Маршрутизация в телефонной сети общего пользования

При каждом исходящем вызове абонент набирает номер вызова (или номер вызываемого абонента) на своём терминале. Как правило, номер состоит из двух частей: телефонного кода, обычно определяющего географическое положение телефона-адресата, и номера телефона, уникального внутри данного кода, который определяет конкретный терминал. Телефонный номер может также содержать префикс, который уточняет географическое положение или принадлежность к телефонной станции, и далее сам номер. Например, в номере (301) 555-1212, 301 — это код зоны, 555 — префикс. (Код зоны также известен как «NPA», а комбинация кода зоны и префикса — как «NPA-NXX».) В США до 2021 года в некоторых регионах, если вызов осуществлялся между двумя терминалами одной зоны (или на одной телефонной станции), код зоны можно было не набирать. С введением в октябре 2021 года трехзначного национального номера линии предотвращения самоубийств 988 во многих случаях необходимость набирать местные номера без кода зоны была отменена, и для успешного соединения теперь необходимо вводить код зоны даже при наборе обычных телефонных номеров.

Когда вызов поступает на телефонную станцию, возможны два варианта:

• Если терминал-адресат подключён к этой станции напрямую, вызов направляется по этому соединению и терминал начинает звонить;
• Если нет, вызов должен быть направлен на одну из соседних станций через соединительный тракт для дальнейшей маршрутизации.

На каждом этапе цепочки станция использует заранее сформированные таблицы маршрутизации, чтобы определить, к какой из доступных соседних станций направлять вызов дальше. Может существовать несколько альтернативных маршрутов к одному и тому же месту назначения, и станция может выбирать между ними динамически в случае отказа соединения или перегрузки сети.

Таблицы маршрутизации рассчитываются централизованно с учётом известной топологии сети, плана нумерации и анализа трафика. Затем они выгружаются на каждую станцию в сети телефонного оператора. Благодаря иерархической структуре плана нумерации и его географической привязке большинство вызовов внутри сети могут маршрутизироваться на основе кода зоны и префикса, используя эти таблицы маршрутизации.

В современных IP-сетях (IP-ТфОП) иерархическая структура плана нумерации E.164 сохраняет свою актуальность. Для трансляции традиционных телефонных номеров в адреса SIP URI используется протокол ENUM^[3].

Однако некоторые вызовы не могут быть построены только на основе префикса, например негеографические номера, такие как бесплатные номера. В этих случаях используется система Интеллектуальная сеть вместо стандартных таблиц маршрутизации.

В современных сетях взаимодействие с традиционной ТфОП и маршрутизация осуществляются через элементы архитектуры IMS (такие как S-CSCF, BGCF, MGCF)^[4].

При формировании маршрутов внимание уделяется недопустимости взаимного резерва между маршрутами: если два маршрута переполняют друг друга, перегрузка приведёт к полной блокировке вызова по этим направлениям.

Согласно парадоксу Брэса, добавление нового, более короткого и дешёвого маршрута может привести к увеличению общей перегрузки сети^[5].

Гибридная маршрутизация сочетает планы нумерации и таблицы маршрутизации для возможности колиоцирования, то есть размещения в одном коде зоны коммутаторов, использующих детерминированную схему, вместе с коммутаторами, работающими по недетерминированной схеме маршрутизации. В современных IP-сетях гибридная маршрутизация представляет собой сочетание статических маршрутов (например, для связи с устаревшими сегментами) и интеллектуальных систем динамической маршрутизации, таких как маршрутизация по наименьшей стоимости (LCR) и на основе качества обслуживания (QoS)^[6][7][8]. Таблицы маршрутизации формируются так, чтобы не имелось дублирующихся номеров, что обеспечивает предоставление услуги дистанционный автоматический набор (DDD) всем абонентам сети. При этом может потребоваться использование 10-значных телефонных номеров.

