Vezetékes telefonhálózat

      Az első telefonnak számító készülék mechanikus volt és célja, hogy a hangot a közvetlen beszédtávolságnál messzébb továbbítsa. A hang egy hosszú cső belsejében haladt vagy egy kifeszített vékony kábelen okozott mechanikus vibrációkat. Ezeket a kísérleteket az 1660-as évek közepe táján végezték, majd a kereskedelmi forgalomba is bekerültek. Benjamin Franklin 1750-ben publikált munkájában az elektromosságról szerzett tapasztalatai sok tudós figyelmét felkeltették. A telekommunikáció területén az elektromos távíró feltalálása (1816) jelentette az áttörést, bár csak lassan sikerült betörnie a piacra (1837). 1800-as évek végére már sokan, többnyire kereskedelmi célokból távíróztak és felmerült a kérdés, hogy hogyan lehetne több távíró üzenetét ugyanarra a távíróvonalra irányítani, hogy ne kelljen új vezetékeket telepíteni. Ekkor Alexander Graham Bell már rég kísérletezett a hangrögzítéssel és átvitellel, így felkínálta ötletét a többcsatornás tónusjel átvitelről. Rezonáns reed relék segítségével válogatta volna szét a különböző frekvenciájú tónusokat. Az ötletét támogatták, később Bell ezzel a módszerrel szerette volna az emberi hangot is átvinni a távírón. Amint anyagi támogatáshoz jutott el is kezdte kísérleteit, és 1875-ben rájött, hogy egyetlen reed relé is elegendő, hiszen nem kell a beszéd teljes frekvenciaspektrumát átvinni. Még abban az évben szabadalmaztatta találmányát, majd publikus demonstrációkat tartott, hogy eladhassa. Miután egyre többet ígértek érte, nem adta el, hanem saját céget alapított (1877 – Bell Telephone Company) és ott fejlődött tovább (például alkalmazta Edison szénmikrofonját – mert azelőtt ugyanolyan vagy ugyanaz membrán fogta és adta is a hanghullámokat). 1915-be Bell megvalósította az első kontinenst átszelő telefonhívást (New York – San Francisco).

PABX - 1920

      A telefont továbbra is a postahivatalok, pályaudvarok, minisztériumok, tőzsdék és vagyonos magánszemélyek használták. Nem volt telefonközpont, ami irányítsa a hívásokat, a telefonok párban voltak összekötve, mindenik telefonnak egyszerre csak egy párja volt. A bonyolultabb hálózatok szövevényes módon kapcsolták össze a telefonokat:

Ez a típusú hálózat megbízható volt, könnyen lehetett kapcsolni vagy átirányítani a hívásokat, viszont meglehetősen költséges volt kiépíteni és a terjeszkedés is nehezen ment. Egyszerűbb megoldást jelentett egy telefonközpont alkalmazása, ahol a hívásátirányítás történik. Így minden telefonhoz csak egyetlen vezetéket kell húzni:

A hívásirányítást kezdetben manuálisan végezték (PMBX – Private Manual Branch eXchange), ám előnytelennek bizonyult ha egy előfizető cég a saját épületén belül szeretett volna telefonálni. Ilyenkor ugyanis be kellett jelentkezni a központba, ami visszairányította a hívást ugyanoda (csak másik irodába). Ha az előfizető nem szeretett volna minden irodából publikus telefonvonalat húzni a telefonközpontig majd vissza, akkor alkalmazhatott saját híváskapcsoló személyzetet, de mindkét eset költségesnek bizonyult. Az automatikus telefonközpont Puskás Tivadar ötlete volt és feladata két vagy több telefonvonal automatikus összekapcsolása (PABX – Private Automated Branch eXchange). A manuális központ esetében csak fel kellett emelni a kagylót, majd az operátornak bemondani a keresett fél földrajzi címét. Az automatikus központnak viszont pontos impulzusokra volt szüksége, hogy a megfelelő helyre kapcsolja a hívást. Természetesen analóg vonalakról és áramkörkapcsolásról van szó. Ha egy cég az irodáihoz tartozó telefonokat saját PABX-re kapcsolja, akkor a belső hívások nem jutnak ki az épületből. A fő telefonközpont pedig egyetlen vonalon csatlakozhat a céges telefonközponthoz, amit törzsvonalnak (trunk) hívnak. A céges telefonközpontnak van egy telefonszáma (pl. 0123), amit a hozzá kapcsolt telefon azonosítója követ (pl. 444, így a kintről tárcsázó a 0123444-et kell tárcsázza). A telefonszám tárcsázása közben keletkező impulzusok a telefonközpont kapcsolóit vezérlik. Mindenik telefonszámjegyhez tartozik egy adott számú impulzus, melyek mozgásba hozzák a PABX elektromechanikus alkatrészeit, pl. elektromágneseket vagy elektromotorokat. A mechanikus mozgást végző alkatrészek lassúak és elkophatnak, így inkább a relék (jelfogók) használata terjedt el a PABX-ekben. A térbeli crossbar kommutációs PABX például egy NxM mátrix-szerű koordináta-rendszert alkot N bemenettel és M kimenettel.

Mindenik kereszteződésnél egy P csatlakozási pont található, mely vezethet vagy szakíthat. Vezetés esetén rákapcsolja az N(i) bemenetet az M(j) kimenetre. A következő ábrán egy GTX400 Hitachi Crossbar elektromechanikus kapcsolóközpont látható.

1972-től a mechanikus kapcsolókat elektronikus kapcsolókra (tranzisztorokra) cserélték, mely sokkal időtállóbb, hatékonyabb, olcsóbb és gyorsabb volt. A PABX érzékeli a rácsatlakozott telefon kagylójának felemelését és hívástónust küld a telefonnak. Az áramkör akkor szakad meg végleg, ha egyik fél leteszi a kagylót. Ennek vizsgálata a számlázás céljának is megfelelt. Miután megszűntek a manuális irányítású telefonközpontok az „A” betűt elhagyták a PABX rövidítésből.

PCM - 1970

      A PCM (Pulse Code Modulation) impulzus moduláción első ízben a távírók miatt gondolkodtak, hogy több távíró üzenete egy vezetéken is elküldhető legyen. Először az időbeni felosztás ötlete merült fel 1853-ban, de végül Bell frekvencia-alapú reléit használták. 1903-ban W. M. Miner elektromechanikus kapcsolókkal osztotta időrésekre a távíró jeleit, és felfedezte, hogy ha 3500-4300Hz-el kapcsolgatja őket, akkor a hanghullámokat is érthetően át tudja vinni. Ez még mindig nem PCM, csupán PAM (Pulse Amplitude Modulation). Ez egy analóg impulzus moduláció, ahol az impulzus amplitúdója a hanghullám pillanatnyi amplitúdójával talál. A demoduláció pedig abból áll, hogy a megfelelő időpillanatban megmérjük a beérkező impulzus amplitúdóját és annak megfelelően mozgatjuk a hangszóró membránját. Ezzel a módszerrel különböző időrésekben különböző hangadatot adhatunk és vehetünk.

