Elektronický spínací systém číslo jedna - Number One Electronic Switching System
Number One Electronic Switching System ( 1ESS ) byla první rozsáhlá kontrola uložený program (SPC) telefonní ústředny nebo elektronické spínací systém v Bell systému . Byl vyroben společností Western Electric a poprvé uveden do provozu v Succasunna , New Jersey , v květnu 1965. Přepínací tkanina byla složena z reléové matice ovládané relé s drátovými pružinami, které byly zase řízeny centrální procesorovou jednotkou (CPU).
Přepínač ústředny 1AESS byl kompatibilní se zásuvkou , vyšší kapacita od 1ESS s rychlejším procesorem 1A, který zahrnoval stávající sadu instrukcí pro kompatibilitu programování, a používal menší repre přepínače, méně relé a diskové úložiště . Byl v provozu od roku 1976 do roku 2017.
Přepínací tkanina
Hlas tkanina přepínání plán byl podobný jako starší přepínače 5XB v tom, že obousměrný a na principu volání-back. Největší maticové přepínače s plným přístupem (síťové linky 12A měly částečný přístup) v systému však byly spíše 8x8 než 10x10 nebo 20x16. K dosažení dostatečně velkých skupin junktorů ve velké kanceláři tedy vyžadovali spíše osm stupňů než čtyři . Crosspointy jsou v novém systému dražší, ale přepínají se levněji, náklady na systém byly minimalizovány s menším počtem křížových bodů uspořádaných do více přepínačů. Tkanina byla rozdělena na Line Networks a Trunk Networks ze čtyř stupňů a částečně složena tak, aby umožňovala připojení line-to-line nebo trunk-to-trunk bez překročení osmi stupňů přepínání.
Tradiční implementace neblokovacího přepínače s minimálním rozpětím, který dokáže současně připojit vstupní zákazníky k výstupním zákazníkům - s připojením zahájeným v libovolném pořadí - škálovací matice připojení . Tato nepraktická statistická teorie se používá k návrhu hardwaru, který dokáže spojit většinu hovorů a blokovat ostatní, když provoz překročí návrhovou kapacitu. Tyto blokovací přepínače jsou nejběžnější v moderních telefonních ústřednách. Obvykle jsou implementovány jako menší spínací látky v kaskádě. V mnoha případech se randomizer používá k výběru začátku cesty vícestupňovou strukturou, aby bylo možné získat statistické vlastnosti předpovězené teorií. Kromě toho, pokud je řídicí systém schopen změnit směrování stávajících připojení při příchodu nového připojení, plná neblokující matice vyžaduje méně spínacích bodů.
Linkové a dálkové sítě
Každá čtyřstupňová linková síť (LN) nebo hlavní síť (TN) byla rozdělena na rámce přepínačů Junctor (JSF) a buď rámečky přepínačů linek (LSF) v případě linkové sítě, nebo rámce přepínačů trunku (TSF) v případě hlavní síť. Odkazy byly označeny A, B, C a J pro Junctor. A Links were internal to LSF or TSF; Odkazy B připojené LSF nebo TSF k JSF, C byly interní k JSF a odkazy J nebo Junctors připojené k jiné síti ve výměně.
Všechny JSF měly poměr koncentrace jednoty, to znamená, že počet B odkazů v síti se rovnal počtu junktorů do jiných sítí. Většina LSF měla poměr 4: 1 Line Concentration Ratio (LCR); to znamená, že řádky byly čtyřikrát tak početné jako odkazy B. V některých městských oblastech byly použity 2: 1 LSF. Tyto B vazby byly často multipled, aby vyšší LCR, jako je 3: 1 nebo (zejména v okrajové 1ESS) 5: 1. Line Networks mělo vždy 1024 Junctorů uspořádaných do 16 mřížek, z nichž každý přepnul 64 junctorů na 64 B odkazů. Čtyři mřížky byly seskupeny pro kontrolní účely v každém ze čtyř LJF.
TSF měl koncentraci jednoty, ale TN mohl mít více TSF než JSF. Proto byly jejich B odkazy obvykle znásobeny, aby se vytvořil poměr koncentrace v kufru (TCR) 1,25: 1 nebo 1,5: 1, přičemž druhý z nich je obzvláště běžný v kancelářích 1A. TSF a JSF byly identické s výjimkou jejich pozice v tkanině a přítomnosti deváté úrovně přístupu k testu nebo úrovně bez testování v JSF. Každý JSF nebo TSF byl rozdělen do 4 dvoustupňových sítí.
