Электронная коммутационная система номер один - Number One Electronic Switching System

Вид кадров 1AESS

Система электронной коммутации номер один ( 1ESS ) была первой крупномасштабной телефонной станцией с программным управлением (SPC) или электронной коммутационной системой в системе Bell . Он был изготовлен Western Electric и впервые введен в эксплуатацию в Суккасунне , штат Нью-Джерси , в мае 1965 года. Коммутационная матрица состояла из матрицы язычковых реле, управляемых проволочными пружинными реле, которые, в свою очередь, управлялись центральным процессором (ЦП).

1AESS центрального офис переключатель был плагин совместимым , выше обновление мощности от 1ESS с более быстрым процессором , который 1A включен существующего набора команд для программирования совместимости, а также используются меньшие remreed переключателей, меньше реле , а также признаки дисковых накопителей . Находился на вооружении с 1976 по 2017 год.

Коммутационная ткань

План коммутации голосовой коммутации был подобен плану более раннего коммутатора 5XB в том, что он был двунаправленным и использовался принцип обратного вызова. Однако самые большие матричные коммутаторы с полным доступом (линейные сети 12 А имели частичный доступ) в системе были 8x8, а не 10x10 или 20x16. Таким образом, им потребовалось восемь этапов, а не четыре, чтобы получить достаточно большие соединительные группы в большом офисе. В новой системе точки пересечения стали дороже, но коммутаторы дешевле, поэтому стоимость системы была минимизирована за счет меньшего количества точек пересечения, организованных в большее количество коммутаторов. Структура была разделена на линейные сети и магистральные сети, состоящие из четырех этапов, и частично сложена, чтобы обеспечить соединение между линиями или магистралью с магистралью, не превышая восьми этапов коммутации.

Традиционная реализация неблокирующего коммутатора с минимальным охватом, способного подключать потребителей ввода к потребителям вывода одновременно - с соединениями, инициированными в любом порядке, - матрица соединений увеличивалась . Поскольку это непрактично, статистическая теория используется для разработки оборудования, которое может соединять большинство вызовов и блокировать другие, когда трафик превышает проектную пропускную способность. Эти переключатели блокировки являются наиболее распространенными в современных телефонных станциях. Обычно они реализуются как каскадные коммутационные матрицы меньшего размера. Во многих случаях используется рандомизатор для выбора начала пути через многоступенчатую структуру, чтобы можно было получить статистические свойства, предсказанные теорией. Кроме того, если система управления способна изменить маршрутизацию существующих соединений по прибытии нового соединения, полная неблокирующая матрица требует меньшего количества точек переключения.

Линейные и магистральные сети

Каждая четырехступенчатая линейная сеть (LN) или магистральная сеть (TN) была разделена на кадры переключающего узла (JSF) и кадры линейного коммутатора (LSF) в случае линейной сети или кадры магистрального коммутатора (TSF) в случае Магистральная сеть. Ссылки были обозначены A, B, C и J для Junctor. Ссылки были внутренними по отношению к LSF или TSF; Связи B соединяли LSF или TSF с JSF, C были внутренними для JSF, а ссылки J или соединители были подключены к другой сети в обмене.

Все JSF имели единичный коэффициент концентрации, то есть количество каналов B в сети равнялось количеству узлов с другими сетями. Большинство LSF имели коэффициент концентрации линии 4: 1 (LCR); то есть линий было в четыре раза больше, чем звеньев B. В некоторых городских районах использовался LSF 2: 1. В B ссылку часто умножаются , чтобы сделать более высокую LCR, таким как 3: 1 или (особенно в пригородном 1ESS) 5: 1. Линейные сети всегда имели 1024 узла, организованных в 16 сетей, каждая из которых переключала 64 узла на 64 канала B. Четыре сетки были сгруппированы для контроля в каждой из четырех LJF.

TSF имели единичную концентрацию, но TN могло иметь больше TSF, чем JSF. Таким образом, их звенья B обычно умножались, чтобы получить коэффициент концентрации соединительных линий (TCR) 1,25: 1 или 1,5: 1, последнее особенно распространено в офисах 1A. TSF и JSF были идентичны, за исключением их положения в структуре и наличия девятого уровня тестового доступа или уровня отсутствия тестирования в JSF. Каждый JSF или TSF был разделен на 4 двухэтапные сетки.

