Сигнализация "украденным битом" в T1-линиях связи

Введение

Протокол передачи сигналов
В системах связи, сигнализация с "украденным" битом (RBS) – это схема обеспечения обслуживания и линейной сигнализации на многих цифровых линиях Т1 с использованием сигнализации, связанной с каналом (CAS). Линия Т1 – это тип выделенной схемы, в настоящее время используемой в Северной Америке и Японии.

Контекст

Схема T1 разделена на 24 канала, каждый из которых передает 8000 отсчетов в секунду, каждый длиной 8 бит. Суперкадр (SF) состоит из 12 кадров по 24 канала. Обозначение DS1 состоит из 24 кадров, называемых Extended Super Frame (ESF). В любом из этих обозначений каналы мультиплексируются вместе и дискретизируются со скоростью 8000 бит/с. В суперкадре десять кадров полностью используются для голоса/данных, а два – частично для голоса. Следовательно, каждый из двух частичных кадров обеспечивает скорость 56 кбит/с для голосовых данных на канал, по сравнению со скоростью 64 кбит/с на канал в остальных кадрах. +PCM T Иерархия каналов T1 Обозначение канала DS Обозначение Скорость 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

Интуитивно, 5 из 6 кадров имеют 8-битную разрядность, эквивалентную 64 кбит/с (8 бит × 8000 отсчетов в секунду = 64 кбит/с), и 1 из каждых 6 кадров имеет 7-битную разрядность (7 бит × 8000 отсчетов в секунду = 56 кбит/с). Таким образом, общая скорость передачи для канала составляет 62,666 кбит/с. Искажающее воздействие на голосовые и данные сигналы незначительно при использовании модема для модуляции. Однако для цифрового сигнала 64 кбит/с данные будут содержать ошибки при передаче сигнала данных. В этом случае необходимо отключить сигнализацию с захватом бита.

Немного ограбления

Схема обворованного битового сигнала используется в схеме суперкадра (SF). Она принимает наименее значимый бит каждого канала в каждом шестом кадре и использует его для передачи информации о состоянии "на крючке/вне крючка" и занятости телефонной линии. Первый бит каждого шестого кадра называется битом A, второй бит – битом B. RBS была разработана в период перехода AT&T от аналоговых линий к цифровому оборудованию. Это позволило AT&T передавать 24 цифровых телефонных линии по тому же количеству проводов, что и 2 аналоговые линии, что привело к экономии средств и улучшению качества связи без высоких затрат на частотное мультиплексирование. Как и в других системах связи, физические характеристики фактической магистральной линии отсутствуют. В аналоговых линиях для сигнализации оборудования на другом конце о готовности линии к использованию, оборудование замыкало линию, соединяя провода на одном конце или заземляло один из проводов (в зависимости от типа линии), и выполняло обратное действие для возврата линии в свободное состояние. Для цифровой линии требовался другой метод сигнализации между концами. Для этого сигнальное оборудование "крадёт" восьмой бит каждого канала в каждом шестом кадре (см. Суперкадр и Расширенный Суперкадр) и заменяет его сигнальной информацией. Это означает, что бит наименьшего порядка в каждом шестом отсчете в каждом DS0, передаваемом по T1 в любом направлении, заменяется сигнальной информацией. Простое PCM-кодирование голоса не очень чувствительно к потере данных в нескольких битах младшего порядка, поэтому это не приводит к существенному ухудшению качества голоса; однако при передаче данных разница заметна, что снижает доступную полезную скорость передачи данных на 12,5%. При полной скорости 64 кбит/с отношение сигнал/шум в голосовом канале составляет 37 децибел (дБ). При 56 кбит/с отношение сигнал/шум в голосовом канале составляет 31 дБ. Поскольку крадется только каждый шестой наименее значимый бит, отношение сигнал/шум будет находиться где-то между 31 и 37 дБ. Однако, поскольку отдельные линии T1 обычно не синхронизированы друг с другом, DS0, проходящий по нескольким последовательно соединенным, несинхронизированным участкам T1, может потерять свой бит младшего порядка более чем в одном кадре, что часто приводит к тому, что реальная производительность ближе к нижней, чем к верхней границе производительности отношения сигнал/шум. Сигнализация обворованным битом может влиять на качество звука в определенных обстоятельствах. Когда голосовой вызов подключен к тихому концу, как это может произойти при ожидании в PBX, в которой не включена музыка ожидания или комфортный шум, и используются определенные типы схем кадрирования, шум, вызванный сигнализацией обворованным битом, может быть слышен в телефонной трубке как слабый тон 1333 Гц, эта частота является результатом искажения битов низкого порядка со скоростью 8000 Гц / 6 = 1333 Гц. Обычно это не является серьезной проблемой, но если аудиопуть содержит встроенное сжатие речи, например G.729, тон может быть усилен и модулирован алгоритмом сжатия до степени, раздражающей пользователя. При использовании кадрирования Super Frame украденные биты называются A и B. При использовании Расширенного Суперкадра тот же поток разделяется на четыре бита, называемые A, B, C и D. Значение этих битов зависит от типа сигнализации, настроенного на канале. Наиболее распространенными типами сигнализации являются loop start, ground start и E&M. В отличие от систем T1, большинство телефонных систем в мире используют системы E1, которые прозрачно передают все 8 бит каждого отсчета. Эти системы используют отдельный внеполосный канал для передачи сигнальной информации.

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.