Portador T

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

La primera versión, el Sistema de Transmisión 1 ( T1 ), se introdujo en 1962 en el Sistema Bell y podía transmitir hasta 24 llamadas telefónicas simultáneamente a través de una única línea de transmisión de cable de cobre. Las especificaciones posteriores incorporaron 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 de portadora T de AT&T, que definía cinco niveles, T1 a T5, ^[1] solo el T1 y el T3 se usaban comúnmente. ^{[2] [1]}

La portadora T 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 cables. Fue desarrollada por AT&T en los Laboratorios Bell alrededor de 1957 y utilizada por primera vez en 1962 para la transmisión de voz digital con modulación de código de pulsos (PCM) de larga distancia con el banco de canales D1 .

Los portadores T se utilizan comúnmente para la interconexión entre centros de conmutación en una red telefónica, incluidos los puntos de interconexión de centrales privadas (PBX). Utilizan el mismo cable de cobre de par trenzado que utilizaban los troncales analógicos, empleando un par para transmitir y otro par para recibir. Se pueden utilizar repetidores de señal para requisitos de distancia extendida.

Antes del sistema de portadora digital T, los sistemas de ondas portadoras , como los sistemas de portadora de 12 canales, funcionaban mediante multiplexación por división de frecuencia ; cada llamada era una señal analógica . Un troncal T1 podía transmitir 24 llamadas telefónicas a la vez, porque utilizaba una señal portadora digital llamada Señal Digital 1 (DS-1). ^[3] 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 trama ) 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 . El E-carrier es un sistema de transmisión similar con mayor capacidad que no es directamente compatible con el T-carrier.

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

El formato T1 transportaba 24 señales de voz moduladas por código de pulsos y multiplexadas por división de tiempo, cada una de ellas codificada en flujos de 64 kbit/s, lo que dejaba 8 kbit/s de información de tramado que facilitaba la sincronización y la demultiplexación en el receptor. Los canales de circuito T2 y T3 transportaban múltiples canales T1 multiplexados, lo que daba como resultado velocidades de transmisión de 6,312 y 44,736 Mbit/s, respectivamente. ^[4] Una línea T3 consta de 28 líneas T1, cada una de las cuales funciona a una velocidad de señalización total de 1,544 Mbit/s. Es posible obtener una línea T3 fraccionada , ^{[5] [6]} es decir, una línea T3 con algunas de las 28 líneas apagadas, lo que daba como resultado una velocidad de transferencia más lenta, pero normalmente a un coste reducido.

Supuestamente, se eligió la velocidad de 1,544 Mbit/s porque las pruebas de AT&T Long Lines en Chicago se llevaron a cabo bajo tierra. ^{[ cita requerida ]} El sitio de prueba era típico de la planta exterior de Bell System de la época en el sentido de que, para acomodar las bobinas de carga , las bocas de acceso de las bóvedas de cables estaban físicamente separadas por 2000 metros (6600 pies), lo que determinaba el espaciado de los repetidores. La velocidad de bits óptima se eligió empíricamente : se aumentó la capacidad hasta que la tasa de fallas fue inaceptable, 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 bancos de canales D3 y D4 posteriores tenían un formato de trama extendido, 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, al transportar datos (Switched 56) puede haber largas cadenas de ceros, por lo que un bit por muestra se establece en "1" (bit de interferencia 7), dejando 7 bits × 8000 cuadros por segundo para los datos.

A continuación se ofrece una explicación más detallada del desarrollo de la tasa de 1,544 Mbit/s y su división en canales. Dado que la banda de voz nominal del sistema telefónico (incluida la banda de guarda ) es de 4000  Hz , la tasa de muestreo digital requerida es de 8000 Hz (véase tasa de Nyquist ). Como cada trama T1 contiene 1 byte de datos de voz para cada uno de los 24 canales, ese sistema necesita entonces 8000 tramas por segundo para mantener esos 24 canales de voz simultáneos. Como cada trama de una 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 tasa de transferencia de 1,544 Mbit/s (8000 × 193 = 1 544 000).