Rané TN měly čtyři JSF, celkem 16 mřížek, 1024 J odkazů a stejný počet B odkazů, se čtyřmi B linkami z každé mřížky Trunk Junctor do každé Trunk Switch mřížky. Od poloviny 70. let 20. století měly větší kanceláře různě zapojené spoje B, přičemž z každé mřížky Trunk Junctor Grid do každé Trunk Switch Grid byly pouze dva B odkazy. To umožnilo větší TN s 8 JSF obsahujícími 32 mřížek, spojujících 2048 junktorů a 2048 B odkazů. Skupiny junktorů by tedy mohly být větší a efektivnější. Tyto TN měly osm TSF, což dávalo TN jednotný poměr koncentrace kmene.
V každé LN nebo TN byly odkazy A, B, C a J počítány od vnějšího zakončení k vnitřnímu. To znamená, že v případě kufru mohl přepínač stupně 0 kufru připojit každý kufr k jakémukoli z osmi spojů A, které byly zase připojeny k přepínačům stupně 1, aby je spojily s odkazy B. Sítě Trunk Junctor měly také přepínače Stage 0 a Stage 1, první pro připojení B vazeb k C linkám, a druhý pro propojení C to J linků také nazývaný Junctors. Junktory byly shromážděny do kabelů, 16 kroucených párů na kabel tvořící podskupinu Junctor, běžících do Junctor Grouping Frame, kde byly zapojeny do kabelů do jiných sítí. Každá síť měla 64 nebo 128 podskupin a byla k sobě navzájem připojena jednou nebo (obvykle) několika podskupinami.
Původní přepínací tkanina 1ESS Ferreed byla zabalena jako samostatné přepínače 8x8 nebo jiné velikosti, svázané se zbytkem řečové textilie a řídicími obvody spojením drátěného obalu . Trasa přenosu/příjmu analogového hlasového signálu je vedena řadou jazýčkových spínačů s magnetickým blokováním (velmi podobné blokovacím relé ).
Mnohem menší křížové body Remreed, zavedené přibližně ve stejnou dobu jako 1AESS, byly zabaleny jako mřížkové boxy čtyř hlavních typů. Mřížky Junctor typu 10A a kufrové mřížky 11A byly krabicí o rozměrech 40x40x12 cm o rozměrech 16x16x5 palců se šestnácti přepínači 8x8 uvnitř. Síťové mřížky typu 12A s LCR 2: 1 byly široké pouze asi 5 palců (12 cm), s osmi linkovými přepínači 4x4 Stage 0 s ferrodami a přerušovacími kontakty pro 32 linek, vnitřně propojenými se čtyřmi přepínači 4x8 Stage 1 připojujícími se k B- linkům . Mřížky typu 14A s LCR 4: 1 byly asi 16x12x5 palců (40x30x12 cm) se 64 řádky, 32 A-link a 16 B-link. Boxy byly spojeny se zbytkem tkaniny a řídicími obvody pomocí zasouvacích konektorů. Pracovník tak musel zvládnout mnohem větší, těžší kus vybavení, ale nemusel rozbalovat a přebalovat desítky drátů.
Chyba látky
Dva ovladače v každém Junctor Frame měly přístup bez testování ke svým Junctors prostřednictvím jejich F-přepínače, deváté úrovně v přepínačích Stage 1, které bylo možné otevřít nebo zavřít nezávisle na křížových bodech v síti. Při nastavování každého hovoru přes tkaninu, ale před připojením látky k lince a/nebo kufru, mohl ovladač připojit testovací skenovací bod k hovorovým drátům, aby detekoval potenciály. Proud protékající skenovacím bodem by byl hlášen do softwaru pro údržbu, což by vedlo k hlášení dálnopisné tiskárny „False Cross and Ground“ (FCG) se seznamem cesty. Pak software pro údržbu řekne softwaru pro dokončení hovoru, aby to zkusil znovu s jiným junktorem.
Při čistém testu FCG software pro dokončení hovoru řekl relé „A“ v dálkovém okruhu, aby fungovalo, připojil svůj přenosový a testovací hardware k přepínací tkanině, a tedy k lince. V případě odchozího hovoru by pak bod skenování kufru vyhledal přítomnost vyvěšené linky. Pokud zkrat nebyl detekován, software by zadal tisk „selhání dohledu“ (SUPF) a zkusil to znovu s jiným junktorem. Podobná kontrola dohledu byla provedena, když byl přijat příchozí hovor. Kterýkoli z těchto testů by mohl upozornit na přítomnost špatného křížového bodu.
