단국

전화망의 최하위 구계위로서 가입자와 직접 연결되어 있는 교환국을 의미하며 가입자 수가 적어 한 개의 교환국으로 이루어진 경우를 단국지라 하고 가입자 수가 1만 가입자가 넘어서 여러 개의 분국으로 나누어 이루어진 경우를 복국지라고 한다.

SS7

고속 데이터 전송이 가능하고 신호의 정보를 가변으로 구성할 수 있는 새로운 형태의 신호방식을 의미한다.

기간회선

국계위 상에서 직속 상위국과의 사이 및 총괄국 상호간에 연결된 회선이며 바이패스 회선을 갖지 않는 국간의 호 접속이나 바이패스 회선에서 차단되는 호의 접속에 사용된다.

전화망의 이해

전화의 역사

전신

• 현대적 전기 통신의 시초
• 1837년 Samuel F.B.Morse에 의해 발명
• 타 지역으로 정보를 전달하기 위한 최초의 장치

모스부호

• 1844년에 개발된 상업용의 전신 시스템에 사용한 부호
• 전압에 의해 짧고, 긴 코드 패턴 작성

전화의 역사

• 1876년, Alexander Graham Bell에 의해 발명
• 1877년, 상자모양의 첫 전화기 등장

(1)초기의 전화망 형태

• 교환기 없이 전화와 전화 사이를 직접 연결
• 사용자가 n명이면, n(n-1)/2개의 회선이 필요
• 메쉬형 구조

(2)최초의 교환기 등장

• 메쉬형 구조는 연결 비용이 많이 들고, 관리가 어려움
• 1878년 1월 최초의 교환기 설치
• 최초에는 하나의 수동 교환기에 모든 전화기가 연결

(3)수동식 교환기 등장

• 교환수에 의한 수동 교환방식의 한계 인식

(4) 자동식 교환기 등장

다단계구조의 전화망

• 전화망 형태
  • 전화기의 증가로 많은 교환기 필요
  • 교환기를 계층적으로 구성
  • 다단계 형태로 발전
  • 북미에서는 5단계를 제안했으나 교환기 시스템 통합으로 3~4단계 계위로 구성
  • 교환기 사이의 통신은 TDM 방식을 이용한 디지털 통신 사용 시작
  • 2단계 구조의 전화망 형태
    • 

전화의 역사

• 1960년대 초반, Bell 사는 늘어나는 가입자 수용과 효과적인 제공을 위해 디지털 전송망의 필요성을 느끼기 시작
• 이에 따라 1940년대에 발표된 TDM(Time Division Multiplexing) 기술을 실용화하여 T1방식의 디지털 전송기술을 개발
• 이에 따라 교환국과 가입자 사이에는 아날로그 신호가, 교환국과 교환국 사이에는 디지털 신호를 사용
• 이후 디지털 교환기가 개발되어 현재와 같은 형태의 전화망이 구축

전화망의 구성

전화망의 진화단계

• 지역에 산재하는 가입자를 하나의 시내 교환기에 수용(A)
• 가입자 수가 일정 수준에 이르면 (B)와 같이 분국 생성
• 분국 생성 후 일부 가입자를 새로운 교환기에 옮김
• 여러 지역에 같은 형태의 교환국이 설치되면 (C)와 같이 교환기 상호간을 중계선으로 연결
• 이후 각 기능이 독립되어 (D)와 같이 중계교환기 설치
• 중계 교환기가 증가되면 (E)와 같이 중계교환기 상호간을 중계선으로 연결한 통신망이 형성됨
• 

디지털 신호의 필요성

• 가입자 선로를 제외하고는 거의 모두 디지털 신호를 사용
• 디지털 신호는 오직 두 가지의 전압만을 사용하기 때문에 본래의 신호로 복구하기 위해 회선 중간에 디지털 재생기를 삽입하는 것이 가능
• 디지털 신호는 다수의 재생기를 거쳐 전송될 수 있고 정보의 손실 없이 먼 거리까지 전파가 가능 반면 아날로그 신호는 증폭이 되면 어느 정도의 손실이 있게 마련이고 손실은 누적 됨
• 디지털 전송의 에러율이 더 낮음
• 음성, 일반자료, 음악, 그리고 영상 등의 데이터를 함께 다중화 시킬 수 있기 때문에 회로 및 장비를 보다 효율적으로 사용하고 더 많은 데이터를 전송할 수 있음
• 디지털 전송은 아날로그 전송에 비해 비용이 적게 소요
• 아날로그 전송에서는 대륙 간의 전송에 있어 수백 개가 될 수도 있는 증폭기를 거치면서 생기게 되는 손실을 재생해 주어야 함
• 반면 디지털 전송에 있어서는 0과 1만 인식이 가능하면 충분하기 때문에 아날로그 방식에서와 같이 많은 증폭은 필요하지 않음