Inicialmente, T1 utilizaba la 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 daba como resultado una señal de tres niveles que transportaba solo datos binarios. Los sistemas británicos de 23 canales de la década de 1970 a 1,536 megabaudios estaban equipados con repetidores de señal ternarios , en previsión de utilizar un código 3B2T o 4B3T para aumentar el número de canales de voz en el futuro. Pero en la década de 1980, los sistemas simplemente fueron reemplazados por los estándares europeos. Los portadores T estadounidenses solo podían funcionar en modo AMI o B8ZS.

La señal AMI o B8ZS permitió una medición sencilla de la tasa de error. El banco D de la oficina central podía detectar un bit con la polaridad incorrecta, o " violación de bipolaridad ", y hacer sonar una alarma. Los sistemas posteriores podían contar la cantidad de violaciones y reencuadres y, de otro modo, medir la calidad de la señal y permitir un sistema de señal de indicación de alarma más sofisticado .

La decisión de utilizar una trama de 193 bits se tomó en 1958. Para permitir la identificación de bits de información dentro de una trama , se consideraron dos alternativas: asignar (a) solo un bit adicional o (b) ocho bits adicionales por trama. La opción de 8 bits es más clara, ya 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 un solo bit por trama 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 elegían 8 bits para la función OA&M, alguien intentaría vender esto como un canal de voz y terminaría sin nada". ^{[ cita requerida ]}

Poco después del éxito comercial de T1 en 1962, el equipo de ingeniería de T1 se dio cuenta del error de tener un solo bit para satisfacer la creciente demanda de funciones de mantenimiento . Solicitaron a la gerencia de AT&T que cambiara a un entramado de 8 bits. La propuesta fue rechazada de plano porque haría que los sistemas instalados quedaran obsoletos.

Con esta perspectiva, 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 destina a voz o datos.

En la década de 1970, Bell Labs desarrolló sistemas de mayor velocidad. T1C con un esquema de modulación más sofisticado transportaba 3 Mbit/s, en aquellos cables de par balanceado que podían soportarlo. T-2 transportaba 6,312 Mbit/s, requiriendo 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 portadores L utilizados por AT&T Long Lines. Los sistemas de retransmisión de radio de microondas TD también estaban equipados con módems de alta velocidad para permitirles transportar una señal DS1 en una parte de su espectro FM que tenía una calidad demasiado pobre para el servicio de voz. ^[7] Más tarde transportaron 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.

Las señales DS1 se interconectan normalmente en las ubicaciones de la oficina central en un punto de interconexión metálica común conocido como DSX-1. Cuando se transporta una DS1 a través de un cable metálico de planta externa , la señal viaja a través de pares de cables acondicionados conocidos como tramo T1. Un tramo T1 puede tener hasta +-130 voltios de energía de CC superpuestos en los pares de cables de cuatro hilos asociados para suministrar energía a los repetidores de señal de línea o "tramo" y a las NIU T1 (conectores inteligentes T1). Los repetidores de tramo T1 suelen diseñarse con una separación de hasta 6000 pies (1800 m), según el calibre del cable, y con una pérdida de no más de 36 dB 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 están siendo reemplazados por sistemas de transporte óptico, pero si se utiliza un tramo de cobre (metálico), la T1 se transmite normalmente a través de una línea de cobre codificada HDSL . El HDSL de cuatro cables no requiere tantos repetidores como los tramos T1 convencionales. El equipo HDSL de dos cables (HDSL-2) más nuevo transporta una T1 completa 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 utiliza todo el cable de calibre 24. El HDSL-2 no emplea múltiples repetidores como lo hace el HDSL de cuatro cables convencional o los sistemas HDSL-4 más nuevos.