      A PCM ennek a továbbfejlesztett változata. A hanghullám pillanatnyi amplitúdójához tartozó impulzus nagysága egy számnak felel meg, például 12-es amplitúdójú impulzus, ami egy mintát jelent. A 12-es értéket ezután binárisan is el lehet küldeni (00001100) ugyanúgy időrésekben mint az impulzusokat, és ezzel az analóg PAM digitális PCM modulációvá alakul. Ezt az eljárást analóg-digitális átalakításnak nevezik.

A Demodulálásnál szűrőkkel iktatják ki a tüskéket, hibajavítást végeznek, majd a digitális információ alapján rekonstruálják az eredeti analóg hullámokat (digitális-analóg átalakító). Hogy a rekonstruált hang érthető legyen, az eredeti 4kHz-es hanghullámot 8kHz-es sebességgel kell mintavételezni és nem utolsó sorban a bitek száma határozza meg, hogy mennyire pontos a jel amplitúdójának mérése. A vevőnek pontosan tudnia kell, hogy melyik időpillanatba várja az adott felhasználóhoz tartozó kódszót, ezért a működőképesség legfontosabb feltétele a nagyon pontos és szinkronban lévő órajel az adási és vételi oldalon. A PCM-et a telefóniába 1972-ben vezette be az ITU-T, mint a G.711-es nevű codec szabványt.

Jelzőrendszerek (SS7) - 1980

           A jelzőrendszerek használata akkor kezdett szükségessé válni, amikor már előre látható volt, hogy a technológiai fejlődés a kapcsolóegységeket az elektronikus útra téríti, és a szilikon chipek hamarosan digitalizálnak minden kommunikációs berendezést. Az elektromechanikus kapcsolórendszerek analóg jelei korlátozták a jelzőinformációk készletét, a hívás közbeni jelzéseket, melyek a hanginformációtól külön kellett legyenek és mindez lassította a jelzések menetét. A jelzőrendszer a jelzőinformációk küldéséért felelős protokoll együttes. A jelzőinformációk többnyire a hívás felépítésekor közlekednek. Az SS5 (Signaling System No. 5) és korábbi verziói a hangcsatornán küldték a jelzőinformációkat (a bearer-en, azaz a (hang)hordozó csatornán). Ezek az információk a hangnak szánt 4kHz-es teljes sávszélességben (a hangsávon belül) vagy ennek egy szűk alsávjában közlekedtek (a hangsávon kívül). A második világháború után megjelenő nyomógombos telefonok impulzusok helyett tónusokat küldtek jelzésként a telefonvonalra, minden számjegyhez más frekvenciapár tartozott az ötből (MF 2/5), hatból (MF 2/6) vagy nyolcból (MF 2/8). Ezeket a jeleket egy MF (Multi-Frequency) vevő fogadta a telefonközpontban. Nem csak a nyomógombok, de a telefon felvétele és letétele is MF jelt küldött, ami sebezhetővé tette a hálózatot a blue-, red- és blackbox készülékkel szemben. Ezek a jelzőinformációkat szimulálták, hogy ingyen hívásokat lehessen kezdeményezni.

• A bluebox hívásvége tónust küldött a központnak, ami megszakította a számlázást, így a telefon szimulált lerakása után tárcsázott hívások ingyenesek lettek;
• A redbox a fizetős telefonok érme-elfogadó tónusát szimulálta, ami ismét ingyenes hívást eredményezett;
• A blackbox pedig a bejövő hívásokat tette ingyenessé kihasználva, hogy a számlázás csak akkor kezdődik, ha a hívott fél felveszi a kagylót, mert ekkor a feszültség 48V-ról 10V-ra esik. Zéner diódával, ellenállással és kondenzátorral a feszültség 36V-ra csökkenthető, ami elég hogy a csengetés megszűnjön de nem elég hogy a számlázás meginduljon.

A hangcsatorna használata sok más hátránnyal is járt, például a sávon belüli változatban csak a felhasználói adatok (beszéd) hiányában lehetett jelzőinformációkat küldeni, a sávon kívüli változat pedig nagyon keskeny sávot használt, így nem lehetett biztosra venni, hogy a jelzőinformációk a hanginformációval párhuzamosan haladnak-e.

      Mindez miatt az SS6 és SS7 a sávon kívüli jelzéseknek külön csatornát épített, amit jelzőcsatornának neveztek el és elég széles volt ahhoz, hogy a jelzőinformáció gond nélkül közlekedjen a hanginformációval párhuzamosan. A jelzőcsatorna a digitális (PCM) modulációjú rendszerekben egy időrést jelentett, ami végig a jelzéseknek volt fenntatva.  A jelzőcsatornát igénylő protokollokat CCS – Common-Channel Signaling protokolloknak nevezték. Az SS7 az 1980-as évek elején lett nemzetközi szabvány. A hálózat és a protokollok architektúrája bonyolodott a jelzőcsatorna miatt, ugyanis a telefon és a telefonközpont jelzőáramkörei most már külön hálózaton kommunikáltak. A CCS kétféleképp működhet:

1. Társított mód: a hang- és a jelzőcsatorna ugyanazt a hálózati útvonalat követi amit a telefonközpont beállít;
2. Társítatlan mód: a jelzőinformáció más útvonalon is haladhat a telefonos maghálózaton belül, így optimizálható a jelzőadatok forgalma.

Az SS7 olyan jelző-hálózatot alakít ki, ahol bármely csomópont (telefon vagy telefonközpont) jelzőinformációt cserélhet bármely más csomóponttal. A hálózatnak 3 fő komponense van:

1. SSP (Service Switching Point): kommutációs pont, azaz a telefonközpont alapfunkcióját hivatott elvégezni. Kezdeményezi, kapcsolja és megszakítja a hívást és jelzőinformációkat küld a többi SSP-nek, hogy azok is végrehajthassák a felsorolt funkciókat. Lekérdezheti az SCP-t, hogy hogyan irányítsa a hívást például az ingyenes hívások esetén. Az SSP pontok hozzáférési pontoknak számítanak a felhasználó szempontjából.
2. STP (Service Transfer Point): jelzéstovábbító pont, mely csomagkapcsolással működik. Útválasztás végez a beérkező jelzőcsomagokkal a tartalmuk alapján, így nincs szükség, hogy a jelzés két végpontja közvetlen kapcsolatban álljon. A közbeeső STP pontok routerként működnek több utat is lehetővé téve a jelző üzeneteknek, biztosítva ezzel a jobb vételi minőséget.
3. SCP (Service Control Point): jelzésvezérlő pont, mely adatbázisként tárol a hívások feldolgozására vonazkozó információkat. Főként a számlázásért felelős.

A felső példa egy digitális telefonhálózat felépítését szemlélteti, mely az SS7 jelzőrendszert használja. A pirossal jelölt publikus telefonvonalak továbbra is analógok maradtak.

• A W és X STP pontok azonos funkciót töltenek be (redundánsak) és párban dolgoznak, akár az Y és a Z a másik hálózatban. A két STP pár 4 kapcsolattal csatlakozik egymáshoz (quad).
• Mindenik SSP-nek két hang és két jelző kapcsolata van. Mivel az STP-k redundánsak, bármelyik kapcsolatra küldött jelzőinformáció azonos módon lesz kezelve.
• Az SCP-k között soha nincs közvetlen kapcsolat és általában ugyanúgy párban vannak, mint az STP-k.

