Sistema de comutação eletrônico número um - Number One Electronic Switching System
O Number One Electronic Switching System ( 1ESS ) foi a primeira central telefônica de controle de programa armazenado (SPC) em grande escala ou sistema de comutação eletrônico no Bell System . Foi fabricado pela Western Electric e colocado em serviço pela primeira vez em Succasunna , New Jersey , em maio de 1965. A tela de comutação era composta por uma matriz de relé de palheta controlada por relés de mola de arame que, por sua vez, eram controlados por uma unidade de processamento central (CPU).
O switch de escritório central 1AESS era compatível com plugue , atualização de maior capacidade do 1ESS com um processador 1A mais rápido que incorporava o conjunto de instruções existente para compatibilidade de programação e usava switches remreed menores , menos relés e armazenamento em disco caracterizado . Esteve em serviço de 1976 a 2017.
Tecido de troca
O plano da estrutura de comutação de voz era semelhante ao do switch 5XB anterior, sendo bidirecional e usando o princípio de retorno de chamada. Os maiores comutadores de matriz de acesso total (as grades de linha 12A tinham acesso parcial) no sistema, no entanto, eram 8x8 em vez de 10x10 ou 20x16. Assim, eles exigiram oito estágios em vez de quatro para alcançar grupos de juntadores grandes o suficiente em um grande escritório. Os crosspoints sendo mais caros no novo sistema, mas os switches são mais baratos, o custo do sistema foi minimizado com menos crosspoints organizados em mais switches. A malha foi dividida em Redes de Linha e Redes Troncais de quatro estágios, e parcialmente dobrada para permitir a conexão linha a linha ou tronco a tronco sem exceder oito estágios de comutação.
A implementação tradicional de um switch de abrangência mínima não bloqueante capaz de conectar clientes de entrada a clientes de saída simultaneamente - com as conexões iniciadas em qualquer ordem - a matriz de conexão foi ampliada . Por ser impraticável, a teoria estatística é usada para projetar hardware que pode conectar a maioria das chamadas e bloquear outras quando o tráfego exceder a capacidade projetada. Essas chaves de bloqueio são as mais comuns nas centrais telefônicas modernas. Eles geralmente são implementados como malhas de switch menores em cascata. Em muitos, um randomizador é usado para selecionar o início de um caminho através do tecido de vários estágios, de modo que as propriedades estatísticas previstas pela teoria possam ser obtidas. Além disso, se o sistema de controle for capaz de reorganizar o roteamento das conexões existentes na chegada de uma nova conexão, uma matriz sem bloqueio completa requer menos pontos de comutação.
Redes de linha e tronco
Cada rede de quatro estágios (LN) ou rede de troncos (TN) foi dividida em Junctor Switch Frames (JSF) e Line Switch Frames (LSF) no caso de uma rede de linha ou Trunk Switch Frames (TSF) no caso de uma rede de troncos. Os links foram designados A, B, C e J para Junctor. A Links eram internos ao LSF ou TSF; Os links B conectavam LSF ou TSF ao JSF, C eram internos ao JSF e os links J ou Junctors conectados a outra rede na central.
Todos os JSFs tinham uma razão de concentração unitária, ou seja, o número de links B dentro da rede igual ao número de juntadores para outras redes. A maioria dos LSFs tinha uma relação de concentração de linha de 4: 1 (LCR); isto é, as linhas eram quatro vezes mais numerosas que os links B. Em algumas áreas urbanas, foram usados LSF 2: 1. Os links B eram frequentemente multiplicados para criar um LCR mais alto, como 3: 1 ou (especialmente no 1ESS suburbano) 5: 1. As Redes de Linha sempre tiveram 1.024 Junctors, dispostos em 16 grades, em que cada uma comutou 64 junctors para 64 B links. Quatro grades foram agrupadas para fins de controle em cada uma das quatro LJFs.
A TSF tinha uma concentração unitária, mas um TN poderia ter mais TSFs do que JSFs. Assim, seus links B eram geralmente multiplicados para formar uma Razão de Concentração de Tronco (TCR) de 1,25: 1 ou 1,5: 1, sendo o último especialmente comum em escritórios 1A. TSFs e JSFs eram idênticos, exceto por sua posição na malha e a presença de um nono nível de acesso de teste ou nível de não teste no JSF. Cada JSF ou TSF foi dividido em 4 grades de dois estágios.