전화망에 사용되는 시설

• 전화망의 시설은 전송시설과 교환시설로 구성
• 전송시설은 가입자 선로, 중계선(Trunk) 시설로 구분
• 교환시설은 시내교환기, 시외교환기, 중계교환기, 국제관문국으로 구성
• 
• 전송 시설 (1)
  • 가입자 선로
    • 가입자 전화기를 시내 교환국에 연결시키는 전송설비
    • 대부분의 경우 한 쌍의 케이블을 이용하지만 가입자 선로 집선장치
    • 원격 교환장치 등과 같은 시스템을 적용하는 경우도 있음
  • 시내 중계선
    • 시내 교환국 상호간, 시내 교환국과 시외 교환국을 연결하는 전송설비
    • 케이블, 중계기, 아날로그 및 디지털 반송장치로 구성
    • 동축케이블, 무선, 광섬유 케이블 등을 이용한 대용량 전송장치로 구성되는 경우도 있음
  • 시외 중계선
    • 시외 교환국 상호 간, 시내 교환국과 다른 지역의 시 외 교환국을 연결하는 전송설비
    • 전송 구간이 수백 Km에 이르는 경우도 있음
    • 마이크로웨이브, 동축케이블, 광케이블 등과 다중화를 위한 전송장비로 구성
• 교환시설(2)
  • PSTN 구성
    • PSTN은 크게 엑세스 망, 교환기, 교환기 대 교환기 간의 국간망 등 3가지 구성요소로 이루어져 있음
  • 액세스 망
    • 가입자 전화에서부터 전화국에 설치된 교환기까지의 구간을 의미
    • 음성신호를 포함하여 다양한 신호를 교환기까지 전달하는 역할을 수행
    • 교환기는 반경 4km 안에 있는 가입자가 존재하는 것을 기본으로 설계
    • 4km가 넘는 가입자들의 경우에는 RSS(Remote Subscriber Switch system)를 사용
    • RSS는 원거리에 있는 가입자를 수용할 뿐만 아니라 PCM 기술과 함께 사용되어 가입자에서 전화국까지 연결에 필요한 케이블 용량을 획기적으로 줄일 수 있음
  • 시내 교환기
    • 가입자와 직접 연결되어 있는 교환기
    • “클래스 5 교환기” 또는 “TDM 교환기” 라고도 함
    • 시내 교환기는 “call forwarding”과 “call waiting” 같은 서비스를 처리하며 최근에는 거의 대부분의 “call recording”과 과금 처리를 수행
    • 과거 이러한 기능은 클래스 4 시외 교환기에서 수행
    • 일반적으로 시내 전화사업자는 시내 교환기와 중계 교환기를 모두 소유하고 있으며 이들 스위치는 동일한 하드웨어를 갖고 소프트웨어만 다름
    • 시내 교환기에 연결된 모든 가입자에게는 7 ~ 8 자리의 번호가 할당
    • 상위 3 ~ 4 자리는 시내 교환기의 번호를 의미하며, 하위 4 자리는 각각의 가입자를 나타내는 번호를 의미
    • 과거 시내 교환기는 단지 시내통화만 제공하였지만 현재는 시외통화까지 모두 제공
  • 중계(Tandem) 교환기
    • 가입자와 직접 연결되지 않고 시내 교환기를 서로 연결해주는 기능을 수행
    • “클래스 4 교환기” 또는 “TDM 교환기”라고 불리기도 함
    • 과거에는 대부분의 “Call Recording”과 과금 관련 정보가 중계 교환기에서 처리가 되었으나 현재에는 시내 교환기에서 대부분 처리
    • 중계(Tandem)라는 의미는 말 그대로 여러 개를 순차적으로 연결한다는 뜻으로 트렁크들을 연속적으로 연결하는 것을 의미
    • 중계 교환기는 시내 다른 지역과의 연결을 제공하는 섹터 중계 교환기(Sector Tandem Switch)와 다른 통신사업자로의 장거리 통화를 제공하기 위한 액세스 중계 교환기(Access Tandem Switch)로 구분
  • 시외 교환기
    • “Trunk Exchange” 또는 “Transmit Switch”라고 불리기도 함
    • 시외 통화 트랜잭션(Toll Call Transaction)을 처리
    • 장거리 통화를 처리하는 교환기
    • 도시의 크기에 따라 하나 이상의 시외 교환기가 위치
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우리나라 전화망의 국계위

