Сигнализация с украденным битом

Введение

В системах связи сигнализация с украденным битом (англ. Robbed-bit signaling, RBS) представляет собой схему для предоставления услуг технического обслуживания и линейной сигнализации на многих цифровых несущих цепях T1 с использованием сигнализации по выделенному каналу (англ. Channel-associated signaling, CAS). Несущая схема T1 — это тип выделенной схемы, которая в настоящее время используется в Северной Америке и Японии.

Смысл

Схема T1 разделена на 24 канала, каждый из которых передает 8000 отсчетов в секунду, каждый длиной 8 бит. Суперкадр (англ. Super Frame, SF) состоит из 12 кадров по 24 канала. Обозначение DS1 состоит из 24 кадров, называемых расширенным суперкадром (англ. Extended Super Frame, ESF). В любом обозначении эти каналы мультиплексируются вместе и дискретизируются со скоростью 8000 бит/с. В суперкадре десять кадров используются полностью для передачи голоса/данных и два используются частично для передачи голоса. Следовательно, каждый из двух частичных кадров выдает 7 × 8000 бит/с = 56 кбит/с для голосовых данных на канал, по сравнению с 8 × 8000 бит/с = 64 кбит/с на канал в других кадрах.

Иерархия T-несущих PCM

T1 Carrier Designation	DS Designation	Speed
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 понятно, что 5 из 6 кадров имеют 8-битное разрешение, равное 64 кбит/с (8 бит × 8000 выборок в секунду = 64 кбит/с), а 1 из каждых 6 кадров имеет 7-битное разрешение (7 бит × 8000 выборок в секунду = 56 кбит/с). Таким образом, общая скорость передачи данных по каналу составляет 62,666 кбит/с. Влияние искажений на голосовые сигналы и сигналы передачи данных незначительно, когда для модуляции используется модем. Однако для цифрового сигнала со скоростью 64 Кбит/с данные будут отображать ошибки при передаче сигнала данных. В этом случае сигнализация с разнесенным битом должна быть отключена.

Кража бита

Схема сигнала с украденным битом используется в схеме суперкадра (SF). Она берет младший значащий бит каждого канала в каждом шестом кадре и использует его для передачи состояния сигнала "включено" или "выключено" и "занято" на телефонных линиях. Первый бит из каждых шести называется битом A, второй бит называется битом B.

RBS был разработан в то время, когда AT&T переходила с аналоговых магистралей на цифровое оборудование. Это позволило AT&T подключить 24 цифровые телефонные линии к тому же количеству проводов, которое потребовалось бы для подключения 2 аналоговых телефонных линий, экономя деньги и улучшая качество звонков без высоких затрат на мультиплексирование с частотным разделением.

Как и в других несущих системах, физические свойства реального магистрального провода отсутствуют. При использовании аналоговых магистралей, чтобы сигнализировать оборудованию на дальнем конце о том, что будет использоваться магистраль, оборудование "замыкало" линию, соединяя провода вместе на одном конце или заземляя один из проводов (в зависимости от типа магистрали), и делало обратное, чтобы вернуть магистраль бездействовать. При использовании цифровой магистрали требовался другой метод передачи сигналов между концами.

Чтобы сделать это, сигнальное оборудование "крадет" восьмой бит каждого канала в каждом шестом кадре и заменяет его сигнальной информацией. Это означает, что младший бит в каждой шестой выборке в каждом DS0, передаваемом по T1, в любом направлении заменяется сигнальной информацией. Простой голос в кодировке PCM не очень чувствителен к потере этих данных в нескольких младших битах, поэтому это не приводит к существенному ухудшению качества передачи голоса; однако при передаче данных разница существенна, снижая доступную скорость передачи данных на 12,5%. При полной скорости 64 кбит/с отношение сигнал/шум голосового канала составляет 37 децибел (дБ). При скорости 56 кбит/с отношение сигнал/шум голосового канала составляет 31 дБ. Поскольку отбирается только каждый шестой младшезначащий бит, отношение сигнал/шум будет где-то между 31 и 37 дБ. Однако, поскольку отдельные каналы T1, как правило, не синхронизированы друг с другом, DS0, проходящий по нескольким объединенным, несинхронизированным диапазонам T1, может иметь свой младший бит, украденный более чем в одном кадре, часто делая реальную производительность ближе к нижней границе, чем к верхней границе отношения сигнал/шум производительность.

При определенных обстоятельствах передача сигналов с пониженным битом может повлиять на качество звука. Когда голосовой вызов подключен к тихому завершению, что может произойти при удержании в УАТС, в которой не включена функция удержания музыки или комфортного шума, а также определенные типы схем кадрирования при использовании, шум, вызванный сигнализацией с пропущенным битом, может быть слышен в трубке в виде слабого звукового сигнала частотой 1333 Гц, эта частота является результатом искажения низкого бита со скоростью 8000 Гц/ 6 = 1333 Гц. Обычно это не очень заметная проблема, но если аудиоканал содержит встроенное сжатие речи, такое как G.729, тон может быть усилен и модулирован алгоритмом сжатия до такой степени, что это раздражает пользователя.

При суперкадровом кадрировании украденные биты называются A и B. При расширенном суперкадре один и тот же поток делится на четыре бита, называемых A, B, C и D. Значения этих битов зависят от того, какой тип сигнализации предусмотрен в канале. Наиболее распространенными типами сигнализации являются петлевой запуск, наземный запуск и E&M.

В отличие от систем T1, большинство телефонных систем в мире используют системы E1, которые прозрачно передают все 8 битов каждой выборки. Эти системы используют отдельный внеполосный канал для передачи сигнальной информации.

Литература

https://en.wikipedia.org/wiki/Robbed-bit_signaling