디지털 시그널 1

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1. 개요
2. T1 기술의 기본 원리
3. 연결성 및 경보(Alarms)
- 3.1. 경보 종류
4. 인밴드 T1과 PRI
5. T1의 명칭 유래
6. 대체 기술
7. 반도체 구현
참조

1. 개요

디지털 시그널 1(DS1)은 1.544 Mbit/s의 대역폭을 제공하는 통신 회선으로, 24개의 DS0를 시분할 다중화 방식으로 묶어 사용한다. 프레임 동기화를 통해 시분할 슬롯을 식별하며, 연결성 및 알람 상태를 통해 회선 상태를 파악한다. T1은 AT&T가 디지털 시스템에 부여한 이름에서 유래되었으며, DS1과 동의어로 사용된다. T1에는 인밴드 T1과 PRI가 있으며, 암흑 회선, DS1C와 같은 대체 기술이 존재한다. T1/E1 프로토콜은 "회선 인터페이스 유닛" 칩으로 구현된다.

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디지털 시그널 1
개요
T-캐리어 계층 구조
종류	다중화 통신 링크
개발	벨 연구소
첫 선	1957년
전송 속도 (T1)	1.544 Mbit/s
동기화 방식	준동기식 디지털 계층 (PDH)
기술 정보
신호 방식	펄스 부호 변조 (PCM)
채널 수 (T1)	24
채널 대역폭	64 kbit/s
프레이밍 방식 (T1)	D4 프레이밍 확장 슈퍼프레임
선로 부호화 (T1)	AMI (Alternate Mark Inversion, 대체 마크 반전) B8ZS
사용 지역
주요 사용 국가	미국 캐나다 일본
유사 기술	E-캐리어 (유럽), J-캐리어 (일본)

2. T1 기술의 기본 원리

T1은 북미에서 사용되는 주요 디지털 전화 전송 방식이다. T1은 PCM T-캐리어 계층의 한 가지 회선 유형으로, 전송 방식의 케이블 연결, 신호 유형 및 신호 재생 요구 사항을 정의한다.

PCM T-캐리어 계층^[2]^[3]^[4]
디지털 신호 지정	회선 속도	채널 (DS0)	회선
DS0	64kbit/s	1
DS1	1.544Mbit/s	24	T1
DS1C	3.152Mbit/s	48	T1C
DS2	6.312Mbit/s	96	T2
DS3	44.736Mbit/s	672	T3
DS4	274.176Mbit/s	4032	T4
DS5	400.352Mbit/s	5760	T5

2. 1. DS1 신호

T1 회선에서 전송되는 신호는 DS1 신호라고 하며, 1.544Mbit/s의 속도로 전송되는 직렬 비트로 구성된다. 사용되는 회선 코드는 교번 마크 반전(AMI)이라고 한다.^[2]^[3]^[4] 디지털 신호 지정은 한 위치에서 다른 위치로 전화 신호를 전송하는 데 사용되는 디지털 다중화 계층에서 반송파 신호의 분류이다. DS-1은 최대 24개의 전화 통화의 비트 스트림을 다중화하기 위한 통신 프로토콜이며, 프레이밍 비트(프레임 동기화용)와 유지 보수 신호 비트의 두 가지 특수 비트를 포함한다. 이들은 T1이라고 하는 디지털 회로를 통해 전송된다. T1의 최대 데이터 비트 전송률은 초당 1.544Mbit/s이다.

2. 2. 대역폭

DS1 통신 회선은 24개의 DS0를 시분할 다중화한다.^[1] 초당 8,000번 샘플링되는 24개의 DS0 (DS1 프레임당 각 DSO에서 1개의 8비트 PCM 샘플)는 1.536Mbit/s의 대역폭을 사용한다. 1개의 프레이밍 비트는 8kbit/s의 오버헤드를 더하여 총 1.544Mbit/s가 된다.

24개의 채널을 1 프레임으로 묶고, 채널당 8 비트를 할당하여 초당 8,000 프레임을 전송한다. 여기에 프레이밍 비트 1 비트를 8,000번 전송하는 것을 더하면 총 1.544Mbit/s가 된다.

DS1은 1.544Mbit/s를 동시에 송수신하는 전이중 회선이다.

2. 3. 프레임 동기화

프레임 동기화는 각 24 채널 프레임 내의 시분할 슬롯을 식별하는 데 필요하다. 동기화는 프레이밍 비트, 즉 193번째 비트를 할당하여 수행된다. 이로 인해 각 DS1에 대해 의 프레이밍 데이터가 생성된다. 이 채널은 전송 장비에서 오버헤드로 사용되기 때문에 실제로 사용자에게 전달되는 것은 에 불과하다. 프레이밍 방식에는 슈퍼프레임(SF)과 확장 슈퍼프레임(ESF)의 두 가지 유형이 있다. 슈퍼프레임은 12개의 연속된 193비트 프레임으로 구성되고, 확장 슈퍼프레임은 24개의 연속된 193비트 데이터 프레임으로 구성된다. 교환되는 비트 시퀀스가 고유하기 때문에 프레이밍 방식은 서로 호환되지 않는다. 이러한 두 가지 유형의 프레이밍(SF 및 ESF)은 서로 다른 방식으로 프레이밍 채널을 사용한다.

