Interfaz U

La interfaz U o punto de referencia U es una interfaz de tarifa básica (BRI) en el bucle local de una red digital de servicios integrados (ISDN), que conecta el terminador de red (NT1/2) en las instalaciones del cliente hasta la terminación de línea (LT) en la central local del operador, en otras palabras, proporcionando la conexión desde el suscriptor hasta la oficina central.

A diferencia de las interfaces ISDN S/T, la interfaz U originalmente no estaba definida eléctricamente por las especificaciones ISDN de la UIT, sino que se dejó en manos de los operadores de red para implementarla, aunque la UIT emitió las recomendaciones G.960 y G.961 para formalizar la estándares adoptados en los EE.UU. y la UE.

En los EE. UU., la interfaz U se define originalmente por la especificación ANSI T1.601 como una conexión de 2 hilos que utiliza la codificación de línea 2B1Q. No es tan sensible a la distancia como la interfaz S o la interfaz T y puede operar a distancias de hasta 18,000 pies. Por lo general, la interfaz U no se conecta a un equipo terminal (que normalmente tiene una interfaz S/T), sino a una NT1 o NT2 (terminador de red tipo 1 o 2).

Un NT1 es un dispositivo discreto que convierte la interfaz U en una interfaz S/T, que luego se conecta a un equipo terminal (TE) que tiene una interfaz S/T. Sin embargo, algunos dispositivos TE integran un NT1 y, por lo tanto, tienen una interfaz U directa adecuada para conectarse directamente al bucle.

Un NT2 es un dispositivo de conmutación local más sofisticado, como un PBX, que puede convertir la señal a un formato diferente o transferirla como S/T a un equipo terminal.

En Estados Unidos, el NT1 es un equipo en las instalaciones del cliente (CPE) que el usuario compra y mantiene, lo que hace que la interfaz U sea una interfaz de usuario-red (UNI). La variante americana está especificada por ANSI T1.601.

En Europa, el NT1 pertenece al operador de red, por lo que el usuario no tiene acceso directo a la interfaz U. La variante europea está especificada por el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) en la recomendación ETR 080. El ITU-T ha emitido recomendaciones G.960 y G.961 con alcance mundial, que abarca tanto las variantes europeas como americanas de la interfaz U..

Interfaz lógica

Como todas las demás interfaces de velocidad básica ISDN, la interfaz U transporta dos canales B (portadores) a 64 kbit/s y un canal D (datos) a 16 kbit/s para una velocidad de bits combinada de 144 kbit/s (2B+ D).

Transmisión dúplex

Mientras que en una interfaz de cuatro cables, como las interfaces ISDN S y T, hay un par de cables disponible para cada dirección de transmisión, una interfaz de dos cables necesita implementar ambas direcciones en un solo par de cables. Para ello, la recomendación ITU-T G.961 especifica dos tecnologías de transmisión dúplex para la interfaz ISDN U, de las cuales se utilizará: cancelación de eco (ECH) y multiplexación por compresión de tiempo (TCM).

Cancelación de eco (ECH)

Cuando un transmisor aplica una señal al par de hilos, partes de la señal se reflejarán como resultado del equilibrio imperfecto del híbrido y debido a las discontinuidades de impedancia en la línea. Estos reflejos regresan al transmisor como un eco y no se pueden distinguir de una señal transmitida en el otro extremo. En el esquema de cancelación de eco (ECH), el transmisor localmente simula el eco que espera recibir y lo resta de la señal recibida.

Múltiplex de compresión de tiempo (TCM)

El método dúplex Time Compression Multiplex (TCM), también conocido como "modo de ráfaga", resuelve el problema del eco indirectamente. La línea funciona a una velocidad de al menos el doble de la velocidad de la señal y ambos extremos de la línea se turnan para transmitir, en forma de dúplex por división de tiempo.

Sistemas de línea

ITU-T G.961 especifica cuatro sistemas de línea para la interfaz ISDN U: MMS43, 2B1Q, TCM y SU32. Todos los sistemas de línea, excepto TCM, utilizan la cancelación de eco para la operación dúplex. El estándar estadounidense ANSI T1.601 especifica el sistema de línea 2B1Q, la recomendación europea ETSI TR 080 especifica 2B1Q y MMS43.

MMMS43 (4B3T)

El código de estado de supervisión modificado que asigna 4 bits a 3 símbolos ternarios (MMS43), que también se conoce como 4B3T (cuatro binarios, tres ternarios) es un sistema de línea utilizado en Europa y en otras partes del mundo. 4B3T es un "código de bloque" que utiliza estados de retorno a cero en la línea. 4B3T convierte cada grupo de 4 bits de datos en 3 "ternarios" estados de señal de línea (3 símbolos). Las técnicas de cancelación de eco permiten la operación full-duplex en la línea.

MMS43 se define en el Apéndice I de G.961, el Anexo B de ETR 080 y otros estándares nacionales, como el 1TR220 de Alemania. 4B3T se puede transmitir de forma fiable hasta 4,2 km en 0,4 mm cable o hasta 8,2 km sobre 0,6 mm cable. Se presenta una impedancia de terminación interna de 150ohms a la línea en cada extremo del interfaz U.

