公衆交換電話網

公衆交換電話網（こうしゅうこうかんでんわもう、PSTN：Public Switched Telephone Network）は、固定電話回線の電話網である。

「公衆網」、「公衆回線網」、「公衆電話網」または「公衆電話交換網」（これは、公衆電話の電話網と言う意味ではない）などとも表記する。

PSTNは別名GSTN（General STN）とも呼ぶ。

公衆交換電話網の歴史

技術の進歩を取り入れ、大容量化・多機能化が図られて来た。回線や交換設備を有効利用するため階層構造であった。

手動交換

1870年代後半の電話サービスの開始時は全て手動交換であった。中継操作に時間を要したため、通話申し込みから通話が可能になるまでの待ち時間が有る待時式であった。

自動交換

通信需要の増大に対応するため、世界的にダイヤル即時自動化が行われた。回路規模の制約から、一定の桁数のみを解釈しその他の桁の解釈を他の交換機に任せていた。

1880年代に実用化されたステップバイステップ交換機によって、電話加入区域内通話の自動化が徐々に各国で行われるようになった。加入者電話交換機において、加入者番号を解釈して接続するものであり、大規模局では4桁、小規模局では3桁のものが用いられた。また、交換手呼び出しなどの特殊機能を番号の中に割り当てた。やがて、自動ダイヤルの区域を拡大するためにダイヤル桁数の拡大が行われて、上位桁を解釈して加入者交換機間を接続する中継タンデム交換機が導入された。

1926年にクロスバー交換機が世界で初めてスウェーデンにおいて使用開始され、各国において市外通話・国際電話の全面即時自動化に利用された。柔軟な中継回線接続が可能で、中継回線の効率的な利用が可能になった。そのころの電話網構成は回線・交換設備を有効活用するため、通信量の多い局を直結する網型の斜め回線（direct circuit）と、上位局と結ぶ星型の基幹回線（basic circuit）との複合網であった。また、接続制御は、着信局にもっとも近い斜め回線から使用し、順次遠い回線を使用していた。

このころの階層構造は、次のようなものであった。

アメリカ合衆国・カナダのアナログ電話交換機時代の公衆交換電話網の階層
Class	略称	名称	機能
1	RC	Regional Center	Sectional Centerより下位の階層の輻輳で接続できなかったあふれ呼びの接続を行う最終的な階層である。相互間が完全網型接続となっている。
2	SC	Sectional Center	州に1または2設置され、州間の接続を行う。
3	PC	Primary Center	Toll Center間のあふれ呼びの接続を行うとともに、Sectional Centerへ州間接続呼びを中継する。
4	TC	Toll Center	中継タンデム交換機であり、加入者交換機間を相互接続するとともに、上位階層や他電話網との接続を行う。
	TP	Toll Point
	IP	Intermediate Point
5		local exchange	加入者交換機であり、加入者回線接続機能「BORSCHT」を提供する。
5		end office	加入者交換機であり、加入者回線接続機能「BORSCHT」を提供する。

1960年代には、制御部分がコンピュータ化され蓄積プログラム方式となったアナログ電子交換機が導入されるようになった。

1968年にITU-TによってNo.6共通線信号方式が勧告された。これは、最大2040回線に対応し、監視信号や選択信号を28ビット固定長の信号ユニットとして、アナログ回線で2400bpsのモデム信号で伝送するものであった。これにより、より多くの情報がやり取りできるようになり、ダイヤルインなどの付加機能がより提供し易くなり、電話番号の全桁の解釈を各交換機で行えるようになり、料金計算システムとのオンライン接続も行われるようになった。

デジタル化と通信の自由化

1980年代後半から、次のような目的のためデジタル化が行われた。

通信需要の増大に低コストで対応する。
通信機器の信頼性を高める。
多様なサービスの提供を可能にする。

また、通信の自由化による新規事業者の参入に対応するためにも必要なものであった。

デジタル電話網の代表格がISDNであり、デジタル化されていない電話網を特にPSTNと言って区別する向きもある（この場合POTS（Plain Old Telephone Service）とも言う）。また方式を問わずISDNも含めてPSTNとする向きもある。

PDHからSDHを経てATMが回線インターフェースとして用いられるようになった。それにより中継回線のコストが低下し、中継網の階層の簡素化が各国で行われた。加入者交換機と中継交換機の2階層として管理し、他の電話網との相互接続をそれぞれの階層で行う構成も多い。

1980年にITU-TによってQ.700シリーズとしてNo.7共通線信号方式が勧告された。これは、最大4096回線に対応し、監視信号や選択信号を最大272バイトの可変長の信号ユニットとして、4.8または64kbpsのパケット通信で伝送するものである。これにより、無応答・特定番号などの多機能転送、個人電話番号、着信課金電話番号などの、交換機間で多くの情報を双方向でやり取りする付加サービスの提供が可能となった。

NGN

Internet Protocol閉域網を利用したNGNへの更改が行われようとしている。2003年から標準化が行われている。また、2000年代中ごろから2010年代にかけての更改の方針を示した事業者も多い。

回線交換とパケット交換データ通信を統合するものとして提唱されてきたATMが、複雑で実装の難しい仕様となり、多くが事業者の内部網での使用にとどまり加入者回線への普及が進まず、そのためコストダウンも進まなかったためである。

日本の公衆交換電話網構成

ここではNTTグループの公衆交換電話網について述べる。

自動交換化時代のアナログ電話網

加入者線・端局（EO：End Office）約7000局・集中局（TC：Toll Center）526局・中心局（DC：District Center）81局・統括局（RC：Regional Center）8局の4階位であった。加入者線・端局・集中局間は2線式回線、集中局で2線 - 4線の変換を行い、集中局・中心局・統括局相互間は4線式回線であった。

