デジタル信号1

デジタル信号 1 ( DS1、DS-1とも呼ばれる) は、ベル研究所が考案したT キャリア信号方式です。^{[1] DS1 は、}米国、カナダ、日本で使用されている主要なデジタル電話規格で、電話回線で最大 24の多重化された音声およびデータ通話を送信できます。米国、カナダ、日本、韓国以外では、T キャリアの代わりにE キャリアが使用されています。DS1 は、物理的なT1回線で使用される論理ビット パターンです。実際には、 DS1とT1という用語は同じ意味で使用されていることがよくあります。^[a]

T1 は、北米で使用されている主要なデジタル電話キャリア システムを指します。T1 は、 PCM T キャリア階層の 1 つの回線タイプです。T1 は、キャリア システムの配線、信号タイプ、および信号再生の要件を規定します。

T1 回線で送信される信号は DS1 信号と呼ばれ、1.544 Mbit/s の速度で送信されるシリアル ビットで構成されます。使用される回線コードの種類は、Alternate Mark Inversion (AMI) と呼ばれます。デジタル信号指定は、電話信号をある場所から別の場所に転送する際に使用されるデジタル多重化階層におけるデジタル ビット レートの分類です。DS-1 は、最大 24 の電話通話のビットストリームを、フレーミング ビット (フレーム同期用) とメンテナンス シグナリング ビットの2 つの特殊ビットとともに多重化する通信プロトコルで、 T1と呼ばれるデジタル回線で送信されます。T1の最大データ送信速度は 1.544 メガビット/秒です。

DS1通信回線は 24個のDS0を多重化します。^[1] 24個のDS0を1秒間に8,000回サンプリングすると（DS1フレームごとに各DSOから1つの8ビットPCMサンプル）、1.536 Mbit/sの帯域幅を消費します。1フレーミングビットは8 kbit/sのオーバーヘッドを追加し、合計1.544 Mbit/sとなり、次のように計算されます。

${\displaystyle {\begin{aligned}&\left(24\,{\frac {\mathrm {channels} }{\mathrm {frame} }}\times 8\,{\frac {\mathrm {bits} }{\mathrm {channel} }}\times 8,000\,{\frac {\mathrm {frames} }{\mathrm {second} }}\right)+\left(1\,{\frac {\mathrm {framing\ bit} }{\mathrm {frame} }}\times 8,000\,{\frac {\mathrm {frames} }{\mathrm {second} }}\right)\\={}&1,536,000\,{\frac {\mathrm {bits} }{\mathrm {second} }}+8,000{\frac {\mathrm {bits} }{\mathrm {second} }}\\={}&1,544,000\,{\frac {\mathrm {bits} }{\mathrm {second} }}\\\equiv {}&1.544\,{\frac {\mathrm {Mbit} }{\mathrm {second} }}\end{aligned}}}$

DS1 は全二重回線であり、1.544 Mbit/s を同時に送信および受信します。

フレーム同期は、各 24 チャネル フレーム内のタイムスロットを識別するために必要です。同期は、フレーミング ビット、つまり 193 番目のビットを割り当てることによって行われます。これにより、各 DS1 に対して 8 kbit/s のフレーミング データが生成されます。この 8 kbit/s チャネルは送信装置によってオーバーヘッドとして使用されるため、実際にユーザーに渡されるのは 1.536 Mbit/s のみです。フレーミング スキームには、スーパーフレーム(SF) と拡張スーパーフレーム(ESF) の 2 種類があります。スーパーフレームは 12 個の連続する 193 ビット フレームで構成され、拡張スーパーフレームは 24 個の連続する 193 ビット データ フレームで構成されます。交換されるビット シーケンスが一意であるため、フレーミング スキームには互換性がありません。これら 2 種類のフレーミング (SF および ESF) は、8 kbit/s フレーミング チャネルを異なる方法で使用します。

接続性とは、デジタル キャリアが顧客データをいずれかの端からもう一方の端まで運ぶ能力を指します。場合によっては、一方の方向では接続が失われても、もう一方の方向では接続が維持されることがあります。いずれの場合も、端末機器、つまり DS1 のエンドポイントをマークする機器は、受信したフレーミング パターンの品質によって接続を定義します。

