PSTN在和因特网的关系上的应用和设计

公用交换电话网（Public Switched Telephone Network，PSTN）是目前世界上最大的、也是最传统的电话传输网络；将各地的交换系统连接起来，用户终端通过本地交换机进入网络，构成庞大的电话交换网。

PSTN主要提供电话通信服务，同时也提供非话音的数据通信服务。如今，PSTN在技术上已经完全实现了数字化。在和因特网的关系上，PSTN为因特网提供了长距离传输的基础。因特网服务供应商（ISP）使用PSTN的长距离基础设施，在亿万使用者之间建立了信息交换的桥梁。

1.PSTN的分类和组成

下面是对PSTN的网络分类、公用交换电话系统的组成及网络结构的介绍。

（1）PSTN的网络分类。PSTN可以分为本地电话网、国内长途电话网和国际长途电话网三类。

1）本地电话网：包括大、中、小城市和县一级的电话网络，处于统一的长途编号区范围内，一般与相应的行政区划分一致。

2）国内长途电话网：提供城市之间或省之间的电话业务，一般通过本地电话网在固定的几个交换中心完成汇接。

我国长途电话网中的交换结点又可以分为省级交换中心和地（市）级交换中心两个等级，它们分别完成不同等级的汇接转换。

3）国际长途电话网：提供国家之间的电话业务，一般每个国家都设置有几个固定的国际长途交换中心。

（2）PSTN组成。整个PSTN由传输网络、交换系统、用户系统和信令系统组成。

1）传输网络：以有线（电缆、光纤）为主，有线和无线（卫星通信和无线通信）交错使用，传输系统由PDH（准同步数字系列）过渡到SDH（同步数字系列）、DWDM（密集型波分复用）。

2）交换系统：设于电话局内的交换机，已逐步程控化、数字化，由计算机控制接续。

3）用户系统：包括电话机、传真机和计算机终端以及它们与交换机之间的连接导线，已逐步数字化、多媒体化和智能化。

4）信令系统：为实现用户间通信，在交换局间提供呼叫、连接、释放为主的各种控制信号。

（3）PSTN的网络结构。

PSTN的网络结构分为平面结构和分层结构。

1）平面结构包括：

①星形网络：在星形网络中可以把中心结点作为交换局，而把周围结点看做是终端；此时中心结点即成为汇接局。星形网络结构的优点是节省网络传输设备，缺点是单一传输链路没有备份，影响系统可靠性。

②网状网络：网状网络实际上就是结点之间“个个相连”的网络。这种组网方式需要的传输设备较多，尤其当结点数量增加时，线路设备数量急剧增加。网状网络的冗余度高，可靠性比较高，但也需要复杂的控制系统。

③环形网络：环形网络可以以较少的设备连接所有的结点，而且当组成双向环时可以提供一定的冗余度。环形网络在电话通信网中的应用不多。

2）分层结构：分层结构适合用于不同等级交换结点的互联，多用于长途网。

目前，我国的长途电话网已由四级向两级结构转变。图4-2是将网内长途交换中心分为两个等级。DC₁省际（包括直辖市）交换中心；DC₂地市级交换中心。DC₁以网状网相互连接，与本省各地市的DC₂以星形方式连接；本省各地市的DC₂之间以网状或不完全网状相连，同时辅以一定数量的直达电路与非本省的交换中心相连。各级长途交换中心的职能为

1）DC₁的职能主要是汇接省际长途话务，以及所在本地网的长途终端话务。

2）DC₂的职能主要是汇接本地网的长途终端话务。

图4-2 长途交换中心的两个等级

2.PSTN的入网方式

PSTN是一种以有线为主的传统通信网络，采用电路交换和同步时分复用技术进行话音传输。PSTN的主干级是全数字类网，本地环路级是模拟和数字混合型网。PSTN除用于话音通信外，还可以实现三种互联网访问：

（1）拨号上因特网（Internet）。

（2）两个或多个局域网（LAN）之间的网络互联。(https://www.daowen.com)

（3）与广域网/局域网（LAN）互联。

PSTN是一种不可替代的联网传输介质。特别是Bellcore发明的建立在PSTN基础之上的xDSL技术和产品的应用，拓展了PSTN的发展和应用空间，使得联网速度可达到9～52Mbit/s之间。

为适应数字信号传输，两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在网络两端的接入侧（即用户回路侧）必须使用调制解调器（Modem），实现信号的模-数、数-模转换。