課金制御は、発信元の交換機があらかじめ記憶しておいた積算表により着信先の市外局番で1度数の時間をきめて積算するものであった。そのため、自動車電話・船舶電話は相手の所在地によって発信する市外局番を加入者が変え課金単位を変化させていた。課金の集計（請求書作成）は、電話局構内に設けられた加入者課金メーターパネルを月に一度写真に撮り、手作業で書き写すというものだった。

回線損失配分計画は、効率的に網を整備するため数の多い下位回線に多くの損失を配分していた。

加入者 - 加入者：32dB
加入者 - 端局：7.5dB
端局 - 集中局：4.5dB
集中局 - 中心局：4dB
中心局 - 統括局：0dB
統括局 - 統括局：0dB

デジタル化時代の電話網

加入者線・群局（GC：Group Unit Center）・中継局（ZC：Zone Center）54局・中継局を管理する特定中継局（SZC：Special Zone Center）7局の2階位であった。

他事業者網との相互接続機能も実現された。また、課金側の事業者の交換機が相手先の交換機と通信し課金単位を決められるようになったため、携帯電話などで事業者別の課金単位の設定が可能となり、着信者課金などのサービスの柔軟性が向上した。

ADSLの局内端末装置はGC局に置かれる。

県内・県外分割後の電話網

1999年 7月の県内・県外分割後は、加入者線・群局（GC：Group Unit Center）・県内通信をうけもつ区域内中継局（IC：Intermediate Center）をNTT東・西が管理し、ICに接続する県間通信をうけもつ関門交換機・関門交換機を管理する特定中継局（SZC：Special Zone Center）7局をNTTコミュニケーションズが管理する形に再編された。

公衆交換電話網のIP網への円滑な移行

PSTNを順次廃止し、2025年までにNGNへの更改する方針がNTTにより発表されている^[1]。そのため、他事業者とはIP制御網で接続し、複数事業者間での従量精算機能は簡素化する。

光回線網への移行と、利用者の携帯電話への移行により、2014年度末における加入電話とISDNの契約数合計は、NTT東西合計で2434万件にまで減った。内訳は、NTT東日本がピーク時（2000年度末）の3147万件から1205万件^[2]になり、NTT西日本が計はピーク時（1997年度末）の3156万件から1229万件^[3]となった^[4]。

公衆交換電話網は、2006年3月期以降赤字に転落、2009年以降連続して1000億円規模の赤字を出し続けている。ユニバーサルサービスとして接続している関連電話サービスの利用者から赤字補填用の基金を集めているが、2015年3月期は818億円の赤字に対し、補填額はわずか68億円で焼け石に水の状態になっている^[5]。単純に電話として使用している利用者が現状維持を希望しているものの経営的な問題で維持が困難になっている。

本来、交換機を含む電気通信設備は、耐用年数・減価償却に要する期間が長く設定されているため、それ以前に除去した場合固定資産除去費を財務上の費用計上しなければならず、その対策も考えられている。固定電話網の構成機器については、撤去回線の部品を整備して使用するなど、機能や信頼性を維持する取り組みが続けられている。しかし、交換機などの新規製造が停止したため、移行が技術的に必須となった。

電気通信事業法の第7条により「公平かつ安定的な提供に努めなければならない」ユニバーサルサービスとして、加入電話、公衆電話、緊急通報が指定されていたが、2011年4月より、加入電話に相当する光IP電話が、新たにユニバーサルサービスの対象となり^[6]、地中化などの場合はメタルケーブルを再敷設せず光や無線を使って提供することも可能となった。

基本的な音声サービスは、基本料を可能な限り現状と同等の水準を維持し、通話料金をIP電話同等の全国均一を目指すため、通話品質基準（遅延条件等）を携帯電話並みに見直し、事業継続した場合に大幅な値上げが避けられないサービスについては、加入者機器での機能代替を案内する。メタル回線を継続使用することを希望する顧客に対しては、電話局内にVoIPゲートウェイを設置してIP化を行うため、切り替え時には加入者宅内工事はなく、電話機等はそのまま継続利用する。

双方向型番号ポータビリティを開始する。また、IP回線提供者以外がIP電話を提供することについても検討中である。

マイライン/中継電話機能は装備しない（IP網では距離課金が無いため、中継電話が事業として成り立たない）。公衆電話は、事業者一律での料金設定となる。

緊急通報の回線保留機能は、モバイル、IP電話発信時と同様に「コールバック」により対応する。

注

^ “固定電話の今後について”. NTT (2015年11月8日). 2015年11月8日閲覧。“電話網からIP網への円滑な移行に関する取組状況について”. 総務省 (2013年4月15日). 2015年11月8日閲覧。
^ "平成26年度電気通信役務契約等状況報告について" (Press release). NTT東日本. 29 May 2015. 2015年10月22日閲覧。
^ "平成26年度電気通信役務契約等状況報告について" (Press release). NTT西日本. 29 May 2015. 2015年10月22日閲覧。
^ "電気通信サービスの契約数及びシェアに関する四半期データの公表（平成26年度第4四半期（3月末））" (Press release). 総務省. 23 June 2015. 2015年10月22日閲覧。
^ "ユニバーサルサービス制度における番号単価の算定について" (PDF) (Press release). 電気通信事業者協会. 18 September 2015. 2015年10月22日閲覧。
^ "加入電話に相当する光IP電話の範囲" (Press release). 総務省. 2015年10月22日閲覧。