شبکه تلفن عمومی سوییچ‌شده (PSTN) یکی از قدیمی‌ترین و پراستفاده‌ترین روش‌های ارتباطی در جهان است. این شبکه از طریق خطوط مسی، مراکز سوئیچینگ و زیرساخت‌های مخابراتی، امکان برقراری تماس‌های صوتی را برای کاربران فراهم می‌کند. با وجود ظهور فناوری‌های جدید مانند VoIP و ارتباطات بی‌سیم، PSTN همچنان در بسیاری از مناطق و صنایع به‌عنوان یک راهکار پایدار و قابل‌اعتماد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

PSTN چیست؟

PSTN (Public Switched Telephone Network) یک سیستم ارتباطی قدیمی و گسترده است که برای انتقال تماس‌های صوتی از طریق خطوط تلفن سیمی طراحی شده است. این شبکه شامل کابل‌های مسی، فیبر نوری، مراکز مخابراتی و سیستم‌های سوئیچینگ است که تماس‌های تلفنی را به مقصد مناسب هدایت می‌کنند. PSTN به صورت مدار سوئیچینگ کار می‌کند، به این معنی که برای هر تماس، یک مسیر اختصاصی بین فرستنده و گیرنده برقرار می‌شود که تا پایان مکالمه فعال باقی می‌ماند. 

PSTN برای دهه‌ها ستون فقرات ارتباطات صوتی در سراسر جهان بوده است و به دلیل قابلیت اطمینان بالا، کیفیت صدای پایدار و پوشش گسترده، همچنان در بسیاری از مناطق استفاده می‌شود. با این حال، با ظهور فناوری‌های دیجیتال و اینترنتی مانند VoIP، استفاده از PSTN در حال کاهش است، زیرا فناوری‌های جدیدتر انعطاف‌پذیری بیشتری ارائه می‌دهند و هزینه‌های ارتباطی را کاهش می‌دهند.

تاریخچه و تکامل PSTN

شبکه تلفن عمومی سوییچ‌شده (PSTN) ریشه در اختراع تلفن توسط الکساندر گراهام بل در سال ۱۸۷۶ دارد. در ابتدا، ارتباطات تلفنی به‌صورت دستی و از طریق اپراتورهای انسانی برقرار می‌شدند، جایی که اپراتورها تماس‌های ورودی را دریافت کرده و آنها را به مقصد مناسب متصل می‌کردند. این روش ابتدایی، به‌دلیل افزایش تعداد کاربران و نیاز به برقراری ارتباط سریع‌تر، کارآمد نبود و در نتیجه سیستم‌های سوئیچینگ خودکار در اوایل قرن بیستم معرفی شدند. این تحول باعث شد که تماس‌ها بدون نیاز به اپراتور انسانی و از طریق مراکز تلفنی خودکار برقرار شوند. 

با پیشرفت فناوری PSTN در دهه‌های بعدی بهبود یافت و از سیستم‌های آنالوگ به سیستم‌های دیجیتال ارتقا پیدا کرد. در دهه ۱۹۸۰ فناوری‌های دیجیتال مانند شبکه دیجیتال خدمات یکپارچه (ISDN) معرفی شدند که امکان انتقال داده‌های صوتی و غیرصوتی را با کیفیت بالاتر فراهم کردند. همچنین، با توسعه فیبر نوری و تجهیزات سوئیچینگ پیشرفته، کارایی و ظرفیت این شبکه افزایش یافت. باوجود گسترش فناوری‌هایی مانند VoIP که ارتباطات اینترنتی را ممکن می‌سازند PSTN همچنان به‌عنوان زیرساخت اصلی بسیاری از ارتباطات تلفنی در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد و در برخی مناطق به‌عنوان یک شبکه پشتیبان برای ارتباطات اضطراری باقی مانده است.