A SS7 pontjai közti kapcsolatok a felhasználásuktól függően csoportosítható (A-tól F-ig). Mindenik kétirányú adatforgalmat tesz lehetővé és 56-64 kbps sebességgel haladnak rajtuk a jelzőüzenetek. Az SS7 protokollkészlet fizikai (MTP1 – Message Transfer Part 1), adatkapcsolati (MTP2) és hálózati (MTP3) rétegre oszlik. 

Az MTP protokollok az alapvető jelzés-irányítás funkciókat töltik be, ám az alkalmazás-orientált jelzéseknek szükségük van némi „intelligenciára” is, ami további protokollokat igényel. Például a kapcsolat-orientált és a kapcsolatnélküli alkalmazások az SS7 rendszerben az SCCP (Signalling Connection Control Part) segítségével valósulhatnak meg, mely az alapvető protokollok tetején kap helyet. A TUP (Telephone User Part) a klasszikus hang-kommunikáció felépítéséért és megszakításáért felelős jelzőfunkciókat, az ISUP (ISDN User Part) pedig az SSP-k áramkörei közti adat- és hangüzenetek kezdeményezését, menedzsmentjét és megszakítását határozza meg. A TUP régi implementáció, míg az ISUP már közreműködik az ISDN digitális telefonhálózattal is. A TCAP (Transaction Capabilities Application Part) szintén újdonság, ugyanis a kapcsolat-nélküli üzenetek (melyek nem az áramkörkapcsolás technológiát használják) közlekedését biztosítja az SCCP szolgáltatáson keresztül. Például a TCAP szállítja a celluláris hálózat (GSM) bázisállomásaihoz a MAP (Mobile Application Part) üzeneteket a mobil felhasználó hitelesítése és a roamingolás céljából. Az OMAP (Operations, Maintenance and Administration Part) az SS7 hálózat adminisztrációs szolgáltatása, mely leellenőrizheti az útválasztó táblázatokat és azonosíthatja a kommunikációs kapcsolatok problémáit.

Digitális Hierarchia - 1990

     Az SS7 fizikai rétege PCM átvitelen alapszik, ami lehetővé teszi a felhasználói adatok (áramkörkapcsolt hanginformáció) és a jelzési adatok időbeli multiplexelését. A PCM törzsvonal egyik 64kbps sebességű időrése a jelzési adatforgalomnak van fenntartva, a többi a hangnak. A PCM szinkronizálása sokáig a bitbeszúrásos (bit stuffing) és a bitkihagyásos (bit interleaving) eljárással történt, amelyben az adó beszúrt egy-egy bitet az információ közé, majd közölte annak pozícióját a vevővel, hogy az kivehesse. Ez adatcsatornák multiplexelése előtt hasznos, hogy minden csatorna azonos bitsebességre álljon (szinkronban legyen). Mivel a hálózat többi része nem kell szinkronban legyen ezekkel a csatornákkal, így pleziokron, azaz „majdnem szinrkon” hierarchiáról van szó (PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy). A bit bteszúrás és kihagyás legnagyobb hátránya, hogy ha a nagy sebességű multiplexelt bitfolyamból egy alacsony sebességű csatornát kell kiválasztani, akkor le kell bontani (demultiplexelni) az egészet addig a sebességig, majd újból visszaépíteni. Más szóval minden felhasználó hozzáadása és kivétele a hálózat logikai átstruktúrálását jelentette.

Mivel a multiplexerek (a kék háromszögek) a saját órajeleik szerint dolgoznak problémát okoz ezek összekapcsolása. Ha például a leggyorsabb multiplexer órajelét vesszük alapul, akkor nem tudnak megtelni az adatkeretek információval a lassabb multiplexerek miatt (üres rubrikák lesznek az információs keretben), ha pedig a lassú multiplexert vesszük alapul, akkor a gyors multiplexerek adatai túl gyorsan akarnak az adatkeretbe bekerülni és nem lesz mindnek hely (adatveszteség). Erre jelentett megoldás a bitbeszúrásos módszer. Ez egy mindennél gyorsabb órajellel szúrja be a biteket a multiplexerekben. Egy jelző és egy töltelék bitet szúr be.

• Ha a multiplexer adatfolyama lassúbb a vártnál azaz üres helyek vannak az adatkeretben, akkor a jelző bit jelzi, hogy az utána beszúrt töltelék bitek szemétnek számítanak, azaz ki kell őket kerülni a feldolgozásban.
• Ha a multiplexer adatfolyama gyorsabb a vártnál, azaz nincsenek üres helyek az adatkeretben, akkor a jelzőbit jelzi, hogy az utána lévő bitek adat bitek, mert ekkor nem végez beszúrást.

Ennek köszönhetően, a fenti ábrán a valós adatsebességek E1=2.048, E2=8.448, E3=34.368 és E4=139.264 Mbps. Ahhoz, hogy egy kapcsolatot E4 sebességgel továbbítsunk 3 szintű multiplexelést kell végezni, azaz 1+4+16=21 multiplexerre van szükség. Ha egyik multiplexer meghibásodik, akkor le kell bontani a hierarchiát egészen a meghibásodott komponensig, más szóval nincsen sávon belüli menedzsment.

Az SDH (Synchronous Digital Hierarchy) elsősorban a fent említett hátrányt hivatott javítani. Emellett, a 90-es évek modern kommunikációs hálózatait akkor már több csoportba lehetett sorolni:

• PSTN (Punlic Switched Telephone Network): a hanginformáció továbbítása
• PDN (Public Data Network): az adatok továbbítása
• LAN (Local Area Network): számítógépes helyi hálózat
• MAN (Metropolitan Area Network): számítógépes városi hálózat
• WAN (Wide Area Network): nagy kiterjedésű számítógépes hálózat
• TV hálózat rádiós bázisállomáson, vezetéken és műholdon keresztül

Ezeknek egyre nagyobb sebességigényük volt és az egyetlen hálózatra való csatlakoztathatóság irányába fejlődtek. Az első amerikai szabvány a SONET (Synchronous Optical Network) volt, mely hasonló rendszert eredményezett a később megjelenő európai  SDH-val. A szinkron szó azt jelenti, hogy a hálózat minden elemének közös órajele van. Egy másik különbség a PDH-val szemben, hogy amikor az alacsony sebességű adatfolyamokat multiplexeli össze, akkor mindenik adatfolyamot egy fix ponton ellát egy mutatóval. Ez tulajdonképpen egy több bitből álló kód, amely alapján azonosítani lehet a mellette lévő információt, hogy melyik adatfolyam tagja és így ki lehet szűrni a nagy sebességű adatforgalomból anélkül, hogy demultiplexálnánk. Ez lehetővé teszi a sávon belüli menedzsmentet, így követhető a szolgáltatás minősége, a multiplexerek állapota és állíthatóvá válik a hálózat hierarchiája. Emellett az adatsebességek is nagyobbak mint a PDH esetén: STM1=155Mbps, STM4=622Mbps, STM16=2.5Gbps, STM64=10Gbps stb. Az STM adatkereteket általában optikai szálon küldik. Az SDH lehetővé teszi a PDH adatsebességeket is átmappingelve őket az STM keretekbe. Az adatfolyamok megfeleltetéséhez a lassú adatfolyamnak először igazodnia kell az SDH órajeléhez, azaz jelző és töltelék bitek, menedzsment és mutató bitek hozzáadása szükséges. Az így kapott adatfolyam még tovább rendeződik(TU és TUG egységekre), hogy végül meglegyen az STM-n formátumú keret. Az STM keret három részből áll:

• SOH (Section OverHead):
• RSOH (Regeneration SOH): keretszinkronizálás, hibajavítás, 192kbs adatcsatorna, 64kbps hangcsatorna, 64kbps hálózatkezelői csatorna.
• MSOH (Multiplexing SOH): hibajavítás, multiplex-védelem (hiba esetén a tartalékcsatornára tér), 576kbps adatcsatorna, szinkronizálás állapotjelző, tartalék bájtok fejlesztés céljából, vételi hibajavítás, 64kbps hangcsatorna.
• AU-pointer (Administrativ Unit pointer): virtuális konténer mutató. A Payload virtuális konténerekből áll és az AU-mutató ezek kezdetét jelöli a keret kezdő byte-jához képest, a szinkronizálás szempontjából.
• Payload (hasznos tartalom): a kommunikált információ

Az STM keretet soronként kerülnek elküldésre, és minden keret kezdetekor egy A1A2 szinkronizált bájt tartja a lépéstávolságot az utóbbi keret végétől.

ISDN - 1991

     Az analóg PSTN hálózatot az analóg ISDN (Integrated Services Digital Network) váltotta fel (még mindig nem teljesen). Tulajdonképpen a PSTN digitális interfészéről van szó. Míg a PSTN önmagában csak egy féle hangcsatornát tudott üzemeltetni egy telefonvonalon (adatok küldésére nem volt alkalmas), addig az ISDN egyszerre elbánik a telefon, fax, adat vagy videó adatfolyamokkal is. Az ISDN két szintű szolgáltatást nyújt:

• BRI (Basic Rate Interface): két 64kbps B csatornát (Bearer, ahol az adat- és a hangüzenetek mennek) és egy 16kbps D-csatornát (Delta, ahol a jelző üzenetek mennek). Ezt otthoni vagy kis válalkozásoknak szánták.
• PRI (Primary Rate Interface):  egy 64kbps D csatorna és 23 darab 1.536Mbps B csatorna vagy 30 darab 63kbps B csatorna. Ezt nagy vállalatoknak hozták létre.

Eredetileg ezeket is nagyobb sebességre tervezték, csakhogy megjelenéséig még mindig nagyrészt rézvezetékek futottak a telefonközpontok között. Optikai szállal pedig nem lehetett mindent nyomban újra húzni, ezért a sebességgel kompromisszumot kellett kötni (mint például a minőségi videóadatok). Az ISDN nagyon lassan hódított teret, mert a költségek ellenében nem nyújtott sokkal többet mint a PSTN. Ekkor jött harmadik szint, a széles sávú Broadband-ISDN. Ez nem csak egy gyorsabb optikai szálas ISDN, hanem egy teljes újratervezés. Ettől függetlenül igényli az optikai szálra való váltást, ám sebessége eléri a 155.54Mbps-ot. A B-ISDN az ATM kapcsolási technológiát használta, sőt az ATM és a B-ISDN szinonimáknak számított.

ATM - 1992

    Az ATM (Asynchronous Transfer Mode) a széles sávú B-ISDN (Broadband ISDN) technológiát képviseli. Ez egy cella-kapcsolt technológia, ahol a cella egy kis, fix méretű csomagot jelent. A csomag 53 byte-ot tartalmaz, ami a hasznos és a jelző információkat is tárolja. Ez a technológia nem ugyanolyan mint a csomagkapcsolás, mert ott a csomagok hosszai különbözhetnek. Az ATM áramkör-kapcsolású technológia. A cellák pozíciója időben eltérhet (aszinkron adatküldés). A sávszélesség az adott időegységben helyet foglaló cellák számától függ. Az ATM-nek kétféle interfésze van:

• UNI (User Network Interface): az előfizető és a telefonközpont közti interfész
• NNI (Network Node Interface): a telefonközpontok közti interfész

Az áramkörkapcsolásnál a fizikai kapcsolat még az adatküldés előtt létre kell jöjjön. Az ATM hálózatokban az ilyen kapcsolatok virtuálisak, mert nem léteznek fizikailag, csupán a telefonközpont útválasztó táblájában vannak beállítva. A cellák útját a fejlécükben található VPI/VCI mezők határozzák meg. A VCI (Virtual Channel Identifier) a csatornát, a VPI (Virtual Path Identifier) pedig az útvonalat azonosítja, tehát nem a végpont címét. Amikor egy kapcsolat megszakad, annak VCI azonosítója elérhetővé válik a hálózat számára. A VPI olyan virtuális útvonalakra hivatkozik, melyek összegyűjthetik a csatornákat, így a cellák ugyanazt a VCI azonosítót kaphatják meg. Ha a kapcsolat több végpontú, akkor a különböző végpontokba tartó celláknak alapból ugyanaz a VCI azonosítója. Ez azért jó, mert az ugyanahhoz a csatornához tartozó adatfolyam csak egy példányban halad egészen az elágazásig.

Az ATM szolgáltatások négy kategóriába sorolhatóak:

1. A: konstans adatsebesség, kapcsolat orientált átvitel és vég-vég szinkronizáció. Példa: telefon, videó.
2. B: változó adatsebesség, kapcsolat orientált átvitel és szinkronizáció. Példa: zene (tömörítés, kibontás).
3. C: változó adatsebesség, kapcsolat orientált átvitel szinkronizáció nélkül.
4. D: változó adatsebesség, kapcsolatmentes átvitel szinkronizáció nélkül. Példa: internet.

Az SDH és az ATM is ugyanabban az évtizedben jelent meg. Az SDH támogatja nagy sebességű LAN és MAN hálózatokat, így az ATM-et is, ezért tervbe vették, hogy ezek együtt működjenek és kitöltsék a „Telekom” és a „Datacom” közti rést.

Ezen a ponton, a telekommunikációs hálózatok a következőképp csoportosíthatóak:

Az ATM-el hasonló kapcsolat-orientált technológia a Frame Relay, amely eredetileg az ISDN hálózatnak készült és csomagkapcsolású volt. Ez lehetővé tette, hogy a végpontok osztozzanak a hálózati erőforrásokon és az elérhető sávszélességen. Időben az ATM előtt létezett, lassúbb is volt, mindössze 128kbps adatsebességre volt képes. Míg az ATM feldarabolta a túl hosszú üzeneteket cellaméretre, addig a Frame Relay egészben küldte el a változó hosszúságú üzeneteket.