3. 연결성 및 경보(Alarms)

연결성은 디지털 전송 매체가 양쪽 끝에서 데이터를 주고받을 수 있는 능력을 의미한다. 연결성은 한 방향으로 손실되고 다른 방향으로 유지될 수 있다. 모든 경우에 단말 장비, 즉 DS1의 종점을 나타내는 장비는 수신된 프레이밍 패턴의 품질에 따라 연결을 정의한다.^[5]

3. 1. 경보 종류

'''빨간색 경보(Red Alarm)'''는 알람 장비가 프레이밍을 안정적으로 복구할 수 없는 상태를 나타낸다. 신호가 손상되거나 손실되면 "빨간색 경보"가 발생한다. 연결이 알람 장비로 손실되었으며, 원격 종단으로의 연결에 대한 정보는 없다.^[5]

'''노란색 경보(Yellow Alarm)'''는 원격 알람 표시(RAI)라고도 하며, 원격 종단이 "빨간색 알람" 상태임을 알리는 신호이다. SF(D4) 프레임 신호의 경우 사용자 대역폭이 조작되고 "모든 DS0 채널의 비트 2는 0이어야 한다."^[5] ESF(D5) 프레임 신호에서는 데이터 링크 계층을 사용하여 페이로드 데이터 손실 없이 노란색 알람을 전송한다. "8개의 '1'과 8개의 '0'으로 구성된 반복되는 16비트 패턴이 ESF 데이터 링크에서 지속적으로 전송되어야 하지만, 중단당 100-ms를 초과하지 않는 기간 동안 중단될 수 있다."^[5] 두 종류의 알람 모두 알람 상태가 지속되는 동안 전송되지만, 최소 1초 동안 전송된다.

'''파란색 경보(Blue Alarm)'''는 알람 표시 신호(AIS)라고도 하며, 터미널 장비와 라인 리피터 또는 DCS 간의 통신 경로 중단을 나타낸다. 중간 장비에서 신호를 수신하지 못하면 프레임이 없는 모든 1 신호를 생성한다. 수신 장비는 "빨간색 알람"을 표시하고, 프레이밍이 없기 때문에 원격 종단으로 "노란색 알람" 신호를 보낼 수 없다. 그러나 중간 인터페이스에서 장비는 "AIS" 또는 알람 표시 신호를 보고한다. AIS는 데이터 및 프레이밍 패턴으로 인해 "모두 1"이라고도 한다.

4. 인밴드 T1과 PRI

음성 T1에는 "일반" 또는 인밴드 T1과 PRI(기본 속도 인터페이스)의 두 가지 주요 유형이 있다. 둘 다 비슷한 방식으로 음성 전화 통화를 전송하지만, PRI는 콜센터에서 주로 사용되며 23개의 B 채널(통화)과 회선 신호 정보를 전달하는 D 채널(신호)을 갖추고 있다.^[6] 이 D 채널은 발신자 번호 표시(CID) 및 자동 번호 식별(ANI) 데이터, 필요한 채널 유형, 통화 핸들, 다이얼된 번호 식별 서비스(DNIS) 정보, 요청된 채널 번호 및 응답 요청을 전송한다.^[7]

인밴드 T1도 통신 사업자가 DTMF *ANI*DNIS*를 전송하도록 구성하면 CID 및 ANI 정보를 전송할 수 있다. 그러나 PRI가 이를 더 효율적으로 처리한다. 인밴드 T1은 24개 채널을 모두 통화에 사용할 수 있다는 장점이 있는 것처럼 보이지만, 각 채널이 개별적으로 설정 및 해제를 수행해야 한다. PRI는 D 채널을 통해 다른 23개 채널의 모든 오버헤드 작업(CID 및 ANI 포함)을 수행한다. 따라서 24개 채널을 가진 인밴드 T1보다 23개 채널 PRI가 전용 D 채널 덕분에 더 많은 통화를 빠르게 설정할 수 있다.

T1 PRI 이전에 T1 CAS가 있었다. T1 CAS는 오늘날 흔하지 않지만 여전히 존재한다. CAS는 채널 관련 신호 방식이며, 롭드 비트 신호 방식이라고도 한다. CAS는 1960년대 이전부터 시작된 기술이다.