• 총괄국(Regional Center)
• 중심국(Distinct Center)
• 집중국(Toll Center)
• 단국(End Office)
• 가입자(Local Loop)
• 

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• 1980년대 중반까지 국내 전화망은 서울, 대구, 대전, 광주 등 4개 도시의 최상위 총괄국을 중심으로 약 20여 개의 중심국을 설치, 운영
• 전자교환기의 대량 보급에 따라 중심국과 집중국 기능이 통합
• 국 단위 통화건의 모든 상위국들을 단국으로 전환
• 국내 전화망은 3계위로 축소
• 중심국 이상을 연결하는 중계망은 일반적으로 메쉬형으로 구성
• 중심국을 관할 구역 내의 통화권 모국에 연결하는 중계망은 경제성을 감안하여 스타형으로 구성
• 통화량이 많은 인접지역간은 직통회선을 구성하여 통화량을 효율적으로 중계
• 

단국(End Office)

• 전화망의 최하위 국계위로서 가입자와 직접 연결되어 있는 교환국을 의미
• 가입자 수가 적어 한 개의 교환국으로 이루어진 경우를 단국지(Single-Office Area)
• 가입자 수가 1만 가입자가 넘어서 여러 개의 분국(Local Office)으로 나누어 이루어진 경우를 복국지(Multiple-Office Area)
• 한편 분국수가 20~30국 이상의 대규모 시내 전화망에서는 국 사이의 경로수가 많아지기 때문에 시 내 중계교환기능을 제공하는 시내 중계국을 두어 통신망을 운용

집중국(Toll Center)

• 중심국 다음의 하위국으로 중심국이 처리하는 영역을 분할하여 처리하는 기능을 수행
• 단국으로부터의 중계선을 통합하여 단국 상호 간에 교환 접속 기능을 제공
• 해당 지역 이외의 국에 대한 시외 통화는 상위국에서 교환 접속

중심국(District Center)

• 집중국군의 중심이 되는 계위를 중심국
• 소속 집중국간의 통화 및 다른 중심국과의 중계교환을 행함

총괄국(Regional Center)

• 중심국군의 중심을 총괄국
• 다단중계의 중추역할을 하는 최상위국
• 시외 대역제에 있어서 최상위에 위치

전화망의 계층별 연결 회선

• 기간 회선(Basic Trunk)
  • 국 계위 상에서 직속 상위국과의 사이 및 총괄국 상호간에 연결된 회선
  • 바이패스 회선을 갖지 않는 국간의 호 접속이나 바이패스 회선에서 차단되는 호의 접속에 사용
• 바이패스 회선 (By-pass Trunk)
  • 구역이 다르게 떨어져 있더라도 트래픽이 많은 국간에는 직통회선을 연결하여 직접 접속
  • 트래픽을 모두 상위국으로 돌려 중계한다면 총괄국과 중심국에 과도한 부하가 부여되어 문제발생 가능성 존재
  • 바이패스 회선으로 트래픽 분산

