Šiuolaikinė telekomunikacija. I dalis

        Nuo to laiko kai 1876 metais A. Grehamas Bellas išrado telefoną daugelis nebeįsivaizduoja savo gyvenimo be fiksuoto ar mobilaus ryšio telekomunikacijų. Praėjo daugiau nei 130 metų nuo pasaulį apvertusio įvykio. Per tą laikotarpį pasikeitė išties nemažai, rinkoje vis labiau dominuoja išmanieji telefonai, internetinės paslaugos, didelis technologijų progresas akivaizdus ir jo teikiamą naudą bei pasekmes jaučia visi. Apie šiuolaikines telekomunikacijų sistemas, skambučių valdymą bei signalizaciją – šiame trumpų straipsnių cikle.

I. Pradžia

            Pirminis telefono ryšys, dar kitaip žinomas, kaip POTS (plain old telephone service) buvo sukurtas tam, kad sujungti du pokalbio dalyvius, esančius skirtinguose A ir B taškuose siekiant perduoti garsinę informaciją. Visa tai puikiai pavyko panaudojus pagrindines detales - vario laidus ir tuometinį telefono ragelio analogą. Toks sujungimas tada reikalavo nemažai pastangų, lėšų tiesiant linijas, o papildomų paslaugų poreikis tuomet dar praktiškai buvo artimas 0. Po 1890 atsiradus didesniems tinklams ir prisijungus daugiau abonentų gimė viešasis komutuojamas telefoninis tinklas PSTN (public switched telephone network), reikėjo spręsti komutacijos problemą – kaip efektyviai sujungti abonentus, optimizuoti linijų naudojimą ir apkrovą. Tuo laikotarpiu sujungimai buvo vykdomi naudojant grandinių komutaciją(circuit switched networks), kuomet skambinantysis pakeldavo ragelį, susisiekdavo su operatore, o ši – pagal pageidavimą sujungdavo vartotoją su kitu abonentu perkišdama laidus komutavimo stotelėje (switchboard). Kitaip tariant, operatorė atlikdavo komutatoriaus PBX (private branch exchange) funkciją. Tokio komutavimo blogybė – lėtas komutavimas; užimta visa fizinė linija vienam pokalbiui, kol jis nesibaigia; brangus pats linijos įrengimas. Taip pat tokiose linijose vyravo tik vieno tipo signalizacija – skambinimas (ringing).

Rankinė komutacija prie komutavimo stotelės

            Plečiantis ir atsirandant naujiems tinklams, vietinis telefoninis tinklas buvo geras tol, kol abu abonentai buvo viename ir tame pačiame tinkle. Tam, kad būtų galima paskambinti į gretimą arba kitą tinklą, buvo sugalvota sujungti komutatorius tarpusavyje naudojant kamieninius(trunk) sujungimus-linijas. Šiose specialiose linijose be garsinės informacijos taip pat eina ir signalizacijos(valdymo) informacija.  Valdymo informacija perduodama skirtingais tonais ir atitinkamomis pauzėmis tarp jų – DTMF metodas, todėl ne veltui kiekvienas mygtukas šiuolaikiniame telefone turi savo atitinkamą toną.

PSTN signalizavimo sistema

II. Komutacija

            Pradėjus vystytis skaičiavimo įrenginiams 1892 metais Almonas Strowgeris sukūrė automatinį komutatorių, kuris naudojo elektrines rėles ir visiškai padėjo atsisakyti varginančio ir lėto rankinio komutavimo. Tačiau patys prietaisai vis dėlto vangiai plito iki 1925 metų, o Amerikoje kai kur rankinis komutavimas vis dar buvo naudojamas iki pat šešiasdešimtųjų. 1960 metais atsiradus kompiuterinei technikai, buvo sugalvotas grandinių komutacijos analogas – paketinė komutacija. Komutavimo uždavinys pamažu buvo perkeltas skaitmeniniams procesoriams. Sukurtos kompiuterizuotos komutacinės stotys ir kita įranga leido ypač sparčiai apdoroti sujungimus ir skambučio sesijos valdymą. Vis dėlto komutatorių atmintyje laikoma komutavimo programa turėjo savų trūkumų. Pirmiausiai tai nebuvo pats lanksčiausias sprendimas, siekiant ateityje prisitaikyti prie pokyčių ir naujų paslaugų teikimo. Programuoti komutatorius galėjo tik techninę jų dalį gerai išmanantys specialistai, be to kiekvieną kartą darant bent minimalų pakeitimą, reikėdavo perprogramuoti daugelį komutatorių, kurie dažniausiai būna skirtingų gamintojų, naudoja nestandartizuotus interfeisus ir t.t. Visa tai kainuodavo nemažus pinigus, ilgai trukdavo bei buvo neefektyvu.

