公衆交換電話網

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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[編集]

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[編集]

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[編集]

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。
end office

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ITU-Tによって共通線信号No.6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、電話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[編集]

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。

中継網がデジタル化されたデジタル網 (Digital Network)・中継網がデジタル交換機で接続された統合デジタル網 (Integrated Digital Network)・加入者機器までデジタル化した、サービス総合ディジタル網 (Integrated Services Digital Network) がある。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ITU-TによってQ.700シリーズとして共通線信号No.7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電話、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[編集]

回線交換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。

そのため、Internet Protocol閉域網を利用したNGNへの更改が行われている[1]2003年から標準化が行われ、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。2017年現在、国内全体のPSTN運用期限を設定しているのは、日本の2025年のみである。

日本の公衆交換電話網構成[編集]

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[編集]

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。

カールソン課金制御は、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。

電話料金請求書作成は、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、手作業でキーパンチするものだった。後に、OCRが導入された。

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[編集]

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る柔軟課金が可能になったため、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[編集]

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。

既存ノードである、加入者系D70形デジタル交換機・中継系D60形デジタル交換機は、2015年度に撤去が終了した。FTTHへ需要が移転したたため、残りの回線を既存の新ノードへ接続替えを行う形で行われた。

機器・回線の新設停止と維持限界[編集]

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[2]、新規需要への対応・災害復旧・地中化などの場合はメタルケーブルを敷設せず光回線や無線を使って提供することも可能となった。

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。

新ノードシステムは、1996年から商用化され、2015年に新規製造が停止した。保守対応備蓄・撤去回線の部品を整備して使用してるが、2025年に数の少ない中継交換機・信号交換機の信頼性確保が難しくなる。また、制御・監視システムも、保守が不可能となる。

契約数の減少と採算性の悪化[編集]

光回線網への移行と、利用者の携帯電話への移行により、2016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2134万件にまで減った。内訳は、NTT東日本がピーク時(2000年度末)の3147万件から1061万件[3]になり、NTT西日本が計はピーク時(1997年度末)の3156万件から1073万件[4]となった。NTT東⻄の固定電話の利用頻度も激減している。通信回数で2000年から2015年で93%の減少、通信時間で2000年から2015年で97%の減少となっている[5]。もはや、「固定電話市場は、事業者間の競争を促進するフェーズから、いかにコストをかけずにサービスを維持していくかというフェーズに移⾏した」と、NTTは宣言している。

このように利用頻度が激減した結果、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816億円の赤字に対し、補填額はわずか69億円で焼け石に水の状態になっている[6]。これは、緊急通報網や、公衆交換電話網にある電話番号管理システムの利用料金及び維持管理費用として、ユニバーサルサービス制度による基金を使用しているだけで、公衆交換電話網自体の赤字の解消を目的としているわけではないためである。

公衆交換電話網のIP網への円滑な移行[編集]

PSTNを順次廃止し、2025年までにNGNへ更改する方針がNTTにより発表されている[7]

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。

加入者宅内工事はなく、電話機などはそのまま使用すことを広報し、悪質な勧誘が行われないよう配慮することとなった。

加入電話基本料と同水準での光IP電話単体提供は困難であるため、加入者へ複数回の書面による通知の後、解約の意思表示がない場合、付加サービスとともにメタルIP電話(加入電話ISDN相当)の契約に自動移行する。NTTのメタル基本的な音声サービスは、基本料を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とする。

マイラインを廃止し、全国一律料金の通話区分のない通話サービス卸に変更することが合意された。メタルIP電話の通話サービス卸提供事業者を選択することも可能である。意思表示を行わなかった場合、4区分同一または国際未登録で国内3区分同一のマイライン事業者登録の場合、メタルIP電話の通話サービス卸によるサービスを提供する場合には、それにみなし契約で移行する。

要望事業者が全額負担することを前提に、(00XY)番号の中継選択機能・(00XY)(0AB0)番号の付加サービスのためのメタルIP電話のルーティング機能を具備する。

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

  1. 1XY通知機能
  2. 転送解除機能
  3. 着信拒否解除機能
  4. 第三者発着信制限機能
  5. 災害時優先接続機能

災害時優先電話は、輻輳発生時、「片方向セッション管理方式」で優先的に取り扱う。

公衆電話は、発側であるNTT東西が全国一律の料金設定する方向で協議中である。

双方向型番号ポータビリティを開始する。

発着2者間でIP制御網を国際標準化されたインターフェースで直接接続し、複数事業者間での従量精算機能は簡素化する。

新ノード(NS-8000)の加入者メタル電話回線収容装置を利用して、VoIP変換装置で中継IPルーターに接続する。メタル電話回線収容装置の維持限界の時期は想定が困難とされている。メタルIP電話を廃止することになった場合、局給電・利用者の既存端末の継続利用・公衆電話の課金などを、どのように技術的・経営的に確保するのかが課題となる。

切り替え工程としては、着信側準備を早期化し、移行期以降は利用しない「IP-STM変換機能」の具備を回避することとなった。

  1. IP-PIOビル環境を構築
  2. 準備ができた事業者より、IP-IP接続を開始(2021~2024年)
    1. 予め加入者交換機をIP網に接続(2021~2022年)
    2. サービス提供事業者-着信事業者間をIP-POI経由に切替(2023年前半)
    3. 発信事業者-サービス提供事業者間をIP-POI経由に切替(2023年後半)
  3. 固定電話発信の通話をIP-PIO経由に切り替え(2024~2025年)
    1. 固定電話発信サービス呼びの切り替え
    2. 固定電話の信号網・中継網の撤去

脚注[編集]

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  1. ^ “情報通信審議会 電気通信事業政策部会 電話網移行円滑化委員会 参考資料” (プレスリリース), 総務省, http://www.soumu.go.jp/main_content/000134203.pdf 2017年5月3日閲覧。 
  2. ^ “加入電話に相当する光IP電話の範囲” (プレスリリース), 総務省, http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/universalservice/kanyu.html 2015年10月22日閲覧。 
  3. ^ “平成28年度電気通信役務契約等状況報告について” (プレスリリース), NTT東日本, (2017年5月31日), https://www.ntt-east.co.jp/release/detail/20170531_01_01.html 2017年6月30日閲覧。 
  4. ^ “平成28年度電気通信役務契約等状況報告について” (プレスリリース), NTT西日本, (2017年5月31日), http://www.ntt-west.co.jp/news/1705mqxn/myxj170531a_1.html 2015年6月30日閲覧。 
  5. ^ “固定電話のIP網移⾏後のサービス 及び移⾏スケジュールについて” (プレスリリース), NTT西日本、NTT東日本, (2017年4月6日), http://www.ntt-east.co.jp/release/detail/pdf/20170406_01_01.pdf 2017年4月6日閲覧。 
  6. ^ “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” (プレスリリース), 電気通信事業者協会, (2016年9月16日), http://www.tca.or.jp/universalservice/support/comm_no32/data_1.pdf 2017年4月14日閲覧。 
  7. ^ “情報通信審議会 電気通信事業政策部会 電話網移行円滑化委員会(第34回)配布資料・議事録” (プレスリリース), 総務省, (2017年6月21日), http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/denwa/02kiban02_04000315.html 2017年6月30日閲覧。 

関連項目[編集]