Az ATM hátulütője a cellákból származott, mert minden 48 byte-nyi payloadnak szüksége volt 5 bájt fejlécre, ami a cella kb 10%-át tette ki. Sosem érte el az elvárt sikert, mert eleinte a 45Mbps-os (T3) vonalakon nyújtotta szolgáltatásait, ami sokkal nagyobb sávszélesség volt, mint amit legtöbb előfizető megengedhetett magának. A Frame Relay kevésbé volt költséges, sőt 56kbps-nél költség-hatékonynak bizonyult, ezért a WAN hálózatokban a Frame Relay protokoll teljesített a legjobban. Az ATM is működött egy darabig, aztán lassan háttérbe szorult. Végül az ATM és a Frame Relay protokollokat is kiszorította az MPLS (Multi Protocol Label Switching).

MPLS - 1996

    A különböző technológiák IP hálózatra való törekvése miatt (NGN – Next Generation Networks) szükség volt egy olyan protokollra, amely a kapcsolat-orientált ATM-en vagy Frame Relay-en is képes átküldeni a kapcsolat nélküli IP protokollt. Erre két lehetőség adott: vagy egy új kapcsolatot létesítünk az IP adatfolyamnak, vagy egy előrekonfigurált útvonalon küldjük az adatokat. Az első esetben, ha csak kevés adatról van szó, akkor az nem éri meg az újabb útvonal fenntartási költségeit, a második esetben pedig előfordulhat, hogy a kiválasztott útvonal nem optimális az adatok számára és túlterhelődik a kapcsolat. Az ATM-nél nagyon fontos volt a QoS, garanciát vállaltak rá. Ezzel szemben az IP protokoll a „Best Effort” jellegű, azaz mindent megtesz a kapcsolat minőségéért, de semmit sem garantál, még megközelítőleg sem. Hogy az ATM megőrizhesse a szolgáltatása minőségét, az IP protokollt kellett volna módosítani.

      Az MPLS az adatcsomagokat nem a 3. (hálózati) rétegben (ahogyan az IP), hanem a 2. (adatkapcsolási) rétegben továbbítja. Így időt spórol a routernek, hogy ne kelljen az megkeresse a következő csomópontot ahová az üzenetnek mennie kell. Multiprotokollnak hívják, mert több protokollal képes együttműködni: IP, ATM és Frame Relay. Az MPLS az IP csomagokra címkét csatol, mely a célállomásra vezető utat tartalmazza. A routerek így nem kell megnézzék a célállomást a csomagok fejlécében, hanem rögtön küldhetik tovább. Az MPLS célja ezen címke hozzáadása, melynek mérete fix és rövid. A hálózat szélén lévő MPLS router dolga, hogy elemezze az IP fejléc célállomását és annak alapján kiválasszon egy optimális útvonalat a hálózaton. A belső MPLS routerek követik a címkén lévő utasításokat, majd a hálózat másik végén lévő MPLS router leválasztja a címkét, elemzi a célállomást kézbesíti az üzenetet. A címkékkel dolgozó routereket LSR-nek (Label Switched Router) hívják. Az LSR útválasztók nem csak továbbküldik, de módosíthatják is a címkét ha akadályt észlelnek a kiválasztot útvonalon. Emiatt szükségük van egy irányító táblázatra, mely sokkal egyszerűbb és rövidebb a felsőbb szintű útválasztó táblázatnál. Egymás között az LDP (Label Distribution Protocoll) segítségével kommunikálnak. Az előre meghatározott útvonalról cserélnek információt, amit LSP-nek (Label-Switched Paths) hívnak. Mindenik LSR routernek, mely útjába esik valamely csomagnak, tudnia kell a teljes útvonalról. 

Az MPLS a FEC irányító ekvivalencia osztályokat (Forwarding Equivalence Class) használja, melyek hasonló vagy azonos tulajdonsággal rendelkező adatcsomagokat csoportosítanak. Az ilyen csomagoknak általában ugyanaz az útvonal van meghatározva, így valószínű, hogy ugyanazokat a címkéket kapták vagy fogják kapni az út során. Azonos tulajdonságnak számít például az IP cím vagy a QoS (Quality of Service) paraméter. Elmondható, hogy a FEC osztályok megpróbálnak megfelelni az LSP útvonalaknak, de fordítva ez nem igaz. Az LSP-nek több megfelelni akaró FEC osztálya is lehet.

A telefonszolgáltatók az MPLS-t a szolgáltatás minőségének (QoS) javítására használhatják meghatározván olyan útvonalakat, melyek eleget tesznek az adott szolgáltatások feltételeinek, mint a késés, a jitter, a csomagveszteség és a kapcsolatszakadási korlátok. Például egy hálózatnak lehet három szolgáltatási szintje: egy szint a hangnak, egy az idő-érzékeny alkalmazásoknak és egy a „best effort” adatforgalomnak. Az MPLS lehetőséget nyújt az adatfolyam szétválogatására, valamint a VPN (Virtual Private Network), VPLS (Virtual Proivate LAN Network) és a VLL (Virtual Leased Lines) alapú hálózatok felépítésére.

SIGTRAN (SIGnaling TRANsport) - 1998

       A SIGTRAN az SS7 protokollcsalád egyik kiterjesztése. Ugyanazokat az alkalmazásokat és menedzsment paradigmákat használja, viszont egy SCTP (Stream Control Transmission Protocol) nevű IP alapú transzport protokollal működik, ami lehetővé teszi a PSTN telefonhálózat IP-n történő jelzéseit. Három fontos új komponenst adtak az SS7-hez:

1. Adaptációs réteget, melyek támogatják az áramkörkapcsolású jelzőprotokollokat
2. Az SCTP protokollt, mely eleget tesz a telefóniában használatos jelzéseknek
3. Az IP hálózati protokollt

Az adatküldő protokoll független kellett legyen a többi telefonos protokolltól amit tartalmazott és meg kellett feleljen ezek szigorú időzítési és megbízhatósági feltételeinek. Ezért a már létező UDP (User Datagram Protocol) és TCP (Transport Control Protocol) protokollokat vették szemügyre. Amíg az UDP gyors volt időzítési szempontból de megbízhatatlan (mert nem küldi újra az elveszett információkat), addig a TCP megbízhatóbbnak de lassúnak bizonyult (mert minden hibát megpróbál kijavítani). Ezen okok miatt fejlesztették ki az SCTP protokollt, mely elég gyors is és elég megbízható is egyszerre. Ez egy kapcsolat-orientált protokoll, mindenik vége a hálózatnak egy SCTP végpontként tekinthető. A végpontot az SCTP trnaszport cím jelenti, mely egy vagy több IP címből és egy SCTP portból áll. Két végpont az SCTP kapcsolat előtt állapotinformációkat közöl egymással és csak az SCTP kapcsolat létrehozása után indulnak meg a felahsználói adatok.

Az SCTP több adatfolyamot használ párhuzamosan ugyanabba az irányba, hogy elkerülje az adatkésést. Az adatfolyamok lehetővé teszik, hogy egy rendezett üzenet független szekvenciái akkor is időben célba érjenek, ha egyikük elveszik.

A fenti képen, a TCP alkalmazás esetében, ha a 2. számú csomag elveszik, akkor a 3., 4., 5. számú csomagok már nem érkeznek meg, mert a TCP csak a megfelelő sorrendű adatokat engedi át. Az SCTP alkalmazás esetében a 2. számú csomag elvesztése nem okoz problémát, mert az utána jövők más adatfolyamhoz tartoznak, így késés nélkül érhetnek célba.