III. Paketinė komutacija ir intelektualieji tinklai

            Nuo 1976 balso duomenys ir tinklo valdymo signalai buvo atskirti į bendrojo kanalo signalizaciją CCS (common-channel signalling) ir siunčiami atskirose linijose kaip paketinė informacija. Iki tol, kaip anksčiau aiškinomės – balso duomenys ir valdymo signalai ėjo kartu vienoje kamieninėje(trunk) linijoje naudojant grandinių komutaciją. Šis atskyrimas leido sudaryti trijų lygių telefoninio tinklo architektūrą(abonentų lygis, komutavimo mazgų lygis bei signalizacijos lygis) bei davė didžiulį postūmį link intelektualiųjų telekomunikacinių tinklų kūrimo.

AIN architektūra

            Šioje architektūroje aukščiausiame sluoksnyje yra signalų persiuntimo mazgai STP (signal transfer points) – paketiniai komutatoriai, per kuriuos galima valdyti telefoninio tinklo PBX komutatorius ir skambinimo procesą. Visa tai leidžia žymiai lengviau atskirti naujos programos ar paslaugos logiką su išoriniais duomenimis atskiroje platformoje, nei kad įterpiant ją į patį PBX komutatorių. Todėl dar papildžius nagrinėjąmą tinklo modelį, regioninės Bell companijos atšakos apibrėžė intelektualiųjų tinklų IN (intelligent networks) sąvoką. Virš visų trijų sluoksnių atsirado aplikacijų arba paslaugų kūrimo platformų lygis, kuris užbaigė architektūrinį šiuolaikinių telekomunikacinių tinklų modelį. Pirmoji tokio tinklo generacija pasirodė dar 70-taisiais pavadinimu SS6 (signaling system 6), po dešimties metų sekė patobulinta ir šiandien plačiai naudojama signalizacijos sistema SS7. Pagrindiniai SS7 sistemos privalumai: leidžia sumažinti išlaidas, pasiekti geresnių spartos rezultatų (paketinė informacija perduodama žymiai didesne sparta nei naudojant DTMF tonus), padidina saugumą (abonentai negali tiesiogiai valdyti signalizacijos) bei įveda lankstumą ir skambučių valdymo galimybę (gali būti perduodama bet kokia paketinė informacija net ir kintamo ilgio paketais). Pristačius signalizacijos sistemos modelį atsirado visos tobulinimo ir naujų paslaugų kūrimo galimybės AIN tinklams (advanced intelligent networks) integruojantiems PSTN, GSM ir kitas telekomunikacijų rūšis.

IV. Paslaugos IN tinkle

             Šiuolaikinis telefonijos tinklas yra sudėtinga architektūra, integruojanti PSTN, interneto ir bevielius GSM tinklus bei naudojanti įvairius komunikavimo protokolus. Šiandien abonentui nereikia turėti jokios papildomos įrangos, norint naudotis visomis pridėtinės vertės paslaugomis ir jų teikiamomis funkcijomis. Tam užtenka paprasto telefono, t.y. POTS galimybių, klaviatūros numerių paslaugų kodui surinkti bei įprastų telekomunikacijoje naudojamų *, # telefoninių simbolių. Dar pačioje 60-ųjų pabaigoje pasirodė pirmosios pridėtinės vertės paslaugos VAS (value added services), kaip skambučio laukimas, nukreipimas. Geriausiai žinomos IN paslaugos buvo nemokami 800-asis ir kokybės 900-asis numeriai pasirodę 1980 metais JAV, taip pat trumpieji numeriai. Skambinant tokiu numeriu paslauga turi ištransliuoti numerį, kuriuo skambinama, į tikrąjį – esantį įmonėje, t.y.  egzistuojantį telefonų tinkle. Tai dažniausiai apsiribojama paprasčiausiai veiksmais, kaip paimti iš duomenų bazės atitinkamą įrašą, panaudojant tranzakcijų mechanizmą, ir grąžinti naują numerį nukreipiančiajam sujungimui.

            Dabartiniu metu siūloma įvairių paslaugų - pradedant virtualia privačia numeracija VPN, trumpųjų numerių transliacija, skambučių peradresavimu, laukimu-parkavimu, selektyviniu skambinimu (telefonas skamba skirtinga melodija priklausomai nuo skambinančiojo) ir blokavimu (blokuoti ir praleisti tik tam tikrus numerius) bei begale kitų sudėtingesnių paslaugų kaip automatinis skambučių paskirstymas (automatic call distribution) abonentus aptarnaujančioms operatorėms ir t.t. Apie paslaugų kūrimą IN tinklams, jų konvergenciją ir SS7 protokolus – sekančioje dalyje. Likit prisijungę.


Literatūra: Programming Converged Networks, Ravi Jain, John-Luc Baker, Farooq Anjum, 2005, Wiley, USA