T -carrier входит в серию систем операторов, разработанных AT&T Bell Laboratories для цифровой передачи мультиплексных телефонных вызовов .
Первая версия, Transmission System 1 ( T1 ), была представлена в 1962 году в Bell System и могла передавать до 24 телефонных звонков одновременно по одной линии передачи медного провода. Последующие спецификации содержали кратные базовой скорости передачи данных T1 (1,544 Мбит/с), такие как T2 (6,312 Мбит/с) с 96 каналами, T3 (44,736 Мбит/с) с 672 каналами и другие.
Хотя T2 был определен как часть системы T-carrier компании AT&T, которая определяла пять уровней, от T1 до T5, [1] только T1 и T3 использовались повсеместно. [2] [1]
T-carrier — это аппаратная спецификация для переноса нескольких каналов связи с временным мультиплексированием (TDM) по одной четырехпроводной схеме передачи. Она была разработана AT&T в Bell Laboratories около 1957 года и впервые применена в 1962 году для передачи цифрового голоса с импульсно-кодовой модуляцией (PCM) на большие расстояния с банком каналов D1 .
T-carriers обычно используются для транкинга между коммутационными центрами в телефонной сети, включая точки соединения частных телефонных станций (PBX). Он использует ту же витую пару медного провода , что и аналоговые каналы, используя одну пару для передачи и другую пару для приема. Повторители сигнала могут использоваться для требований увеличенного расстояния.
До цифровой системы T-carrier системы несущей волны , такие как 12-канальные системы несущей волны, работали с частотным разделением мультиплексирования ; каждый вызов был аналоговым сигналом . Магистраль T1 могла передавать 24 телефонных вызова одновременно, поскольку она использовала цифровой сигнал несущей, называемый цифровым сигналом 1 (DS-1). [3] DS-1 — это протокол связи для мультиплексирования битовых потоков до 24 телефонных вызовов, вместе с двумя специальными битами : битом кадрирования (для синхронизации кадров ) и битом сигнализации обслуживания . Максимальная скорость передачи данных T1 составляет 1,544 мегабит в секунду.
За пределами США, Канады, Японии и Южной Кореи используется система E-carrier . E-carrier — это похожая система передачи с большей пропускной способностью, которая напрямую не совместима с T-carrier.
Существующие системы мультиплексирования с частотным разделением хорошо работали для соединений между отдаленными городами, но требовали дорогих модуляторов, демодуляторов и фильтров для каждого голосового канала. В конце 1950-х годов Bell Labs искала более дешевое терминальное оборудование для соединений в пределах мегаполисов. Импульсно-кодовая модуляция позволяла совместно использовать кодер и декодер между несколькими голосовыми каналами, поэтому этот метод был выбран для системы T1, введенной в локальное использование в 1961 году. В последующие десятилетия стоимость цифровой электроники снизилась до такой степени, что отдельный кодек на голосовой канал стал обычным явлением, но к тому времени другие преимущества цифровой передачи уже укоренились.
Формат T1 передавал 24 импульсно-кодово-модулированных, мультиплексированных с временным разделением речевых сигнала, каждый из которых был закодирован в потоках 64 кбит/с, оставляя 8 кбит/с кадровой информации , что облегчает синхронизацию и демультиплексирование на приемнике. Каналы цепей T2 и T3 передают несколько мультиплексированных каналов T1, что приводит к скорости передачи 6,312 и 44,736 Мбит/с соответственно. [4] Линия T3 состоит из 28 линий T1, каждая из которых работает с общей скоростью передачи сигналов 1,544 Мбит/с. Можно получить дробную линию T3, [5] [6] то есть линию T3 с некоторыми из 28 выключенных линий, что приводит к более низкой скорости передачи, но, как правило, при меньших затратах.