Ранние TN имели четыре JSF, в общей сложности 16 сеток, 1024 J-каналов и такое же количество B-каналов, с четырьмя B-связями от каждой сетки Trunk Junctor до каждой сетки Trunk Switch. Начиная с середины 1970-х годов, в более крупных офисах каналы B подключались по-другому, и только по два канала B от каждой сети соединительных линий к каждой сети коммутации магистралей. Это позволило увеличить TN с 8 JSF, содержащими 32 сети, соединяющие 2048 узлов и 2048 каналов B. Таким образом, соединительные группы могут быть больше и эффективнее. У этих TN было восемь TSF, что давало TN равный коэффициенту концентраций ствола, равному единице.

В каждом LN или TN звенья A, B, C и J подсчитывались от внешнего до внутреннего. То есть для магистрали коммутатор ступени 0 магистрали мог подключать каждую магистраль к любому из восьми каналов A, которые, в свою очередь, были подключены к коммутаторам ступени 1 для подключения их к каналам B. Сети Trunk Junctor также имели переключатели Stage 0 и Stage 1, первые для подключения каналов B к каналам C, а вторые - для подключения каналов C к J, также называемых Junctors. Соединители были собраны в кабели, по 16 витых пар на кабель, составляющие подгруппу соединителей, идущую к рамке группирования соединителей, где они были подключены к кабелям, ведущим к другим сетям. Каждая сеть имела 64 или 128 подгрупп и была связана друг с другом одной или (обычно) несколькими подгруппами.

Первоначальная коммутационная матрица 1ESS Ferreed была упакована в виде отдельных коммутаторов 8x8 или других размеров, связанных с остальной коммутационной сеткой и схемой управления с помощью проводных соединений. Путь передачи / приема аналогового речевого сигнала проходит через серию герконов с магнитной фиксацией (очень похожих на фиксирующие реле ).

Гораздо меньшие точки пересечения Remreed, представленные примерно в то же время, что и 1AESS, были упакованы в виде ячеек сетки четырех основных типов. Соединительные решетки типа 10А и магистральные сети 11А представляли собой коробку размером примерно 16x16x5 дюймов (40x40x12 см) с шестнадцатью переключателями 8x8 внутри. Линейные решетки типа 12A с LCR 2: 1 были всего около 5 дюймов (12 см) в ширину, с восемью линейными переключателями 4x4 Stage 0 с ферродами и отключающими контактами для 32 линий, подключенных внутри к четырем переключателям 4x8 Stage 1, подключенным к B-перемычкам. Линейные решетки типа 14A с LCR 4: 1 имели размеры около 16x12x5 дюймов (40x30x12 см) с 64 линиями, 32 А-образными звеньями и 16 В-звеньями. Коробки были соединены с остальной структурой и схемой управления с помощью вставных соединителей. Таким образом, рабочему приходилось работать с гораздо большим и тяжелым оборудованием, но ему не приходилось разворачивать и перематывать десятки проводов.

Ошибка ткани

Два контроллера в каждой соединительной рамке не имели доступа для тестирования к своим соединительным элементам через свой F-переключатель, девятый уровень в переключателях Этапа 1, который можно было открывать или закрывать независимо от точек пересечения в сети. При настройке каждого вызова через фабрику, но перед ее подключением к линии и / или магистрали, контроллер может подключить точку тестового сканирования к разговорным проводам для обнаружения потенциалов. О токе, протекающем через точку сканирования, будет сообщено в программное обеспечение для обслуживания, что приведет к появлению телетайп-сообщения «Ложное пересечение и заземление» (FCG) со списком пути. Затем программа обслуживания сообщит программе завершения вызова, чтобы она повторила попытку с другим соединителем.

При чистом тесте FCG программное обеспечение завершения вызова сообщило реле «A» в магистральной цепи сработать, подключив его передающее и тестовое оборудование к коммутационной матрице и, следовательно, к линии. Затем для исходящего вызова точка сканирования соединительной линии будет сканировать на наличие линии без снятой трубки. Если короткое замыкание не было обнаружено, программное обеспечение выдаст команду на печать «Сбой контроля» (SUPF) и попытается снова с другим соединителем. Аналогичная контрольная проверка выполнялась при ответе на входящий звонок. Любой из этих тестов может предупредить о наличии плохой точки пересечения.

