سيگنالينگ تلفن

فهرست
 مقدمه
 مراحل يك تماس ساده
 سيگنالينگ آدرس و تيپ و زنگ
o سيگنالينگ آدرس
o شماره‌گيري پالس
o شماره‌گيري DTMF
 سيگنالينگ شروع حلقه (Loop Start)
o سيگنالينگ آنالوگ شروع حلقه
o سيگنالينگ ديجيتال شروع حلقه
o آزمايش شروع حلقه
o …

مقدمه
در اين مقاله سعي شده است روشهاي سيگنالينگ مورد نياز براي كنترل انتقال مكالمات تلفني تشريح گردد. روشهاي سيگنالينگ به ۳ دسته قابل طبقه بندي هستند: نظارت، آدرس‌دهي و آگاه‌سازي.
نظارت شامل تشخيص تغييرات در وضعيت مدار مي‌باشد. هنگامي كه اين تغييرات تشخيص داده‌شد، مدار ناظر پاسخي از پيش تعيين شده (همانند بستن يك مدار جهت برقراري يك تماس) را توليد خواهد كرد.
آدرس‌دهي شامل انتقال ارقام شماره‌گيري شده (به صورت پالس يا تن) به يك PBX (تبادل كنندة خصوصي شاخه‌ها) و يا CO (دفتر مركزي) مي‌باشد. اين ارقام شماره‌گيري شده سوييچ و مسير ارتباطي به يك تلفن ديگر و يا CPE ديگر مهيا مي‌كند.
آگاه‌سازي پيام‌هاي صوتي قابل شنيدن براي كاربر فراهم مي‌كند كه نشانگر وضعيت خاص خط، اعم از يك تماس تلفني و يا اشغال بودن خط تلفن مي‌باشد.

تماسهاي تلفني بدون برقراري تمامي اين تكنيك‌ها برقرار نخواهند شد.
قبل از تشريح تك تك اين روشهاي سيگنالينگ به توصيف اعمالي كه در روند يك تماس ساده تلفني (از شروع تا خاتمه مكالمه) انجام مي‌شود مي‌پردازيم.

روند اجرايي يك تماس ساده تلفني
مراحل يك تماس تلفني با Loop Start Signaling را مي‌توان به ۵ مرحله تقسيم بندي كرد.
قبل از برداشتن گوشي – مرحله برداشتن گوشي – شماره گيري – سوييچينگ – زنگ خوردن و صحبت كردن.
شكل ۱ مرحله قبل از برداشتن گوشي (On Hook) را نشان مي‌دهد.

قبل از شروع شدن يك تماس تلفني، دستگاه تلفن در حالت آماده به كار قرار دارد و آماده است تا شخص تماس گيرنده گوشي را بردارد. اين وضعيت را On Hook مي‌نامند. در اين حالت مدار تلفني كه با ولتاژ ۴۸ ولت بين مركز تلفن (CO) و محل تماس برقرار است، مدار باز است، پس جرياني از اين مدار عبور نمي‌كند.

منبع تغذيه براي اين مدار در مركز تلفن قرار دارد. وجود منبع تغذيه در مركز تلفن اين خصوصيت را دارد كه هنگام قطع برق در محل تماس گيرنده نيز امكان برقراري خدمات تلفني براي تماس گيرنده وجود خواهد داشت.
شكل ۲ مرحله برداشتن گوشي (Off Hook) را نشان مي‌دهد.

اين مرحله هنگامي رخ مي‌دهد كه مشتري موردنظر قصد انجام يك تماس تلفني را دارد و گوشي تلفن را از قلاب خود خارج مي‌كند. كليد موجود در قلاب مدار بين مركز تلفن و دستگاه تلفن مشتري را برقرار مي‌كند و باعث برقراري جريان در مدار مي‌گردد.
مركز تلفن اين جريان يافتن را تشخيص خواهد داد و بوق مخصوص آماده‌بودن براي شماره‌گيري (Dial Tone) را كه بوقي با فركانس ۳۵۰ و ۴۴۰ هرتز و به‌صورت ممتد مي‌باشد را ارسال خواهد كرد.