Előfordulhat, hogy valamelyik végpont elérhetetlenné válik. Ez történhet az út közben elromló hálózati elemek, vagy a célállomás hálózati kártyájának meghibásodása miatt is. Ugyanígy az erőforrást szolgáltató végpontok (peer-ek) is tönkremehetnek. Ezekre az SCTP két megoldást kínál:

1. Korlátozza az újraküldések számát: Amikor egy végpont adatokat küld egy címre, akkor megerősítést vár a vételről. Ha ez nem jön meg, az SCTP növel egyet a címhez tartozó hibaszámlálón, majd megpróbálja újra elküldeni ugyanarra vagy egy alternatív címre. A cím csak akkor lesz elérhetetlennek minősítve, ha az újraküldések száma elér egy küszöböt.
2. Alkalmazza a „heartbeat” mechanizmust: A tétlen (idle) állapotban lévő címeket figyeli. A heartbeat üzenetek periódikusan indulnak útnak és ahonnan nem kapnak választ, ott megnövekedik egy hibaszámláló. Egy bizonyos küszöb felett a cím elérhetetlennek minősülhet.

Az SCTP hibaészlelése nagyon gyors, mivel támogatja paraméterei állíthatóságát az alkalmazás a felsőbb rétegű interfészein keresztül. Ilyen például a minRTO, maxRTO és a maxPathRetrans paraméter.

Az SCTP végpontoknak több címük is lehet, mindenik más hálózati útvonalat határoz meg. Ezek közül egyik elsődlegesnek számít, így ha ezen elveszik egy csomag, akkor az alternatív címre küldődik újra egy másik hálózati útvonalon. Ezzel a módszerrel csökken hibajavítási idő, továbbá ha az elsődleges útvonal meghibásodik, az alternatív válik elsődlegessé és mindez teljesen észrevehetetlen az SCTP alkalmazás számára.

1997-ben piacra került az első IP alapú PBX és a VoIP (Voice over IP) technológia segített csökkenteni a telefonhálózat terheltségét. A legnagyobb haszna az IP PBX-nek a virtual hosting volt, ugyanis nem kellett többé a telefonos hardverkártyákat kibérelni vagy megvásárolni és fenntartani, hanem csupán az interneten hosztolt IP-PBX számítógépet kellett frissíteni. 2008-ban már a vezetékes telefonhálózat 80%-a IP alapú PBX-et használt.

Carrier Ethernet - 2001

      A SIGTRAN az SS7 jelzési protokollcsalád kiegészítése IP-re, az MPLS adatküldő protokoll pedig az ATM-nek és a Frame Relay-nek ad lehetőséget az IP hálózaton való működésre. Mindkettő kizárólag a telefonos hálózatoknak készült és igyekezett lépést tartani a többi adathálózattal.

      Az Ethernet eredetileg a helyi adathálózatoknak (LAN) készült (1970). Ez egy fizikai és adatkapcsolati rétegben használt szabvány (IEEE 802.3), mely az adatokat küldésre formázza: csomagok és keretek. A keretek csomagokból állnak és tartalmaznak egy fejlécet, mely információt hordoz a MAC (Media Access Control) címekről, a QoS-ről, a hiba-javító algoritmusokról stb. Az Ethernet kezdetben a láncfűzér hálózati topológiának készült, de később a csillag topológiához is alkalmazkodott az Ethernet hub-ok segítségével, mely a beérkező adatokat változatlanul minden kimenetre szétküldi. Hogy ne legyenek ütközések a CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) protokollt használja. Ez mindig megpróbálja elküldeni a keretet és ha az adott vonal foglalt, akkor vár egy keveset (véletlen szerűen) majd ismét megpróbálja. A hub-okat később switch-ekre cserélték, mely az adott portra csak az oda szánt csomagot küldi el. Az átviteli médium kezdetben koax kábel volt, majd csavart érpár és üvegszál követte. Az Ethernet alapvetően az internetnek készült, a legtöbb szolgáltató a 100 BASE-T típusú rendszert használja, mely 100Mbps sebességet szolgáltat. A WAN és a MAN (Metropolitan Area Network) szolgáltatóknak három alapvető igényük volt:

1. Ethernet szolgáltatást nyújtsanak az előfizetőknek
2. Kihasználják az Ethernet technológia nyújtotta előnyöket
3. Felváltsanak minden nem-Ethernet technológiát olyan versenytársra, amely elegendő tárhelyet és minőséget biztosít.

Az új szolgáltatásokat nem szabad túl gyorsan átvinni helyiről a nagy kiterjedésű hálózatokra, különben meghaladhatja a rendelkezésre álló erőforrásokat, mely minőségvesztéssel jár. Ha túl lassan dobják piacra akkor viszont ügyfeleket veszíthetnek el. Következtetésképp konzervatívan kell a szolgáltatásoknak terjeszkedniük odafigyelve a QoS-re. A sok „kicsi” ethernet szolgáltatás közös hálózatra kötését első ízben a Metro Ethernet kísérelte megoldani. Elsősorban a vállalati LAN-ok szolgáltatásainak elérhetőségén dolgozott. Hogy üzletelni lehessen az Ethernet szolgáltatásokkal, először is szabványosítani kellett őket:

• Ethernet Virtual Private Line vagy E-Line: olyan szolgáltatás, mely két ügyfél Ethernet portját kapcsolja össze egy WAN-on keresztül.
• Ethernet Virtual Private LAN vagy E-LAN: egy multipont szolgáltatás, mely több ügyfelet kapcsol össze.
• Ethernet Virtual Private Tree vagy E-Tree: egy multipont szolgáltatás, mely több hálózati fát kapcsol össze az elágazásaikkal együtt, de nem engedi, hogy az ágak kommunikálhassanak egymással.
• Ethernet Virtual Private Access vagy E-Access: lehetővé teszi, hogy a szolgáltató elérhessen egy szerződésen kívüli előfizetőt (például egy alszolgáltató kliensét).

Az Ethernetnek sok korlátja volt a WAN szolgáltatások területén. A „híd” és a „feszítőfa” koncepciók nem skálázhatók ki a nemzetközi hálózatokra. Hiányzott néhány, a szolgáltatások megbízhatóságáért felelős funkció, különösen az ügyfél adatforgalmát elkülönítő, a szolgáltatás teljesítményét mérő és a fellépő hibákat korrigáló funkció. Ezek miatt az Ethernet szolgáltatásokat más WAN technológiákon szállították:

• Az  SDH/SONET technológián: a pont-pont Ethernet kapcsolatok ilyen hálózatokon működtek. Az ITU-T G.707 (virtuális összefűzés) és az ITU-T G.7042 (LCAS – Link Capacity Adjustment Scheme) protokollokkal és a GFP (Generic Farming Procedure) multiplexelő technikával megfelelő méretű vivőt formáltak az SDH számára, és kihasználták az SDH nyújtotta menedzsment és helyreállító funkciókat, így magas rendelkezésre állást és rugalmas hibajavítást kaptak a szolgáltatások. Az SDH rendszerek sávszélességének menedzsmentje ellenben nem túl rugalmas, így nem mindig tud alkalmazkodni a gyorsan változó adatmennyiséghez.
• Az MPLS technológián: az Ethernet kapcsolatok LSP útvonalon létesültek. Ez támogatta a pont-pont és a pont-multipont szolgáltatásokat is és kihasználja az alapvető átviteli protokollokat, mint az SDH és az Ethernet. Hátránya, hogy költséges.
• A Carrier Ethernet (CE) technológián.

