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Tキャリアシステムは、 AT&Tベル研究所が多重化電話通話のデジタル伝送のために開発した一連のデータ多重化キャリアシステムの一つである。
最初のバージョンである伝送システム1（T1 ）は、1962年にベルシステムで導入され、1本のツイストペア銅線伝送線路で最大24件の電話通話を同時に送信することができました。その後の仕様では、基本となるT1（1.544 Mbit/s）のデータレートの倍数となる、96チャネルのT2（6.312 Mbit/s）、 672チャネルのT3（44.736 Mbit/s）などが開発されました。
T2はAT&TのTキャリアシステムの一部として定義され、T1からT5までの5つのレベルが定義されていたが[ 1 ] 、一般的に使用されていたのはT1とT3だけであった。[ a ] [ 1 ]
Tキャリアは、単一の4線式伝送回路上で複数の時分割多重（TDM）通信チャネルを伝送するためのハードウェア仕様です。これは1957年頃にAT&Tのベル研究所で開発され、1962年にはD1チャネルバンクを用いた長距離パルス符号変調（PCM）デジタル音声伝送に初めて採用されました。
Tキャリアは、電話網における交換センター間、特に構内交換機（PBX）間の接続点において、一般的に幹線通信に用いられます。アナログ幹線通信で使用されていたものと同じツイストペア銅線を使用し、一方のペアを送信用、もう一方のペアを受信用とします。長距離伝送が必要な場合は、信号中継器を使用することもあります。
デジタルTキャリアシステムが登場する前は、12チャネルキャリアシステムなどのキャリア波システムは周波数分割多重方式で動作し、各通話はアナログ信号でした。T1トランクは、デジタル信号1 （DS-1）と呼ばれるデジタルキャリア信号を使用していたため、一度に24の電話通話を送信できました。[ 3 ] DS-1は、最大24の電話通話のビットストリームを、フレーム同期用の特別なビットであるフレーミングビットとともに多重化する通信プロトコルです。T1の最大データ伝送速度は1.544メガビット/秒です。（24チャネル×8ビット）+ 1フレーミングビット@8000サンプル/秒=1,544,000ビット/秒。
米国、カナダ、日本、韓国以外では、Eキャリアシステムが使用されています。EキャリアはTキャリアと同様の伝送システムですが、容量が大きく、Tキャリアとは直接互換性がありません。
既存の周波数分割多重方式の搬送波システムは、遠方の都市間の接続には適していましたが、音声チャネルごとに高価な変調器、復調器、フィルタが必要でした。1950年代後半、ベル研究所は都市圏内の接続用に、より安価な端末機器を模索しました。パルス符号変調方式では、複数の音声回線で符号化器と復号器を共有できるため、1961年に地域利用が開始されたT1システムにこの方式が採用されました。その後数十年の間に、デジタル電子機器のコストが低下し、音声チャネルごとに個別のコーデックを使用することが一般的になりましたが、その頃にはデジタル伝送の他の利点がすでに確立されていました。
T1 フォーマットは、それぞれ 64 kbit/s ストリームにエンコードされた 24 個のパルス符号変調時分割多重音声信号を伝送し、受信側での同期と逆多重化を容易にする8 kbit/s のフレーミング情報 を残します。T2 および T3 回線チャネルは、多重化された複数の T1 チャネルを伝送し、それぞれ 6.312 Mbit/s および 44.736 Mbit/s の伝送速度を実現します。[ 4 ] T3 回線は 28 本の T1 回線で構成され、各回線は合計 1.544 Mbit/s の信号速度で動作します。部分 T3回線 を取得することが可能です。[ 5 ] [ 6 ]これは、28 本の回線のうち一部をオフにした T3 回線を意味し、転送速度は遅くなりますが、通常はコストが削減されます。