Предположительно, скорость 1,544 Мбит/с была выбрана потому, что испытания AT&T Long Lines в Чикаго проводились под землей. [ необходима цитата ] Тестовая площадка была типичной для Bell System того времени, в том смысле, что для размещения катушек нагрузки люки кабельных шахт физически находились на расстоянии 2000 метров (6600 футов) друг от друга, что определяло расстояние между ретрансляторами. Оптимальная скорость передачи данных была выбрана эмпирически — емкость увеличивалась до тех пор, пока интенсивность отказов не становилась неприемлемой, а затем уменьшалась, чтобы оставить запас. Компандирование обеспечивало приемлемое качество звука всего с семью битами на выборку PCM в этой оригинальной системе T1/D1. Более поздние банки каналов D3 и D4 имели расширенный формат кадра, допускающий восемь бит на выборку, сокращенный до семи в каждой шестой выборке или кадре, когда один бит «ограблялся» для сигнализации о состоянии канала. Стандарт не допускает выборку из одних нулей, которая могла бы создать длинную строку двоичных нулей и привести к потере синхронизации битов ретрансляторами. Однако при передаче данных (Switched 56) могут быть длинные строки нулей, поэтому один бит на выборку устанавливается в «1» (бит застревания 7), оставляя 7 бит × 8000 кадров в секунду для данных.
Более подробное понимание развития скорости 1,544 Мбит/с и ее разделения на каналы выглядит следующим образом. Учитывая, что номинальная голосовая полоса телефонной системы (включая защитную полосу ) составляет 4000 Гц , требуемая цифровая частота дискретизации составляет 8000 Гц (см. Скорость Найквиста ). Поскольку каждый кадр T1 содержит 1 байт голосовых данных для каждого из 24 каналов, то этой системе требуется 8000 кадров в секунду для поддержания этих 24 одновременных голосовых каналов. Поскольку каждый кадр T1 имеет длину 193 бита (24 канала × 8 бит на канал + 1 бит кадрирования = 193 бита), 8000 кадров в секунду умножаются на 193 бита, чтобы получить скорость передачи 1,544 Мбит/с (8000 × 193 = 1544000).
Первоначально T1 использовал альтернативную инверсию меток (AMI) для уменьшения полосы пропускания частот и устранения постоянной составляющей сигнала. Позже B8ZS стал обычной практикой. Для AMI каждый импульс метки имел противоположную полярность предыдущего, а каждый пробел был на уровне нуля, что приводило к трехуровневому сигналу, который переносил только двоичные данные. Похожие британские 23-канальные системы 1970-х годов на скорости 1,536 мегабод были оснащены троичными повторителями сигнала в ожидании использования кода 3B2T или 4B3T для увеличения количества голосовых каналов в будущем. Но в 1980-х годах системы были просто заменены на европейские стандартные. Американские T-несущие могли работать только в режиме AMI или B8ZS.
Сигнал AMI или B8ZS позволял простое измерение частоты ошибок. Банк D в центральном офисе мог обнаружить бит с неправильной полярностью или « нарушение биполярности » и подать сигнал тревоги. Более поздние системы могли подсчитывать количество нарушений и перефреймов и иным образом измерять качество сигнала и позволяли использовать более сложную систему сигнализации тревоги .
Решение использовать 193-битный кадр было принято в 1958 году. Чтобы обеспечить идентификацию информационных битов внутри кадра , рассматривались две альтернативы. Назначить (a) только один дополнительный бит или (b) дополнительные восемь бит на кадр. 8-битный выбор чище, в результате чего получается 200-битный кадр, двадцать пять 8-битных каналов , из которых 24 являются трафиком, и один 8-битный канал доступен для операций, администрирования и обслуживания ( OA&M ). AT&T выбрала один бит на кадр не для того, чтобы снизить требуемую скорость передачи данных (1,544 против 1,6 Мбит/с), а потому, что маркетинг AT&T беспокоился, что «если 8 бит будут выбраны для функции OA&M, кто-то попытается продать это как голосовой канал, и вы останетесь ни с чем». [ необходима цитата ]
Вскоре после коммерческого успеха T1 в 1962 году команда инженеров T1 осознала ошибку, связанную с наличием только одного бита для обслуживания растущего спроса на функции обслуживания . Они обратились к руководству AT&T с просьбой перейти на 8-битное кадрирование. Это предложение было категорически отклонено, поскольку это сделало бы установленные системы устаревшими.