5. T1의 명칭 유래

T1이라는 이름은 1957년 AT&T가 디지털 시스템을 처음 제안하고 개발하면서 해당 기술에 할당한 통신사 명칭에서 유래되었다.^[8] AT&T는 Q, R, S를 건너뛰고 "시분할(time division)"을 의미하는 T를 사용하기로 결정했다. 명명 시스템은 T로 끝났으며, 이는 광섬유 네트워크를 지칭했다.

DS-1은 "디지털 서비스 레벨 1(Digital ServiceLevel 1)"을 의미하며, 이를 전달하는 네트워크와는 별개로 전송되는 신호와 관련이 있다(원래는 T1을 통해 전송되는 24개의 디지털화된 음성 채널). 네트워크 명명 관행이 "T"로 끝나면서^[8] "T1"과 "DS1"이라는 용어는 동의어가 되었으며, 음성, 데이터 및 "클리어 채널 파이프"를 포함한 다양한 서비스를 포괄한다. 회선 속도는 항상 1.544Mbit/s이지만, 페이로드는 크게 다를 수 있다.^[9]

6. 대체 기술

암흑 회선은 사용되지 않는 광섬유를 의미한다. 암흑 회선은 대도시권 및 광역 통신 링크를 위한 도매 시장에서 판매되었고, 현재도 판매되고 있지만 모든 시장이나 도시 쌍에서 사용할 수 있는 것은 아니다.^[10]

암흑 회선 용량은 일반적으로 네트워크 사업자가 SONET 및 고밀도 파장 분할 다중화(DWDM) 네트워크를 구축하는 데 사용되며, 일반적으로 자가 복구 링의 메쉬를 포함한다. 현재는 최종 사용자 기업이 이더넷 근거리 통신망을 확장하는 데에도 사용되고 있으며, 특히 단일 모드 광섬유를 통한 IEEE 표준 기가비트 이더넷 및 10기가비트 이더넷 채택 이후에 더욱 그렇다. 지리적으로 분리된 건물 간에 이더넷 네트워크를 운영하는 것을 "WAN 제거"라고 한다.^[10]

'''DS1C'''는 두 개의 ''디지털 시그널 1'' 회선에 해당하는 디지털 신호이며, 3.152Mbit/s의 신호 표준을 준수하기 위한 추가 비트가 있다. 오늘날 이러한 회선 용량은 거의 사용되지 않는다. 디지털 및 데이터 전송 초창기에 3Mbit/s 데이터 속도는 메인프레임 컴퓨터를 연결하는 데 사용되었다. 이 회선의 물리적 측면은 T1C라고 한다.^[10]

7. 반도체 구현

T1/E1 프로토콜은 "회선 인터페이스 유닛"이라는 실리콘 칩으로 구현된다.^[2]^[3]^[4] 이 칩에는 디코더/인코더, 루프백, 지터 감쇠기, 수신기 및 드라이버가 포함되어 있다. 또한 일반적으로 여러 인터페이스가 있으며, 그 수는 듀얼, 쿼드, 옥탈 등으로 표시된다.

트랜시버 칩의 주된 목적은 "회선"(거리를 가로지르는 전도성 회선)에서 정보를 검색하는 것이다. 이를 위해 펄스를 수신하고 소음, 지터 및 기타 간섭에 노출된 신호를 칩의 다른 인터페이스에서 깨끗한 디지털 펄스로 변환한다.

참조

_[1] 간행물 How Bell Ran in Digital Communications http://www.byte.com/[...] Byte 1996-09
_[2] 문서 Fiber Optics Standard Dictionary; T1 Overview Motorola 1996
_[3] 서적 Fiber Optics Standard Dictionary https://books.google[...] Springer Science & Business Media 2012
_[4] 웹사이트 FT100 M User's Guide http://www.optimumda[...] Motorola Inc. 1996
_[5] 간행물 Network and Customer Installation Interfaces – DS1 Electrical Interface American National Standards Institute 1999
_[6] 웹사이트 Call Recording Terms/Definitions https://www.versadia[...] 2015-06-08
_[7] 서적 Newton's telecom dictionary CMP books 2004
_[8] 웹사이트 T1, Where Does the "T" Come From? Some Bell Labs History from Dr. John Pan http://www.dcbnet.co[...]
_[9] 백과사전 DS definition http://lookup.comput[...] The Computer Language Company
_[10] 서적 Microsoft Encyclopedia of Networking, Second Edition 2002-04-24
_[11] 간행물 How Bell Ran in Digital Communications http://www.byte.com/[...] Byte 1996-09
_[12] 문서 Fiber Optics Standard Dictionary; T1 Overview Motorola 1996
_[13] 서적 Fiber Optics Standard Dictionary https://books.google[...] Springer Science & Business Media 2012
_[14] 웹인용 FT100 M User's Guide http://www.optimumda[...] Motorola Inc. 1996

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