Персонал мог изучить массу распечаток, чтобы определить, какие ссылки и точки пересечения (в некоторых офисах - миллион точек пересечения) приводили к сбою вызовов при первых попытках. В конце 1970-х годов каналы телетайпа были собраны вместе в Центрах управления коммутацией (SCC), позже - в системе центра управления коммутацией , каждый из которых обслуживает дюжину или более обменов 1ESS и использует свои собственные компьютеры для анализа этих и других видов отчетов о сбоях. Они сгенерировали так называемую гистограмму (на самом деле диаграмму рассеяния ) частей структуры, в которых отказы были особенно многочисленными, обычно указывающими на конкретную плохую точку пересечения, даже если она выходила из строя спорадически, а не постоянно. Затем местные работники могли бы задействовать соответствующий выключатель или сеть и заменить их.

Когда точка коммутации тестового доступа зависала закрытой, это приводило к спорадическим сбоям FCG во всех сетях, которые тестировались этим контроллером. Поскольку J-звенья были подключены извне, персонал коммутационной комнаты обнаружил, что такие сбои можно найти, заняв обе сети, заземлив тестовые провода контроллера, а затем проверив все 128 J-звенья, 256 проводов, на заземление.

Учитывая ограничения оборудования 1960-х годов, произошел неизбежный сбой. Несмотря на то, что система была обнаружена, она была разработана для подключения вызывающей стороны не к тому человеку, а не для отключения, перехвата и т. Д.

Сканируйте и распространяйте

Компьютер получал входные данные от периферийных устройств через магнитные сканеры, состоящие из ферродных датчиков, которые в принципе аналогичны запоминающим устройствам на магнитных сердечниках, за исключением того, что выходом управляли обмотки управления, аналогичные обмоткам реле . В частности, феррод представлял собой трансформатор с четырьмя обмотками. Две маленькие обмотки проходили через отверстия в центре ферритового стержня. Импульс на обмотке опроса был наведен на обмотку считывания, если феррит не был магнитонасыщенным . Более крупные обмотки управления, если через них протекает ток, насыщают магнитный материал, отсоединяя обмотку опроса от обмотки считывания, которая возвращает нулевой сигнал. Обмотки опроса 16 ферродов ряда были подключены последовательно к драйверу, а обмотки считывания 64 ферродов столбца были подключены к усилителю считывания. Проверить цепи, убедиться, что ток опроса действительно течет.

Сканерами были линейные сканеры (LSC), универсальные магистральные сканеры (USC), соединительные сканеры (JSC) и мастер-сканеры (MS). Первые три сканировали только для наблюдения , в то время как мастер-сканеры выполняли все остальные задания сканирования. Например, приемник DTMF , установленный в корпусе Miscellaneous Trunk, имел восемь точек сканирования по требованию, по одной для каждой частоты, и две точки наблюдения, одна из которых сигнализировала о наличии действительной комбинации DTMF, поэтому программное обеспечение знало, когда смотреть на точки сканирования частоты, а другой - для наблюдения за петлей. Контрольная точка сканирования также обнаруживала импульсы набора номера, при этом программное обеспечение считало импульсы по мере их поступления. Каждая цифра, когда она становилась действительной, сохранялась в программном накопителе и передавалась в исходный регистр.

Ферроды монтировались парами, обычно с разными обмотками управления, так что один мог контролировать обратную сторону ствола, а другой - удаленный офис. Компоненты внутри блока магистрали, включая диоды, определяли, например, выполняла ли она обратную сигнализацию батареи как входящую магистраль или обнаруживала обратную батарею из удаленной магистрали; т.е. был исходящим транком.

Линейные ферроды также были предусмотрены парами, из которых четный номер имел контакты, выведенные на переднюю часть пакета в наконечниках, подходящих для наматывания проводов, так что обмотки могли быть связаны для сигнализации запуска контура или заземления . Первоначальная упаковка 1ESS имела все ферроды LSF вместе и отдельно от переключателей линии, в то время как более поздняя упаковка 1AESS имела каждый феррод на передней части стального ящика, в котором находился его переключатель линии. Линейное оборудование с нечетными номерами не могло быть запущено с земли, их ферроды были недоступны.

