
プロセス A が特定のサブスクライバー回線をスキャンし、それが空いているとわかると、プロセスはそのサブスクライバーとの呼び出しを確立します。 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じサブスクライバーに同時にコールする必要がありますが、これは推奨できません。 他の共有テーブルと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、レジスタなど）および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、必要なときに異なる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じテーブルを同時に選択するときに発生します。 この問題は、各プロセスへのアクセスを共有テーブルに与えることで解決できます。
リソースを共有する
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ときはいつでも、同じものを必要とする他のすべてのプロセスは待たされます。 実行中のプロセスがリソースの使用を完了すると、最初の優先順位が設定された待機中の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、*相互排除*と呼ばれます。 共有リソースにアクセスしているプロセスは、*クリティカルセクション*または*クリティカルリージョン*にあると言われています。 相互排除とは、特定の共有リソースのどのインスタンスでも、重要な領域に存在できるプロセスは1つだけであることを意味します。 プロセスをクリティカルセクションに配置するためのコーディングは、無限ループがないように非常に慎重に行われます。 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、待機中の他のプロセスを支援します。
セマフォ内の2つのプロセスが共通リソースを共有する必要がある場合、特定の時間間隔で共有されます。 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、もう一方と同期するために、それまで書き込まれたタスクを読み取ります。 これは、そのプロセスの状態がゼロ以外である必要があり、増分し続ける必要があることを意味します。そうでなければ、ブロックリストに送信されます。 ブロックされたリストにあるプロセスは上下に積み重ねられ、優先度に従ってリソースを使用することが許可されます。
次の図は、プロセスの仕組みを示しています-
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、ブロック状態に戻るためにゼロにならない場合、他のプロセスは同じリソースの使用をブロック状態で待機しますが、リソースは使用できませんが待機します。状態は Deadlock State と呼ばれます
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主要な機能をカバーしています。
ソフトウェア制作
SPCソフトウェアの生産は、ソフトウェアの複雑さとサイズ、および長い動作寿命と信頼性、可用性、移植性のために重要です。
ソフトウェア生産は、複雑なシステム用の大規模ソフトウェアの生産と保守で発生する問題を扱うソフトウェアエンジニアリングの部門です。 ソフトウェアエンジニアリングの実践は、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、およびメンテナンスソフトウェアに分けられます。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。
Stored Program Controlの導入により、多数の新規または改善されたサービスをサブスクライバーが利用できるようになります。 短縮ダイヤル、録音された番号のコールまたはダイヤルなしのコール、無料のコールバック、コール転送、オペレーターの応答、発番号の記録、コールウェイティング、相談保留、電話会議、自動アラーム、STD禁止、悪意のあるコールなど、多くの種類の拡張サービストレースなど テレフォニーのこれらの変更によりすべて導入されます。
マルチステージネットワーク
マルチステージネットワークは、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、以下で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、大きなスイッチではコストがかかります。
- Crosspointの障害により、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わずかです
これらの欠点を助成する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小さなユニットに分割して相互接続することにより、クロスポイントの少ないマルチステージスイッチを構築できます。 次の図は、マルチステージスイッチの例を示しています。
上記のようなマルチステージスイッチは、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）と8（出力）のさまざまなサブスクライバー（呼び出し元と呼び出し元の両方のサブスクライバー）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です。 ただし、マルチステージクロスバーネットワークでは、40個の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。 大規模な多段式クロスバースイッチでは、削減はより重要です。
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-
- クロスバーの数が削減されます。
- 接続のパスの数はもっと多くすることができます。
多段ネットワークの欠点
多段ネットワークの欠点は次のとおりです-
- 多段スイッチは*ブロッキング*を引き起こす可能性があります。
- 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、これにより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。
4つの入力と2つの出力がある上の図では、サブスクライバー1は回線3に接続され、サブスクライバー2は回線4に接続されています。 赤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ます。サブスクライバー3およびサブスクライバー4からの呼び出し要求は、コールを確立できないため処理されません。