由于PSTN采用的是电路交换方式，所以一条通路进行双向通信时，从建立至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使他们之间并没有任何数据需要传送。因此，这种电路交换的方式不能充分利用传输网络的带宽。

PSTN的入网方式比较简便灵活，通常有以下几种：

（1）通过拨号电话线入网。只要在通信双方原有的电话线上连接Modem，再将Modem与相应的上网设备相连即可。目前，大多数上网设备，如PC或者路由器，均提供有若干个串行端口，串行口和Modem之间采用RS-232等接口规范。这种连接方式的费用比较经济，收费价格与普通电话的收费相同，适用于通信不太频繁的场合。

（2）通过租用电话专线入网。与普通拨号电话线方式相比，租用电话专线可以提供更高的通信速率和数据传输质量，但相应的费用也比前一种方式高。专线接入方式与普通拨号线的接入方式没有太大的区别，只是省去了拨号连接过程。通常，使用专线方式时，用户必须向所在地的电信局提出申请，由电信局负责架设和开通。

（3）拨号或租用专用电话线方式经由PSTN转接进入公共数据交换网，实现远地连接。

由于公共数据交换网可为用户提供可靠的面向连接的虚电路服务，其可靠性与传输速率都比PSTN强得多。

如今，基于无线接入网的移动电话日益流行，移动通信系统需借助PSTN干线网络传输语音和多媒体数据信号。图4-3是PSTN与无线和有线接入网络的语音和数据通信框架图。

图4-3 PSTN与无线和有线接入网络的语音和数据通信

3.PSTN业务

PSTN可以为用户提供下列业务：

（1）多媒体信息和数据传输接入业务。

①多媒体信息和数据传输的接入方式有T-1接入（1.5Mbit/s）、E-1接入（2.048Mbit/s）、J-1接入（1.544Mbit/s）这三种。

②窄带ISDN（N-ISDN）业务，包括普通用户和小公司使用的基本速率接口（BRI）和大公司使用的基群速率接口（PRI）。

③XDSL数字用户线和因特网数据传输业务接入。

（2）专用传输业务。专用传输业务是指网络交换、传输和源端与终端接入设备间的信息传输。专用传输业务包括用户独享的租用线路、长途呼叫的外部交换（FX）线路和分布环境的楼外交换（OPX）。

（3）交换传输业务。交换传输业务主要有公用交换传输业务和专用交换传输业务：

①公用交换传输业务包括市话呼叫、长途呼叫、免费呼叫、国际呼叫、辅助查号、协助呼叫和紧急呼叫。

②专用交换传输业务允许在程控交换机PBX上增加用户端电话系统的功能。通过使用载波交换专用业务，集中式小交换机用户可以对多个市话交换机进行分割和性能扩展。

（4）虚拟专用网业务。虚拟专用网（Virtual Private Network，VPN）是通过公用网络建立的一个可信、安全的虚拟连接。VPN的信息透过公用网络架构（例如：互联网）传送内联网的网络信息。保密、安全是VPN最大的特点。

VPN的目的是降低租用线路的高额成本、提供高质量的服务和保证专用流量。VPN各自独立共享业务服务设备的用户流量，共享用户越多，成本越低。

VPN的基础设施包括载波公用网、网络控制点和业务管理系统。可以用计算机控制通过网络的流量，使VPN用起来像专用网一样方便。可以通过专用接入、线路租用和载波交换接入等方式接入VPN。

（5）增值业务。凭借PSTN资源和其他通信设备而开发的附加通信业务，增高原有网路的经济效益或功能价值，称之为电信增值业务。增值业务分成两大类：

一是以增值网方式出现的业务。例如，租用高速信息组成的传真存储转发网、会议电视网、专用分组交换网、虚拟专用网（VPN）等；

二是以增值业务方式出现的业务，如数据检索、数据处理、电子数据互换（EDI）、电子信箱、电子查号和电子文件传输等业务。

增值业务可以由终端设备或交换设备来提供，例如，录音电话和缩位拨号。另一些增值业务则需要采用智能网设备或其他设备，不仅要对信息进行传输和交换，而且还需要对这些信息进行一些智能化处理。如电子信箱、可视图文、电子数据互换、传真存储转发、在线数据库检索、计算机互联网、自动声讯服务和电视会议、视像点播（VOD）等。