Os primeiros TNs tinham quatro JSF, para um total de 16 grades, 1.024 links J e o mesmo número de links B, com quatro links B de cada grade do Trunk Junctor para cada grade do Trunk Switch. A partir de meados da década de 1970, escritórios maiores tiveram seus links B conectados de maneira diferente, com apenas dois links B de cada Trunk Junctor Grid para cada Trunk Switch Grid. Isso permitiu um TN maior, com 8 JSF contendo 32 grades, conectando 2.048 juntadores e 2.048 links B. Assim, os grupos de junção podem ser maiores e mais eficientes. Esses TN tinham oito TSF, dando ao TN uma razão de concentração de tronco de unidade.
Dentro de cada LN ou TN, os links A, B, C e J foram contados da terminação externa para a interna. Ou seja, para um tronco, o switch do Estágio 0 do tronco poderia conectar cada tronco a qualquer um dos oito links A, que por sua vez eram conectados aos switches do Estágio 1 para conectá-los aos links B. As grades do Trunk Junctor também tinham switches de Estágio 0 e Estágio 1, o primeiro para conectar links B a links C e o último para conectar links C a J, também chamados de Junctors. Os juntadores foram reunidos em cabos, 16 pares trançados por cabo, constituindo um subgrupo de juntadores, indo para a estrutura de agrupamento do junctor, onde eram conectados a cabos para outras redes. Cada rede tinha 64 ou 128 subgrupos e era conectada entre si por um ou (normalmente) vários subgrupos.
O tecido de comutação Ferreed 1ESS original foi empacotado como comutadores 8x8 separados ou outros tamanhos, ligados ao resto do tecido de fala e circuito de controle por conexões de wire wrap . O caminho de transmissão / recepção do sinal de voz analógico é por meio de uma série de interruptores de palheta de travamento magnético (muito semelhantes aos relés de travamento ).
Os pontos de cruzamento Remreed muito menores, introduzidos quase ao mesmo tempo que 1AESS, foram embalados como caixas de grade de quatro tipos principais. As grades de junção tipo 10A e as grades de tronco 11A eram uma caixa de cerca de 16x16x5 polegadas (40x40x12 cm) com dezesseis interruptores 8x8 dentro. As grades de linha tipo 12A com 2: 1 LCR tinham apenas cerca de 5 polegadas (12 cm) de largura, com oito chaves de linha 4x4 Estágio 0 com ferrods e contatos de corte para 32 linhas, conectadas internamente a quatro chaves 4x8 Estágio 1 conectadas a B-links. As grades de linha do tipo 14A com 4: 1 LCR tinham cerca de 16x12x5 polegadas (40x30x12 cm) com 64 linhas, 32 links A e 16 links B. As caixas eram conectadas ao resto do tecido e aos circuitos de controle por conectores deslizantes. Assim, o trabalhador teve que manusear uma peça de equipamento muito maior e mais pesada, mas não teve que desembrulhar e reembalar dezenas de fios.
Erro de tecido
Os dois controladores em cada Junctor Frame não tinham acesso de teste a seus Junctors por meio de seu F-switch, um nono nível nos switches do Estágio 1 que podiam ser abertos ou fechados independentemente dos pontos de cruzamento na grade. Ao configurar cada chamada por meio da malha, mas antes de conectar a malha à linha e / ou tronco, o controlador pode conectar um ponto de varredura de teste aos fios de conversa para detectar potenciais. A corrente fluindo através do ponto de varredura seria relatada ao software de manutenção, resultando em uma mensagem de teleimpressora "False Cross and Ground" (FCG) listando o caminho. Em seguida, o software de manutenção diria ao software de conclusão de chamada para tentar novamente com um juntor diferente.
Com um teste FCG limpo, o software de conclusão de chamada disse ao relé "A" no circuito do tronco para operar, conectando sua transmissão e hardware de teste à estrutura de comutação e, portanto, à linha. Então, para uma chamada de saída, o ponto de varredura do tronco procuraria a presença de uma linha fora do gancho. Caso o curto não fosse detectado, o software comandaria a impressão de uma "Falha de Supervisão" (SUPF) e tentaria novamente com um juntor diferente. Uma verificação de supervisão semelhante foi realizada quando uma chamada recebida foi atendida. Qualquer um desses testes pode alertar para a presença de um ponto cruzado ruim.