上記のブロックのサブスクライバーも（上の図に示すように）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。 2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、コールがブロックされていると理解されます。
TSSN-スイッチング技術
この章では、電気通信交換システムおよびネットワークの交換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ある場合があります。 使用可能なオプションからデータを取り出す必要があるパスを選択することは、*スイッチング*と理解できます。 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ます。
デジタルトラフィックには、一般的に3つのスイッチング技術が利用できます。 彼らは-
- 回線交換
- メッセージ交換
- パケット交換
これらのテクニック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互いに通信します。 これで、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つの段階を経る必要があります。 さまざまなフェーズがあります-
- 回線を確立する
- データを転送する
- 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適な例です。 ユーザーが電話をかける前に、被呼加入者と発呼加入者間の仮想パスがネットワーク上で確立されます。
回路切り替えの欠点は次のとおりです-
- 待ち時間は長く続き、データ転送はありません。
- 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、アイドル状態になります。
回線交換では、データ転送用の専用パスを使用して接続が確立されると、回線パターンが作成されます。 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単位として扱われます。 データは回路全体で転送されます。 メッセージスイッチングで動作するスイッチは、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のリソースが利用可能になるまで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、「ストアアンドフォワード」手法とも呼ばれます。 この手法は、回線交換の代替と見なされました。 しかし、メッセージ伝送のエンドツーエンド遅延に続く伝送遅延が伝播遅延に追加され、プロセス全体が遅くなりました。
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。
- リソースが使用可能になるまで待機するため、メッセージの切り替えは非常に遅くなります。
- メッセージスイッチングは、ストリーミングメディアおよび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*パケット*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ます。 各パケットのヘッダーには、独立して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保存でき、キャリアパスまたはスイッチの内部メモリに多くのリソースを必要としません。
パケットの個々のルーティングは、パケットの合計セットを同じルートで送信する必要がない場合に行われます。 データが分割されると、帯域幅が減少します。 この切り替えは、データレート変換の実行に使用されます。
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。
パケットスイッチングの回線効率は、キャリア上で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り強化できます。 このパケットスイッチングを使用するインターネットにより、ユーザーは優先度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保存後に転送され、サービス品質が提供されます。
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、音声およびデータ転送の両方で広く使用されています。 送信リソースは、統計的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。
統計的多重化
統計的多重化は、パケットスイッチングで使用される通信リンク共有技術です。 共有リンクは、統計的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、帯域幅の使用率を最大化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。
有効なデータパケットを使用してチャネルの帯域幅を割り当てることにより、統計多重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、先着順に配信されます。 優先度レベルを上げると、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、時分割多重化で浪費されるのに対して、統計的多重化で浪費されないように注意されます。
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、特定の時間内にネットワークに沿って移動する単なるデータです。 データ送信はパケットの形式で行われ、単位時間あたりに送信されるパケットの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種類も、いくつかの手法を使用して測定できます。 これは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24時間）にわたってリソースまたは施設によって行われた総作業量の測定値は、*トラフィック量*と解釈され、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ときに発生したと言われています。 ノードのバッファサイズが受信したデータを超えると、トラフィックが増加します。 これはさらに輻輳につながります。 ノードから他のノードに移動されるデータの量は、* Throughput。*と呼ばれます。