A „Carrier” szó a végpontok hálózatait összekötő „hordozó” hálózatra vonatkozik. Arra az elvre épül, hogy mégiscsak az Ethernet a legjobb, hiszen minden adafolyam az Ethernet hálózatokból származik és világszerte elterjedt technológiának számít. A CE a hagyományos Ethernet továbbfejlesztett változata és több technológiai komponenst foglal magába. A Metro Ethernet Fórum specifikációi alapján készült és az Ethernet szolgáltatásokat szabványosítja, hogy ne kelljen más technológiát használni. Ebben nagy szerepet játszottak a celluláris hálózatok is (a 2. és 3. generáció migrációja). Míg az MPLS a harmadik rétegű VPN szolgáltatásokat preferálja, addig a Carrier Ethernet magába foglalja a VPLS, a Gigabit és a Metro Ethernetet is.

Nem jelenthető ki, hogy az MPLS vagy a Carrier Ethernet a jobb. Mindez az igényektől függ. A következő táblázat e két technológiát hasonlítja össze pár fontos szempontból:

	MPLS	Carrier Ethernet
Költség	Költségesebb az Ethernetnél de olcsóbb a T1 vonalaknál.	Sokkal megfizethetőbb, mint az MPLS.
Skálázhatóság	Több ezer hálózati helyhez képes alkalmazkodni egyszerre.	Több száz hálózati helyhez képes alkalmazkodni egyszerre.
Közös alkalmazások	A fiókokkal és fiókkapcsolatokkal rendelkező adatközpontok összekapcsolására alkalmas.	Az adatközpontok összekapcsolásában a leghasználatosabb.
WAN útválasztás	Az útválasztást a szolgáltatóra bízza, így kevesebb WAN szakértőre van szükség.	A WAN szakértőkre bízza, hogy felügyeljék az útválasztást.
WAN protokollok	Könnyen kezeli a mindet-mindennel összekötő kapcsolatokat ideértve a hang- és képadatokat is.	Alacsony késés és magas adatátvitelt kínál.
QoS	Állítható a szolgáltatás minősége, hogy kedvezményt kaphasson például a VoIP szolgáltatás.	Állítható, de át is ugorható.
Szolgáltatási szintre vonatkozó megállapodás	Magába foglalja az adatátviteli garanciát.	Az IT szakemberek álaszthatnak, hogy kérnek-e megállapodást, vagy saját kezükbe veszik a WAN alkalmazások hálózati oldalát.
WAN menedzsment	Minden hálózati elem és menedzsment kompatibilis kell legyen az MPLS-el és az Ethernettel is.	Mivel minden Ethernet alapú, egyszerűvé válik a hálózat menedzsmentje.
Elérhetőség	Az MPLS szolgáltatások főként nagyvársokoban érhetőek el, nem mindenütt.	Az Ethernet Exchange infrastruktúrának köszönhetően a szolgáltatások sok helyen elérhetőek.

2012-ben a MEF publikálta a Carrier Ethernet 2.0. Az első verzió (CE 1.0) csak az E-Line és az E-LAN szolgáltatásokat szabványosította, míg a CE 2.0 mind a négyet és mindet két féleképp, tehát összesen 8 szabványról beszélhetünk:

1. E-Line (EPL: Ethernet Private Line)
2. E-Line (EVPL: Ethernet Virtual Private Line)
3. E-LAN (EP-LAN: Ethernet Private LAN)
4. E-LAN (EVP-LAN: Ethernet Virtual Private LAN)
5. E-Tree (EP-Tree: Ethernet Private Tree)
6. E-Tree (EVP-Tree: Ethernet Virtual Private Tree)
7. E-Access (EP-Access Ethernet Private Access)
8. E-Access (EVP-Access: Ethernet Virtual Private Access)

Sok más újítást és javítást eszközölt, melyek a 4G LTE mobilhálózatra is pozitív hatással voltak. A szolgáltatásokhoz újabb funkciókat adtak, mint a:

• Multi-CoS (Multiple Classos of Services): lehetővé teszi, hogy a hálózat optimizálása során az ügyfelek széles választékú alkalmazásaihoz is illeszkedni lehessen. A szolgáltatások egy EVC-n belül (Ethernet Virtual Connection) megkülönböztethetőek, prioritizálhatóak és egyedi sávszélesség rendelhető hozzájuk.
• Managed: lehetővé teszi, hogy az előfizető és a szolgáltató figyelemmel kísérje bármelyik EVC-t a hálózatban. Ez hasznos a szolgáltatások aktiválásakor és tesztelésekor.
• Interconnected: a szolgáltatások összekapcsolását teszi lehetővé.

VoIP - 1995

      A VoIP (Voice over IP) a Vocaltec terméke volt 1995-ben, és InternetPhone-nak nevezték. Ez lehetővé tette, hogy a felhasználók a számítógépükkel telefonáljanak egymásnak, amennyiben ugyanazt a programot használták. 1998-ban néhány vállalkozó nekilátott az IP alapon működő telefonok VoIP összekötéséhez. A siker folytán a hardverbe is beiktatták a protokollt, három olyan IP switch márka létezett, melybe be volt építve a VoIP kapcsoló szoftver. Az év végére a telefonos hívások 1%-a VoIP hívás volt, majd 2000-ben 3%-ra, 2003-ban pedig 25%-ra ugrott.

      A VoIP egy IP alapú protokoll, azaz a hálózati rétegben működik, ahol az útvonalválasztás is történik. Ez a harmadik réteg, ahol nincs garantálva semmilyen szintű QoS. Ettől fogva sokat segít, ha a hálózat infrastruktúrája például MPLS, VPLS, Metro vagy Carrier Ethernet alapú, melyek a második rétegben futnak és mind szolgáltatnak egy bizonyos szintű QoS-t. Ugyanakkor szükség van hang-kommunikációs szabványokra vagy protokollokra is, mint a H.323, az MGCP (Media Gateway Control Protocol) vagy a SIP (Session Initiation Protocol). A következő táblázat leírja, hogy a VoIP pontosan milyen protokollokat is használ milyen rétegekből az OSI modellben:

OSI réteg	VoIP protokoll
7. Alkalmazási réteg	NetMeeting, Skype, stb.
6. Megjelenítési réteg	Codec-ek
5. Viszonylati réteg	H.323, MGCP, SIP stb.
4. Szállítási réteg	RTP, TCP, UDP
3. Hálózati réteg	IP
2. Adatkapcsolati réteg	ATM, Frame Relay, Carrier Ethernet, MPLS

• A H.323 az ITU-T egyik specifikációja a hang, videó és adat küldésére. Magába foglal más szabványokat is, mint a H.225 (hívásirányítás), H.325 (biztonság), H.245 (útvonal és más paraméterek eldöntése), H.450 (kiegészítő szolgáltatások).
• Az MGCP az IETF (Internet Engineering Task Force) szabványa a médiaátjárók kezelésére az IP hálózatokban. Erre azért van szükség, hogy a VoIP a régi PSTN telefonhálózatokkal is működjön.
• A SIP is egy IETF szabvány, melyet a kommunikációs szessziók létrehozására fejlesztettek ki. A VoIP ezt használja az IP telefonokkal, telefonközpontokkal, átjárókkal és más SIP szolgáltatókkal való kommunikáció felépítésére.

