Portador en T

Izquierda: Un bloque de 66; centro y derecha: Gabinetes que contienen dispositivos de interfaz de red Smartjack para circuitos T1.

El T-carrier es miembro de la serie de sistemas carrier desarrollados por AT&T Bell Laboratories para la transmisión digital de llamadas telefónicas multiplexadas.

La primera versión, el Transmission System 1 (T1), se introdujo en 1962 en Bell System y podía transmitir hasta 24 llamadas telefónicas simultáneamente en un solo línea de transmisión de alambre de cobre. Las especificaciones posteriores transportaron múltiplos de las velocidades de datos básicas T1 (1,544 Mbit/s), como T2 (6,312 Mbit/s) con 96 canales, T3 (44,736 Mbit/s) con 672 canales y otras.

Aunque un T2 se definió como parte del sistema T-carrier de AT&T, que definía cinco niveles, T1 a T5, solo el T1 y el T3 se usaban comúnmente.

Sistema de transmisión 1

T-carrier es una especificación de hardware para transportar múltiples canales de telecomunicaciones multiplexados por división de tiempo (TDM) a través de un único circuito de transmisión de cuatro hilos. Fue desarrollado por AT&T en Bell Laboratories ca. 1957 y empleado por primera vez en 1962 para transmisión de voz digital de modulación de código de pulso (PCM) de larga distancia con el banco de canales D1.

Los T-carriers se utilizan comúnmente para enlaces troncales entre centros de conmutación en una red telefónica, incluidos los puntos de interconexión de centrales telefónicas privadas (PBX). Utiliza el mismo cable de cobre de par trenzado que usaban los troncales analógicos, empleando un par para transmitir y otro par para recibir. Los repetidores de señal se pueden usar para requisitos de distancia extendida.

Antes del sistema de portadora T digital, los sistemas de onda portadora, como los sistemas portadores de 12 canales, funcionaban mediante multiplexación por división de frecuencia; cada llamada era una señal analógica. Una troncal T1 podía transmitir 24 llamadas telefónicas a la vez, porque usaba una señal portadora digital llamada Señal Digital 1 (DS-1). DS-1 es un protocolo de comunicaciones para multiplexar los flujos de bits de hasta 24 llamadas telefónicas, junto con dos bits especiales: un bit de trama (para sincronización de tramas) y un bit de señalización de mantenimiento. La velocidad máxima de transmisión de datos de T1 es de 1,544 megabits por segundo.

Fuera de Estados Unidos, Canadá, Japón y Corea del Sur, se utiliza el sistema E-carrier. E-carrier es un sistema de transmisión similar con mayor capacidad que no es directamente compatible con el T-carrier.

Legado

Los sistemas portadores de multiplexación por división de frecuencia existentes funcionaban bien para las conexiones entre ciudades distantes, pero requerían costosos moduladores, demoduladores y filtros para cada canal de voz. A fines de la década de 1950, Bell Labs buscó equipos terminales más baratos para conexiones dentro de áreas metropolitanas. La modulación de código de pulso permitió compartir un codificador y un decodificador entre varias troncales de voz, por lo que se eligió este método para el sistema T1 introducido en el uso local en 1961. En décadas posteriores, el costo de la electrónica digital disminuyó hasta el punto de que un códec individual por voz El canal se convirtió en un lugar común, pero para entonces las otras ventajas de la transmisión digital se habían afianzado.

El formato T1 transportaba 24 señales de voz multiplexadas por división de tiempo moduladas por código de pulso, cada una codificada en flujos de 64 kbit/s, dejando 8 kbit/s de información de trama que facilita la sincronización y demultiplexación en el receptor. Los canales de circuito T2 y T3 transportan múltiples canales T1 multiplexados, lo que da como resultado velocidades de transmisión de 6,312 y 44,736 Mbit/s, respectivamente. Una línea T3 consta de 28 líneas T1, cada una de las cuales opera a una velocidad de señalización total de 1,544 Mbit/s. Es posible obtener una línea T3 fraccionada, es decir, una línea T3 con algunas de las 28 líneas apagadas, lo que da como resultado una velocidad de transferencia más lenta pero, por lo general, a un costo reducido.