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、ノードはより高速でデータを受信者に送信できません。 送信に遅延が発生したり、輻輳が激しいためにデータが失われたりする場合があります。
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、そのような状況は「輻輳」と呼ばれます。 データは送信のためにキューラインで待機します。 キューラインが80％以上使用されている場合、キューラインは輻輳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、輻輳制御伝送と非制御伝送の違いを示しています。
輻輳制御に使用される手法には、オープンループとクローズループの2種類があります。 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、輻輳を回避するためのプロトコルを生成します。*これらのプロトコルは、*ソース*および*宛先。*に送信されます。
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入り、輻輳を*検出*および*除去できるようにするプロトコルを生成します。 *explicit および 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。
TSSN-時分割スイッチング
この章では、電気通信交換システムおよびネットワークで時分割交換がどのように機能するかについて説明します。
電子スイッチングシステムで使用されるスイッチングスキームは、*空間分割スイッチング*または*時分割スイッチング*のいずれかです。空間分割スイッチングでは、通話中に発呼側と被呼加入者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固定間隔で転送されます。
時分割スイッチングは、アナログでもデジタルでもかまいません。 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が、バイナリスイッチングでは、バイナリコーディング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*スペーススイッチング*と呼ばれます。 値が保存され、遅い時間間隔で出力に転送される場合、この手法は Time Switching と呼ばれます。 時分割デジタルスイッチは、空間と時間の切り替え技術を組み合わせて設計することもできます。
空間分割スイッチング
回路内のパスは、空間分割スイッチングで空間的に互いに分離されています。 当初はアナログネットワーク用に設計されていましたが、アナログとデジタルの両方のスイッチングに使用されています。 クロスポイントスイッチは、ビットストリームを1つの回路またはバスから別の回路またはバスに移動するため、スペース分割スイッチと呼ばれます。
着信PCM高速道路のいずれかのチャネルが、発信PCM高速道路の任意のチャネルに接続され、両方が空間的に分離されているスイッチングシステムは、*空間分割スイッチング*と呼ばれます。 クロスポイントマトリックスは、着信および発信PCM高速道路を接続します。着信PCMフレームの異なるチャネルは、異なる宛先に到達するために、異なるクロスポイントで切り替える必要がある場合があります。
空間分割スイッチングはアナログ環境向けに開発されましたが、デジタル通信にも引き継がれています。 これには、信号接続ごとに個別の物理パスが必要であり、金属または半導体ゲートを使用します。
空間分割スイッチングの利点
スペース分割スイッチングの利点は次のとおりです-
- 瞬時です。
空間分割スイッチングの欠点
- スペース分割スイッチングを行うために必要なクロスポイントの数は、ブロッキングの観点から許容されます。
時分割スイッチング
時分割スイッチングはデジタルスイッチング技術に基づいており、パルスコード変調信号は主に入力ポートと出力ポートに存在します。 デジタルスイッチングシステムは、PCMハイウェイの入力をPCMハイウェイの出力に接続して、通話を確立できるシステムです。
異なるタイムスロットで受信および再送信される場合の着信信号と発信信号は、*時分割スイッチング*と呼ばれます。デジタル化された音声情報は、一連の時間間隔またはスロットにスライスされます。 他のユーザーに対応する追加の音声回線スロットが、このデータのビットストリームに挿入されます。 したがって、データはタイムフレームで送信されます。
空間分割多重化と時分割多重化の主な違いは、クロスポイントの共有です。 クロスポイントは、空間分割スイッチングでは共有されませんが、短期間では時分割多重化で共有できます。 これは、クロスポイントとその関連回路を他の接続にも再割り当てするのに役立ちます。
時分割スイッチは、スイッチングで時分割多重化を使用します。 TDMの2つの一般的な方法は、TSI（Time and Slot Interchange）とTDMバスです。 送信機で送信されたデータは、通常の時分割多重で同じ順序で受信機に到達しますが、TSIメカニズムでは、送信されたデータは、目的の接続に基づくスロットの順序に従って変更されます。 これは、入力、出力場所、制御ユニットなどのいくつかのメモリ場所を備えたRAMで構成されています。
両方の技術はデジタル伝送で使用されます。 TDMバスは多重化を利用して、すべての信号を共通の伝送パスに配置します。 バスには、個々のI/Oラインよりも高いデータレートが必要です。 時分割多重化の主な利点は、クロスポイントが不要であることです。 ただし、各タイムスロットをRAMに保存し、取得してから渡す必要があるため、各接続を処理すると遅延が発生します。
時分割多重化
利用可能な限られた数のリソースを使用して、データまたは信号の送信がデジタル手段で行われる場合、そのようなデータの送信には時分割多重化が使用されます。 *多重化*は、通信のプロセスであり、その入力で2つ以上の信号を単一の出力にマージし、逆多重化すると、それらの信号をそのまま個別に提供します。
マルチプレクサは、アナログとデジタルに大きく分類され、時分割多重化はデジタル多重化の下にあります。 同期および非同期TDMと呼ばれるTDMには2つのタイプがあります。
時分割空間切り替え
時分割スイッチは空間分割スイッチング技術を使用する場合もありますが、時分割スイッチングと空間分割スイッチングの両方を適切に組み合わせることは、さまざまな状況で有利です。