Оглядываясь назад, примерно десять лет спустя CEPT выбрала восемь бит для формирования европейского E1 , хотя, как и опасались, дополнительный канал иногда используется для передачи голоса или данных.
В 1970-х годах Bell Labs разработала более скоростные системы. T1C с более сложной схемой модуляции передавал 3 Мбит/с по тем сбалансированным парным кабелям, которые могли ее поддерживать. T-2 передавал 6,312 Мбит/с, требуя специального кабеля с низкой емкостью и пенной изоляцией. Это было стандартом для Picturephone . T-4 и T-5 использовали коаксиальные кабели, похожие на старые L-носители, используемые AT&T Long Lines. Микроволновые радиорелейные системы TD также были оснащены высокоскоростными модемами, чтобы позволить им передавать сигнал DS1 в части их спектра FM, которая имела слишком низкое качество для голосового обслуживания. [7] Позже они передавали сигналы DS3 и DS4. В 1980-х годах такие компании, как RLH Industries, Inc., разработали T1 по оптоволокну. Вскоре отрасль развилась и развилась с помощью мультиплексных схем передачи T1.
Сигналы DS1 обычно соединяются между собой в местах расположения центрального офиса в общей металлической точке кросс-соединения, известной как DSX-1. Когда DS1 передается по металлическому внешнему кабелю установки , сигнал передается по кондиционированным кабельным парам, известным как пролет T1. Пролет T1 может иметь до +-130 В постоянного тока, наложенного на соответствующие четыре пары проводов кабеля для подачи питания на линейные или «пролетные» повторители сигнала и T1 NIU (T1 Smartjacks). Повторители пролета T1 обычно проектируются на расстоянии до 6000 футов (1800 м) друг от друга, в зависимости от калибра кабеля, и с потерями не более 36 дБ, прежде чем потребуется повторный пролет. Не может быть никаких ответвлений кабельного моста или катушек нагрузки на любых парах.
Медные пролеты T1 заменяются оптическими транспортными системами, но если используется медный (металлический) пролет, T1 обычно передается по кодированной медной линии HDSL . Четырехпроводной HDSL не требует столько повторителей, как обычные пролеты T1. Более новое двухпроводное оборудование HDSL (HDSL-2) передает полный 1,544 Мбит/с T1 по одной паре медных проводов на расстояние примерно до двенадцати тысяч (12 000) футов (3,5 км), если используется весь кабель 24 калибра . HDSL-2 не использует несколько повторителей, как обычные четырехпроводные HDSL или более новые системы HDSL-4.
Одним из преимуществ HDSL является его способность работать с ограниченным количеством ответвлений моста, при этом ни одно ответвление не должно быть ближе 500 футов (150 м) от любого трансивера HDSL. Как двухпроводное, так и четырехпроводное оборудование HDSL передает и принимает данные по одной и той же паре проводов кабеля, в отличие от обычного сервиса T1, который использует отдельные пары кабелей для передачи или приема.
Сигналы DS3 встречаются редко, за исключением зданий, где они используются для соединений и в качестве промежуточного шага перед мультиплексированием в цепь SONET . Это связано с тем, что цепь T3 может проходить только около 600 футов (180 м) между повторителями. Клиент, который заказывает DS3, обычно получает цепь SONET, проложенную в здании, и мультиплексор, установленный в распределительном щите. DS3 поставляется в привычной форме: два коаксиальных кабеля (1 для отправки и 1 для приема) с разъемами BNC на концах. [8] [9] [10] [11]
Двенадцать кадров DS1 составляют один суперкадр T1 (T1 SF). Каждый суперкадр T1 состоит из двух сигнальных кадров. Все каналы T1 DS0, использующие внутриполосную сигнализацию, будут иметь свой восьмой бит, перезаписанный или «украденный» из полной полезной нагрузки DS0 64 кбит/с, либо логическим НУЛЕМ, либо ЕДИНИЦЕЙ, чтобы обозначить состояние или условие сигнализации цепи. Следовательно, сигнализация украденного бита ограничит канал DS0 скоростью только 56 кбит/с в течение двух из двенадцати кадров DS1, составляющих контур T1 SF. Контуры с кадрами T1 SF дают два независимых канала сигнализации (A и B) Контуры с кадрами T1 ESF четыре сигнальных кадра в формате расширенного кадра из двадцати четырех кадров, которые дают четыре независимых канала сигнализации (A, B, C и D).