Supuestamente, se eligió la velocidad de 1,544 Mbit/s porque las pruebas de AT&T Long Lines en Chicago se realizaron bajo tierra. El sitio de prueba era típico de la planta exterior de Bell System de la época en que, para acomodar las bobinas de carga, las bocas de acceso de la bóveda de cable estaban separadas físicamente por 2000 metros (6600 pies), lo que determinaba el espacio entre repetidores. La tasa de bits óptima se eligió empíricamente: la capacidad se incrementó hasta que la tasa de fallas fue inaceptable y luego se redujo para dejar un margen. La compresión permitió un rendimiento de audio aceptable con solo siete bits por muestra PCM en este sistema T1/D1 original. Los últimos bancos de canales D3 y D4 tenían un formato de trama ampliado, que permitía ocho bits por muestra, reducidos a siete cada sexta muestra o trama cuando se 'robaba' un bit. para señalar el estado del canal. El estándar no permite una muestra de todos ceros que produciría una larga cadena de ceros binarios y haría que los repetidores perdieran la sincronización de bits. Sin embargo, cuando se transportan datos (Switched 56), puede haber largas cadenas de ceros, por lo que un bit por muestra se establece en "1" (jam bit 7) dejando 7 bits × 8000 fotogramas por segundo para datos.

A continuación se ofrece una comprensión más detallada del desarrollo de la velocidad de 1,544 Mbit/sy su división en canales. Dado que la banda de voz nominal del sistema telefónico (incluida la banda de protección) es de 4000 Hz, la frecuencia de muestreo digital requerida es de 8000 Hz (consulte la frecuencia de Nyquist). Dado que cada cuadro T1 contiene 1 byte de datos de voz para cada uno de los 24 canales, ese sistema necesita entonces 8.000 cuadros por segundo para mantener esos 24 canales de voz simultáneos. Debido a que cada trama de un T1 tiene una longitud de 193 bits (24 canales × 8 bits por canal + 1 bit de trama = 193 bits), 8000 tramas por segundo se multiplican por 193 bits para obtener una velocidad de transferencia de 1,544 Mbit/s (8000 × 193 = 1.544.000).

Inicialmente, T1 utilizó inversión de marca alternativa (AMI) para reducir el ancho de banda de frecuencia y eliminar el componente de CC de la señal. Más tarde, B8ZS se convirtió en una práctica común. Para AMI, cada pulso de marca tenía la polaridad opuesta al anterior y cada espacio estaba en un nivel de cero, lo que resultaba en una señal de tres niveles que transportaba solo datos binarios. Los sistemas británicos de 23 canales similares de la década de 1970 a 1.536 megabaudios estaban equipados con repetidores de señal ternarios, en anticipación del uso de un código 3B2T o 4B3T para aumentar la cantidad de canales de voz en el futuro. Pero en la década de 1980, los sistemas simplemente fueron reemplazados por sistemas estándar europeos. Los T-carriers estadounidenses solo podían funcionar en modo AMI o B8ZS.

La señal AMI o B8ZS permitió una medición simple de la tasa de error. El banco D en la oficina central podría detectar un bit con la polaridad incorrecta o "violación de la bipolaridad" y hacer sonar una alarma. Los sistemas posteriores podrían contar el número de violaciones y reencuadres y medir la calidad de la señal y permitir un sistema de señal de indicación de alarma más sofisticado.

La decisión de utilizar un marco de 193 bits se tomó en 1958. Para permitir la identificación de bits de información dentro de un marco, se consideraron dos alternativas. Asigne (a) solo un bit adicional, o (b) ocho bits adicionales por cuadro. La elección de 8 bits es más limpia, lo que da como resultado una trama de 200 bits, veinticinco canales de 8 bits, de los cuales 24 son de tráfico y un canal de 8 bits disponible para operaciones, administración y mantenimiento. (OA&M). AT&T eligió el bit único por cuadro no para reducir la tasa de bits requerida (1,544 frente a 1,6 Mbit/s), sino porque a AT&T Marketing le preocupaba que "si se eligieran 8 bits para la función OA&M, alguien luego intente vender esto como un canal de voz y terminará sin nada."