A VoIP protokoll az RTP protokolt (Real-time Transport Protocol) használja a média adatfolyam vagy a beszédadatok továbbítására. Az RTP pedig az UDP protokolt (User Datagram Protokol) használja szállító protokollként, hisz nem volna értelme azokat újraküldeni hiba esetén. A jelzési adatok szállítása pedig a TCP protokollal (Transmission Control Protocol) történik. Az IP rétege útválasztást és hálózatszintű címkézést végez, az adatkapcsolati réteg protokolljai pedig közvetlen továbbítják az információt a fizikai közegben. A fő oka, hogy miért a VoIP-re esik legtöbbször a választás az ATM, Frame Relay vagy hasonló tehcnológiájú telefónia helyett az a közreműködési lehetőség más multimédiás hangalkalmazásokkal. Bár az ATM és a Frame Relay is sokkal hatékonyabb a WAN hálózatokban a sávszélességet illetően, viszont nem telepíthető az asztali számítógépbe vagy LAN hálózatba.

A következő ábrán egy példa látható IP és TDM PBX-el felépített hálózatra:

Az átjáró az analóg PSTN információt konvertálja át digitálissá. A digitális jelet Codec-kel tömöríti majd adatcsomagokba darabolja, hogy az IP hálózaton boldogulhasson. Az ATA egy Analóg Telefon Adapter, mely fizikai kapcsolatot létesít az analóg telefon és a helyi IP hálózat vagy számítógép között. Digitalizálja a hangadatot és olyan protokollokat használ mint a H.323 vagy a SIP, ezért gyakorlatilag a VoIP átjárónak felel meg. Az IP PBX teszi lehetővé, hogy az Ethernet Switch-be kötött IP telefonok működhessenek.

Hibrid PBX - 2002

      Sokan már nagy hálózatokat építettek ki a (TDM) PBX telefonközpontokkal, így nagy veszteség lett volna számukra az IP PBX-re áttérni. A hibrid PBX-szel megtartható volt a régi hálózat és hozzá lehetett adni az új IP alapú szolgáltatásokat is. Terjeszkedni lehetett vele anélkül, hogy újabb PBX hardvert vásárolt volna a felhasználó. Nem is a szolgáltatások, hanem inkább a piacban maradás miatt volt szükség alkalmazkodni az IP technológiához, ugyanis 2005-ben negyed év alatt 20%-kal esett a TDM PBX felvásárlások száma, míg az IP PBX-ből 14%-kal többet vettek.

A számítógéppel kezelt telefonhívások lehetővé tették a szoftveres telefonok használatát. Mindössze egy fülhallgatóra és egy mikrofonra volt szükség, és máris szimulálható volt egy fizikai telefon a számítógépes program segítségével, ugyanakkor a TDM telefonok is kihasználhatták a program nyújtotta lehetőségeket. Leegyszerűsödött a cégen belüli hívások lebonyolítása, a konferenciák felépítése, a diszpécserek munkája, a hívással együtt más adatokat (szöveget, képet) is lehetett továbbítani. 2005 táján az okostelefonokra is íródtak softphone alkalmazások instant üzenettovábbító és videóhívó opciókkal.

Mindentől függetlenül a VoIP olcsóbb mint a hagyományos telefon szolgáltatások. A Skype, mint VoIP szolgáltatás ingyen hívásokat tesz lehetővé a felhasználók között, valamint a SypeOut funkcióval hagyományos telefonokat is lehet hívni, amit egy előfizetett összegből számláznak. A Skype futhat számítógépről, VoIP telefonról vagy akár TDM telefonról is ha van hozzá analóg adapter (ATA) vagy hibrid PBX-re csatlakozik. A hibrid PBX-szel a hálózat architektúrája egyszerűsödött:

Előnyök:

• A vállakozások nyeresége az új szolgáltatásokból, mint a videó, hvásátiránytás stb. és az olyan kifinomult technológiákból mint a cloud-szolgáltatások;
• Nagy mozgásteret ad a vállalkozóknak, akik otthonról vagy utazás közben is dolgozhatnak;
• Rengeteg szempontból személyre szabható;
• Szinkronizálni tud más üzleti alkalmazásokkal, mint az ügyfél-kapcsolati menedzsment (CRM – Customer Relationship Management);
• Értéküket főleg a kommunikációs katasztrófák utáni helyreállításnál bizonyítják.

Hátrányok:

• Részletes vég-vég tervezést igényelnek az IP telefónia környezetének és alkalmazásainak;
• A rendszer telepítéséhez képzett szakemberek kellenek;
• A hardver meghibásodás vagy az áramszünet ellen nincs megfelelő védelem;
• A legtöbb VoIP szolgáltató a munkaállomás szerint számláz, de a hangposta és a konferencia hívásokért havi bért kér;
• A VoIP által használt SIP protokoll nem működik jól az olyan tűzfalak védelmében, melyek hálózati címfordítást használnak.

Akkor érdemes hibrid PBX-et választani, ha a vállalkozás több különböző helyen el van már terjedve és a meglévő analóg PBX-ek túl nagy fenntartási költséggel járnak. Nincs amiért fenntartani az üresjáratban működő analóg PBX-ek kapacitását, ha profitálható az hibrid PBX is, mely tartalmazza az IP és a felhő technológiákat.

Közeljövő

      A hibrid PBX-ek csak átmeneti megoldások, idővel az IP-PBX váltják fel azokat. Ezt támogatja például a Siemens is az új HiPath 8000 SIP szoftswitch piacra dobásával. Mivel már nem kizárólag a telefóniáról szól a PBX, hanem kép és szöveges üzeneteket is képes kezelni, ezért a szolgáltatások együttesét egyesült kommunikációnak is nevezik (UC – Unified Communication). A hangadat ma már csak egy adatfolyamot jelent a sok közül. A leghasználtabb funkciók az szöveges chat, a videó chat és a jelenlét menedzsment. Ez utóbbi lekérdez bizonyos alkalmazásokat (outlook, exchange adatbázisok, telefon állapotjelzőket, stb.), hogy megvizsgálja az adott személy elérhetőségét és az szerint irányítsa a hívásokat. Az UC a szinkron azaz a valós idejű (pl. chat) és az aszinkron kommunikációt (pl. e-mail vagy Twitter) is magába foglalja, így a felhasználó hozzáfér ezekhez attól függetlenül, hogy milyen eszközt használ. Ideális esetben az UC a hálózat adatkapcsolati rétegéből nyújt szolgáltatást, a megjelenítési rétegben működő kliens pedig a hozzáférést biztosítja. Például egy webkonferenciás alkalmazás használja a VoIP-t a hangkonferencia lebonyolítására és a webes kliens hozzáférést nyújt a hanghíváshoz, chat-hez és videóhíváshoz.