Zaměstnanci mohli prostudovat množství výtisků, aby zjistili, které odkazy a křížové body (v některých kancelářích milion křížových bodů) způsobovaly selhání hovorů na první pokusy. Na konci sedmdesátých let byly kanály dálnopisu shromážděny ve střediscích Switching Control Centers (SCC), později v systému Switching Control Center System , z nichž každý obsluhoval tucet nebo více ústředen 1ESS a pomocí vlastních počítačů analyzoval tyto a další druhy zpráv o selhání. Generovaly takzvaný histogram (ve skutečnosti scatterplot ) částí tkaniny, kde byly neúspěchy obzvláště četné, obvykle ukazovaly na konkrétní špatný křížový bod, i když selhávaly spíše sporadicky než konzistentně. Místní pracovníci by pak mohli zaneprázdnit příslušný přepínač nebo síť a vyměnit jej.
Když byl samotný crosspoint testovacího přístupu uzavřený, způsobilo by to sporadické poruchy FCG v obou mřížkách, které byly testovány tímto ovladačem. Vzhledem k tomu, že spoje J byly připojeny externě, zaměstnanci rozvodny zjistili, že takové poruchy lze zjistit zaneprázdněním obou sítí, uzemněním testovacích vodičů ovladače a následným testováním všech 128 spojů J, 256 vodičů, na zem.
Vzhledem k omezením hardwaru 60. let došlo k nevyhnutelnému selhání. Ačkoli byl systém detekován, byl navržen tak, aby spojil volající s nesprávnou osobou, nikoli s odpojením, zachycením atd.
Skenujte a distribuujte
Počítač přijímal vstup z periferních zařízení prostřednictvím magnetických snímačů, složených z ferrodových senzorů, v principu podobných paměti magnetického jádra s tím rozdílem, že výstup byl řízen řídicími vinutími analogickými s vinutími relé . Ferrod byl konkrétně transformátor se čtyřmi vinutími. Dvě malá vinutí procházela otvory ve středu feritové tyče. Pokud ferit nebyl magneticky nasycen, byl do čtecího vinutí indukován puls na vinutí Interrogate . Větší řídicí vinutí, pokud jimi procházel proud, nasytily magnetický materiál, a proto odpojily vyšetřovací vinutí od vinutí čtení, které by vrátilo nulový signál. Dotazovací vinutí 16 ferrod řady bylo zapojeno do série k řidiči a odečítací vinutí 64 ferrod sloupce bylo připojeno ke smyslovému zesilovači. Kontrolní obvody zajistily, že skutečně protéká vyšetřovací proud.
Skenery byly Line Scanners (LSC), Universal Trunk Scanners (USC), Junctor Scanners (JSC) a Master Scanners (MS). První tři skenovali pouze kvůli dohledu , zatímco Master Scanners prováděl všechny ostatní úlohy skenování. Například přijímač DTMF , namontovaný v rámečku Miscellaneous Trunk, měl osm požadovaných skenovacích bodů, jeden pro každou frekvenci, a dva dohledové skenovací body, jeden pro signalizaci přítomnosti platné kombinace DTMF, takže software věděl, kdy se podívat na body pro snímání frekvence a další pro dohled nad smyčkou. Bod dohledového dohledu také detekoval vytáčecí impulsy, přičemž software počítal impulsy, jakmile dorazily. Každá číslice, když se stala platnou, byla uložena v násypce softwaru, která měla být předána do registru původu.
Ferrody byly namontovány ve dvojicích, obvykle s různými řídicími vinutími, takže jeden mohl dohlížet na přepínací stranu kufru a druhý na vzdálenou kancelář. Komponenty uvnitř kufru, včetně diod, určovaly například, zda provádí signalizaci zpětného chodu baterie jako příchozí dálkový ovladač, nebo detekuje zpětný chod baterie ze vzdáleného kufru; tj. byl odchozí kufr.
Line ferrody byly také poskytnuty ve dvojicích, z nichž sudý měl kontakty vyvedené na přední stranu obalu v okách vhodných pro ovinutí drátu, takže vinutí mohla být připoutána pro signalizaci začátku smyčky nebo zemního startu . Původní obal 1ESS měl všechny ferrody LSF pohromadě a oddělené od linkových spínačů, zatímco pozdější 1AESS měl každý ferrod v přední části ocelového boxu obsahující jeho linkový spínač. Zařízení s lichými očíslovanými liniemi nebylo možné spustit ze země, protože jejich ferrody byly nepřístupné.