Poco después del éxito comercial de T1 en 1962, el equipo de ingeniería de T1 se dio cuenta del error de tener solo un bit para satisfacer la creciente demanda de funciones de limpieza. Solicitaron a la gerencia de AT&T que cambiara a tramas de 8 bits. Esto fue rotundamente rechazado porque haría obsoletos los sistemas instalados.

Con esta retrospectiva, unos diez años más tarde, la CEPT eligió ocho bits para enmarcar el E1 europeo, aunque, como se temía, el canal adicional a veces se apropia para voz o datos.

Portadores de mayor ancho de banda

En la década de 1970, Bell Labs desarrolló sistemas de tasas más altas. T1C con un esquema de modulación más sofisticado llevaba 3 Mbit/s, en aquellos cables de par balanceado que pudieran soportarlo. T-2 transportaba 6,312 Mbit/s, lo que requería un cable especial de baja capacitancia con aislamiento de espuma. Esto era estándar para Picturephone. T-4 y T-5 usaban cables coaxiales, similares a los antiguos L-carriers usados por AT&T Long Lines. Los sistemas de retransmisión de radio por microondas de TD también se equiparon con módems de alta velocidad para permitirles transportar una señal DS1 en una parte de su espectro de FM que tenía una calidad demasiado baja para el servicio de voz. Más tarde llevaron señales DS3 y DS4. Durante la década de 1980, empresas como RLH Industries, Inc. desarrollaron T1 sobre fibra óptica. La industria pronto se desarrolló y evolucionó con esquemas de transmisión T1 multiplexados.

Conexión cruzada de señal digital

Las señales DS1 se interconectan normalmente en las ubicaciones de la oficina central en un punto de interconexión metálico común conocido como DSX-1. Cuando un DS1 se transporta a través de un cable de planta exterior metálico, la señal viaja a través de pares de cables acondicionados conocidos como tramo T1. Un tramo T1 puede tener hasta +-130 voltios de alimentación de CC superpuestos en los pares de cables de cuatro hilos asociados para suministrar energía a la línea o al "Span" repetidores de señal y T1 NIU's (T1 Smartjacks). Los repetidores de tramo T1 suelen estar diseñados con una separación de hasta 6000 pies (1800 m), según el calibre del cable, y con no más de 36 dB de pérdida antes de requerir un tramo repetido. No puede haber derivaciones de puente de cable ni bobinas de carga en ningún par.

Los tramos de cobre T1 se están reemplazando por sistemas de transporte óptico, pero si se utiliza un tramo de cobre (metálico), el T1 generalmente se transporta a través de una línea de cobre codificada por HDSL. El HDSL de cuatro hilos no requiere tantos repetidores como los tramos T1 convencionales. El equipo HDSL (HDSL-2) de dos cables más nuevo transporta un T1 completo de 1,544 Mbit/s a través de un solo par de cables de cobre hasta aproximadamente doce mil (12 000) pies (3,5 km), si se usa todo el cable de calibre 24. HDSL-2 no emplea repetidores múltiples como lo hace el HDSL convencional de cuatro hilos o los sistemas HDSL-4 más nuevos.

Una de las ventajas de HDSL es su capacidad para operar con un número limitado de derivaciones en puente, sin derivaciones a menos de 500 pies (150 m) de cualquier transceptor HDSL. Los equipos HDSL de dos o cuatro hilos transmiten y reciben a través del mismo par de cables, en comparación con el servicio T1 convencional que utiliza pares de cables individuales para transmitir o recibir.

Las señales DS3 son raras excepto dentro de los edificios, donde se usan para interconexiones y como un paso intermedio antes de ser multiplexadas en un circuito SONET. Esto se debe a que un circuito T3 solo puede recorrer unos 180 m (600 pies) entre repetidores. Un cliente que solicita un DS3 generalmente recibe un circuito SONET en el edificio y un multiplexor montado en una caja de servicios públicos. El DS3 se entrega en su forma familiar, dos cables coaxiales (1 para enviar y 1 para recibir) con conectores BNC en los extremos.

