インバンドシグナリング

電気通信において、インバンドシグナリングとは、音声やビデオなどのデータに使用される同じ帯域またはチャネル内で制御情報を送信することです。これは、異なるチャネル、または別のネットワークを介して送信されるアウトオブバンドシグナリングとは対照的です。インバンド信号は電話の参加者が聞くことができることがよくありますが、アウトオブバンド信号はユーザーがアクセスできません。^[1]この用語は、たとえば、文字データとメタデータおよび/または文字データの処理方法に関する指示の両方を含むコンピューターデータファイルなど、より一般的にも使用されます。

固定電話からダイヤルすると、電話番号はエンコードされ、デュアルトーンマルチ周波数信号(DTMF) の形式で電話回線を介して送信されます。トーンは、電話交換機に通話のルーティング先を指示することで電話システムを制御します。これらの制御トーンは、電話通話の音声と同じチャネル(銅線) と周波数範囲 (300 Hz ～ 3.4 kHz) で送信されます。インバンド信号は、古い電話キャリアシステムでも使用され、通話をルーティングするための交換機間情報を提供します。この種のインバンド信号システムの例としては、信号システム No. 5 (SS5) とその前身、およびR2 信号があります。^{[2] [3] [4]}

ビット透過的な接続が必要な場合、制御プレーンとも呼ばれる制御信号をデータから分離することは、通常、制御命令をエスケープすることによって行われます。ただし、ネットワークは、信号によってデータがさまざまな程度に文字化けするように設計されている場合があります。人間同士で音声を伝送する場合、データが文字化けしても通常は許容されます。わずかな劣化にユーザーが気付くことはほとんどないからです。しかし、モデムを使用して伝送される情報など、エラー許容度が非常に低いデータを送信する場合は、問題が生じます。

インバンド シグナリングは、制御信号、プロトコル、管理システムをエンド ユーザーに公開し、偽造につながる可能性があるため、安全ではありません。1960 年代と 1970 年代には、いわゆる電話フリークがブルー ボックスを使用して故意に偽造を行い、ルーティング用の適切なトーンを意図的に生成して、発信者がテストや管理用の機能を悪用し、無料で長距離電話をかけられるようにしていました。

モデムは帯域内信号に干渉する可能性もありますが、その場合はガードトーンを使用してこれを防ぐことができます。

VoIP ( Voice over IP )では、DTMF 信号は 2 つの方法で帯域内伝送されます。音声ストリームでオーディオ トーンとして伝送される場合、音声エンコーディングでは、周波数信号の整合性を保つために、 μ-lawまたはA-law パルス コード変調などのロスレス コーダを使用する必要があります。ただし、この方法は信頼性が低いことが多く、他のオーディオ ソースからの干渉を受ける可能性があります。標準的な方法は、ソースのオーディオとリアルタイム トランスポート プロトコル(RTP) 音声ストリームから DTMF トーンをデジタル的に除去し、それらをデジタル情報ペイロードとして別々にエンコードすることです。これは、RFC 4733 に従って、名前付き電話イベント(NTE) と呼ばれることがよくあります。このような DTMF フレームは、他のすべての RTP パケットとともに、同一のネットワーク パス上で帯域内伝送されます。^[5]

DTMF のインバンド伝送とは対照的に、VoIP シグナリング プロトコルはDTMF 伝送のアウトオブバンド方式も実装します。たとえば、セッション開始プロトコル(SIP) やメディア ゲートウェイ制御プロトコル(MGCP) は、数字の伝送用の特別なメッセージ タイプを定義します。

DTMF トーンは、インバンド シグナリングの方法として、ケーブル テレビ 放送局でも、ケーブル会社の利益のために、放送休止中にローカル挿入ポイントの開始時間と終了時間を示すために使用されていました。1990 年代に、より優れたアウトバンド シグナリング機器が開発されるまで、米国やその他の地域では、ケーブル チャンネルのコマーシャル休止中に、高速で無応答の大きな DTMF トーン シーケンスが聞こえていました。

これらの DTMF シーケンスは、アップリンク衛星施設にある発信ケーブル ネットワークの機器によって送信され、地元のケーブル会社の機器によってデコードされました。特定のトーン シーケンスは、フィードがマスター コントロール フィードに切り替えられ、ローカルで放送されるコマーシャルに切り替わる正確な時間を示します。以下は、ケーブル会社の放送機器に次の内容を伝えるケーブル会社によるシーケンスの例です。

今すぐローカルに切り替えてください - 今すぐローカルに切り替えてください - 元に戻す準備をしてください - 元に戻す準備をしてください - 今すぐナショナルに切り替えてください - 今すぐナショナルに切り替えてください - 「まだナショナルに切り替えていない場合は、すぐに切り替えてください」

ケーブル業界での DTMF 信号は、視聴者の気を散らすものであり、テレビ番組の登場人物が DTMF トーンを鳴らすと干渉を受けやすいため廃止されました。たとえば、テレビ番組で登場人物がタッチトーン電話をダイヤルすると、ケーブル会社のコンピューターが「ホットフィード」から無音に切り替わる可能性があり、人間が感知できない信号技術のコストが削減されました。

インバンド シグナリングは、チャネル関連シグナリング(CAS) にのみ適用されます。共通チャネル シグナリング(CCS) では、CAS の共有チャネルとは対照的に、制御とデータに別々のチャネルが使用されるため、定義上、すべての制御は帯域外になります。

コンピュータ データでは、この用語は、通常のデータ内にあらゆる種類のメタデータを直接埋め込むことを指します。これらの使用法には、攻撃対象領域を開くことと処理を簡素化することなど、通信の場合と同様のトレードオフがあります。多くの例のうちのいくつかを以下に示します。

• ファイルの先頭にマジックナンバーを埋め込んで、後続のデータの形式または言語を示します。
• C 文字列のように NULL 文字を埋め込んで、文字列の終わりを通知します (文字列の外部に情報を保持するのとは対照的です)。
• テキストの一部を分類したり、処理や書式設定の指示を提供したり、その他の目的で、テキスト内にマークアップを埋め込みます。
• 正規表現内の一部の文字（「*」など）は、リテラルを表すのではなく、特別な処理の意味を持つように予約されています。
• デバイス制御の手段としてコンピュータ端末入力に制御コードを埋め込み、コマンドライン ユーザーが 1 文字のコマンドを直接発行できるようにします。たとえば、 + はコードを発行し、コマンドライン プログラムはユーザーからのそれ以上の入力を期待せず、終了します。Ctrld^D

帯域外通信が利用できない場合、ネットワークの透過性を維持するために 2 つの手法のいずれかを使用できます。

• カプセル化: 制御データをパケットのヘッダーにバンドルし、遠端でパケットのヘッダー (および/またはフッター) を削除して、データを元のデータと同じ状態に復元します。
• ビット スタッフィング: 非情報文字またはエスケープ文字を挿入して、データを変更、同期、および調整し、シグナリング情報のように見えないようにします (遠端で詰め込まれたビットとエスケープ コードを削除し、データを元のデータと同じ状態に復元します)。

• 制御文字
• エスケープシーケンス
• インバンド制御
• ラインシグナリング
• 帯域外制御
• キンダール音
• +++ (モデム)