T1 жүйесіндегі "ұрланған бит" сигналдау протоколы

Кіріспе

Сигнал беру протоколы
Коммуникациялық жүйелерде, ұрланған бит сигналы (RBS) – арнаға қатысты сигналдауды (CAS) пайдалана отырып, көптеген T1 цифрлық тасымалдау тізбектерінде техникалық қызмет көрсету және желілік сигналдау қызметтерін ұсыну схемасы болып табылады. T1 тасымалдау тізбегі – қазіргі уақытта Солтүстік Америка және Жапонияда қолданылатын арнайы тізбек түрі.

Контекст

T1 контуры 24 арнаға бөлінеді, әрқайсысы секундына 8 мың үлгіні, әрқайсысы 8 биттен тұрады. Супер кадр (SF) 24 арнадан тұратын 12 кадрдан құралады. DS1 белгілемесі 24 кадрдан тұрады, олар Extended Super Frame (ESF) деп аталады. Екі белгілемеде де бұл арналар біріктіріліп, 8000 бит/с жылдамдықпен үлгіленеді. Супер кадрда он кадр дауыс/дерек үшін толығымен, ал екеуі дауыс үшін ішінара пайдаланылады. Осылайша, екі ішінара кадрдың әрқайсысы басқа кадрлардағы каналға 64 кбит/с-пен салыстырғанда, дауыс деректері үшін бір арнаға 56 кбит/с жылдамдық береді. +PCM T Тасымалдау Иерархиясы T1 Тасымалдаушы Атауы DS Атауы Жылдамдығы FT1 DS0 64 кбит/с T1 DS1 1.544 Мбит/с T2 DS2 6.312 Мбит/с T3 DS3 44.376 Мбит/с T4 DS4 274.176 Мбит/с.

Интуитивті түрде, 6 кадрдың 5-і 8 биттік ажыратымдылыққа (64 кбит/с) ие (8 бит × 8000 үлгі/секунд = 64 кбит/с), ал 6 кадрдың 1-і 7 биттік ажыратымдылыққа (56 кбит/с) ие (7 бит × 8000 үлгі/секунд = 56 кбит/с). Сондықтан арнаның жалпы жылдамдығы 62.666 кбит/с құрайды. Модем модуляция үшін қолданылғанда дауыс және дерек сигналдарындағы бұрмалау әсері еленбейді. Дегенмен, 64 кбит/с цифрлық сигнал үшін деректер жіберілген кезде қателер пайда болуы мүмкін. Мұндай жағдайда, «ұрланған бит» сигнализациясын өшіру қажет.

Кішкене тонау

Ұрланған бит сигналы схемасы супер кадр схемасында (SF) қолданылады. Ол әрбір арнаның әрбір алтыншы кадрдағы ең кішкентай маңызды битін алып, телефон желілерінде қосылу/ажырату және бос сигнал күйін беру үшін пайдаланады. Әрбір алты биттің біріншісі А биті, екіншісі В биті деп аталады. RBS AT&T компаниясы аналогтық магистральдардан цифрлық жабдыққа көшкен кезде әзірленді. Бұл AT&T-ге 2 аналогтық телефон желісіне қажетті сымдардың санымен 24 цифрлық телефон желісін іске қосуға мүмкіндік берді, бұл ақшаны үнемдеп, жиілік бөлудің жоғары құнына қарамастан қосылыс сапасын жақсартты. Басқа операторлық жүйелердегідей, нақты магистральдық сымның физикалық қасиеттері жоқ. Аналогтық магистральдарда, магистраль қолданылатындығын алыс жаққа сигнал беру үшін жабдық сымдарды бір ұшында қосып немесе сымдардың біреуін жерге қосып (магистраль түріне байланысты) желіні "қосқан", ал магистральді бос күйге қайтару үшін кері амал жасаған. Цифрлық магистраль үшін, екі шет арасында сигнал беру үшін басқа әдіс қажет болды. Осы үшін сигнал беру жабдығы әрбір алтыншы кадрдағы әрбір арнаның сегізінші битін "ұрлап алады" (Super Frame және Extended Super Frame қараңыз) және оны сигналдық ақпаратпен алмастырады. Яғни, T1 арқылы тасымалданатын әрбір DS0-дағы әрбір алтыншы үлгідегі кіші разрядты бит, кез келген бағытта, сигналдық ақпаратпен ауыстырылады. Жасыраулы PCM кодталған дауыс осы деректерді кіші разрядты биттерінде жоғалтуға өте сезімтал емес, сондықтан дауыс сапасының нашарлауына себеп болмайды; бірақ деректерді тасымалдағанда айырмашылық маңызды, қолдануға болатын деректердің жылдамдығы 12,5%-ға төмендейді. 64 кбит/с толық дауыс арнасының сигнал-шу қатынасы 37 децибел (дБ) құрайды. 56 кбит/с жылдамдықпен дауыс арнасының сигнал-шу қатынасы 31 дБ құрайды. Тек әрбір алтыншы ең кішкентай маңызды бит ұрланғандықтан, сигнал-шу қатынасы 31 және 37 дБ аралығында болады. Бірақ жеке T1 байланыстары әдетте бір-бірімен синхронды болмайтындықтан, бірнеше біріктірілген, синхронды емес T1 аралықтары арқылы өтетін DS0 бірнеше кадрда кіші битін ұрлап алуы мүмкін, бұл нақты жағдайдағы өнімділікті сигнал-шу қатынасының жоғарғы шегіне қарағанда төменгі шекке жақындатады. Ұрланған бит сигналының әсері белгілі жағдайларда дыбыс сапасына әсер етуі мүмкін. Дауыстық қоңырау тыныш аяқтамаға қосылған кезде, мысалы, PBX-те күту кезінде музыка немесе ыңғайлы шу болмағанда, және кадрлау схемаларының белгілі бір түрлері қолданылғанда, ұрланған бит сигналына байланысты шу телефон тікелей құлаққаптан әлсіз 1333 Гц тоны ретінде естілуі мүмкін, бұл жиілік 8000 Гц / 6 = 1333 Гц жылдамдығымен кіші бит бұзылуының нәтижесі болып табылады. Бұл әдетте байқалатын проблема емес, бірақ егер дыбыс жолы G.729 сияқты сөйлеуді сызықтық түрде қысуды қамтитын болса, тон қысу алгоритмімен күшейтіліп, модуляцияланып, пайдаланушыға жағымсыздық тудыруы мүмкін. Супер кадрлық фреймде ұрланған биттер А және В деп аталады. Extended Super Frame-де бір ағын А, В, С және D деп аталатын төрт битке бөлінеді. Бұл биттердің мағынасы арнада қандай сигналдау жасалғанына байланысты. Сигналдаудың ең көп таралған түрлері - бұрандалы бастау, жерге қосу және E&M. T1 жүйелерінен айырмашылығы, әлемдегі көптеген телефон жүйелері барлық 8 битті әрбір үлгіде ашық түрде өткізетін E1 жүйелерін пайдаланады. Бұл жүйелер сигналдық ақпаратты жеткізу үшін жеке жолақты арнаны пайдаланады.