伝えられるところによると、1.544 Mbit/s のレートが選ばれたのは、シカゴのAT&T Long Linesによるテストが地下で行われたためである。テストサイトは、当時のベルシステムの屋外設備の典型例であり、ローディングコイルを収容するためにケーブル保管庫のマンホールが物理的に2,000 メートル (6,600 フィート)離れており、これが中継器の間隔を決定した。最適なビットレートは経験的に選択された。つまり、容量は故障率が許容できないレベルまで増加し、その後、余裕を持たせるために減少した。コンパンディングにより、この初期の T1/D1 システムでは PCM サンプルあたり 7 ビットしかなくても許容できるオーディオ性能が得られた。後の D3 および D4 チャネルバンクは拡張フレームフォーマットを採用し、サンプルあたり 8 ビットを許容したが、チャネルの状態をシグナリングするために 1 ビットが「奪われる」と、6 サンプルまたはフレームごとに 7 ビットに減少した。この規格では、バイナリ ゼロの長い列を生成し、中継器がビット同期を失う原因となるすべてゼロのサンプルは許可されていない (D4/AMI およびそれ以前のシステム)。しかし、データ伝送時（スイッチド56）にはゼロの長い列が発生する可能性があるため、サンプルごとに1ビットを「1」（ジャムビット7）に設定し、データ用に7ビット×8,000フレーム/秒を残します。拡張スーパーフレームB8ZSシステムでは、ゼロの長い列は特殊なコードに置き換えられます。これにより、機器は同期を維持できるだけでなく、各タイムスロットで64kbpsのデータを伝送できます。
1.544 Mbit/s のレートの開発 とチャネルへの分割に関するより詳細な理解は次のとおりです。電話システムの公称音声帯域(ガードバンドを含む) が 4,000 Hzであることを考慮すると、必要なデジタル サンプリング レートは 8,000 Hz です (ナイキスト レートを参照)。各 T1 フレームには 24 チャネルごとに 1 バイトの音声データが含まれているため、このシステムでは、24 の同時音声チャネルを維持するために毎秒 8,000 フレームが必要です。T1 の各フレームの長さは 193 ビット (24 チャネル × チャネルあたり 8 ビット + 1 フレーム ビット = 193 ビット) であるため、毎秒 8,000 フレームに 193 ビットを乗じると、転送レート 1.544 Mbit/s (8,000 × 193 = 1,544,000) が得られます。
当初、T1 では周波数帯域幅を縮小し、信号のDC成分を除去するために、交互マーク反転(AMI)が使用されていました。その後、 B8ZS が一般的になりました。AMI では、各マーク パルスは前のパルスとは逆の極性を持ち、各スペースはレベルがゼロであるため、バイナリ データのみを伝送する 3 レベルの信号になります。1970 年代の同様の 23 チャンネル 1.536メガボーの英国システムには、将来音声チャンネル数を増やすために 3B2T または4B3Tコードを使用することを想定して、三値信号リピーターが装備されていました。しかし、1980 年代には、システムは単にヨーロッパ標準のものに置き換えられました。アメリカの T キャリアは、AMI または B8ZS モードのみで動作できました。
AMIまたはB8ZS信号は、簡単なエラー率測定を可能にした。中央局のDバンクは、極性が間違っているビット、つまり「双極性違反」を検出して警報を発することができた。後のシステムでは、違反回数やリフレーム回数をカウントし、信号品質を測定することで、より高度な警報表示信号システムを実現できた。
193ビットフレームを使用するという決定は1958年に行われました。フレーム内の情報ビットを識別できるようにするために、2つの選択肢が検討されました。(a) 1ビットだけ追加するか、(b) フレームごとに8ビットを追加するかです。8ビットを選択する方が簡潔で、結果として200ビットのフレーム、25個の8ビットチャネル（うち24個は通信用、1個は運用、管理、保守（OA&M ）用）となります。AT&Tがフレームごとに1ビットを選択した理由は、必要なビットレートを下げるため（1.544 Mbit/s 対 1.6 Mbit/s）ではなく、AT&Tマーケティング部門が「OA&M機能に8ビットを選択すると、誰かがこれを音声チャネルとして売り込もうとして、結局何も得られなくなる」ことを懸念したためです。