A equipe poderia estudar uma grande quantidade de impressos para descobrir quais links e pontos de cruzamento (de, em alguns escritórios, um milhão de pontos de cruzamento) estavam causando falhas nas chamadas nas primeiras tentativas. No final da década de 1970, os canais de teletipo foram reunidos em Centros de Controle de Comutação (SCC), posteriormente Sistema de Centro de Controle de Comutação , cada um servindo uma dúzia ou mais de centrais 1ESS e usando seus próprios computadores para analisar esses e outros tipos de relatórios de falha. Eles geraram um assim chamado histograma (na verdade, um gráfico de dispersão ) de partes do tecido onde as falhas eram particularmente numerosas, geralmente apontando para um ponto cruzado ruim em particular, mesmo que falhasse esporadicamente, em vez de consistentemente. Os trabalhadores locais poderiam então ocupar o switch ou grade apropriada e substituí-lo.
Quando um ponto cruzado de acesso de teste em si travava e fechava, isso causava falhas FCG esporádicas em todas as grades testadas por aquele controlador. Como os links J estavam conectados externamente, a equipe da sala de distribuição descobriu que tais falhas podiam ser encontradas ocupando ambas as redes, aterrando os cabos de teste do controlador e, em seguida, testando todos os links 128 J, 256 fios, para um aterramento.
Dadas as restrições do hardware da década de 1960, ocorreu uma falha inevitável. Embora detectado, o sistema foi projetado para conectar o chamador à pessoa errada em vez de desconectar, interceptar, etc.
Digitalize e distribua
O computador recebia entradas de periféricos por meio de scanners magnéticos, compostos de sensores ferrod, semelhantes em princípio à memória do núcleo magnético, exceto que a saída era controlada por enrolamentos de controle análogos aos enrolamentos de um relé . Especificamente, o ferrod era um transformador com quatro enrolamentos. Dois pequenos enrolamentos passavam por orifícios no centro de uma barra de ferrita. Um pulso no enrolamento Interrogate foi induzido no enrolamento Readout, se a ferrita não estava magneticamente saturada . Os enrolamentos de controle maiores, se a corrente estivesse fluindo através deles, saturaram o material magnético, portanto, desacoplando o enrolamento Interrogate do enrolamento Readout, que retornaria um sinal Zero. Os enrolamentos Interrogate de 16 ferrods de uma linha foram ligados em série a um driver, e os enrolamentos Readout de 64 ferrods de uma coluna foram ligados a um amplificador sensorial. Verifique os circuitos para garantir que uma corrente Interrogate estava realmente fluindo.
Os scanners eram scanners de linha (LSC), scanners de tronco universal (USC), scanners junctor (JSC) e scanners mestre (MS). Os três primeiros escanearam apenas para supervisão , enquanto os escaneadores principais faziam todos os outros trabalhos de escaneamento. Por exemplo, um receptor DTMF , montado em um quadro de tronco diverso, tinha oito pontos de varredura de demanda, um para cada frequência, e dois pontos de varredura de supervisão, um para sinalizar a presença de uma combinação DTMF válida para que o software soubesse quando olhar para o pontos de varredura de frequência e outro para supervisionar o loop. O ponto de varredura de supervisão também detectou os pulsos de discagem, com o software contando os pulsos conforme eles chegavam. Cada dígito quando se tornou válido foi armazenado em um funil de software para ser fornecido ao Registro de Origem.
Os ferrods eram montados em pares, geralmente com enrolamentos de controle diferentes, para que um pudesse supervisionar um lado de switchward de um tronco e o outro, o escritório distante. Os componentes dentro do pacote de tronco, incluindo diodos, determinaram, por exemplo, se executou sinalização reversa de bateria como um tronco de entrada, ou detectou bateria reversa de um tronco distante; ou seja, era um tronco de saída.
Line ferrods também foram fornecidos em pares, dos quais o número par tinha contatos trazidos para a frente da embalagem em terminais adequados para o enrolamento de arame para que os enrolamentos pudessem ser amarrados para início de loop ou sinalização de aterramento . A embalagem original do 1AESS tinha todos os ferrods de um LSF juntos e separados das chaves de linha, enquanto a última 1AESS tinha cada ferrod na frente da caixa de aço contendo sua chave de linha. O equipamento de linha com numeração ímpar não pôde ser inicializado com o solo, pois seus ferrods estavam inacessíveis.