The robbed bit signal scheme is used in the super frame circuit (SF). It takes the least significant bit of each channel in every sixth frame and utilizes it to convey on or off hook, and busy signal status on telephone lines. The first bit of every six is called A bit, the second bit is called B bit. RBS was developed at the time that AT&T was moving from analog trunks onto digital equipment. This permitted AT&T to run 24 digital phone lines on the same number of wires that 2 analog phone lines would have taken, saving money and improving call quality, without the high cost of frequency division multiplexing. As in other carrier systems, the physical properties of an actual trunk wire are missing. With analog trunks, to signal the equipment at the far end that a trunk was going to be used, equipment would "loop" the line by connecting the wires together at one end or ground start one of the wires (depending on the type of trunk), and do the opposite to return the trunk to idle. With a digital trunk, another method was needed to signal between ends. To do this, signaling equipment "steals" the eighth bit of each channel on every sixth frame (see Super Frame and Extended Super Frame) and replaces it with signaling information. This means that the low order bit on every sixth sample in every DS0 carried on the T1, in either direction, is replaced by signaling information. Simple PCM encoded voice is not very sensitive to losing these data in a few of its lower order bits, so it doesn't cause much degradation of voice quality; however, when carrying data, the difference is significant, reducing the available usable data rate by 12.5%. With full 64kbit/s, a voice channel has a signal to noise ratio of 37 decibels (dB). At 56kbit/s, a voice channel has a signal to noise ratio of 31dB. As only every sixth least significant bit is robbed, the signal to noise ratio will be somewhere between 31 and 37dB. However, since individual T1 links are not in general synchronized to one another, a DS0 passing along several concatenated, unsynchronized, T1 spans may have its lower bit stolen in more than one frame, frequently making real world performance closer to the lower bound than the upper bound of signal to noise performance. Robbed bit signaling can have an effect on audio quality under certain circumstances. When a voice call is connected to a quiet termination, as can happen when on hold in a PBX that does not have music on hold or comfort noise enabled, and certain types of framing circuits are used, the noise due to robbed bit signaling can be heard in the handset as a faint 1333Hz tone, this frequency being a result of low bit corruption at a rate of 8000 Hz / 6 = 1333Hz. This is normally not a very noticeable problem, but if the audio path contains in line speech compression, such as G.729, the tone can be amplified and modulated by the compression algorithm to the point of annoyance to the user. With Super Frame framing, the robbed bits are named A and B. With Extended Super Frame, the same stream is divided into four bits, named A, B, C, and D. The meanings of these bits depend on what type of signaling is provisioned on the channel. The most common types of signaling are loop start, ground start, and E&M. Unlike T1 systems, most telephone systems in the world use E1 systems that transparently pass all 8 bits of every sample. Those systems use a separate out of band channel to carry the signaling information.