時分割空間スイッチは、いくつかの時分割スイッチ（TSIスイッチなど）の出力を受け取り、それらは時分割スイッチへの入力として与えられます。 これは、TDMスイッチによって生成される2つの同様の出力の1つをスペーススイッチによって選択して、クロスポイントの数を減らす別の出力パスに配信できることを意味します。 時分割空間スイッチのモデルは、次の図に示すとおりです。
着信タイムスロットはデータを専用の出力タイムスロットにのみ転送するため、タイムスロットの交換は時分割切り替えでは不可能です。 したがって、時間多重化スイッチは完全な可用性を提供しません。
時分割空間分割スイッチは、M入力水平とN出力垂直を持つ空間配列の周りに構成できます。 入力と出力の両方が等しい場合（M = N）、スイッチは非ブロッキングになります。 入力が出力より大きい場合;集中スイッチの場合、M> Nであり、出力がより高い場合、スイッチはさらに接続を集めて拡張します。 すべてのタイムスロットで、M> Nの場合は垂直ごとに1つのロジックゲート、または1対1接続でM> Nが有効な場合は水平ごとに1つのロジック
すべてのタイムスロットで、最大NまたはM個のサンプルが同時に切り替えられます。 各タイムスロットでNまたはM個のデータサンプルを並列転送するため、入力回線ごとに多数のチャネルを多重化できます。 N個の制御メモリモジュールの多重化とともに、完全な可用性を実現する必要がある場合、時分割時多重化技術を選択する必要があります。
時分割タイムスイッチング
時分割時多重化技術の主な利点は、時分割空間切り替えとは異なり、サンプル値の*タイムスロット交換（TSI）*が可能になることです。 TSIでは、タイムスロット中の音声サンプル入力が異なるタイムスロット中に出力に送信される場合があります。これは、サンプルの受信と送信の間の遅延を意味します。
タイムスロットクロックの実行レートは125-$ \ mu $秒です。 タイムスロットカウンターは、各クロックパルスの終わりに1ずつ増加します。その内容は、データメモリと制御メモリのロケーションアドレスを提供します。 入力サンプルはタイムスロットの開始時に読み取られ、クロックパルスの終了時にクロックされます。 ストレージアクションのため、サンプルは、タイムスロットの交換がない場合でも、入力から出力に渡す際に少なくとも1つのタイムスロットだけ遅延します。
拡張または集中できるTSIには、入力と出力でフレームごとに異なる数のタイムスロットがあります。 拡張スイッチの場合、出力ビットレートは高くなりますが、集中スイッチの場合、入力ビットレートは高くなります。 この手法での入力および出力サブスクライバーの処理は、シリアル入力/シリアル出力、パラレル入力/パラレル出力、シリアル入力/パラレル出力、パラレル入力/シリアル出力などの4つの方法で実行できます。 。
TSSN-電話ネットワーク
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、技術の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アクセスすると、いくつかの問題が発生します。 これらの問題については、以降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、地域、国、および国際的に運営されています。
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。 回線スイッチング、パケットスイッチング、メッセージスイッチングなど、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
一般的な電話ネットワークでは、すべての加入者は、その加入者の*ループ回線*と呼ばれる、最も近い交換機に接続する2つの専用回線を持っています。 交換局から加入者構内への回線の敷設は、*ケーブル接続*と呼ばれます。 各加入者の構内から交換機へのケーブルの敷設が難しいため、ドロップワイヤ（加入者線）を経由して配信ポイントに至る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、分岐フィーダケーブルに接続された同じフィーダポイントで接続され、分岐フィーダケーブルはメインフィーダケーブルに接続されます。 このプロセス全体は、次の図を使用して理解できます。
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運ぶ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する加入者は、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
これにおける次の重要なシステムは、電話回線のスイッチング階層とルーティングです。 異なる交換の異なるエリア間のコールの相互接続性は、交換間の*トランクライン*の助けを借りて行われます。 さまざまな交換を相互接続するために使用されるトランク回線のグループは、*トランクグループ*と呼ばれます。
交換を相互接続するプロセスには、次の3つの基本的なトポロジがあります。
- メッシュトポロジ
- スタートポロジー
- 階層的
メッシュトポロジ
メッシュトポロジは、その名前が示すとおり、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二乗に比例します。 したがって、これらのメッシュトポロジは、トラフィックの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。
スタートポロジー
スタートポロジは、他のすべての交換機が通信する「タンデム交換機」と呼ばれる中間交換機を利用するスターの形で接続されます。 以下の図は、スター型ネットワークのモデルを示しています。 スター型ネットワークは、トラフィックレベルが比較的低いときに使用されます。 多くのスター型ネットワークは、追加のタンデム交換を介して相互接続することで使用でき、次の図に示すように2レベルのスター型ネットワークにつながります。
階層的
階層型トポロジは、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、最高レベルの階層である*最終ルート*を流れます。 交換のペア間のトラフィック強度が高い場合、下の図の破線で示すように、それらの間に直接トランクルートが確立される場合があります。 これらの直接トランクルートは*高使用率ルート*です。 これらの使用率の高いルートが存在するところはどこでも、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つの方法が使用されます-