Каналы DS0 на пятьдесят шесть кбит/с связаны с цифровыми службами передачи данных (DDS), которые обычно не используют восьмой бит DS0 в качестве голосовых цепей, которые используют внеполосную сигнализацию A&B. Исключением является коммутируемый 56 кбит/с DDS. В DDS восьмой бит используется для идентификации запроса DTE на отправку (RTS) состояния. В коммутируемом 56 DDS восьмой бит импульсный (поочередно устанавливается на логический НОЛЬ и ЕДИНИЦУ) для передачи двух состояний импульсной сигнальной информации набора между SW56 DDS CSU/DSU и цифровым конечным коммутатором.
Использование сигнализации с граббированным битом в Америке значительно сократилось в результате внедрения Системы сигнализации № 7 (SS7) на межофисных коммутируемых линиях. С SS7 полный канал DS0 64 кбит/с доступен для использования в соединении и позволяет вызовам данных ISDN 64 кбит/с и 128 кбит/с существовать через коммутируемое сетевое соединение, если поддерживающий оператор T1 имеет опцию B8ZS (Clear Channel Capable). [8] [12] [13]
Операторы устанавливают цены на линии DS1 по-разному. Однако большинство из них сводятся к двум простым компонентам: местный шлейф (стоимость, которую местный оператор взимает за транспортировку сигнала от центрального офиса конечного пользователя , также известного как CO, до точки присутствия, также известной как POP, оператора) и порт (стоимость доступа к телефонной сети или Интернету через сеть оператора). Обычно цена порта основана на скорости доступа и уровне годовых обязательств, в то время как шлейф основан на географии. Чем дальше CO и POP, тем дороже шлейф.
Цена петли имеет несколько встроенных компонентов, включая расчет расстояния (выполняемый в координатах V/H, а не в стандартных координатах GPS) и часть телекоммуникационной компании. Каждая местная компания-оператор Bell, а именно Verizon , AT&T Inc. и Qwest , взимает с операторов T-связи разные расценки за милю. Таким образом, расчет цены состоит из двух этапов: геокартирования и определения местных ценовых соглашений.
В то время как большинство операторов используют географическую модель ценообразования, как описано выше, некоторые конкурирующие операторы местной телефонной связи ( CLEC ), такие как TelePacific , Integra Telecom , tw telecom , Windstream , Level 3 Communications и XO Communications , предлагают общенациональную ценовую политику.
В рамках этой модели ценообразования DS1 поставщик услуг устанавливает одинаковую цену в каждой обслуживаемой им географии. Национальное ценообразование является результатом возросшей конкуренции на рынке T-carrier и коммерциализации продуктов T-carrier. [14] Поставщики, принявшие национальную стратегию ценообразования, могут столкнуться с существенно различающейся маржой, поскольку их поставщики, операционные компании Bell (например, Verizon , AT&T Inc. и Qwest ), поддерживают географические модели ценообразования, хотя и по оптовым ценам.
Для голосовых линий DS1 расчет в основном такой же, за исключением того, что порт (необходимый для доступа в Интернет) заменяется на LDU (иначе известный как Long Distance Usage). После определения цены петли к общей сумме добавляются только голосовые расходы. Короче говоря, общая цена = петля + LDU x использованные минуты.
В этой статье использованы материалы из Федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 2022-01-22.