Fundamenty: Czym jest Sygnalizacja?

W sieci telefonicznej komunikacja to nie tylko głos. Zanim dwie osoby będą mogły rozmawiać, sieć musi zestawić, utrzymać, a następnie rozłączyć połączenie. Cały ten proces jest sterowany przez sygnalizację, która jest wymianą informacji (innych niż dane użytkownika) związanych z zarządzaniem połączeniami. Jest to niczym układ nerwowy sieci telekomunikacyjnej, niezbędny dla jej prawidłowego funkcjonowania.

Sygnalizacja działa przede wszystkim w trzech obszarach funkcjonalnych:

• Sygnalizacja w łączu abonenckim: Wymiana informacji między stacjami abonenckimi (telefonami) a centralą telefoniczną.
• Sygnalizacja międzycentralowa: Wymiana informacji między różnymi centralami uczestniczącymi w połączeniu.
• Sygnalizacja wewnątrz centrali: Wymiana informacji sterujących między elementami w obrębie jednej centrali.

Rodzaje Mechanizmów Sygnalizacji Analogowej

Sygnalizacja analogowa opiera się na prądach elektrycznych lub tonach. W zależności od rodzaju użytego sygnału, możemy ją podzielić na różne kategorie:

• Sygnalizacja Prądem Stałym (DC): Jest to najprostsza metoda, zazwyczaj realizowana poprzez przerywanie lub zmianę kierunku prądu stałego płynącego w pętli abonenckiej.
  Przykład: Podniesienie słuchawki powoduje przepływ prądu stałego, sygnalizując centrali chęć połączenia.
• Sygnalizacja Prądem Przemiennym (AC): Ta metoda wykorzystuje określone tony lub częstotliwości do przekazywania informacji sygnalizacyjnych.
  • Sygnalizacja w paśmie: Sygnały znajdują się w normalnym paśmie częstotliwości głosu (300-3400 Hz). Tego typu tony mogą czasami kolidować z mową.
  • Sygnalizacja poza pasmem: Sygnały są poza pasmem częstotliwości głosu, często na wyższych częstotliwościach (np. 3825 Hz). To pozwala uniknąć zakłóceń z danymi użytkownika, ale wymaga specjalnego filtrowania.
• Rodzaje funkcji realizowanych przez sygnalizację:
  • Funkcja Nadzorcza (liniowa): Wykrywa i realizuje zmiany stanu łącza (np. dzwonienie, zajęcie linii przez centralę, rozłączenie).
  • Funkcja Wybiercza (adresowa): Przesyła informacje adresowe (wybrane cyfry numeru). Poza prostymi adresami, może zawierać również dodatkowe sygnały, takie jak żądanie przesłania kolejnej cyfry czy potwierdzenie odbioru określonego sygnału.
  • Funkcja Zarządzania: Obejmuje przesyłanie informacji związanych z zarządzaniem łączami, takich jak informacje taryfikacyjne, alarmy czy status blokady. Informacje te są kluczowe dla operatorów sieci.

Zestawianie Połączeń Analogowych: Proces Krok po Kroku

Droga prostej analogowej rozmowy telefonicznej od wywołującego do wywoływanego abonenta obejmuje skoordynowaną wymianę sygnałów, która umożliwia sieci zestawienie połączenia.

Fazy Zestawiania Połączenia

1. Preselekcja (Stan Spoczynku / Odłożona Słuchawka): Telefon abonenta wywołującego znajduje się początkowo w stanie odłożonej słuchawki, przez co przez pętlę abonencką nie płynie prąd stały.
2. Żądanie Obsługi (Podniesienie Słuchawki): Abonent podnosi słuchawkę, przechodząc w stan podniesionej słuchawki. Centrala wykrywa przepływający prąd stały.
3. Sygnał Zgłoszenia Centrali: Centrala wysyła sygnał zgłoszenia (zazwyczaj ton 400-450 Hz) w celu potwierdzenia gotowości do wybierania numeru. Jest to sygnał prądu przemiennego w paśmie.
4. Sygnalizacja Adresowa (Wybieranie Numeru): Abonent wywołujący wybiera żądany numer.
   • Wybieranie Impulsowe: W starszych telefonach cyfry są przesyłane poprzez krótkie przerwy w prądzie stałym w pętli (np. „1” to jedna przerwa, „0” to dziesięć przerw) z częstotliwością około 10 Hz.
   • Wybieranie DTMF (Dual Tone Multi-Frequency): Nowoczesne telefony generują unikalne pary specyficznych tonów audio (np. jeden z grupy niskich częstotliwości i jeden z grupy wysokich) dla każdej cyfry. Umożliwia to zakodowanie 16 różnych sygnałów.
     
5. Sygnały Postępu Połączenia (do dzwoniącego): W trakcie zestawiania połączenia centrala wysyła różne sygnały do dzwoniącego:
   • Sygnał Zwrotny Dzwonienia: Przerwany ton (np. 400-450 Hz) informujący, że telefon wywoływanego dzwoni.
   • Sygnał Zajętości: Przerwany ton (np. 400-450 Hz, szybki rytm) informujący, że linia wywoływanego jest zajęta.
   • Sygnał Niedostępności (Sygnał Natłoku): Przerwany ton (np. 400-450 Hz, jeszcze szybszy rytm) sygnalizujący brak wolnych zasobów sieciowych.
   • Sygnał Marszrutowania: Ton przerywany (50ms emisji, 50ms ciszy), wskazujący drogę przez sieć.
6. Dzwonienie do Abonenta Wywoływanego: Centrala wysyła sygnał dzwonienia prądem zmiennym o wysokim napięciu (np. 80V przy 15-25 Hz) do telefonu abonenta wywoływanego, aby uruchomić dzwonek.
7. Połączenie (Connection): Gdy abonent wywoływany podniesie słuchawkę (przechodzi w stan off-hook), sygnał dzwonienia ustaje, a centrala ustanawia dedykowaną ścieżkę głosową przez swoją macierz komutacyjną.
8. Rozmowa: Analogowe sygnały głosu są teraz bezpośrednio transmitowane między dwoma abonentami.

Rozłączanie Połączenia (On-Hook)

Proces rozłączania rozpoczyna się, gdy którykolwiek z abonentów odłoży słuchawkę.

• Inicjacja: Kiedy abonent odłoży słuchawkę (przejdzie w stan on-hook), centrala wykrywa zanik prądu stałego w pętli abonenckiej.
• Sygnał Zwolnienia: Centrala przesyła sygnał zwolnienia przez sieć, aby zwolnić zarezerwowane zasoby. Centrala monitoruje połączenie i czeka około 90 sekund, aż drugi abonent również odłoży słuchawkę. Jeśli drugi abonent nie odłoży słuchawki w tym czasie, może zostać wysłany sygnał zajętości lub połączenie zostanie rozłączone siłą.
• Zakończenie Połączenia: Po odłożeniu słuchawki przez obu abonentów, połączenie zostaje całkowicie rozłączone, a wszystkie związane z nim zasoby sieciowe są zwalniane.