Robo de bits

Doce fotogramas DS1 forman un único superfotograma T1 (T1 SF). Cada supertrama T1 se compone de dos tramas de señalización. Todos los canales T1 DS0 que emplean señalización en banda tendrán su octavo bit sobreescrito o "robado" de la cabida útil DS0 de 64 kbit/s completa, mediante un bit lógico CERO o UNO para indicar un estado o condición de señalización de circuito. Por lo tanto, la señalización de bits robados restringirá un canal DS0 a una velocidad de solo 56 kbit/s durante dos de las doce tramas DS1 que componen un circuito enmarcado T1 SF. Los circuitos enmarcados T1 SF producen dos canales de señalización independientes (A y B) Los circuitos enmarcados T1 ESF cuatro tramas de señalización en un formato de trama extendida de veinticuatro tramas que producen cuatro canales de señalización independientes (A, B, C y D).

Cincuenta y seis canales DS0 de kbit/s están asociados con los servicios de servicio de datos digitales (DDS) que normalmente no utilizan el octavo bit del DS0 como circuitos de voz que emplean señalización A y B fuera de banda. Una excepción es el DDS conmutado de 56 kbit/s. En DDS, el bit ocho se usa para identificar la condición de solicitud de envío (RTS) del DTE. Con Switched 56 DDS, el bit ocho se pulsa (establecido alternativamente en CERO lógico y UNO) para transmitir información de señalización de pulso de marcación de dos estados entre un SW56 DDS CSU/DSU y un conmutador de oficina final digital.

El uso de la señalización de bits robados en Estados Unidos ha disminuido significativamente como resultado del Sistema de señalización n.º 7 (SS7) en los troncales de marcación entre oficinas. Con SS7, el canal DS0 completo de 64 kbit/s está disponible para su uso en una conexión y permite que existan llamadas de datos ISDN de 64 kbit/s y 128 kbit/s a través de una conexión de red troncal conmutada si se opta por la entidad portadora T1 compatible. B8ZS (capaz de canal transparente).

Precio del operador

Los operadores cotizan las líneas DS1 de muchas maneras diferentes. Sin embargo, la mayoría se reduce a dos componentes simples: bucle local (el costo que cobra el titular local para transportar la señal desde la oficina central del usuario final, también conocida como CO, hasta el punto de presencia, también conocido como POP, del transportista) y el puerto (el costo de acceder a la red telefónica o a Internet a través de la red del transportista). Por lo general, el precio del puerto se basa en la velocidad de acceso y el nivel de compromiso anual, mientras que el bucle se basa en la geografía. Cuanto más lejos estén el CO y el POP, más costará el circuito.

El precio del bucle tiene varios componentes integrados, incluido el cálculo del kilometraje (realizado en coordenadas V/H, no en coordenadas GPS estándar) y la pieza de telecomunicaciones. Cada compañía operadora local de Bell, a saber, Verizon, AT&T Inc. y Qwest, cobra a los operadores de T diferentes tarifas de precio por milla. Por lo tanto, el cálculo del precio tiene dos pasos de distancia: el geomapping y la determinación de los arreglos de precios locales.

Si bien la mayoría de los operadores utilizan un modelo de precios geográficos como se describe anteriormente, algunos operadores competitivos de intercambio local (CLEC), como TelePacific, Integra Telecom, tw telecom, Windstream, Level 3 Communications y XO Communications ofrecen precios nacionales.

Con este modelo de precios de DS1, un proveedor cobra el mismo precio en todas las zonas geográficas a las que da servicio. La fijación de precios nacionales es una consecuencia de una mayor competencia en el espacio de mercado de T-carrier y la mercantilización de los productos de T-carrier. Los proveedores que han adoptado una estrategia de precios nacional pueden experimentar márgenes muy variados ya que sus proveedores, las compañías operativas de Bell (por ejemplo, Verizon, AT&T Inc. y Qwest), mantienen modelos de precios geográficos, aunque a precios mayoristas.

Para las líneas de voz DS1, el cálculo es prácticamente el mismo, excepto que el puerto (requerido para el acceso a Internet) se reemplaza por LDU (también conocido como uso de larga distancia). Una vez que se determina el precio del bucle, solo se agregan al total los cargos relacionados con la voz. En resumen, el precio total = bucle + LDU x minutos utilizados.