اين بوق به مشتري اعلام مي‌كند كه مي‌تواند شماره‌گيري را آغاز نمايد. در هر مركز تلفن بسته به ظرفيت تماس (دسترسي) مدت زمان انتظاري كه مشتري پس از برداشتن گوشي بوق آزاد را خواهد شنيد متفاوت خواهد بود. هيچگونه تضميني مبني بر آزاد بودن فوري خط پس از برداشتن

 

گوشي توسط مشتري وجود ندارد.
اگر از تمامي ظرفيت مركز تلفن استفاده شده باشد، مشتري ممكن است مدتي براي شنيدن بوق آزاد منتظر بماند. مركز تلفن تنها هنگامي بوق آزاد را پخش مي‌كند كه رجيستر‌ها را جهت ذخيره آدرس ورودي رزرو كرده‌باشد.
بنابر اين مشتري تا هنگامي كه بوق آزاد دريافت نشده باشد نمي‌تواند شماره‌گيري كند. اگر بوق آزاد وجود نداشته باشد، رجيستري آماده و در دسترس نبوده است.
شكل ۳ مرحله شماره گيري را نشان مي‌دهد.

مرحله شماره‌گيري، امكان وارد كردن شماره تلفن (آدرس) منطقه ديگري را به مشتري مي‌دهد.

مشتري اين شماره را با استفاده از تلفن‌هاي معمولي پالس (با شماره‌گيرهاي چرخشي) و يا تلفن‌هاي با شماره‌گير تن (تماسي) وارد مي‌كند. پالسها يا تن‌ها از طريق ۲ رشته سيم به هم تابيده به مركز تلفن منتقل مي‌شود.
شكل ۴ مرحله سوييچينگ را نشان مي‌دهد.

در مرحله سوييچينگ، مركز تلفن پالسها و تن‌ها را به آدرس پورت ترجمه مي‌كند كه باعث برقراري ارتباط با تلفن موردنظر مي‌گردد.
اين ارتباط ممكن است مستقيماً با تلفن مورد نظر برقرار شود (در تماسهاي محلي) و يا قبل از رسيدن به مقصد از طريق يك يا چند سوييچ ديگر (در تماسهاي راه دور) عبور كند.

شكل ۵ مرحله زنگ خوردن را نشان مي‌دهد.

هنگامي كه سوييچ مركز تلفن به خط مورد نظر (خطي كه قرار است با آن ارتباط برقرار شود) متصل گرديد، سيگنال ۲۰ هرتز ۹۰ ولتي را بر روي اين خط ارسال مي‌كند.
اين سيگنال تلفن مقصد را به زنگ خوردن وامي‌دارد. هنگام زنگ خوردن تلفن مقصد مركز تلفن بوق مخصوص زنگ خوردن را براي تماس گيرنده ارسال مي‌كند. اين بوق مخصوص به تماس گيرنده نشان مي‌دهد كه تلفن مقصد در حال زنگ خوردن است.
مركز تلفن تن‌هايي با فركانس۴۴۰ تا ۴۸۰ هرتز را براي تلفن تماس گيرنده پخش خواهد كرد. اين تن‌ها با چرخه‌هاي زماني مشخصي قطع و وصل مي‌شوند.
در صورتي كه تلفن مقصد اشغال باشد، مركز تلفن تن اشغال بودن خط را براي تماس گيرنده پخش خواهد كرد. اين تن از فركانس‌هاي ۴۸۰ و ۶۲۰ هرتز تشكيل شده است.

شكل ۶ مرحله صحبت كردن را نشان مي‌دهد.

