Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 2(340)
Рубрика журнала: Информационные технологии
Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6, скачать журнал часть 7
СРАВНЕНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ (АНАЛОГОВЫХ И ЦИФРОВЫХ) И СОВРЕМЕННЫХ IP-АТС: АРХИТЕКТУРНЫЙ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АСПЕКТЫ
COMPARISON OF TRADITIONAL (ANALOG AND DIGITAL) AND MODERN IP PBXS: ARCHITECTURAL, FUNCTIONAL AND ECONOMIC ASPECTS
Salakhov Aidar Ildarovich
4th year student, Faculty of Information and Communication Technologies and Communication Systems, MIREA — Russian Technological University,
Moscow, Russia
Stetyukha Margarita Sergeevna
4th year student Faculty of Information Communication Technologies and Communication Systems MIREA — Russian Technological University,
Moscow, Russia
Nisanov Daniil Andreevich
4th year student, Faculty of Information Communication Technologies and Communication Systems MIREA — Russian Technological University,
Moscow, Russia
Kruglov Anatoly Mikhailovich
Scientific supervisor, Assistant of the Department of Telecommunications, MIREA — Russian Technological University,
Russia, Moscow
АННОТАЦИЯ
В работе проведён комплексный сравнительный анализ традиционных аналоговых и цифровых АТС (PSTN/ISDN-PBX) и современных IP-АТС (SIP-PBX, Softswitch). Рассмотрены ключевые различия в архитектуре (коммутация TDM vs. пакетная передача), сигнализации (DSS1/CCS7 vs. SIP/H.323), масштабируемости, интеграционных возможностях и экономической эффективности (CAPEX/OPEX/TCO). На основе анализа технических решений Siemens HiPath, а также исследований Deutsche Telekom и Fraunhofer IIS показано, что переход на IP-АТС обеспечивает не только значительное снижение эксплуатационных расходов, но и открывает путь к унифицированным коммуникациям (UC), облачной телекоммуникационной инфраструктуре и гибридным схемам миграции. Особое внимание уделено вопросам обеспечения качества обслуживания (QoS) и отказоустойчивости в IP-средах.
ABSTRACT
The paper provides a comprehensive comparative analysis of traditional analog and digital PBXs (PSTN/ISDN-PBX) and modern IP-PBXs (SIP-PBX, Softswitch). It examines the key differences in architecture (TDM switching vs. packet transmission), signaling (DSS1/CCS7 vs. SIP/H.323), scalability, integration capabilities, and cost-effectiveness (CAPEX/OPEX/TCO). Based on an analysis of Siemens HiPath's technical solutions, as well as research conducted by Deutsche Telekom and Fraunhofer IIS, it has been demonstrated that the transition to IP-based PBXs not only significantly reduces operational costs but also paves the way for unified communications (UC), cloud-based telecommunications infrastructure, and hybrid migration schemes. Special attention has been given to ensuring quality of service (QoS) and fault tolerance in IP environments.
Ключевые слова: АТС; IP-АТС; PSTN; ISDN; SIP; TDM; QoS; TCO; унифицированные коммуникации; миграция.
Keywords: PBX; IP PBX; PSTN; ISDN; SIP; TDM; QoS; TCO; unified communications; migration.
Введение
Эволюция корпоративных телекоммуникационных систем прошла путь от централизованных аналоговых коммутаторов (PBX – Private Branch eXchange) к полностью распределённым программно-определяемым голосовым платформам на базе IP-протоколов. Завершение процесса All-IP (например, отключение аналоговой и ISDN-телефонии в Германии в 2018 г. и в России в 2024–2025 гг.) делает актуальным сравнительный анализ технологий, остающихся в эксплуатации, и перспективных решений.
Цель настоящей работы – провести структурированное сопоставление трёх поколений АТС:
- Аналоговые АТС (с коммутацией по схеме 600/200 Ом, сигнализация по токовой петле).