Компьютер управлял реле с магнитной фиксацией через распределители сигналов (SD), упакованные в фреймы универсальной соединительной линии, соединительные фреймы или фреймы разных соединительных линий, в соответствии с которыми они были пронумерованы как USD, JSD или MSD. Изначально SD были контактными деревьями из 30-контактных проволочных пружинных реле , каждое из которых приводилось в действие триггером. Каждое реле с магнитной фиксацией имело один переключающий контакт, предназначенный для отправки импульса обратно на SD при каждом срабатывании и отпускании. Импульсный генератор в SD обнаружил этот импульс, чтобы определить, что действие произошло, или же предупредил программное обеспечение обслуживания, чтобы оно напечатало отчет FSCAN . В более поздних версиях 1AESS SD были твердотельными с несколькими точками SD на плату, как правило, на той же полке или смежной полке с соединительной платой.

Некоторые периферийные устройства, которым требовалось более быстрое время отклика, такие как передатчики импульсов набора, управлялись через центральные распределители импульсов, которые в противном случае в основном использовались для включения (оповещения) контроллера периферийных цепей о приеме команд от шины адреса периферийных устройств.

Компьютер 1ESS

Дублированный центральный процессор гарвардской архитектуры или CC (Central Control) для 1ESS работал на частоте около 200 кГц . Он состоял из пяти бухт, каждый высотой по два метра и общей длиной около четырех метров на одну ЦК. Упаковка была в виде карточек размером примерно 4х10 дюймов (10х25 сантиметров) с краевым разъемом сзади. Проводка объединительной платы представляла собой обернутые ватным тампоном провода, а не ленты или другие кабели. Логика процессора реализована на дискретной диодно-транзисторной логике . Одна жесткая пластиковая карта обычно содержит компоненты, необходимые для реализации, например, двух ворот или триггера .

Диагностической схеме было уделено много логики. Может быть запущена диагностика ЦП, которая попытается идентифицировать неисправную карту (ы). При сбоях одной карты обычным явлением была первая попытка исправить 90% или выше. Множественные сбои карт не были редкостью, и вероятность успешного первого ремонта быстро падала.

Конструкция ЦП была довольно сложной - использовалось трехстороннее чередование выполнения команд (позже названное конвейером команд ) для повышения пропускной способности. Каждая инструкция будет проходить фазу индексации, фазу фактического выполнения инструкции и фазу вывода. Пока инструкция проходила фазу индексации, предыдущая инструкция находилась в фазе своего выполнения, а инструкция перед тем, как она находилась в фазе вывода.

Во многих инструкциях набора команд данные могут быть необязательно замаскированы и / или повернуты. Отдельные инструкции существовали для таких эзотерических функций, как « найти первый установленный бит (самый правый установленный бит) в слове данных, при необходимости сбросить бит и сообщить мне положение бита». Использование этой функции в виде атомарной инструкции (а не реализации в виде подпрограммы ) резко ускорило сканирование запросов на обслуживание или незанятых цепей. Центральный процессор был реализован как иерархический конечный автомат .

Карта памяти на 64 слова по 44 бита

Память имела длину слова 44 бита для хранения программ, шесть из которых предназначались для исправления ошибок Хэмминга, а один использовался для дополнительной проверки четности. Это оставило 37 бит для инструкции, из которых обычно 22 бита использовались для адреса. Это было необычно широкое для того времени слово-наставление.

Хранилища программ также содержат постоянные данные и не могут быть записаны онлайн. Вместо этого алюминиевые карты памяти, также называемые твисторными плоскостями, приходилось извлекать группами по 128 штук, чтобы их постоянные магниты могли быть записаны в автономном режиме с помощью моторизованного пишущего устройства, что является улучшением по сравнению с немоторизованным одиночным картоприемником, используемым в Project Nike . Все фреймы памяти, все шины, все программное обеспечение и данные были полностью двойными модулями с резервированием . Двойные CC работали синхронно, и обнаружение несоответствия запускало автоматический секвенсор для изменения комбинации CC, шин и модулей памяти до тех пор, пока не была достигнута конфигурация, которая могла бы пройти проверку работоспособности . Шины представляли собой витые пары , по одной паре для каждого адреса, данных или бита управления, соединенные в CC и в каждом фрейме памяти с помощью соединительных трансформаторов и заканчивающиеся согласующими резисторами в последнем фрейме.

Хранилища вызовов - это память для чтения / записи системы, содержащая данные о текущих вызовах и другие временные данные. У них было 24-битное слово, из которых один бит предназначался для проверки на четность . Они работали аналогично памяти с магнитным сердечником , за исключением того, что феррит находился в листах с отверстием для каждого бита, а совпадающий текущий адрес и считывающие провода проходили через это отверстие. Первые Call Stores вмещали 8 киловордов в раме шириной около метра и высотой два метра.