- ライトスルールーティング
- 自己交換ルーティング
- コンピューター制御ルーティング
伝送計画
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なければなりません。 国内回線と国際回線間の伝送リンクは、通話を確立するために連携して接続する方が適切です。
高い品質基準を持つために、以下のガイドラインがCCITTによって提案されました-
- 国際電話で使用される回線の最大数は12です。
- 発信国際交換センターと着信国際交換センターの間で、タンデムに使用できる国際回線は4つまでです。
- 例外的な場合およびコールの数が少ない場合、回線の合計数は14になりますが、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とともに、ライン損失やワイヤ損失、スイッチ損失や接触損失などの損失も最小限に抑える必要があります。 これらの側面は伝送損失バジェットの下にあり、エコーレベルを制限内に保ち、歌を制御するなどの要因を提供します。
距離が長いため、信号を増幅するには適切な間隔でアンプとリピータが必要です。 加入者回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、着信信号の一部が発信回線に反映され、スピーカーに*エコー*として戻ります。 エコー抑制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有名です。 伝送距離が長くなると、伝送モードも変更されます。
信号伝送は有線伝送から無線伝送に進みました。 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、無線通信には次のような4種類の通信があります-
- スカイウェーブまたは電離圏通信
- 水平線によって制限された見通し内（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交換機に限定されていました。この交換機は、他の交換機が位置する町の名前で識別することで他の交換機に接続していました。 しかし、加入者数の増加に伴い、多くの交換が導入されました。
町のメイン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「メインエクスチェンジ」と呼ばれ、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「サテライトエクスチェンジ」と呼ばれます。 メインエクスチェンジと衛星の完全なネットワークを含むエリアは、*マルチエクスチェンジエリア*として知られています。 特にマルチ交換エリア外の場所からのコールの場合は、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、リンクされた番号付けスキーム*と呼ばれ、町のすべての交換は、町の名前によって集合的に識別されました。 都市間および町間の長距離通信用の *Subscriber Trunk Dialing （STD）または Direct Distance Dialing （DDD）の導入により、Multi-exchange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、国際加入者ダイヤル（ISD）と呼ばれる国際ダイヤルが導入され、国際番号計画と国内番号計画が登場しました。
番号計画の種類
このセクションでは、電話ネットワーク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-
オープン番号計画
これは Non-Uniform Numbering Plan とも呼ばれ、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を大幅に変更できます。
セミオープン番号計画
この計画では、数字の長さがほぼ1桁または2桁異なることができます。 セミオープン番号計画は、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。
クローズド番号計画
これは、*統一番号計画*とも呼ばれ、加入者番号の桁数が固定されています。 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と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。 番号付けのために、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。
国内番号は3つの部分で構成されています。 部品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領域またはマルチ交換領域を識別します。 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、課金されます。
交換コード
このコードは、番号付け領域内の特定の交換を識別します。 別のナンバリングエリアからの着信トランクコールのルーティング、または1つの交換機から発信され、同じナンバリングエリア内の別のエクスチェンジ宛てのコールのルーティングを決定します。
加入者回線番号
着信交換機で着信加入者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回線番号の組み合わせは、CCITT用語では加入者回線番号と呼ばれます。
充電プラン
通話料金は、各加入者回線に接続された計測器によって計算されるか、電子交換の場合に各加入者に割り当てられる計測レジスタごとに課金されます。 meter は充電ユニットの数をカウントし、そのカウントは pulse をメーターに送信することで増加します。 メーターの読み取り単位の数については、料金を課金単位に割り当てることにより請求書が発行されます。
個々の通話は、次のカテゴリに基づいて請求できます。
- 期間に依存しない充電
- 期間依存の充電
ナンバリングエリア内のローカルコールは、通常、期間に依存せずに課金されます。 期間依存の充電の場合、着信側の加入者が通話に応答すると、メーターが増分し始めます。 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。これは*マルチメーター*と呼ばれます。 計測パルスレートは、被呼加入者と発呼加入者の間の距離とともに1分あたり増加し続けます。
TSSN-シグナリング手法