در مرحله صحبت كردن، شخص مورد نظر در مقصد زنگ تلفن را شنيده و تصميم به پاسخ گويي تماس را دارد. به محض اينكه در مقصد گوشي تلفن را برمي‌دارد،
حالت Off Hook براي تلفن مقصد بوجود مي‌آيد.
اين‌بار اين حالت براي تلفن مقصد بوجود مي‌آيد. مدار محلي بسته‌شده، (بوسيله برداشتن گوشي تلفن در مقصد) و جريان از سوييچ مركز تلفن در مدار جريان مي‌يابد.
اين سوييچ با تشخيص برقراري جريان، ارتباط صوتي با تماس گيرنده را برقرار مي‌كند. اكنون ۲ تلفن مي‌توانند ارتباط صوتي را آغاز كنند.
جدول ۱ خلاصه تن‌هاي آگاه سازي كه ممكن از طرف مركز تلفن در حين يك تماس ايجاد شود را نشان مي‌دهد.

تن‌هاي آگاه سازي در حين تماس در شبكه تلفن

تن‌هاي نشان داده شده در جدول ۱ مخصوص ايالات متحده آمريكا مي‌باشند و ممكن است در سيستم بين‌المللي اين كدها كاملاً متفاوت باشند.
معمولاً همه افراد با غالب تن‌هاي تلفن خود آشنايي دارند، خصوصاً تن‌هاي شماره‌گيري، اشغال، و زنگ خوردن.

تن Congestion مابين سوييچ ها استفاده مي‌شود. تن مخصوص گوشي برداشته‌شده كه تني بلند است، هنگامي پخش مي‌شود گوشي براي مدت مديدي خارج از قلاب خود قرار بگيرد.

آدرس سيگنالينگ و تيپ و زنگ
آدرس سيگنالينگ
سيستم شماره گذاري آمريكاي شمالي
سيستم شماره‌گذاري آمريكاي شمالي (NANP) از ۱۰ رقم براي نشان دادن شماره تلفن استفاده مي‌كند. اين ۱۰ رقم به ۳ بخش تقسيم مي‌شوند: شماره منطقه، شماره مركز تلفن و شماره ايستگاه.
در سيستم اصلي NANP شماره منطقه تلفن از ۳ رقم اول شماره تلفن تشكيل شده بود كه نشان دهنده منطقه‌اي در آمريكاي شمالي و كانادا مي‌بود. اولين رقم از اين ۳ رقم هريك از اعداد ۲ تا ۹ و رقم دوم ۰ و ۱ و رقم سوم هر عددي از ۰ تا ۹ مي‌توانست باشد.
۳ رقم بعدي مربوط به مركز تلفن بود كه بطور يكتا مركز تلفني را در شبكه مشخص مي‌كرد. رقم اول و دوم هر عددي از ۲ تا ۹ بوده و رقم سوم هر عددي از ۰ تا ۹ مي‌توانست باشد.
در سيستم قبلي NANP شماره مركز تلفن و شماره منطقه نمي‌توانست يكسان باشد. به خاطر آنكه رقم دوم اين دو عدد همواره متفاوت بود.

با اين سيستم شماره‌گذاري سوييچ مي‌توانست با نگاه‌كردن به رقم دوم شماره منطقه، تشخيص دهد كه اين تماس يك تماس محلي بوده و يا يك تماس راه دور.
شماره ايستگاه از ۴ رقم پاياني شماره تلفن تشكيل شده بود. اين شماره به صورت يكتا نشانگر پورتي در سوييچ مركزي كه تماس با آن برقرار شده است مي‌باشد.
بر اساس اين روش شماره‌گذاري ۱۰ رقمي هر مركز تلفن مي‌توانست حداكثر ۱۰ هزار ايستگاه مختلف را تحت پوشش قرار دهد. براي داشتن بيش از ۱۰ هزار ارتباط براي هر سوييچ، مي‌بايست تعداد شماره مركز تلفن بيشتري تخصيص داده شود.
با افزايش تعداد تلفن‌هاي نصب شده در منازل، ايستگاه‌هاي دسسوسي كاهش يافت. اين موضوع باعث تغيير در سيستم NANP گرديد.
سيستم فعلي همان سيستم قبلي است با اين تفاوت كه در كد ناحيه و مراكز تلفن رقم اول هر عددي از ۲ تا ۹ مي‌تواند باشد و رقمهاي دوم و سوم هر عددي از ۰ تا ۹٫ اين روش شماره‌دهي تعداد كد ناحيه‌ها را افزايش داده و در نتيجه تعداد كدهاي ايستگاه‌ها نيز افزايش مي‌يابد.
در اين حالت در صورتي كه تلفن بين‌المللي باشد بايد يك رقم ۱ قبل از ۱۰ رقم شماره تلفن شماره گيري گردد.