1962年のT1の商業的成功後まもなく、T1のエンジニアリングチームは、ハウスキーピング機能に対する需要の高まりに対応するために1ビットしか使用していないことが間違いだったと気づいた。彼らはAT&Tの経営陣に8ビットフレーミングへの変更を請願したが、既存のシステムが時代遅れになるという理由で、きっぱりと却下された。
こうした経緯を踏まえ、約10年後、CEPTは欧州E1のフレーミングに8ビットを選択したが、懸念されていた通り、余剰チャネルが音声やデータに使用される場合もある。
1970年代、ベル研究所はより高速なシステムを開発した。より高度な変調方式を採用したT1Cは 、対応可能な平衡対ケーブルで3 Mbit/sを伝送した。T-2は6.312 Mbit/sを伝送し、発泡絶縁体を備えた特殊な低容量ケーブルが必要だった。これはピクチャーフォンの標準だった。T-4とT-5は、 AT&Tロングラインで使用されていた古いLキャリアに似た同軸ケーブルを使用した。TDマイクロ波無線中継システムにも高速モデムが搭載され、音声サービスには品質が悪すぎるFMスペクトルの一部でDS1信号を伝送できるようにした。 [ 7 ]後にDS3とDS4信号を伝送した。1980年代には、RLH Industries, Inc.などの企業が光ファイバー上のT1を開発した。業界はすぐに多重化T1伝送方式を開発し、進化させた。
DS1信号は通常、中央局のDSX-1と呼ばれる共通の金属製クロスコネクトポイントで相互接続されます。DS1信号が屋外の金属製ケーブルで伝送される場合、信号はT1スパンと呼ばれる調整済みのケーブルペアを介して伝送されます。T1スパンでは、関連する4線式ケーブルペアに最大±130ボルトの直流電源を重畳して、回線または「スパン」信号リピーターおよびT1 NIU（T1スマートジャック）に電力を供給します。T1スパンリピーターは、ケーブルゲージに応じて、通常最大6,000フィート（1,800メートル）の間隔で設計され、リピートスパンが必要になる前に損失が36 dBを超えないようにします。ケーブルペア間には、ケーブルブリッジタップやロードコイルを設置することはできません。
T1銅線スパンは光伝送システムに置き換えられつつありますが、銅線（またはその他の金属線）スパンが使用される場合、T1は通常、HDSLエンコードされた銅線で伝送されます。4線式HDSLは、従来のT1スパンほど多くのリピーターを必要としません。最新の2線式HDSL（HDSL-2）機器は、 24ゲージケーブルをすべて使用した場合、1本の銅線ペアで最大約12,000フィート（3.7 km） まで、 1.544 Mbit/sのT1を伝送します。HDSL-2は、従来の4線式HDSLや最新のHDSL-4システムのように、複数のリピーターを使用しません。
HDSLの利点の1つは、ブリッジタップの数を制限できることであり、どのタップもHDSLトランシーバーから500フィート（150メートル）以内に設置することはできません。2線式または4線式のHDSL機器は、送受信にそれぞれ異なるケーブルペアを使用する従来のT1サービスとは異なり、同じケーブルペアで送受信を行います。
DS3信号は、建物内を除いてはまれです。建物内では、相互接続やSONET回線に多重化される前の中間ステップとして使用されます。これは、T3回線ではリピーター間を約600フィート（180m ）しか伝送できないためです。DS3を注文した顧客は通常、建物内に引き込まれたSONET回線とユーティリティボックスに取り付けられたマルチプレクサを受け取ります。DS3は、両端にBNCコネクタが付いた2本の同軸ケーブル（送信用1本と受信用1本）というおなじみの形式で提供されます。 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