- Цифровые АТС (TDM, ISDN BRI/PRI, протоколы Q.931/DSS1).
- Современные IP-АТС (архитектура клиент-сервер, сигнализация SIP/MGCP, медиапотоки по RTP/RTCP).
Актуальность работы обусловлена необходимостью обоснованного выбора стратегии модернизации в условиях сокращения поддержки legacy-оборудования (например, прекращение поддержки HiPath 3000/4000 производителем с 2015-2020 гг.).
I. Классификация и архитектурные особенности АТС
Традиционные АТС базируются на принципе коммутации каналов (circuit switching).
Аналоговые АТС (например, Siemens Hicom 300E в аналоговой конфигурации) используют электромеханические или квазиэлектронные коммутаторы. Каждая линия подключается к общей шине через аналоговый мультиплексор. Ширина полосы вызова фиксирована – 4 кГц. Сигнализация – по постоянному току (от/до 60 мА) или тональная (DTMF). Основное ограничение – отсутствие интеграции с цифровыми сервисами.
Цифровые АТС (например, HiPath 3000 V3.0, Alcatel OmniPCX Enterprise) реализуют цифровую коммутацию с временным разделением каналов (TDM). Стандарт E1 (2 Мбит/с) несёт 30 голосовых каналов по 64 кбит/с (G.711). Сигнализация – DSS1 (Euro ISDN) или QSIG для меж-АТС-взаимодействия. Такие системы часто называют гибридными, поскольку допускают подключение как цифровых (S0), так и аналоговых (a/b) портов.
IP-АТС (например, HiPath OpenOffice ME, 3CX, Asterisk) функционируют по принципу коммутации пакетов. Архитектура включает:
1. Call Agent (SIP-сервер, Softswitch).
2. Media Gateway для стыковки с PSTN/ISDN.
3. IP-телефоны/softphone-клиенты.
4. UC-сервер (интеграция с почтой, CRM, видеоконференциями).
Сигнализация и медиа разделяются: SIP (RFC 3261) управляет установлением вызова, а RTP (RFC 3550) передаёт голос в реальном времени.
II. Сравнение по функциональным и техническим параметрам
В таблице 1 приведено сравнение ключевых характеристик для трех АТС.
Таблица 1
Сравнительная характеристика
|
Параметр |
Аналоговая АТС |
Цифровая АТС (ISDN-PBX) |
IP-АТС (SIP-PBX) |
|
Коммутация |
Электромеханическая/аналоговая |
Цифровая TDM |
Пакетная (IP/MPLS) |
|
Сигнальный протокол |
Токовая петля, DTMF |
DSS1(Q.931), QSIG |
SIP, H.323, MGCP |
|
Кодек голоса |
– |
G.711 (64 кбит/с) |
G.711, G.729, Opus (8-64 кбит/с) |
|
Масштабируемость |
~100 номеров |
~1000 номеров |
Практически не ограничена |
|
Интеграция с ИТ-инфраструктурой |
Отсутствует |
Ограничена (CTI через TAPI) |
Полная (REST API, LDAP, OAuth) |
|
Мобильность |
Отсутствует |
Базовая (DECT) |
Полная (WI-FI, LTE, Softphone) |
|
Резервирование |
Дублирование блоков |
N+1 геораспределение |
Кластеризация |
Отметим, что IP-АТС обеспечивают виртуализацию функций АТС: один сервер может обслуживать несколько юридических лиц (multi-tenancy), а программные SIP-телефоны (например, Zoiper, Linphone) позволяют вести вызовы с любого устройства.
Однако критическим требованием остаётся технология качества обслуживания (QoS). В отличие от TDM (гарантированная полоса), IP-сети требуют приоритезации трафика (DSCP/802.1p), резервирования пропускной способности (RSVP), а также контроля таких характеристик, как jitter и latency (рекомендации ITU-T G.114: latency < 150 мс, jitter < 30 мс).