سيستم شماره‌گذاري بين‌المللي
سيستم شماره‌گذاري بين‌المللي بر مبناي استانداردهاي E164 ITU-T, قراردارد كه تمام كشورها مي‌بايست از آن تبعيت نمايند.
در اين روش تاكيد شده است كه شماره تلفن در هر كشور نمي‌تواند از ۱۵ رقم بيشتر باشد.
۳ رقم اول نشان دهنده كد كشور است، اما همه كشورها ممكن است از تمام اين ۳ رقم استفاده نكنند.
۱۲ رقم باقيمانده نشان‌دهنده شماره خاص تلفن در آن كشور است. بعنوان مثال كد ۱ نشان‌دهنده آمريكاي شمالي است و بنابراين هنگامي كه از كشور ديگري با آمريكاي شمالي تماس مي‌گيريم بايد رقم ۱ براي دسترسي به NANP قبل از ارقام ديگر شماره‌گيري گردد. سپس ۱۰ رقم ذكر‌شده در استاندارد NANP شماره‌گيري مي‌گردد.
۱۲ رقم ذكر شده براي شماره‌هاي تلفن داخل كشورها مي‌تواند به هر طريقي كه آن كشور بخواهد تخصيص يابد. همچنين در برخي از كشورها ممكن است ارقام نشانگر تلفن بين‌المللي متفاوت باشد. مثلا در ايالات متحده براي برقراري تماس خارجي بايد ارقام ۰۱۱ شماره‌گيري گردد.

شكل ۷ شبكه آدرس‌دهي آمريكاي شمالي را نشان مي‌دهد.

در اين شكل تماس‌گيرنده از منطقه‌اي كه يك دستگاه PBX را براي ارتباط با PSTN به كار مي‌برد شروع به تماس‌گيري مي‌كند. براي عبور از PBX تماس گيرنده بايد عدد ۹ را شماره گيري نمايد (PBX‌ها به اين طريق تنظيم شده‌اند.) سپس تماس‌گيرنده بايد رقم ۱ را براي تماس خارجي و سپس ۱۰ رقم تلفن مورد نظر را شماره‌گيري نمايد.
شماره منطقه، تماس‌گيرنده را از ۲ سوييچ عبور مي‌دهد، سوييچ اول سوييچ محلي و سپس يك سوييچ IXC. شماره مركز تلفن (۳ رقم دوم) تماس گيرنده را از يك سوييچ محلي ديگر عبور داده و سپس به يك PBX منتقل مي‌كند. در نهايت شماره ايستگاه (چهار رقم پاياني) تماس‌گيرنده را به تلفن مورد نظر متصل مي‌كند.

شماره‌گيري پالس
شماره‌گيري پالس روش In-Band سوييچينگ مي‌باشد كه در تلفن‌هاي آنالوگ كه شماره‌گير‌هاي چرخشي دارند استفاده مي‌شود. هر زمان كه شماره‌گير چرخانده مي‌شود، شماره‌گير مداري را كه به مركز تلفن يا سوييچ PBX متصل است قطع و وصل مي‌كند.
شماره‌گير سوييچ را به همان روشي كه هنگامي كه گوشي بر روي پايه قرار دارد و برداشته مي‌شود، قطع و وصل مي‌كند. تعداد ارقامي كه شماره‌گيري مي‌شود، نشاندهنده تعداد بارهايي است كه سوييچ باز و بسته مي‌گردد. پس هنگامي كه عدد ۳ شماره‌گيري شود، سوييچ ۳ بار باز و بسته شده است.
شكل ۸ مراحلي را كه در شماره‌گيري رقم ۳ به روش پالس انجام مي‌شود نشان مي‌دهد.