12 個の DS1 フレームで 1 つの T1スーパーフレーム(T1 SF) が構成されます。各 T1 スーパーフレームは 2 つのシグナリング フレームで構成されます。インバンド シグナリングを使用するすべての T1 DS0 チャネルでは、8 番目のビットが、 回線のシグナリング状態または条件を示す論理 0 ビットまたは 1 ビットによって上書きされるか、完全な 64 kbit/s DS0 ペイロードから「奪われる」ことになります。したがって、奪われたビットのシグナリングにより、DS0 チャネルは、 T1 SF フレーム 回線を構成する 12 個の DS1 フレームのうち 2 つの間、56 kbit/s のレートに制限されます。T1 SF フレーム 回線は 2 つの独立したシグナリング チャネル (A および B) を生成します。T1 ESF フレーム 回線は、24 フレームの拡張フレーム フォーマットで 4 つのシグナリング フレームを生成し、4 つの独立したシグナリング チャネル (A、B、C、および D) を生成します。
56 kbit/s DS0 チャネルはデジタルデータサービス (DDS) に関連付けられており、通常、A&B帯域外シグナリングを使用する音声回線として DS0 の 8 番目のビットは使用されません。例外として、スイッチド 56 kbit/s DDS があります。DDS では、8 番目のビットはDTE送信要求 (RTS) 状態を識別するために使用されます。スイッチド 56 DDS では、8 番目のビットがパルス化 (論理 0 と 1 に交互に設定) され、SW56 DDS CSU/DSUとデジタルエンドオフィススイッチ間で 2 ステートダイヤルパルスシグナリング情報が送信されます。
アメリカでは、局間ダイヤルトランクにおけるシグナリングシステムNo.7 （SS7）の導入により、ビット盗聴シグナリングの使用が大幅に減少しました。SS7では、接続時に64kbit/sのDS0チャネル全体が使用可能となり、サポートするT1キャリアエンティティがB8ZS （クリアチャネル対応）オプションを選択すれば、スイッチドトランクネットワーク接続上で64kbit/sおよび128kbit /sのISDNデータコールが可能になります。[ 9 ] [ 13 ] [ 14 ]
通信事業者はDS1回線の料金設定方法を様々に定めていますが、ほとんどの場合、2つのシンプルな要素に集約されます。1つはローカルループ（エンドユーザーの中央局（CO）から通信事業者の接続拠点（POP）まで信号を伝送するために、既存の通信事業者が請求する料金）、もう1つはポート（通信事業者のネットワークを介して電話網またはインターネットにアクセスするための料金）です。通常、ポート料金はアクセス速度と年間契約額に基づいて決定され、ループ料金は地理的な距離に基づいて決定されます。COとPOPの距離が遠くなるほど、ループ料金は高くなります。
ループ料金には、走行距離計算（標準のGPS座標ではなく、V/H座標で計算）や通信事業者料金など、いくつかの要素が組み込まれています。各地域のベル系通信事業者（Verizon、AT&T Inc.、Qwest）は、通信事業者に対して異なる1マイルあたりの料金を設定しています。そのため、料金計算には、地理情報マッピングと地域ごとの料金体系の決定という2つのステップが含まれます。
ほとんどの通信事業者は上記のように地域別の料金モデルを採用していますが、TelePacific、Integra Telecom、tw telecom、Windstream、Level 3 Communications、XO Communicationsなどの一部の競合ローカル交換通信事業者（ CLEC ）は全国料金を提供しています。
この DS1 価格設定モデルでは、プロバイダーはサービスを提供するすべての地域で同じ価格を請求します。全国的な価格設定は、T キャリア市場における競争の激化と T キャリア製品のコモディティ化の結果として生まれたものです。[ 15 ]全国的な価格設定戦略を採用したプロバイダーは、サプライヤーであるベル電話会社 ( Verizon、AT&T Inc.、Qwestなど) が卸売価格とはいえ地域別の価格設定モデルを維持しているため、利益率が大きく変動する可能性があります。
音声DS1回線の場合、計算方法はほぼ同じですが、インターネット接続に必要なポート番号がLDU（長距離通話料金）に置き換えられます。ループ料金が確定したら、音声関連料金のみが合計金額に加算されます。つまり、合計金額はループ料金＋LDU料金×使用時間（分）となります。
この記事は、連邦規格1037C（一般調達局）からのパブリックドメイン資料を組み込んでいます。 2022年1月22日にオリジナルからアーカイブされました。