Un marco de 1 ms que transporta 144 bits de datos 2B+D se asigna a 108 símbolos ternarios. Estos símbolos están codificados, con diferentes códigos de cifrado para las dos direcciones de transmisión, con el fin de reducir la correlación entre la señal transmitida y la recibida. A este marco, se agregan un preámbulo de 11 símbolos y un símbolo del canal C_L, lo que produce un tamaño de marco de 120 símbolos ternarios y una velocidad de símbolo de 120 kilobaudios. El canal C_L se utiliza para solicitar la activación o desactivación de un loopback en la NT1 o en un regenerador de línea.

En la codificación 4B3T, se presentan tres estados a la línea: un pulso positivo (+), un pulso negativo (-) o un estado cero (sin pulso: 0). Una analogía aquí es que la operación es similar a B8ZS o HDB3 en los sistemas T1/E1, excepto que hay una ganancia real en la tasa de información al codificar 2⁴=16 estados binarios posibles a uno de 3³=27 estados ternarios. Esta redundancia adicional se utiliza para generar una señal de polarización de CC cero.

Un requisito para la transmisión de línea es que no debe haber acumulación de CC en la línea, por lo que la acumulación de CC acumulada se supervisa y las palabras clave se eligen en consecuencia. De las 16 palabras de información binaria, algunas siempre se asignan a una palabra de código sin componente de CC (ternaria), mientras que otras se pueden asignar a una de dos palabras de código, una con un componente de CC positivo y la otra con un componente de CC negativo. En el último caso, el transmisor elige enviar la palabra clave con un componente de CC negativo o positivo en función de la compensación de CC acumulada.

2B1Q

La codificación 2B1Q es el estándar utilizado en Norteamérica, Italia y Suiza. 2B1Q significa que dos bits se combinan para formar un solo estado de línea cuaternaria (símbolo). 2B1Q combina dos bits a la vez para ser representado por uno de los cuatro niveles de señal en la línea. Las técnicas de cancelación de eco permiten la operación full-duplex en la línea.

La codificación 2B1Q se define en el Apéndice II de G.961, ANSI T1.601 y el Anexo A de ETR 080. Puede operar a distancias de hasta aproximadamente 18,000 pies (5,5 km) con una pérdida de hasta 42 dB. Se presenta una impedancia de terminación interna de 135 ohmios a la línea en cada extremo de la interfaz U.

Un marco de 1,5 ms que transporta 216 bits codificados de datos 2B+D se asigna a 108 símbolos cuaternarios. A este marco, se agregan un preámbulo de 9 símbolos y 3 símbolos del canal C_L, lo que produce un tamaño de marco de 120 símbolos cuaternarios y una velocidad de símbolo de 80 kilobaudios. El canal C_L se utiliza para la comunicación entre LT y NT1, una verificación de redundancia cíclica (CRC) de 12 bits y varias otras funciones de la capa física. El CRC cubre una multitrama de 12 ms (tramas de 8 × 1,5 ms).

MTC/AMI

El sistema de línea TCM/AMI ISDN, también conocido como TCM-ISDN, es utilizado por Nippon Telegraph and Telephone en su "INS-Net 64" Servicio.

El apéndice III de G.961 especifica un sistema de línea basado en el método dúplex Time Compression Multiplex (TCM) y un código de línea de inversión de marca alternativa (AMI). El código de línea AMI asigna un bit de entrada a un símbolo ternario. Al igual que con MMS43, el símbolo ternario puede ser un voltaje positivo (+), cero (0) o negativo (-). Un bit 0 está representado por un voltaje cero, mientras que un bit 1 está representado alternativamente por un voltaje positivo y negativo, lo que da como resultado una señal libre de polarización de CC. En un intervalo de 2,5 ms, cada lado puede enviar una trama de 1,178 ms que representa 360 bits de datos 2B+D. A los datos 2B+D, se agregan un preámbulo de 8 bits, 8 bits del canal C_L, así como un bit de paridad, lo que produce un tamaño de trama de 377 bits y una velocidad de transmisión de 320 kilobaudios. El canal C_L se utiliza para operaciones y mantenimiento, además de transmitir un CRC de 12 bits que cubre 4 tramas.

SU32

El apéndice IV de G.961 especifica un sistema de línea basado en la cancelación de eco y un código de línea 3B2T (SU32) sustitutivo, que asigna tres bits en 2 símbolos ternarios. Al igual que con MMS43 y AMI, el símbolo ternario puede ser un voltaje positivo (+), cero (0) o negativo (-). La asignación de 2³=8 a 3²=9 símbolos deja un símbolo sin usar. Cuando dos palabras de información de entrada (binarias) subsiguientes son idénticas, la palabra de código (ternaria) se sustituye por la palabra de código no utilizada. Una trama de 0,75 ms que transporta 108 bits de datos 2B+D se asigna a 72 símbolos ternarios. A este marco, se agregan un preámbulo de 6 símbolos, un símbolo CRC y 2 símbolos del canal C_L, lo que produce un tamaño de marco de 81 símbolos ternarios y una velocidad de símbolo de 108 kilobaudios. El canal C_L se utiliza para funciones de supervisión y mantenimiento entre LT y NT1. El CRC de 15 bits cubre 16 tramas.