Carrier Systems, Multiplexing

Reading: Pecar, O'Connor, Garbin, "Telecommunications Factbook", McGraw‐Hill, 1992, Chapter 3, Transmission SystemsTransmission Systems

Dodd, Chapter 5, pp. 248‐253

2From Pecar, O'Connor, Garbin, Ch. 3

3From Pecar, O'Connor, Garbin, Ch. 3

4From Pecar, O'Connor, Garbin, Ch. 3

5From Pecar, O'Connor, Garbin, Ch. 3

6From Pecar, O'Connor, Garbin, Ch. 3

7From Pecar, O'Connor, Garbin, Ch. 3

8Slide the work of Dr. Hans Kruse

4kHz

4kHz

4kHz Aggregate Signal4kHz

4kHz

4kHz

9Slide the work of Dr. Hans Kruse

4kHz

16-20kHz4kHz

4kHz 20 kHz 8-12kHz

12-16kHz

16 20kHz

4kHz

4kHz

4-8kHz

0-4kHz

4kHz

10Slide the work of Dr. Hans Kruse

4kHz codec 64kbps

4kH d 64kb

320kbps

4kHz codec 64kbps

4kHz codec 64kbps

4kHz codec 64kbps

4kHz codec 64kbps

11Slide the work of Dr. Hans Kruse

12Slide the work of Dr. Hans Kruse

•The Basic channel is a DS0 = 64kbpse as c c a e s a S0 64 bps•DS1 = 24 x DS0 plus framing = 1.544Mbps•DS1C = 2 x DS1•DS2 = 4 x DS1 •DS3 = 28 x DS13

13Slide the work of Dr. Hans Kruse

•Synchronous Optical NetworkSy c o ous Opt ca et o•STS‐n is the electrical standard, OC‐n the optical one•Basic channel STS‐1 = about 52Mbps5 p•OC‐3 = about 155Mbps•OC‐12 = about 600Mbpsp•OC‐48 = about 2500Mbps, etc.

14Slide the work of Dr. Hans Kruse

•Basic channel: DS0 = 64kbpsas c c a e : S0 64 bps•E1 = 30 x DS0 + 2 x 64kbps for signaling = 2,048Mbps•No signaling embedded in the user channels.g g

•Separate signaling channels very similar to ISDN PRI

15Slide the work of Dr. Hans Kruse

16Slide the work of Dr. Hans Kruse

•T1 and DS1 are synonymousa d S a e sy o y ous•To the end‐user, a T1 represents either

•a digital transmission path of 1.536Mbits/sec, g p 53•or 24 “channels”, with each channel capable of carrying a voice call or digital data up to 56kbits/sec.

•Channels are 64kbits/sec “wide”, more about that later…later…

17Slide adapted from the work of Dr. Hans Kruse

•Typical uses for the T1Typical uses for the T1•Voice trunks (ACDs)•Small Business Internet Access•Next higher speed after ISDN BRI

•T1 is a “mature” market with established manufacturers; growth is modest.

18Slide the work of Dr. Hans Kruse

24 Voice Trunks

T1 Facility

ChannelBankPBX

y

19Slide the work of Dr. Hans Kruse

Video Conference

T1 Facility

CSU/DSULAN Router

y

Voice

20Slide the work of Dr. Hans Kruse

•T1 facilities will continue to be in wide‐spread T1 facilities will continue to be in wide spread use.•T1 is being used to carry “Frame Relay” data g y ytraffic.•The next step after T1 (possibly multiple ones) is p (p y p )DS3=45Mbit/sec private lines and ATM (Asynchronous Transfer Mode) networks over SONET   SONET.  

21Slide the work of Dr. Hans Kruse

Data: 1 1 1 0 0 1 1 1 1Data: 1 1 1 0 0 1 1 1 1

Timing:

Transmit:

Receive:

Timing:

22

What if:

Slide the work of Dr. Hans Kruse

1 1 1 10 01 1 1 10 0

•Alternating polarity used to create net zero DC on the line

23Slide the work of Dr. Hans Kruse

Alternating polarity used to create net zero DC on the line•8 or 9 Volt pulses if you check source, lower at the other end•Regenerate after first 3,000 ft, and 6,000 ft thereafter

•A “Frame” consists of 8 bits for each channel, strung a e co s sts o 8 b ts o eac c a e , st u gone after the other

•8 bits/channel times 24 channels = 192 bits•One “Framing Bit” is added to each frame

•Total frame length is 193 bits•8000 frames are sent per second

•8,000 times 193 = 1,544,000 bps

•FYI: when the framing bits are removed at the destination, the channels only carry 1.536 Mbps of payload datachannels only carry 1.536 Mbps of payload data

•1,544,000 – 8,000 framing bits/sec = 1,536,000 bps

24Slide the work of Dr. Hans Kruse

Framing Bit8000 frames per

d Framing Bitbit 193

second

0.125 msec per frame

…

Channel 1 Channel 3Channel 1bits 1 to 8

Channel 2

Channel 3bits 17 to 24

Channel 24bits 9 to 16 bits 185 to 192

25Slide the work of Dr. Hans Kruse

•In the bit stream, there must never be more than 15 t e b t st ea , t e e ust e e be o e t a 5consecutive “0”s.•Over short periods of time, there must be at least 12.5% “1”s in the signal.

26Slide the work of Dr. Hans Kruse

•At the T1 levelt t e e e•“Superframe” signaling uses groups of 12 T1 frames to create timing and signaling patterns•“Extended Superframe” signaling uses 24 T1 frames to create timing, error detection, and signaling capabilitiescapabilities

27Slide the work of Dr. Hans Kruse

Superframe Signaling (Sequence of 12 framing bits):

100011011100100011011100

Extended Superframe (Sequence of 24 framing bits):

DCD0DCD0DCD1DCD0DCD1DCD1

28Slide the work of Dr. Hans Kruse

•Inside each channels de eac c a e•Voice channels use signaling bits to indicate on‐hook and off‐hook conditions•Data channels may include signaling bits and bits that enforce the “1”s density.

29Slide the work of Dr. Hans Kruse

Frame Bit 1 2 3 4 5 6 7 81 v v v v v v v v2 v v v v v v v v3 v v v v v v v v4 v v v v v v v v5 v v v v v v v v6 v v v v v v v A7 v v v v v v v v8 v v v v v v v v99 v v v v v v v v10 v v v v v v v v11 v v v v v v v v12 v v v v v v v B

30

12 v v v v v v v B

Slide the work of Dr. Hans Kruse

•Interface between the customer and the carrier te ace bet ee t e custo e a d t e ca ecircuit.•Regenerates the signal•Provides or recovers timing•Passes a T1 signal (DS1‐X) to the customer equipment

31Slide the work of Dr. Hans Kruse

•Receives a T1 signal from the CSUece es a s g a o t e CSU•Converts the signal to a “short‐haul” interface format

•RS‐2323•V.35•RS‐422

•Can access and “break out” individual channels.

32Slide the work of Dr. Hans Kruse

•Combines numerous voice and data input streams Co b es u e ous o ce a d data put st ea sinto a T1•May use the 24‐channel format•Often uses proprietary channel assignments

33Slide the work of Dr. Hans Kruse

•Used by carriers and large end‐usersUsed by ca e s a d a ge e d use s•Electronically connects T1s to each other, or•Connects channels from one T1 to channels in another T1.

34Slide the work of Dr. Hans Kruse