Когда перегрузка приводит к тому, что многие вызовы проходят по косвенным альтернативным маршрутам с большим числом промежуточных станций, общая пропускная способность сети снижается, поскольку каждый вызов занимает несколько трактов между станциями. Резервирование трактов сокращает этот эффект, выделяя часть ёмкости каждого тракта для прямых маршрутов^[9]. В современных сетях VoIP и архитектуре IMS на смену статическому резервированию пришло динамическое управление перегрузками. Центральным элементом выступает функция PCRF (Policy and Charging Rules Function), принимающая в реальном времени решения о допуске вызовов и обеспечении качества обслуживания (QoS). Обмен сообщениями для установки правил осуществляется с помощью протокола Diameter. Для предотвращения перегрузок применяются приоритизация трафика, при которой голосовым пакетам назначается наивысший приоритет, и формирование трафика (шейпинг) для сглаживания пульсаций на границах сети^[10].^[11][12] Дальнейшее развитие механизмов управления связано с применением программно-определяемых сетей (SDN) и алгоритмов машинного обучения. SDN обеспечивает централизованное и гибкое распределение сетевых ресурсов, в то время как модели машинного обучения позволяют прогнозировать возможные перегрузки и осуществлять адаптивное управление трафиком в реальном времени^[13].^[14]

Динамическая альтернативная маршрутизация (Dynamic Alternative Routing, DAR) — это метод децентрализованной динамической маршрутизации телефонных вызовов, использующий лишь ограниченный объём локальной информации, такой как пороговые значения резервирования трактов или знания о наличии исходящих трактов с данного коммутатора.

В патенте США 1989 года, выданном British Telecommunications, динамическая альтернативная маршрутизация описывается так:

Вызов между двумя узлами, соединёнными прямой линией, в первую очередь отправляется по прямому маршруту, и если он занят — на назначенный в данный момент альтернативный маршрут из двух линий между этими узлами. Если и этот маршрут занят, вызов теряется, и случайным образом назначается новый двухлинейный маршрут как альтернативный маршрут между этими узлами.

Таким образом, выбранный маршрут меняется с учётом текущих изменений трафика и спроса. Этот метод был темой диссертации Ричарда Гиббенса (Richard Gibbens) в Кембриджском университете под руководством Фрэнка Келли^[15], в сотрудничестве с BT Research, и британский патент на него был получен в 1985 году^[16]. DAR был реализован в национальной сети British Telecom в 1996 году^[17].

В современных сетях VoIP и IMS принципы динамической альтернативной маршрутизации эволюционировали в более сложные многофакторные механизмы. К ним относятся маршрутизация по наименьшей стоимости (Least Cost Routing, LCR), выбирающая оптимальный путь исходя из цены, и маршрутизация на основе качества обслуживания (QoS-based Routing), учитывающая в реальном времени такие метрики, как процент успешных вызовов (ASR), среднюю продолжительность разговора (ACD), задержку после набора номера (PDD), сетевую задержку и джиттер. Кроме того, применяется динамическая маршрутизация на основе политик (Policy-based Routing), позволяющая управлять выбором маршрута по заданным правилам^[18].^[19][20]

Порядок маршрутизации и пропуска трафика в телефонной сети общего пользования Российской Федерации регулируется Приказом Минцифры России № 94 от 7 февраля 2022 года^[21].

С 1 марта 2026 года действуют Правила централизованного управления сетью связи общего пользования. При возникновении угроз Роскомнадзор наделён полномочиями управлять маршрутизацией трафика. Технически управление и фильтрация реализуются через установленные на сетях операторов технические средства противодействия угрозам (ТСПУ)^[22].

В рамках борьбы с подменой номеров применяются дополнительные законодательные меры. С 1 сентября 2025 года введена обязательная маркировка исходящих вызовов от юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, благодаря которой на экране телефона абонента отображается наименование звонящей организации^[23]. Кроме того, операторы связи обязаны в автоматическом режиме блокировать звонки из-за границы, поступающие с подставных российских номеров, а также вызовы, в которых отсутствует информация об абонентском номере^[24].