Una ventaja de HDSL es su capacidad de operar con un número limitado de tomas de puente, sin que ninguna de ellas esté a menos de 500 pies (150 m) de cualquier transceptor HDSL. Tanto los equipos HDSL de dos como de cuatro cables 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 poco comunes, excepto dentro de los edificios, donde se utilizan para interconexiones y como paso intermedio antes de ser multiplexadas en un circuito SONET . Esto se debe a que un circuito T3 solo puede recorrer unos 600 pies (180 m) entre repetidores. Un cliente que solicita un DS3 generalmente recibe un circuito SONET instalado en el edificio y un multiplexor montado en una caja de servicios. El DS3 se entrega en su forma habitual, dos cables coaxiales (uno para enviar y otro para recibir) con conectores BNC en los extremos. ^{[8] [9] [10] [11]}

Doce tramas DS1 forman una única supertrama T1 (T1 SF). Cada supertrama T1 está compuesta por dos tramas de señalización. Todos los canales T1 DS0 que emplean señalización en banda tendrán su octavo bit sobrescrito, o "robado" de la carga útil DS0 completa de 64 kbit/s, ya sea por un bit CERO o UNO lógico para indicar un estado o condición de señalización del circuito. Por lo tanto, la señalización de bit robado restringirá un canal DS0 a una velocidad de solo 56 kbit/s durante dos de las doce tramas DS1 que forman un circuito con trama T1 SF. Los circuitos con trama T1 SF producen dos canales de señalización independientes (A y B). Los circuitos con trama T1 ESF producen 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).

Los canales DS0 de cincuenta y seis kbit/s están asociados con servicios de servicio de datos digitales (DDS) que normalmente no utilizan el octavo bit del DS0 como circuitos de voz que emplean señalización fuera de banda A&B. Una excepción es el DDS de 56 kbit/s conmutado. En el DDS, el bit ocho se utiliza para identificar la condición de solicitud de envío (RTS) del DTE . Con el DDS de 56 kbit/s conmutado, el bit ocho se pulsa (se establece alternativamente en CERO y UNO lógicos) para transmitir información de señalización de pulso de marcación de dos estados entre una CSU/DSU de DDS SW56 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.° 7 (SS7) en los troncales de marcación entre oficinas. Con SS7, el canal DS0 de 64 kbit/s completo 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 la entidad portadora T1 que la respalda tiene la opción B8ZS (Capacidad de Canal Libre). ^{[8] [12] [13]}

Los operadores fijan el precio de las líneas DS1 de muchas maneras diferentes. Sin embargo, la mayoría se reduce a dos componentes simples: el bucle local (el costo que cobra el operador local por transportar la señal desde la oficina central del usuario final , también conocida como CO, hasta el punto de presencia, también conocido como POP, del operador) y el puerto (el costo de acceder a la red telefónica o Internet a través de la red del operador). 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 la CO y el POP, más cuesta el bucle.

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

Si bien la mayoría de los operadores utilizan un modelo de precios geográfico como el descrito anteriormente, algunos operadores locales competitivos ( CLEC ), como TelePacific , Integra Telecom , tw telecom , Windstream , Level 3 Communications y XO Communications ofrecen precios nacionales.

En virtud de este modelo de precios DS1, un proveedor cobra el mismo precio en todas las geografías a las que presta servicios. La fijación de precios a nivel nacional es una consecuencia de la mayor competencia en el espacio de mercado de los operadores de telecomunicaciones y de la mercantilización de los productos de estos. ^[14] Los proveedores que han adoptado una estrategia de precios a nivel nacional pueden experimentar márgenes muy variables, ya que sus proveedores, las compañías operadoras de Bell (por ejemplo, Verizon , AT&T Inc. y Qwest ), mantienen modelos de precios geográficos, aunque a precios mayoristas.

En el caso de las líneas de voz DS1, el cálculo es básicamente el mismo, salvo que el puerto (necesario para el acceso a Internet) se sustituye por LDU (también conocido como Uso de Larga Distancia). Una vez determinado el precio del bucle, solo se suman al total los cargos relacionados con la voz. En resumen, el precio total = bucle + LDU x minutos utilizados.

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