전화망의 동작 및 신호방식

전화망의 동작 단계

• 수화기가 후크(Hook)를 누르고 있는 온 후크(On-Hook) 단계
  • 발신자가 전화를 걸기 전에 수화기가 후크(Hook)를 누르고 있는 상태
  • 48V DC 회로가 열려 있어 전화기의 비동작 상태를 알려줌
  • 
• 수화기를 들어 올리는 오프 후크(Off-Hook) 단계
  • 사용자가 전화를 걸기 위해 수화기를 전화기로부터 들어 올리는 단계
  • 교환기와 전화기 사이의 루프(Loop) 형성
  • 교환기는 이 전류의 흐름을 찾으면 발신음(350와 440Hz 연속적인 톤(Tone))을 전화기에 송신
• 전화기의 다이얼을 돌리거나 번호를 누르는 다이얼링(Dialing) 단계
  • 발신자가 착신자의 전화번호(주소)를 입력
  • 펄스를 생성하는 다이얼(Dial)식 전화 또는 음을 생성하는 푸쉬(Push)식 전화 사용하여 전화번호를 교환기에 전달
• 신호 전달경로를 결정하는 스위칭(Switching) 단계
  • 교환기는 착신자의 전화번호를 기반으로 착신자의 전화기와 연결되어 있는 교환기까지 비어있는 회선을 선택하여 접속
  • 상위 교환기는 전화번호를 분석하여 착신교환기를 결정
• 전화벨을 울리는 전화벨 울리기(Ringring) 단계
  • 교환기가 착신 가입자의 라인에 20Hz의 90V 신호를 보내어 착신자의 전화벨을 울리게 됨
  • 착신자의 전화가 울리는 동안 교환기는 발신자에게 재신호(Ringback) 음을 보내는데 440Hz, 480Hz 톤(Tone)의 신호음을 사용
  • 동시에 교환기는 ACM(Address Complete Message) 메시지를 국간 전송구간을 거쳐 발신자가 접속되어 있는 교환기로 전송
  • 발신자가 접속되어 있는 교환기는 ACM 메시지를 링잉 톤으로 변화시켜 발신자에게 전송
  • 착신자의 전화가 사용 중이면 교환기는 발신자에게 480Hz와 620Hz 톤(tone)의 신호음을 송신
• 상대방과 대화를 나누는 말하기(Talking) 단계
  • 착신자가 전화가 울리고 있는 것을 듣고 전화를 받음
  • 착신자가 전화를 받는 순간 착신자의 전화기에도 오프 후크(Off-Hook)가 발생
  • 루프(Loop) 회로가 닫힘

신호(Signaling)방식

• 전화망에서 통신망을 구성하는 요소 상호간에 통화회선의 설정, 유지,과금 및 복구 등과 같은 일련의 기능을 제어하기 위해 필요한 정보를 서로 교환하는 절차

• 가입자선 신호(단말기와 교환기 사이의 신호)

  • 송수화기를 들거나 내리는 것을 알리는 발호신호와 복구신호
  • 다이얼 숫자를 보내는 선택신호
  • 발신음과 벨 신호를 보내는 응답신호와 호출신호

• 국간 신호(교환국 사이의 신호)

  • 선택신호
    • 다이얼 숫자 정보 등의 중계 경로 선택에 필요한 제어 정보
  • 감시신호
    • 호의 상태를 감시하고 이것에 기초하여 필요한 제어를 행하기 위한 신호

• (1) 통화로 신호방식

  • 주소 신호 방식
    • 전화번호를 통해서 착신자의 단말기를 제어하기 위해 필요한 정보를 서로 교환하여 신호제어
    • 전화번호는 전화망에 수용된 상대 가입자 또는 특수기능을 구분해서 선택할 수 있는 수단을 제공
  • Loop Start 신호방식
    • 온 후크(On Hook)와 오프 후크(Off Hook) 상태를 나타내기 위해 사용되는 관리 신호기술
  • Ground Start 신호방식
    • 온 후크(On Hook)와 오프 후크(OffH) 상태를 나타내기 위해 사용되는 관리 신호기술
    • 스위치와 스위치가 연결 될 때 처음에만 사용
    • Loop Start 신호 방식과 다른 점은 Ground Start 신호 방식이 팁(Tip)과 링(Ring) 라인이 닫치기 전에 양 끝단에서 그라운드 감지 수

• (2) 공통선 신호방식

  • SS7
    • 공통선 신호방식의 원리
      • 기존 PSTN의 신호방식
      • 신호와 트래픽이 동일한 회선, 즉 동일한 경로를 통하여 전달
      • 단순한 음성 통화로 설정 및 해지를 위한 방식
      • 다양한 신규 서비스의 출현, 대용량 데이터 전송에 비효율적, 점점 복잡해지는 망 구성에 효율적으로 대처할 수 없음
      • 신호와 트래픽을 분리하여 통신망을 구성, 신호 정보와 트래픽 정보를 분리하여 처리
    • 특징
      • 고속 데이터 전송
      • 통화회선과 신호회선의 분리
      • 다량의 통화회선을 하나의 신호회선으로 제어
      • 통화회선의 양방향 운용 및 신호 기능의 집중화