シグナリング技術は、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、回路が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は、3つの形式のシグナリングが含まれます。
加入者ループシグナリング
イントラエクスチェンジまたは登録シグナリング
交換局間またはレジスター間シグナリング
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-
インチャネルシグナリング
インチャネルシグナリングは、*トランクごとのシグナリング*とも呼ばれます。 これは、ユーザーの音声またはデータを伝送する同じチャネルを使用して、その通話または接続に関連する制御信号を渡します。 チャネル内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。
共通チャネルシグナリング
共通チャネルシグナリングは、トランクまたは情報パスのグループに制御信号を渡すために個別の共通チャネルを使用します。 このシグナリングでは、シグナリングに音声またはデータパスを使用しません。
後続のセクションで、信号技術について詳しく説明します。
シグナリング手法の種類
前述のように、信号方式は、チャネル内信号方式と共通チャネル信号方式の2つに分類されます。 ただし、これらは使用され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、次の図に示すとおりです-
チャ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、コール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。 D.C. シグナリングは、増幅されていないオーディオ回路でも簡単、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A.C. シグナリングを採用できます。
低周波信号とD.C.のため、FDM（周波数分割多重）伝送システムが使用される場合、音声周波数信号が使用されます。 シグナリングを提供できません。 この音声周波数シグナリングは、*インバンド*または*アウトバンド*である場合があります。
帯域内シグナリング
帯域内音声周波数は、音声と同じ周波数帯域（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、会話の途中で頻繁に通話が切断されたため、回線切断信号として100msの持続時間で約2600Hzのトーンを生成する女性の声が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シグナリングが妨げられました。
インバンドシグナリング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、伝送システムに依存しません。
- 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、それらに影響しません。
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、音声帯域よりも高いが、公称音声チャネル間隔の上限である4000 Hzよりも低い周波数を使用します。 シグナリングはスピーチ期間全体で行われるため、コールの継続的な監視が許可されます。 このシグナリングの非常に狭い帯域幅を処理するために余分な回路が必要であるため、めったに使用されません。 これらの帯域内および帯域外の両方の音声周波数信号方式では、情報伝送容量が制限されています。 拡張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。
共通チャネルシグナリング
共通チャネルシグナリングは、シグナリングに音声またはデータパスを使用しないため、トランクまたは情報パスのグループに制御信号を渡すために個別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、 Signaling Transfer Points （STP）および Signaling Points （SP）などの2種類のノードで構成されます。
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
チャネル関連モードでは、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、スピーチパスと同じスイッチのセットを通過します。
次の図は、共通チャネルシグナリングの関連する動作モードを示しています
音声パスA-B、A-C-B、およびB-Dのシグナリングパスは、それぞれA-B、A-C-B、およびB-D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
チャネル非アソシエートモードでは、トランクグループへの制御チャネルの密接な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、音声信号のパスとは異なるパスに従います。
音声パスA-BおよびB-Cのシグナリングパスは、それぞれA-C-D-BおよびB-D-C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は異なります。 スイッチングセンターがないため、このスキームは柔軟性を提供しますが、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利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はローカルエリア内の電話システムであり、ローカル回線上のユーザー間で通話を切り替えながら、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ます。 PBXの主な目的は、各ユーザーから中央交換局への回線の要件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、ユーザーがその限られたエリア内で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の部分には以下が含まれます-
- PBXで終端する多くの電話回線を含む電話トランク。
- PBXの着信コールと発信コールを処理し、ローカルループ内で異なるコールを切り替えるコンピューター。
- PBX内の回線のネットワーク。
- オプションの人間のオペレータコンソール。