III. Экономическое сравнение и стратегии миграции
Экономическая выгода от перехода на IP-АТС подтверждена многочисленными TCO-исследованиями. Deutsche Telekom в 2016 г. показала, что замена ISDN-PBX на Cloud-PBX снижает совокупные затраты на 35–50% за 5 лет за счёт:
– отсутствия затрат на линейные карты и лицензии на порты;
– бесплатных внутренних вызовов (в т.ч. межфилиальных);
– упрощённого администрирования (удалённая настройка).
В табл. 2 приведён упрощённый расчёт TCO для офиса на 100 пользователей (5 лет).
Таблица 2
Упрощённый расчёт ТСО
|
Статья затрат |
ISDN-PBX (€) |
IP-PBX (€) |
CLOUD-PBX (€) |
|
Оборудование |
28 000 |
15 000 |
0 |
|
Монтаж/настройка |
4 500 |
3 000 |
500 |
|
Ежемесячная эксплуатация |
7 200/год |
2 400/год |
3 600/год |
|
Масштабирование (+- 20 номеров) |
+6 000 |
+500 |
+0 |
|
Итого за 5 лет |
~ 76 500 |
~32 500 |
~21 500 |
Если рассматривать вопрос, связанный с миграцией, то здесь возможны следующие три стратегии:
1. «Зелёное поле» – полная замена legacy-АТС (оправдана при физическом износе или прекращении поддержки).
2. Гибридная – подключение Media Gateway к ISDN-АТС (например, AudioCodes MP-124), сохраняя аналоговые/ISDN-телефоны.
3. Постепенная – параллельная эксплуатация с переносом номеров «пакетами» (например, по отделам).
IV. Заключение
Анализ показывает, что IP-АТС превосходят традиционные аналоговые и цифровые системы по всем ключевым показателям:
– функциональность (UC, мобильность, интеграция);
– масштабируемость (от 5 до 10 000+ номеров);
– экономическая эффективность (снижение TCO на 40-70%);
– гибкость развёртывания (on-premise, гибрид, cloud).
При этом успешный переход требует:
– аудита существующей сети (пропускная способность, QoS);
– выбора адекватной архитектуры (например, SIP-Trunk + SIP-PBX вместо ISDN-PRI);
– поэтапного внедрения с тестированием отказоустойчивости.
Перспективным направлением является интеграция IP-АТС с SD-WAN и AI-ассистентами (например, голосовые боты на Asterisk + Python), что выводит корпоративную телефонию на уровень интеллектуальных коммуникационных платформ.
Список литературы:
- Beyer M., Schubert R. IP-Telefonie: Migration von klassischen TK-Anlagen zu VoIP-Lösungen. et journal, 2020, № 5, S. 44–49.
- Deutsche Telekom AG. All-IP Migration Guide für Geschäftskunden. Bonn, 2016.
- Fraunhofer IIS. Wirtschaftlichkeitsanalyse von Cloud-basierten Kommunikationsdiensten. Studienbericht, Nürnberg, 2019. DOI:10.5281/zenodo.3821044
- ITU-T Recommendation G.114. One-way transmission time. Geneva, 2003.
- Siemens Enterprise Communications. HiPath 3000 System Description V3.0. München, 2008.
- Siemens Enterprise Communications. HiPath 4000 Technical Reference Manual. München, 2012.
- Ziegler R. Sanfte Migration: ISDN-PBX zu SIP-PBX. Funkschau, 2018, № 12, S. 30–33.
- BITKOM. Leitfaden zur Umstellung auf All-IP. Berlin, 2017.
- Michalski H.-J. Die Evolution der TK-Anlagen: Von TDM zu Cloud. IKT – Information und Kommunikationstechnik, 2021, Bd. 25, H. 3, S. 112–118.
- RFC 3261. SIP: Session Initiation Protocol. IETF, 2002.
- RFC 3550. RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications. IETF, 2003.
- ГОСТ Р 52292–2004. Сети связи. Термины и определения.
Оставить комментарий