Počítač ovládal magnetická blokovací relé pomocí Signal Distributors (SD) zabalených v rámcích Universal Trunk, Junctor nebo v rámcích Miscellaneous Trunk, podle kterých byly očíslovány jako USD, JSD nebo MSD. SD byly původně kontaktní stromy 30-kontaktní drátových pružinových relé , každé poháněné flipflopem. Každé magnetické blokovací relé mělo jeden přenosový kontakt určený k odeslání impulsu zpět na SD, při každém zapnutí a uvolnění. Pulzér v SD detekoval tento impuls, aby určil, že k akci došlo, nebo upozornil software pro údržbu, aby vytiskl zprávu FSCAN . V pozdějších verzích 1AESS byly SD polovodičové s několika body SD na obvodový balíček, obvykle na stejné polici nebo v sousední polici k kufru.
Několik periferií, které vyžadovaly rychlejší dobu odezvy, jako například vysílače pulzních čísel, bylo ovládáno pomocí centrálních pulzních distributorů, které se jinak používaly hlavně k umožnění (upozorňování) řadiče periferních obvodů přijímat objednávky z adresové sběrnice periferní jednotky.
1ESS počítač
Duplicitní centrální procesor architektury Harvard nebo CC (Central Control) pro 1ESS fungoval přibližně na 200 kHz . Skládalo se z pěti polí, z nichž každá měla dva metry a byla celkem asi čtyři metry dlouhá na CC. Balení bylo v kartách přibližně 4x10 palců (10x25 centimetrů) s okrajovým konektorem vzadu. Backplane elektroinstalace byla bavlny pokryté wire-wrap drátů, nikoli stuhy nebo jiné kabely. Logika CPU byla implementována pomocí diskrétní logiky dioda - tranzistor . Jedna tvrdá plastová karta běžně držela součásti nezbytné k implementaci, například dvě brány nebo flipflop .
Diagnostickým obvodům byla věnována velká část logiky. Mohla by být spuštěna diagnostika CPU, která by se pokusila identifikovat vadné karty. V případě selhání jedné karty byl běžný první pokus o opravu úspěšnosti 90% nebo lepší. Několik selhání karty nebylo neobvyklé a úspěšnost první opravy rychle klesla.
Návrh CPU byl poměrně složitý - pomocí třícestného prokládání provádění instrukcí (později nazývaného instrukční potrubí ) ke zlepšení propustnosti. Každá instrukce by prošla fází indexování, fází skutečného provedení instrukce a výstupní fází. Zatímco instrukce procházela fází indexování, předchozí instrukce byla ve fázi provádění a instrukce předtím, než byla ve své výstupní fázi.
V mnoha instrukcích sady instrukcí mohla být data volitelně maskována a/nebo otáčena. Jednotlivé instrukce existovaly pro takové esoterické funkce jako „ najít první nastavený bit (nejpravější bit, který je nastaven) v datovém slově, volitelně resetovat bit a sdělit mi pozici bitu“. Tato funkce jako atomová instrukce (spíše než implementace jako podprogram ) dramaticky urychlila skenování požadavků na služby nebo nečinných obvodů. Centrální procesor byl implementován jako hierarchický stavový stroj .
Paměť měla 44bitovou délku slova pro programová úložiště, z nichž šest bitů bylo pro Hammingovu opravu chyb a jeden byl použit pro dodatečnou kontrolu parity. To zbylo pro instrukci 37 bitů, z nichž obvykle bylo pro adresu použito 22 bitů. Na tu dobu to bylo neobvykle široké instrukční slovo.
Obchody s programy také obsahovaly trvalá data a nebylo možné je zapisovat online. Místo toho musely být hliníkové paměťové karty, nazývané také twistorové roviny, odstraněny ve skupinách po 128, aby jejich permanentní magnety mohly být offline zapsány motorizovaným zapisovačem, což je vylepšení oproti nemotorizovanému zapisovači jednotlivých karet používanému v projektu Nike . Všechny paměťové rámce, všechny sběrnice a veškerý software a data byly plně duální modulární nadbytečné . Duální CC fungovaly v uzamčení a detekce nesouladu spustila automatický sekvencer, aby změnil kombinaci CC, sběrnic a paměťových modulů, dokud nebylo dosaženo konfigurace, která by mohla projít kontrolou duševního zdraví . Sběrnice byly zkroucené páry , jeden pár pro každou adresu, datový nebo řídicí bit, propojené v CC a v každém úložném rámci spojovacími transformátory a končící zakončovacími odpory v posledním rámci.
Call Stores byla paměť pro čtení/zápis systému, která obsahovala data pro probíhající hovory a další dočasná data. Měli 24bitové slovo, z toho jeden bit byl pro kontrolu parity . Pracovaly podobně jako magnetická jádrová paměť , až na to, že ferit byl v listech s otvorem pro každý bit, a tímto otvorem procházely shodné aktuální adresy a odečítací vodiče. První prodejny hovorů obsahovaly 8 kilowordů v rámečku přibližně metr širokém a dvou metrech vysokém.