O computador controlava os relés de travamento magnético por Distribuidores de Sinais (SD) embalados nos quadros de Tronco Universal, quadros Junctor ou em quadros de Tronco Diversos, de acordo com os quais eram numerados como USD, JSD ou MSD. SD eram originalmente árvores de contato de relés de mola de arame de 30 contatos , cada um acionado por um flipflop. Cada relé de travamento magnético tinha um contato de transferência dedicado a enviar um pulso de volta ao SD, em cada operação e liberação. O pulsador no SD detectou esse pulso para determinar que a ação ocorreu, ou então alertou o software de manutenção para imprimir um relatório FSCAN . Nas versões posteriores do 1AESS, os SD eram de estado sólido com vários pontos SD por placa, geralmente na mesma prateleira ou prateleira adjacente à placa de troncos.
Alguns periféricos que precisavam de tempo de resposta mais rápido, como transmissores de pulso de discagem, eram controlados por distribuidores de pulso central, que de outra forma eram usados principalmente para habilitar (alertar) um controlador de circuito periférico para aceitar pedidos do barramento de endereço da unidade periférica.
1ESS computador
O processador central de arquitetura Harvard duplicado ou CC (Controle Central) para o 1ESS operava a aproximadamente 200 kHz . Compreende cinco vãos, cada um com dois metros de altura e totalizando cerca de quatro metros de comprimento por CC. A embalagem era em cartões de aproximadamente 4 x 10 polegadas (10 x 25 centímetros) com um conector de borda na parte traseira. A fiação do backplane era feita de fios de arame revestidos de algodão , e não de fitas ou outros cabos. A lógica da CPU foi implementada usando a lógica diodo-transistor discreta . Um cartão de plástico rígido geralmente continha os componentes necessários para implementar, por exemplo, duas portas ou um flipflop .
Muita lógica foi entregue ao circuito de diagnóstico. Os diagnósticos da CPU podem ser executados para tentar identificar a (s) placa (s) com falha. Em falhas em um único cartão, as taxas de sucesso da primeira tentativa de reparar de 90% ou mais eram comuns. As falhas de várias placas não eram incomuns e a taxa de sucesso para o primeiro reparo caiu rapidamente.
O projeto da CPU era bastante complexo - usando intercalação de três vias de execução de instrução (mais tarde chamada de pipeline de instrução ) para melhorar o rendimento. Cada instrução passaria por uma fase de indexação, uma fase real de execução da instrução e uma fase de saída. Enquanto uma instrução estava passando pela fase de indexação, a instrução anterior estava em sua fase de execução e a instrução anterior estava em sua fase de saída.
Em muitas instruções do conjunto de instruções , os dados podem ser opcionalmente mascarados e / ou girados. Instruções únicas existiam para funções esotéricas como " encontrar o primeiro bit definido (o bit mais à direita que está definido) em uma palavra de dados, opcionalmente redefinir o bit e me dizer a posição do bit". Ter essa função como uma instrução atômica (em vez de implementá-la como uma sub - rotina ) acelerou drasticamente a varredura de solicitações de serviço ou circuitos inativos. O processador central foi implementado como uma máquina de estado hierárquica .
A memória tinha um comprimento de palavra de 44 bits para armazenamentos de programa, dos quais seis bits eram para correção de erros de Hamming e um era usado para uma verificação de paridade adicional. Restavam 37 bits para a instrução, dos quais geralmente 22 bits eram usados para o endereço. Essa era uma palavra de instrução incomumente ampla para a época.
Os armazenamentos de programas também continham dados permanentes e não podiam ser gravados online. Em vez disso, os cartões de memória de alumínio, também chamados de planos de twistor, tiveram que ser removidos em grupos de 128 para que seus ímãs permanentes pudessem ser gravados offline por um gravador motorizado, um aprimoramento em relação ao gravador de cartão único não motorizado usado no Projeto Nike . Todos os quadros de memória, todos os barramentos e todos os softwares e dados eram redundantes duplamente modulares . Os CCs duplos operaram em sincronia e a detecção de uma incompatibilidade acionou um sequenciador automático para alterar a combinação de CC, barramentos e módulos de memória até que uma configuração fosse alcançada que pudesse passar por uma verificação de sanidade . Os barramentos eram pares trançados , um par para cada endereço, dado ou bit de controle, conectados no CC e em cada quadro de armazenamento por acoplamento de transformadores e terminando em resistores de terminação no último quadro.
Os Call Stores eram a memória de leitura / gravação do sistema, contendo os dados das chamadas em andamento e outros dados temporários. Eles tinham uma palavra de 24 bits , sendo que um deles era para verificação de paridade . Eles operavam de forma semelhante à memória do núcleo magnético , exceto que a ferrita estava em folhas com um orifício para cada bit, e o endereço de corrente coincidente e os fios de leitura passavam por esse orifício. As primeiras Call Stores continham 8 kilowords , em uma moldura de aproximadamente um metro de largura e dois metros de altura.