これらすべてをPBX機器とともに使用することで、ローカルブランチエクスチェンジが構築されます。 以前はアナログテクノロジーを使用して運用されていたPBX交換。 ただし、これらの交換はデジタルテクノロジー上で動作します。 デジタル信号は、Plain Old Telephone Services（POTS）を使用したローカルループでの外部通話用にアナログに変換されます。
TSSN-ISDN
この章では、統合サービスデジタルネットワークについて学習します。 以前は、通常のPOTS、Plain Old Telephone Systemsを使用して、データと音声の両方を送信できました。 インターネットの導入により、電気通信も進歩しました。 しかし、音声とともにデータを送受信することは簡単なことではありませんでした。 インターネットまたは電話のいずれかを使用できます。 ISDNの発明は、この問題を軽減するのに役立ちました。
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、以前は多くの労力を要していました。 単にモデムと呼ばれる変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、過去のモデルの動作を示しています。
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およびアナログ信号に変換する必要があることを示しています。 これらのすべての接続がなくても、一方のデジタル情報が同じモードでもう一方の端に到達するとどうなりますか？ * ISDN。*の開発につながるのは、この基本的な考え方です。
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よりも多くの高度な機能があります。
ISDN
ISDNは、1988年にCCITTレッドブックで初めて定義されました。つまり、 Integrated Services of Digital Networking は、ISDNは電話ネットワーク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よく伝送できるインフラストラクチャです。 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。
実用的な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。 それらのいくつかは以下にリストされています-
- 音声通話
- ファクシミリ
- ビデオテキスト
- テレテキスト
- 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
- 電子送金
- 画像とグラフィックスの交換
- 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、音声とデータを同時に送信するために使用される* Bチャネル*やベアラーチャネルなどのチャネルを含むものがあります。通信をセットアップするために信号を送る目的で使用される* D-チャネル*またはデルタチャネル。
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-
- 基本レートインターフェイス（BRI）
- プライマリレートインターフェイス（PRI）
- 狭帯域ISDN
- ブロードバンドISDN
基本レートインターフェイス（BRI）
単に* ISDN BRI接続*と呼ばれるBasic Rate InterfaceまたはBasic Rate Accessは、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、* 64 Kビット/秒*速度で* 2つのデータ*またはベアラチャネルを提供し、* 16 Kビット/秒*で1つの制御またはデルタチャネルを提供します。 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、狭い領域を制限します。
プライマリレートインターフェイス（PRI）
ISDN PRI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、および日本国のTキャリアまたはT1に基づいており、* 23データ*またはベアラチャネルと1つの制御またはデルタチャネルで構成され、1.544 Mビット/秒の帯域幅で64kbpsの速度になります。 PRI構成は、ヨーロッパ、オーストラリア、および少数のアジア諸国のE-キャリアまたはE1に基づいており、* 30データ*またはベアラチャネルと、2.048 Mビット/秒の帯域幅で64kbpsの* 2制御*またはデルタチャネルで構成されます。
ISDN BRIインターフェイスは、大規模な組織または企業やインターネットサービスプロバイダーに使用されます。
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 と呼ばれます。 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回線切り替えを使用します。
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 と呼ばれます。 これにより、デジタルネットワーキングサービスが統合され、通常の電話線および他のメディアを介したデジタル伝送が提供されます。 CCITTは、「プライマリ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を認定する」と定義しています。
ブロードバンドISDN速度は約2 MBPSから1 GBPSで、送信は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1.544 Mbpsを超えるため、これに基づく通信は*ブロードバンド通信*と呼ばれます。 ブロードバンドサービスは、中央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る情報の連続的な流れを提供します。 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は電話ネットワーク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。
- 接続は高速です。
- 帯域幅が高くなります。
- 音声、データ、およびビデオ-これらはすべて単一のISDN回線で送信できます。
ISDNの欠点
ISDNの欠点は、専用のデジタルサービスが必要であり、コストが高いことです。
ただし、ISDNの出現により、通信に大きな進歩がもたらされました。 より高速で複数の伝送が、より高いレベルの精度で実現されています。