通常、アラームは、フレーミングが損なわれたときに受信端末装置によって生成されます。アラーム表示信号の状態は 3 つ定義されており、従来のカラー スキーム (赤、黄、青) で識別されます。

赤色のアラームは、アラームを発した機器がフレーミングを確実に回復できないことを示します。信号が破損または失われると、「赤色のアラーム」が生成されます。アラームを発した機器への接続が失われました。遠端への接続は認識されません。

イエローアラームはリモートアラーム表示 (RAI) とも呼ばれ、遠端が「レッドアラーム」状態にあることを報告するデータまたはフレーミングパターンの受信を示します。アラームは SF (D4) および ESF (D5) フレーミングで異なる方法で伝送されます。SF フレーム信号の場合、ユーザー帯域幅が操作され、「すべての DS0 チャネルのビット 2 は 0 でなければなりません。」^[5]イエローアラームの送信中にペイロードデータが失われることは望ましくないため、ESF フレーム信号ではデータリンク層を使用して解決されました。「8 つの「1」とそれに続く 8 つの「0」で構成される 16 ビットの繰り返しパターンは、ESF データリンク上で継続的に送信されますが、中断ごとに 100 ミリ秒を超えない期間中断される場合があります。」^[5]両方のタイプのアラームは、アラーム状態の継続中、少なくとも 1 秒間送信されます。

青色アラームは、アラーム表示信号 (AIS) とも呼ばれ、端末機器と回線リピータまたはDCS間の通信パスの中断を示します。中間機器で信号が受信されない場合、フレーム化されていないオール 1 信号が生成されます。受信機器は「赤色アラーム」を表示し、フレーム化がないため遠端に「黄色アラーム」の信号を送信しますが、中間インターフェイスでは機器は「AIS」またはアラーム表示信号を報告します。AIS は、データとフレーム化パターンのため「オール 1」とも呼ばれます。

これらのアラーム状態は、キャリア グループ アラーム (CGA) という用語にもまとめられています。CGA の意味は、デジタル キャリアの接続が失敗したことです。CGA 状態の結果は、機器の機能によって異なります。音声機器は通常、信号用に失われたビットを強制的に、遠端側で状態が適切に処理される状態にしますが、アラームが発せられた機器に接続されている顧客機器には、多くの場合異なる状態が適用されます。同時に、顧客データは多くの場合、音声機器のゼロ電圧状態を示す 0x7F パターンに強制されます。データ機器は通常、存在するデータがあればそれをすべて渡し、顧客機器に状態の処理を任せます。

さらに、音声 T1 には、いわゆる「プレーン」またはインバンド T1 と PRI ( Primary Rate Interface ) の 2 つの主なタイプがあります。どちらも音声通話を同様の方法で伝送しますが、コール センターでは PRI がよく使用され、実際に使用可能な 23 本の電話回線 (ベアラ用のBチャネルと呼ばれる) だけでなく、回線シグナリング情報を伝送する24 番目の回線 (データ用のDチャネルと呼ばれる^{[6] ) も提供します。この特別な}Dチャネルは、発信者 ID (CID) と自動番号識別(ANI) データ、必要なチャネル タイプ (通常は B またはベアラ チャネル)、コール ハンドル、ダイヤル番号識別サービス(DNIS) 情報、要求されたチャネル番号、および応答要求を伝送します。^[7]

インバンド T1 は、キャリアが DTMF *ANI*DNIS* を送信して設定した場合、CID および ANI 情報を伝送することもできます。ただし、PRI の方がこれを効率的に処理します。インバンド T1 は、24 回線で通話できるため (PRI は 23 回線)、一見すると若干有利ですが、インバンド T1 の各チャネルは、各通話のセットアップとティアダウンを独自に実行する必要があります。PRI は、24 番目のチャネルをデータ チャネルとして使用し、他の 23 チャネル (CID および ANI を含む) のすべてのオーバーヘッド操作を実行します。インバンド T1 には 24 チャネルがありますが、専用の 24 番目のシグナリング チャネル (D チャネル) があるため、23 チャネルの PRI はより多くの通話をより速くセットアップできます。

