Porównanie PSTN i nowoczesnych sieci komórkowych

Porównanie PSTN i nowoczesnych sieci komórkowych

Dziś przyjrzymy się kluczowym różnicom między tradycyjną siecią telefonii stacjonarnej PSTN a współczesnymi systemami komórkowymi. Mimo że obie służą do transmisji głosu i danych, ich fundamenty technologiczne, architektura, sposób działania i oferowane możliwości różnią się zasadniczo. Zrozumienie tych różnic jest kluczowe dla inżynierów telekomunikacyjnych, integratorów systemów oraz specjalistów IT zajmujących się systemami komunikacji głosowej i transmisją danych.

Definicje i podstawowe założenia

PSTN (Public Switched Telephone Network) to publiczna komutowana sieć telefoniczna, która opiera się na połączeniach obwodowych (circuit-switched). Przesyłanie głosu odbywa się w sposób ciągły, a każda rozmowa zajmuje dedykowany kanał przez cały czas jej trwania. Technologia PSTN bazuje na infrastrukturze miedzianej i centralach komutacyjnych.

Nowoczesne sieci komórkowe to sieci cyfrowe, w większości przypadków oparte na architekturze pakietowej (packet-switched), takie jak LTE, 5G czy wcześniej 3G. Głos i dane przesyłane są w formie pakietów IP, a połączenia realizowane są dynamicznie w zależności od zapotrzebowania i dostępnych zasobów.

Architektura sieci

Funkcjonalność i usługi

Tradycyjna sieć PSTN była projektowana z myślą głównie o transmisji głosu, z niewielką możliwością przesyłania danych (modemy, fax). Nie oferowała elastyczności ani usług multimedialnych. Współczesne sieci komórkowe zostały zaprojektowane od podstaw jako platformy uniwersalne – obsługujące zarówno głos, jak i szerokopasmową transmisję danych, wideorozmowy, komunikację maszynową (IoT), lokalizację, a także zaawansowane usługi bazujące na chmurze.

W PSTN użytkownik miał dostęp do prostych funkcji, takich jak przekierowanie połączeń, połączenia oczekujące, poczta głosowa. Sieci mobilne natomiast integrują funkcje takie jak aplikacje VoIP, wsparcie dla połączeń w sieciach Wi-Fi, przełączanie sesji pomiędzy komórkami, kontrola jakości transmisji i adaptacja kodeków głosowych w czasie rzeczywistym.

Zarządzanie i skalowalność

Zarządzanie PSTN było zcentralizowane i wymagało fizycznych modyfikacji infrastruktury – np. podczas rozbudowy sieci konieczne było instalowanie nowych kabli, central i przekaźników. W sieciach komórkowych zasoby są wirtualizowane, a zarządzanie ruchem odbywa się programowo, często z wykorzystaniem chmurowych systemów zarządzania siecią (SDN, NFV). Skalowalność sieci mobilnych jest znacznie wyższa dzięki elastyczności alokacji zasobów radiowych i transmisyjnych.

Jakość transmisji i niezawodność

PSTN oferował przewidywalną i stabilną jakość połączenia – raz zestawiony kanał utrzymywał tę samą jakość przez całą rozmowę. Jednak była to jakość ograniczona do pasma 300 Hz – 3,4 kHz, co redukowało naturalność dźwięku. Sieci komórkowe, szczególnie z VoLTE i EVS (Enhanced Voice Services), umożliwiają szerokopasmową transmisję dźwięku nawet do 16 kHz, znacząco poprawiając zrozumiałość mowy.

Równocześnie sieci komórkowe muszą radzić sobie z opóźnieniami, stratami pakietów i zmienną przepustowością. Aby utrzymać jakość, stosowane są algorytmy adaptacyjne, retransmisje, priorytety QoS oraz techniki kodowania korekcyjnego.

Mobilność i zasięg

Największym ograniczeniem PSTN była lokalność – numer telefonu był przypisany do konkretnego miejsca. Przenoszenie numerów wymagało ingerencji operatora, a dostęp do usług był związany z fizycznym dostępem do linii. Sieci komórkowe zostały zaprojektowane z myślą o mobilności: użytkownik może swobodnie przemieszczać się między stacjami bazowymi, krajami, a nawet sieciami – roaming działa automatycznie. Dzięki dynamicznemu zarządzaniu zasobami i synchronizacji z siecią rdzeniową, połączenia głosowe mogą być płynnie przekazywane między komórkami nawet podczas jazdy samochodem z dużą prędkością.

Bezpieczeństwo

PSTN oferował podstawowe bezpieczeństwo oparte głównie na fizycznej kontroli dostępu i braku powszechnego podsłuchu. Nowoczesne sieci komórkowe implementują zaawansowane mechanizmy kryptograficzne, uwierzytelnianie użytkowników, szyfrowanie danych (np. AES), ochronę integralności danych oraz mechanizmy detekcji nadużyć w czasie rzeczywistym. Sieci 5G wprowadzają jeszcze bardziej zaawansowane funkcje ochrony prywatności i bezpieczeństwa użytkownika końcowego oraz infrastruktury operatora.

Koszty wdrożenia i utrzymania

Budowa PSTN wymagała znacznych inwestycji w fizyczne media transmisyjne (linie kablowe), centrale, szafy rozdzielcze. Utrzymanie wiązało się z serwisowaniem infrastruktury mechanicznej. Sieci komórkowe korzystają z infrastruktury bezprzewodowej, a wiele funkcji realizowanych jest programowo. Dzięki centralizacji i automatyzacji możliwe jest znaczne ograniczenie kosztów operacyjnych oraz szybkie wdrażanie nowych usług.

Przykład zastosowania

W przedsiębiorstwach, które przez dekady korzystały z systemów PSTN (PBX), przejście na telefonię IP opartą o sieci komórkowe pozwoliło na integrację komunikacji głosowej z systemami IT, elastyczne zarządzanie numeracją wewnętrzną i zdalny dostęp do zasobów komunikacyjnych firmy z dowolnego miejsca – czego wcześniej nie dało się osiągnąć w klasycznej infrastrukturze PSTN.

Podsumowanie różnic

Rozwój technologii komunikacyjnych sprawił, że współczesne sieci komórkowe nie tylko zastąpiły PSTN, ale także znacząco rozszerzyły funkcjonalność i elastyczność usług głosowych i transmisji danych. Ich architektura, oparta na IP i dynamicznej alokacji zasobów, umożliwia integrację komunikacji z systemami informatycznymi, chmurą oraz zapewnia globalną skalowalność bez fizycznych ograniczeń geograficznych.

Jeśli interesuje Cię, jak działają technologie transmisji głosu w sieciach 4G i 5G, przeczytaj też nasz artykuł o VoLTE i EVS.