Oddělená programová paměť a datová paměť byly provozovány v protifázi, přičemž fáze adresování Program Store byla shodná s fází načítání dat Call Store a naopak. To mělo za následek další překrývání, tedy vyšší rychlost provádění programu, než by se dalo očekávat od pomalého taktu.
Programy byly většinou psány ve strojovém kódu. Chyby, které dříve zůstávaly bez povšimnutí, se začaly prosazovat, když byl 1ESS přiveden do velkých měst s hustým telefonním provozem a na několik let odložil úplné přijetí systému. Dočasné opravy zahrnovaly Service Link Network (SLN), která odvedla přibližně práci přepínače Incoming Register Link and Ringing Selection Switch na přepínači 5XB , čímž se snížilo zatížení procesoru a snížily se doby odezvy na příchozí hovory, a procesor signálu (SP) nebo periferní počítač pouze z jedné pozice, který zvládne jednoduché, ale časově náročné úkoly, jako je načasování a počítání číselných impulzů. 1AESS eliminoval potřebu SLN a SP.
Půlpalcová pásková jednotka byla pouze pro zápis, byla používána pouze pro automatické účtování zpráv . Aktualizace programu byly provedeny odesláním nákladu karet Program Store s novým kódem, který je na nich napsán.
Program Basic Generic zahrnoval neustálé „audity“ za účelem opravy chyb v registrech hovorů a dalších datech. Když dojde k kritickému selhání hardwaru v procesoru nebo periferních jednotkách, jako jsou selhání obou řadičů rámcového přepínače linky a neschopnost přijímat objednávky, stroj přestane spojovat hovory a přejde do „fáze regenerace paměti“, „fáze reinicializace“ “nebo zkráceně„ Fáze “. Fáze byly známy jako Fáze 1,2,4 nebo 5. Menší fáze pouze vymazaly registry hovorů od hovorů, které byly v nestabilním stavu, který ještě není připojen, a trvaly kratší dobu.
Během fáze systém, normálně řvoucí se zvukem spouštěcích a spouštěcích relé, ztichl, protože žádná relé nedostávala rozkazy. Teletype Model 35 zazvonil a vytiskl sérii P, zatímco fáze trvala. Pro zaměstnance ústředí to mohla být děsivá doba, protože vteřiny a pak možná uplynuly minuty, zatímco věděli, že předplatitelé, kteří zvedli své telefony, dostanou mrtvé ticho, dokud fáze neskončí a procesor neobnoví „zdravý rozum“ a neobnoví spojovací hovory. Větší fáze trvaly déle, vymazaly se všechny registry hovorů, čímž se odpojily všechny hovory a jakákoli vyvěšená linka byla považována za požadavek na oznamovací tón. Pokud se automatickým fázím nepodařilo obnovit duševní zdraví systému, existovaly manuální postupy k identifikaci a izolaci špatného hardwaru nebo sběrnic.
1 AESS
Většina z tisíců kanceláří 1ESS a 1AESS v USA byla v 90. letech nahrazena DMS-100 , 5ESS Switch a dalšími digitálními přepínači a od roku 2010 také paketovými přepínači . Od konce roku 2014, jen něco málo přes 20 zařízení 1AESS zůstal v síti North American, které byly umístěny většinou v AT & T dědictví BellSouth a AT & T je starší Southwestern Bell stavů, zejména v oblasti metra Atlanta GA, oblast metra Saint Louis MO, a ve Oblast metra Dallas/Fort Worth TX. V roce 2015 společnost AT&T neobnovila smlouvu o podpoře se společností Alcatel-Lucent (nyní Nokia ) pro systémy 1AESS, které jsou stále v provozu, a oznámila společnosti Alcatel-Lucent svůj záměr vyřadit je ze služby všechny do roku 2017. V důsledku toho společnost Alcatel-Lucent demontovala poslední laboratoř 1AESS v lokalitě Naperville Bell Labs v roce 2015 a oznámila ukončení podpory pro 1AESS. V roce 2017 společnost AT&T dokončila odstranění zbývajících systémů 1AESS přesunutím zákazníků na jiné novější technologické přepínače, typicky s přepínači Genband pouze s kanálem TDM.
Poslední známý přepínač 1AESS byl v Oděse, TX (Odessa Lincoln Federal Wirecenter ODSSTXLI). Kolem 3. června 2017 byl odpojen ze služby a přepnut na paketový přepínač Genband G5/G6.