T1 PRI が存在する前には、T1 CAS がありました。T1 CAS は現在では一般的ではありませんが、まだ存在しています。CAS は Channel Associated Signaling (チャネル連携信号) の略で、Robbed Bit Signaling とも呼ばれます。CAS は 60 年代以前に起源を持つ技術です。

T1という名前は、1957年にAT&Tがこの技術に割り当てたキャリア文字に由来しています。デジタルシステムが初めて提案され開発されたとき、AT&TはQ、R、Sを省略し、時間分割を表すTを使用することを決定しました。命名システムは、ファイバーネットワークを示す文字Tで終わりました。T1システムのネットワークの後継として予定されていたT1C、T2、T3、T4は商業的に成功せず、すぐに姿を消しました。これらのシステムで運ばれていた信号はDS1、DS2、DS3、DS4と呼ばれ、現在はT1インフラストラクチャで運ばれています。^[8]

DS-1 はデジタルサービスレベル 1を意味し、伝送される信号に関係しており、信号を配信するネットワークとは対照的です (元々は T1 上の 24 のデジタル音声チャネルでした)。ネットワークの命名慣習が文字Tで終わって以来、^[8] T1とDS1という用語は同義語となり、音声、データ、クリアチャネルパイプなど、さまざまなサービスを網羅しています。回線速度は常に 1.544 Mbit/s ですが、ペイロードは大きく変化する可能性があります。^[9]

ダーク ファイバー:ダーク ファイバーとは、使用可能な未使用のファイバーを指します。ダーク ファイバーは、メトロ リンクと広域リンクの両方で卸売市場で販売されており、現在も販売されていますが、すべての市場または都市ペアで利用できるとは限りません。

ダーク ファイバー容量は、通常、ネットワーク オペレータがSONETおよび高密度波長分割多重(DWDM) ネットワークを構築するために使用され、通常は自己修復リングのメッシュが含まれます。現在では、特にシングル モード ファイバー上のギガビット イーサネットおよび10 ギガビット イーサネットのIEEE標準が採用されて以来、エンド ユーザー企業によってイーサネットローカル エリア ネットワークを拡張するためにも使用されています。地理的に離れた建物間でイーサネット ネットワークを実行することは、「 WAN排除」 と呼ばれる方法です。

DS1C は、2 つのDigital Signal 1回路に相当するデジタル信号で、3.152 Mbit/s の信号規格に準拠するための追加ビットを備えています。これらの回路容量は現在でもほとんど使用されていません (あるとしても)。デジタルおよびデータ伝送の初期には、3 メガビット/秒のデータ レートがメインフレーム コンピューター間の接続に使用されていました。この回路の物理側は T1C と呼ばれます。^[10]

T1/E1 プロトコルは、シリコンの「ライン インターフェイス ユニット」として実装されています。半導体チップには、デコーダ/エンコーダ、ループバック、ジッタ減衰器、レシーバ、およびドライバが含まれています。また、通常、インターフェイスは複数あり、その数に応じてデュアル、クアッド、オクタルなどのラベルが付けられています。

トランシーバー チップの主な目的は、パルスを受信し、ノイズ、ジッター、その他の干渉を受けた信号をチップのもう一方のインターフェイス上のクリーンなデジタル パルスに変換することによって、「ライン」、つまり距離を横断する導電ラインから情報を取得することです。

• 中央局多重化
• デジタル信号 0
• デジタル信号3
• DS1エンコード方式: B8ZS、HDB3、AMI
• ラインコード

• T1 について知りたいことすべて、でも聞くのが怖かったこと
• ストーン、アラン、「アメリカはいかにしてオンラインになったか：政治、市場、そして電気通信革命」（テイラー＆フランシス、1997 年）、ISBN 978-1-5632-4576-3 
• アバテ、ジャネット、「インターネットの発明」（MIT プレス、1999 年）、ISBN 978-0-2620-1172-3 
• PCマガジン、1996年2月6日