اجزای اصلی شبکه PSTN

• خطوط مشترک (Subscriber Lines):

خطوط مشترک، ارتباط فیزیکی بین تلفن‌های کاربران و مراکز مخابراتی را فراهم می‌کنند. این خطوط معمولاً از کابل‌های مسی تشکیل شده‌اند و وظیفه انتقال سیگنال‌های صوتی بین مشترک و شبکه را بر عهده دارند. امروزه برخی از این خطوط با فناوری‌های جدید مانند فیبر نوری جایگزین شده‌اند.

• سوئیچینگ تلفنی (Telephone Switching):

سیستم سوئیچینگ تلفنی مسئول هدایت و برقراری تماس‌ها بین مشترکان شبکه است. این سیستم ابتدا به‌صورت مکانیکی کار می‌کرد، اما امروزه از سوئیچ‌های دیجیتال برای پردازش سریع‌تر و کارآمدتر استفاده می‌شود. فرآیند سوئیچینگ به‌طور خودکار تماس‌های ورودی را شناسایی کرده و آنها را به مقصد مناسب متصل می‌کند.

• مرکز مخابراتی (Central Office):

مرکز مخابراتی نقش مدیریت و هدایت تماس‌های تلفنی را در منطقه‌ای خاص بر عهده دارد. این مراکز شامل تجهیزات سوئیچینگ، خطوط ارتباطی و پایگاه‌های داده برای نگهداری اطلاعات کاربران هستند. هر منطقه دارای یک یا چند مرکز مخابراتی است که تماس‌های محلی و بین‌شهری را هدایت می‌کنند.

• شبکه انتقال (Transmission Network):

شبکه انتقال شامل فیبر نوری، کابل‌های مسی، امواج رادیویی و ماهواره‌ها است که برای جابه‌جایی سیگنال‌های تلفنی در فواصل طولانی به‌کار می‌رود. این شبکه به مراکز مخابراتی امکان می‌دهد تا تماس‌ها را به مقصدهای مختلف در سطح ملی و بین‌المللی ارسال کنند. فناوری‌های جدید مانند VoIP و شبکه‌های موبایلی نیز به بخشی از این زیرساخت تبدیل شده‌اند.

نحوه عملکرد PSTN

1. شروع تماس:

فرآیند برقراری تماس در PSTN با گرفتن شماره مقصد آغاز می‌شود. وقتی کاربر شماره‌گیری می‌کند، سیگنالی از طریق خط مشترک (Subscriber Line) به مرکز مخابراتی (Central Office) ارسال می‌شود تا مسیر تماس مشخص شود.

2. پردازش و مسیریابی:

مرکز مخابراتی شماره دریافت‌شده را بررسی کرده و مسیر مناسب برای انتقال تماس را مشخص می‌کند. اگر تماس درون‌شهری باشد، مستقیماً به مقصد هدایت می‌شود؛ اما اگر تماس بین‌شهری یا بین‌المللی باشد، از طریق شبکه انتقال (Transmission Network) به مرکز مخابراتی مقصد ارسال خواهد شد.

3. برقراری ارتباط:

پس از مسیریابی، مرکز مخابراتی یک مدار ارتباطی بین تماس‌گیرنده و مخاطب برقرار می‌کند. این ارتباط می‌تواند از طریق کابل‌های مسی، فیبر نوری، امواج رادیویی یا ماهواره‌ای انجام شود.

4. انتقال صوت:

پس از برقراری تماس، صوت به‌صورت سیگنال‌های الکتریکی (در خطوط مسی) یا دیجیتال (در سیستم‌های مدرن) منتقل می‌شود. در سوئیچینگ دیجیتال، سیگنال‌های صوتی ابتدا رمزگذاری و فشرده‌سازی شده و سپس از طریق شبکه انتقال داده می‌شوند.

5. پایان تماس:

وقتی یکی از طرفین تماس را قطع کند، مدار ارتباطی از بین می‌رود و منابع شبکه آزاد می‌شوند تا برای تماس‌های دیگر استفاده شوند. این مرحله باعث بهینه‌سازی مصرف پهنای باند و کاهش هزینه‌ها در شبکه PSTN می‌شود.

مزایا و معایب PSTN