در اين شكل با ۲ مفهوم جديد آشنا مي‌شويم: Make و Break كه از اين به بعد به آنها به ترتيب وصل و قطع گوييم.

 

هنگامي كه مدار بسته است اصطلاحا گويند كه وصل رخ داده است و هنگامي كه مدار باز است گويند قطع رخ داده.
هنگامي كه گوشي تلفن را از روي قلاب خود خارج مي‌كنيم يك وصل رخ مي‌دهد و تماس گيرنده بوق آزاد نشانگر آمادگي شماره‌گيري را از مركز تلفن دريافت مي‌كند و هنگامي كه شروع به شماره‌گيري مي‌كند، قطع و وصل‌هاي متوالي با فواصل زماني ۱۰۰ ميلي ثانيه‌اي رخ مي‌دهد.
بطور معمول يك وصل حدود ۴۰ ميلي ثانيه و يك قطع حدود ۶۰ ميل

ي‌ثانيه طول مي‌كشند و سپس در حالت وصل باقي مي‌ماند تا زماني كه رقم ديگري شماره‌گيري شود يا تلفن بر روي دستگاه قرار گيرد.
شماره‌گيري پالس فرايندي كند محسوب مي‌شود، زيرا تعداد پالسهاي توليدي بسته به ارقام شماره‌گيري شده دارد. بنابراين رقم ۹ از ۹ قطع و ۹ وصل تشكيل شده است.
رقم صفر هم با توليد ۱۰ قطع و وصل نشان داده مي‌شود. جهت افزايش سرعت شماره‌گيري روشهاي شماره‌گيري جديدي با عنوان DTMF ابداع شده‌اند. شكل ۹ نشان‌دهنده فركانس تن‌هايي است كه در روش DTMF استفاده مي‌شود.

شماره‌گيري DTMF (تن)

روش شماره‌گيري DTMF همانند پالس، روش سيگنالينگ In-Band مي‌باشد. اين روش در دستگاه‌هاي تلفن آنالوگ كه شماره‌گير‌هاي فشاري دارند به كار مي‌رود. در اين روش تنها ۲ فركانس براي هر رقم استفاده مي‌شود كه در شكل ۹ نشان داده شده است.
در هنگام شماره‌گيري رقم صفر به جاي ۱۰ قطع و وصل، تني با فركانس ۹۴۱ و ۱۳۳۶ هرتز توليد مي‌شود. زمان‌بندي در اين حالت نيز ۶۰ ميلي‌ثانيه براي قطع‌ها و ۴۰ ميلي‌ثانيه براي وصل‌ها مي‌باشد. اين فركانس در DTMF بر مبناي تمايز آنها از صداي پس زمينه انتخاب شده‌اند.
سيگنالينگ تك فركانسي و چند فركانسي
روشهاي سيگنالينگ استاندارد R1 و R2، جهت ارسال اطلاعات آدرس دهي

و نظارتي بين سوييچ‌هاي شبكه تلفن استفاده مي‌گردند. هر دو اين روشها از سيگنالينگ تك فركانسي براي انتقال اطلاعات نظارتي و از سيگنالينگ چند فركانسي براي اطلاعات آدرس دهي استفاده مي‌كنند.
سيگناليگ R2
خصوصيات سيگنالينگ R2 در استانداردهاي Q400 تا Q490، در ITU-T درج شده‌است.
لايه ارتباطي فيزيكي در R2 معمولاً يك E1 (2.048 مگابيت بر ثانيه) مي‌باشد كه مطابق استاندارد ITU-T,G704 مي‌باشد. اين ساختار از Time Slot صفر براي هماهنگ سازي و فريمينگ استفاده مي‌كند و از Time Slot شانزدهم براي سيگنالينگ ABCD استفاده مي‌كند.
ساختار ۱۶ فريمي چند فريمي امكان بكارگيري يك خط ۸ بيت Time Slot را براي همه ۳۰ كانال اطلاعات فراهم مي‌كند.