A memória de programa separada e a memória de dados foram operadas em antifase, com a fase de endereçamento de Armazenamento de Programa coincidindo com a fase de busca de dados de Armazenamento de Chamada e vice-versa. Isso resultou em mais sobreposição, portanto, maior velocidade de execução do programa do que poderia ser esperado com a taxa de clock lenta.
A maioria dos programas foi escrita em código de máquina. Bugs que antes passavam despercebidos tornaram-se proeminentes quando o 1ESS foi trazido para grandes cidades com tráfego intenso de telefones e atrasou a adoção total do sistema por alguns anos. Correções temporárias incluíam a rede de link de serviço (SLN), que fazia aproximadamente o trabalho do link de registro de entrada e da chave de seleção de toque da chave 5XB , diminuindo assim a carga da CPU e diminuindo os tempos de resposta para chamadas recebidas e um processador de sinal (SP) ou computador periférico de apenas uma baia, para lidar com tarefas simples, mas demoradas, como o tempo e a contagem dos pulsos de discagem. 1AESS eliminou a necessidade de SLN e SP.
A unidade de fita de meia polegada era apenas para gravação, sendo usada apenas para Contabilidade Automática de Mensagens . As atualizações do programa foram executadas enviando uma carga de cartões da Loja de Programas com o novo código escrito neles.
O programa Basic Generic incluía constantes "auditorias" para corrigir erros nos registros de chamadas e outros dados. Quando ocorria uma falha crítica de hardware no processador ou nas unidades periféricas, como ambos os controladores de um quadro de switch de linha falhando e incapaz de receber pedidos, a máquina parava de conectar as chamadas e entrava em uma "fase de regeneração de memória", "fase de reinicialização "ou" Fase "para abreviar. As fases eram conhecidas como Fase 1,2,4 ou 5. As fases menores apenas limparam os registros de chamadas de chamadas que estavam em um estado instável que ainda não foram conectadas e levaram menos tempo.
Durante uma fase, o sistema, normalmente rugindo com o som de relés operando e liberando, ficava silencioso porque nenhum relé estava recebendo pedidos. O Teletipo Modelo 35 tocaria sua campainha e imprimiria uma série de P's enquanto a fase durasse. Para a equipe do escritório central, esse pode ser um tempo assustador, pois segundos e minutos talvez se passassem enquanto eles sabiam que os assinantes que atendessem seus telefones ficariam em silêncio absoluto até que a fase terminasse e o processador recuperasse a "sanidade" e retomasse as ligações. Fases maiores demoram mais, apagando todos os registros de chamadas, desconectando todas as chamadas e tratando qualquer linha fora do gancho como uma solicitação de tom de discagem. Se as fases automatizadas falharam em restaurar a integridade do sistema, havia procedimentos manuais para identificar e isolar hardware ou barramentos defeituosos.
1AESS
A maioria dos milhares de escritórios 1ESS e 1AESS nos EUA foram substituídos na década de 1990 por DMS-100 , switch 5ESS e outros switches digitais e, desde 2010, também por switches de pacote . No final de 2014, pouco mais de 20 instalações 1AESS permaneciam na rede norte-americana, localizadas principalmente nos estados legados de BellSouth da AT&T e Southwestern Bell da AT&T, especialmente na área metropolitana de Atlanta GA, na área metropolitana de Saint Louis MO e no Área metropolitana de Dallas / Fort Worth TX. Em 2015, a AT&T não renovou um contrato de suporte com a Alcatel-Lucent (agora Nokia ) para os sistemas 1AESS ainda em operação e notificou a Alcatel-Lucent de sua intenção de retirá-los de serviço até 2017. Como resultado, a Alcatel-Lucent desmontou o último laboratório 1AESS no local do Naperville Bell Labs em 2015, e anunciou a descontinuação do suporte para o 1AESS. Em 2017, a AT&T concluiu a remoção dos sistemas 1AESS restantes, movendo os clientes para outros switches de tecnologia mais recente, normalmente com switches Genband apenas com entroncamento TDM.
O último switch 1AESS conhecido foi em Odessa, TX (Odessa Lincoln Federal wirecenter ODSSTXLI). Ele foi desconectado do serviço por volta de 3 de junho de 2017 e transferido para um switch de pacotes Genband G5 / G6.