Отдельная память программ и память данных работали в противофазе, причем фаза адресации хранилища программ совпадала с фазой выборки данных хранилища вызовов, и наоборот. Это привело к дальнейшему перекрытию, а значит, к более высокой скорости выполнения программы, чем можно было бы ожидать из-за низкой тактовой частоты.

Программы в основном писались машинным кодом. Ошибки, которые раньше оставались незамеченными, стали заметными, когда 1ESS была доставлена ​​в большие города с интенсивным телефонным трафиком, и отложили полное внедрение системы на несколько лет. Временные исправления включали в себя Service Link Network (SLN), которая примерно выполняла работу входящего регистрационного канала и переключателя выбора сигнала вызова коммутатора 5XB , тем самым уменьшая нагрузку на ЦП и уменьшая время отклика на входящие вызовы, а также сигнальный процессор (SP) или периферийный компьютер только с одним отсеком для выполнения простых, но трудоемких задач, таких как синхронизация и подсчет импульсов набора. 1AESS устранил необходимость в SLN и SP.

Полудюймовый ленточный накопитель был предназначен только для записи и использовался только для автоматического учета сообщений . Обновления программы выполнялись путем отправки партии карточек Магазина программ с написанным на них новым кодом.

Программа Basic Generic включает постоянные «аудиты» для исправления ошибок в регистрах вызовов и других данных. Когда происходил критический аппаратный сбой в процессоре или периферийных устройствах, например, когда оба контроллера кадра коммутатора линии выходили из строя и не могли принимать команды, машина прекращала соединять вызовы и переходила в «фазу регенерации памяти», «фазу повторной инициализации». ", или для краткости" Фаза ". Фазы были известны как фазы 1, 2, 4 или 5. Более мелкие фазы очищали только регистры вызовов от вызовов, которые находились в нестабильном состоянии, которое еще не было подключено, и занимали меньше времени.

Во время фазы система, обычно гудящая со звуком срабатывания и отпускания реле, затихала, поскольку ни одно реле не получало приказы. Teletype Model 35 звонил в свой звонок и печатал серию букв P, пока длилась фаза. Для сотрудников центрального офиса это могло быть пугающим временем, так как секунды, а затем, возможно, прошли минуты, когда они знали, что абоненты, взявшие свои телефоны, будут молчать до тех пор, пока фаза не закончится, и процессор не восстановит «рассудок» и не возобновит соединительные вызовы. Большие фазы заняли больше времени, очистив все регистры вызовов, отключив, таким образом, все вызовы и обработав любую линию с поднятой трубкой как запрос тонального сигнала ответа станции. Если автоматизированные этапы не смогли восстановить работоспособность системы, использовались ручные процедуры для выявления и изоляции неисправного оборудования или шин.

1AESS

Направляйтесь на главный центр управления 1AESS.

Большинство тысяч офисов 1ESS и 1AESS в США были заменены в 1990-х годах на DMS-100 , 5ESS Switch и другие цифровые коммутаторы, а с 2010 года также на коммутаторы пакетов . По состоянию на конец 2014 года в североамериканской сети оставалось чуть более 20 установок 1AESS, которые были расположены в основном в штатах BellSouth, принадлежащих компании AT&T, и штатах Southwestern Bell, принадлежащих компании AT&T, особенно в районе метро Atlanta GA, в районе метро Saint Louis MO и в Даллас / Форт-Уэрт, штат Техас. В 2015 году AT&T не продлила контракт на поддержку с Alcatel-Lucent (теперь Nokia ) для систем 1AESS, которые все еще работают, и уведомила Alcatel-Lucent о своем намерении вывести их все из эксплуатации к 2017 году. В результате Alcatel-Lucent демонтировала последняя лаборатория 1AESS в офисе Naperville Bell Labs в 2015 году и объявила о прекращении поддержки 1AESS. В 2017 году AT&T завершила удаление оставшихся систем 1AESS, переведя клиентов на коммутаторы с более новой технологией, как правило, с коммутаторами Genband только с транкингом TDM.

Последний известный коммутатор 1AESS находился в Одессе, штат Техас (Одесский федеральный центр проводной связи Линкольна ODSSTXLI). Он был отключен от обслуживания примерно 3 июня 2017 года и переключен на пакетный коммутатор Genband G5 / G6.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки