Nummer ett elektronisk koblingssystem - Number One Electronic Switching System
The Number One Electronic Switching System ( 1ESS ) var den første store lagret programkontroll (SPC) telefonsentral eller elektronisk bytte system i Bell System . Den ble produsert av Western Electric og først tatt i bruk i Succasunna , New Jersey , i mai 1965. Koblingsstoffet var sammensatt av en sivrelématrise styrt av trådfjærreléer som igjen ble styrt av en sentral prosessorenhet (CPU).
Den 1AESS Koblingssystemet var en plugg forenlig , høyere kapasitet oppgradering fra 1ESS med en raskere 1A prosessor som innlemmet det eksisterende instruksjonssett for programmering kompatibilitet, og brukes mindre remreed brytere, færre releer , og kjennetegnet platelagring . Det var i tjeneste fra 1976 til 2017.
Bytte stoff
Stemmen svitsjestruktur plan var tilsvarende den i den tidligere 5XB bryteren i å være toveis og inn ved hjelp av ringe tilbake prinsipp. De største matrisebryterne med full tilgang (12A-linjenettene hadde delvis tilgang) i systemet var imidlertid 8x8 i stedet for 10x10 eller 20x16. Dermed krevde de åtte etapper i stedet for fire for å oppnå store nok junctorgrupper på et stort kontor. Krysspunkter er dyrere i det nye systemet, men bytter billigere, systemkostnadene ble minimert med færre krysspunkter organisert i flere brytere. Stoffet ble delt inn i Line Networks og Trunk Networks i fire trinn, og delvis brettet for å tillate tilkobling av line-to-line eller trunk-to-trunk uten å overskride åtte stadier av bytte.
Den tradisjonelle implementeringen av en ikke -blokkerende minimal spenningsbryter som kan koble inngangskunder til utgangskunder samtidig - med tilkoblingene startet i hvilken som helst rekkefølge - ble tilkoblingsmatrisen skalert . Dette er upraktisk, statistisk teori brukes til å designe maskinvare som kan koble de fleste samtalene, og blokkere andre når trafikken overstiger designkapasiteten. Disse blokkeringsbryterne er de vanligste i moderne telefonsentraler. De er generelt implementert som mindre bryterstoffer i kaskade. Hos mange brukes en randomizer for å velge starten på en bane gjennom flertrinnsstoffet slik at de statistiske egenskapene som er forutsagt av teorien kan oppnås. I tillegg, hvis kontrollsystemet er i stand til å omorganisere ruting av eksisterende tilkoblinger ved ankomst av en ny tilkobling, krever en full, ikke-blokkerende matrise færre byttepunkter.
Linje- og stamnett
Hvert firetrinns linjenettverk (LN) eller stamnettverk (TN) ble delt inn i Junctor Switch Frames (JSF) og enten Line Switch Frames (LSF) når det gjelder et linjenettverk, eller Trunk Switch Frames (TSF) i tilfelle av et stamnettverk. Lenker ble betegnet A, B, C og J for Junctor. A Lenker var interne i LSF eller TSF; B Lenker koblet LSF eller TSF til JSF, C var interne i JSF, og J lenker eller Junctors koblet til et annet nett i sentralen.
Alle JSF -er hadde et enhetskonsentrasjonsforhold, det vil si at antallet B -koblinger i nettverket tilsvarte antall forbindelsespunkter til andre nettverk. De fleste LSF -er hadde en 4: 1 linjekonsentrasjonsforhold (LCR); det vil si at linjene var fire ganger så mange som B -koblingene. I noen urbane områder ble 2: 1 LSF brukt. De B- koblinger ble ofte multipliseres for å lage en høyere LCR, for eksempel 3: 1, eller (spesielt i forstads 1ESS) 5: 1. Line Networks hadde alltid 1024 Junctors, arrangert i 16 rutenett som hver byttet 64 junctors til 64 B -koblinger. Fire rutenett ble gruppert for kontrollformål i hver av fire LJF -er.
TSF hadde en enhetskonsentrasjon, men en TN kunne ha flere TSF enn JSF. Dermed ble deres B -lenker vanligvis multiplisert for å lage et Trunk Concentration Ratio (TCR) på 1,25: 1 eller 1,5: 1, sistnevnte er spesielt vanlig på 1A -kontorer. TSF og JSF var identiske bortsett fra posisjonen i stoffet og tilstedeværelsen av et niende testtilgangsnivå eller ikke-testnivå i JSF. Hver JSF eller TSF ble delt inn i 4 totrinns nett.
Tidlige TN -er hadde fire JSF, for totalt 16 rutenett, 1024 J -koblinger og samme antall B -koblinger, med fire B -koblinger fra hvert Trunk Junctor -rutenett til hvert Trunk Switch -rutenett. Fra midten av 1970-tallet hadde B-koblinger større ledninger på større kontorer, med bare to B-koblinger fra hvert Trunk Junctor Grid til hvert Trunk Switch Grid. Dette tillot en større TN, med 8 JSF inneholdende 32 rutenett, som forbinder 2048 forbindelsespunkter og 2048 B lenker. Dermed kunne forbindelsesgruppene være større og mer effektive. Disse TN hadde åtte TSF, noe som ga TN et konsentrasjonsforhold for enhetens stamme.
Innenfor hver LN eller TN ble A, B, C og J -koblingene talt fra den ytre termineringen til den indre. Det vil si, for en bagasjerom, stamme -trinn 0 -bryteren kunne koble hver stamme til en av åtte A -koblinger, som igjen var koblet til trinn 1 -brytere for å koble dem til B -koblinger. Trunk Junctor -gitter hadde også trinn 0 og trinn 1 -brytere, førstnevnte for å koble B -koblinger til C -koblinger, og sistnevnte for å koble C til J -koblinger også kalt Junctors. Koblinger ble samlet i kabler, 16 snoede par per kabel som utgjorde en Junctor -undergruppe, som kjørte til Junctor Grouping Frame hvor de ble koblet til kabler til andre nettverk. Hvert nettverk hadde 64 eller 128 undergrupper, og var koblet til hverandre nettverk av en eller (vanligvis) flere undergrupper.
Det originale 1ESS Ferreed -koblingsstoffet ble pakket som separate 8x8 -brytere eller andre størrelser, knyttet til resten av talestoffet og styrekretser ved hjelp av wire wrap -tilkoblinger. Overførings-/mottaksveien til det analoge stemmesignalet er gjennom en serie magnetiske låsende reed-brytere (veldig lik låsereléer ).
De mye mindre Remreed -krysspunktene, introdusert omtrent samtidig med 1AESS, ble pakket som rutenettbokser av fire hovedtyper. Type 10A Junctor Grids og 11A Trunk Grids var en boks på 40 x 40 x 12 cm med 16 x 8x8 brytere inne. Type 12A Line Grids med 2: 1 LCR var bare ca. 12 cm brede, med åtte 4x4 Stage 0- linjebrytere med ferrods og cutoff-kontakter for 32 linjer, koblet internt til fire 4x8 Stage 1-brytere som koblet til B-lenker. Type 14A Line Grids med 4: 1 LCR var omtrent 40 x 30 x 12 cm (16 x 12 x 5 tommer) med 64 linjer, 32 A-lenker og 16 B-lenker. Kassene ble koblet til resten av stoffet og kontrollkretsene med innskyvbare kontakter. Dermed måtte arbeideren håndtere et mye større og tyngre utstyr, men måtte ikke pakke opp og pakke opp dusinvis av ledninger.
Stoff feil
De to kontrollerne i hver Junctor Frame hadde ingen testtilgang til Junctors via deres F-switch, et niende nivå i trinn 1-bryterne som kunne åpnes eller lukkes uavhengig av krysspunktene i rutenettet. Når du setter opp hver samtale gjennom stoffet, men før du kobler stoffet til linjen og/eller bagasjerommet, kan kontrolleren koble et testskannepunkt til samtaletrådene for å oppdage potensialer. Strøm som strømmer gjennom skannepunktet vil bli rapportert til vedlikeholdsprogramvaren, noe som resulterer i en "False Cross and Ground" (FCG) teleprinter -melding som viser banen. Deretter vil vedlikeholdsprogramvaren fortelle programvaren for å fullføre anropet å prøve igjen med en annen kontaktpunkt.
Med en ren FCG -test fortalte samtalefullføringsprogramvaren "A" -reléet i bagasjeromskretsen for å operere, og koblet overførings- og testmaskinvaren til koblingsstoffet og dermed til linjen. Deretter, for et utgående anrop, ville bagasjeromens skannepunkt skanne etter tilstedeværelsen av en off hook -linje. Hvis shorten ikke ble oppdaget, ville programvaren beordre utskrift av en "Supervision Failure" (SUPF) og prøve igjen med en annen kontaktpunkt. En lignende tilsynskontroll ble utført da et innkommende anrop ble besvart. Enhver av disse testene kan varsle om tilstedeværelsen av et dårlig krysspunkt.
Personalet kunne studere en masse utskrifter for å finne ut hvilke koblinger og krysspunkter (av, i noen kontorer, en million krysspunkter) som forårsaket at anrop mislyktes ved første forsøk. På slutten av 1970 -tallet ble teleskriverkanaler samlet i Switching Control Centers (SCC), senere Switching Control Center System , som hver serverte et dusin eller flere 1ESS -sentraler og brukte sine egne datamaskiner til å analysere disse og andre typer feilrapporter. De genererte et såkalt histogram (faktisk et spredningsdiagram ) av deler av stoffet der feilene var spesielt mange, som vanligvis pekte på et spesielt dårlig krysspunkt, selv om det mislyktes sporadisk i stedet for konsekvent. Lokale arbeidere kunne da opptatt den riktige bryteren eller nettet og bytte det ut.
Når et krysspunkt for testtilgang i seg selv ble stengt lukket, ville det forårsake sporadiske FCG -feil over begge rutenettene som ble testet av kontrolleren. Siden J -koblingene var eksternt tilkoblet, oppdaget switchroom -ansatte at slike feil kan bli funnet ved å gjøre travle begge rutenett, jording av kontrollerens testledninger og deretter teste alle 128 J -koblinger, 256 ledninger, for en bakke.
Gitt begrensningene i 1960 -tallets maskinvare, oppstod uunngåelig feil. Selv om det ble oppdaget, var systemet designet for å koble den ringende til feil person i stedet for å koble fra, avskjære, etc.
Skann og distribuer
Datamaskinen mottok inngang fra eksterne enheter via magnetiske skannere, sammensatt av ferrodsensorer, som i prinsippet ligner magnetisk kjerneminne, bortsett fra at utgangen ble kontrollert av kontrollviklinger analogt med viklingene til et relé . Spesielt var ferrod en transformator med fire viklinger. To små viklinger løp gjennom hull i midten av en ferritstang. En puls på Interrogate -viklingen ble indusert i Readout -viklingen hvis ferritten ikke var magnetisk mettet . De større kontrollviklingene, hvis strømmen strømmet gjennom dem, mettet det magnetiske materialet, og koblet derav Interrogate -viklingen fra Readout -viklingen som ville returnere et nullsignal. Interrogate -viklingene til 16 ferrods i en rad ble koblet i serie til en driver, og Readout -viklingene til 64 ferrods av en kolonne ble koblet til en sense amp. Kontrollkretser sørget for at det faktisk strømmet en forhørstrøm.
Skannere var Line Scanners (LSC), Universal Trunk Scanners (USC), Junctor Scanners (JSC) og Master Scanners (MS). De tre første skannet bare for tilsyn , mens Master Scanners utførte alle andre skannejobber. For eksempel hadde en DTMF -mottaker, montert i en ramme for diverse stammer, åtte etterspørselsskannepunkter, ett for hver frekvens og to overvåkingsskannepunkter, ett for å signalisere tilstedeværelsen av en gyldig DTMF -kombinasjon, slik at programvaren visste når de skulle se på frekvensskannepunkter, og den andre for å overvåke sløyfen. Tilsynsskannepunktet oppdaget også oppringingspulser, med programvare som teller pulser når de ankom. Hvert siffer da det ble gyldig ble lagret i en programvarebeholder for å bli gitt til det opprinnelige registeret.
Ferrods ble montert i par, vanligvis med forskjellige kontrollviklinger, slik at den ene kunne overvåke en svingende side av en bagasjerom og den andre det fjerne kontoret. Komponenter inne i bagasjerommet, inkludert dioder, bestemte for eksempel om den utførte omvendt batterisignalering som en innkommende bagasjerom, eller detekterte omvendt batteri fra en fjern bagasjerom; ie var en utgående bagasjerom.
Line ferrods ble også levert i par, hvorav den partallede hadde kontakter ført ut på forsiden av pakken i tapper egnet for wire wrap slik at viklingene kunne festes for sløyfestart eller bakkestartsignalering . Den originale 1ESS -emballasjen hadde alle ferrodene til en LSF sammen, og atskilt fra linjebryterne, mens den senere 1AESS hadde hver ferrod foran på stålboksen som inneholdt linjebryteren. Uvanlig nummerert utstyr kunne ikke startes bakken, da ferrodene deres var utilgjengelige.
Datamaskinen styrte de magnetiske låsereléene av Signal Distributors (SD) pakket i Universal Trunk -rammer, Junctor -rammer eller i Diverse Trunk -rammer, i henhold til hvilke de var nummerert som USD, JSD eller MSD. SD var opprinnelig kontakttrær på 30-kontakt trådfjærreléer , hver drevet av en flipflop. Hvert magnetisk låserelé hadde en overføringskontakt dedikert til å sende en puls tilbake til SD -en ved hver operasjon og utløsning. Pulsen i SD oppdaget denne pulsen for å fastslå at handlingen hadde skjedd, eller varslet vedlikeholdsprogramvaren om å skrive ut en FSCAN -rapport. I senere 1AESS -versjoner var SD solid state med flere SD -punkter per kretspakke vanligvis på samme hylle eller tilstøtende hylle til kofferten.
Noen få eksterne enheter som trengte raskere responstid, for eksempel ringepulssendere, ble kontrollert via sentrale pulsdistributører, som ellers hovedsakelig ble brukt for å gjøre det mulig for en varsling av en perifer kretsstyring å ta imot bestillinger fra periferienhetens adressebuss.
1ESS datamaskin
Den dupliserte Harvard arkitektur sentrale prosessoren eller CC (Central Control) for 1ESS operert på omtrent 200 kHz . Den besto av fem bukter, hver to meter høye og totalt omtrent fire meter lange per CC. Emballasjen var i kort på omtrent 10 x 25 centimeter med en kantkontakt på baksiden. Bakplankablingen var bomulls dekket wire-wrap ledninger, ikke bånd eller andre kabler. CPU -logikk ble implementert ved bruk av diskret diode -transistor -logikk . Ett hardplastkort inneholdt vanligvis komponentene som var nødvendige for å implementere, for eksempel to porter eller en flipflop .
Mye logikk ble gitt over til diagnostiske kretser. CPU -diagnostikk kan kjøres som vil forsøke å identifisere kort (er) som ikke fungerer. Ved enkeltkortfeil var første forsøk på å reparere suksessrater på 90% eller bedre vanlig. Flere kortfeil var ikke uvanlige, og suksessraten for første gangs reparasjon falt raskt.
CPU -designen var ganske kompleks - ved å bruke treveis interleaving av instruksjonsutførelse (senere kalt instruksjonspipeline ) for å forbedre gjennomstrømningen. Hver instruksjon vil gå gjennom en indekseringsfase, en faktisk instruksjonsutførelsesfase og en utgangsfase. Mens en instruksjon gikk gjennom indekseringsfasen, var den forrige instruksjonen i utførelsesfasen og instruksjonen før den var i utgangsfasen.
I mange instruksjoner i instruksjonssettet kan data eventuelt maskeres og/eller roteres. Det eksisterte enkle instruksjoner for slike esoteriske funksjoner som " finn den første settbiten (den høyre til høyre som er satt) i et dataord, tilbakestill eventuelt biten og fortell meg bitens posisjon". Å ha denne funksjonen som en atominstruksjon (i stedet for å implementere som en subrutine ) skaper dramatisk skanning etter serviceforespørsler eller inaktive kretser. Den sentrale prosessoren ble implementert som en hierarkisk tilstandsmaskin .
Minne hadde en 44-biters ordlengde for programbutikker, hvorav seks biter var for Hamming- feilkorreksjon og en ble brukt for en ekstra paritetskontroll. Dette etterlot 37 biter for instruksjonen, hvorav vanligvis 22 biter ble brukt til adressen. Dette var et uvanlig bredt instruksjonsord for tiden.
Programbutikker inneholdt også permanente data, og kunne ikke skrives online. I stedet måtte aluminiumsminnekortene, også kalt twistorplan, fjernes i grupper på 128, slik at deres permanente magneter kan skrives offline av en motorisert skribent, en forbedring i forhold til den ikke -motoriserte enkeltkortforfatteren som ble brukt i Project Nike . Alle minnerammer, alle busser og all programvare og data var fullstendig modulære redundante . De doble CC -ene opererte i låst skritt og detekteringen av et feil samsvar utløste en automatisk sequencer for å endre kombinasjonen av CC, busser og minnemoduler til en konfigurasjon ble nådd som kunne bestå en sanitetskontroll . Busser var vridde par , ett par for hver adresse, data eller kontrollbit, koblet til CC og ved hver butikkramme ved å kople transformatorer, og endte med å avslutte motstander ved den siste rammen.
Samtale butikker var systemets lese/skrive minne, som inneholdt data for pågående anrop og andre midlertidige data. De hadde et 24-biters ord, hvorav en bit var for paritetskontroll . De opererte på samme måte som magnetisk kjerneminne , bortsett fra at ferritten var i ark med et hull for hver bit, og den sammenfallende nåværende adressen og avlesningstrådene passerte gjennom hullet. De første Call Stores inneholdt 8 kilowords , i en ramme som var omtrent en meter bred og to meter høy.
Det separate programminnet og dataminnet ble operert i antifase, med adresseringsfasen til Program Store som falt sammen med datahentingsfasen i Call Store og omvendt. Dette resulterte i ytterligere overlapping, og dermed høyere programkjøringshastighet enn man kan forvente av den langsomme klokkefrekvensen.
Programmer ble for det meste skrevet i maskinkode. Bugs som tidligere gikk upåaktet hen, ble fremtredende da 1ESS ble brakt til store byer med stor telefontrafikk, og forsinket full adopsjon av systemet i noen år. Midlertidige reparasjoner inkluderte Service Link Network (SLN), som gjorde omtrent jobben med Incoming Register Link og Ringing Selection Switch på 5XB -svitsjen , og dermed redusert CPU -belastning og redusert responstid for innkommende anrop, og en signalprosessor (SP) eller perifer datamaskin med bare én brikke, for å håndtere enkle, men tidkrevende oppgaver som timing og telling av oppringningspulser. 1AESS eliminerte behovet for SLN og SP.
Den halvtommers båndstasjonen var bare skrive, og ble bare brukt til automatisk meldingskonto . Programoppdateringer ble utført ved å sende en masse Program Store -kort med den nye koden skrevet på.
Basic Generic -programmet inkluderte konstante "revisjoner" for å rette feil i anropsregistrene og andre data. Når det oppstod en kritisk maskinvarefeil i prosessoren eller eksterne enheter, for eksempel at begge kontrollerne på en linjebryterramme mislyktes og ikke kunne motta bestillinger, ville maskinen slutte å koble til samtaler og gå inn i en "fase av minneregenerering", "fase av reinitialisering" ", eller" Fase "for kort. Fasene ble kjent som fase 1,2,4 eller 5. Mindre faser ryddet bare anropsregistrene for anrop som var i en ustabil tilstand som ennå ikke er tilkoblet, og som tok mindre tid.
I løpet av en fase ville systemet, som normalt brølte med lyden av reléer som kjører og slipper, gå stille ettersom ingen reléer mottok ordre. Teletype Model 35 ville ringe på klokken og skrive ut en serie P -er mens fasen varte. For personalet på sentralkontoret kan dette være en skummel tid som sekunder og så kan det gå minutter, mens de visste at abonnenter som tok telefonen, ville få stillhet til fasen var over og prosessoren gjenvunnet "fornuft" og gjenopptatte tilkoblingssamtaler. Større faser tok lengre tid, og slettet alle anropsregistre, og koblet dermed fra alle anrop og behandlet en hvilken som helst ringetelefonlinje som en forespørsel om summetone. Hvis de automatiserte fasene ikke klarte å gjenopprette systemets fornuft, var det manuelle prosedyrer for å identifisere og isolere dårlig maskinvare eller busser.
1AESS
De fleste av de tusenvis av 1ESS- og 1AESS-kontorer i USA ble på 1990-tallet erstattet av DMS-100 , 5ESS Switch og andre digitale brytere, og siden 2010 også av pakkebrytere . I slutten av 2014 var det drøyt 20 1AESS -installasjoner igjen i det nordamerikanske nettverket, som hovedsakelig lå i AT & T's arv BellSouth og AT & T's arv Southwestern Bell -statene, spesielt i Atlanta GA -metroområdet, Saint Louis MO -metroområdet og i T -banen i Dallas/Fort Worth TX. I 2015 fornyet AT&T ikke en supportkontrakt med Alcatel-Lucent (nå Nokia ) for 1AESS-systemene som fortsatt er i drift, og varslet Alcatel-Lucent om at de hadde til hensikt å fjerne dem alle fra tjeneste innen 2017. Som et resultat ble Alcatel-Lucent demontert det siste 1AESS -laboratoriet på Naperville Bell Labs -stedet i 2015, og kunngjorde at støtten til 1AESS ble avviklet. I 2017 fullførte AT&T fjerningen av gjenværende 1AESS -systemer ved å flytte kunder til andre nyere teknologibrytere, vanligvis med Genband -brytere med bare TDM -trunking.
Den siste kjente 1AESS -bryteren var i Odessa, TX (Odessa Lincoln Federal wirecenter ODSSTXLI). Den ble koblet fra tjenesten rundt 3. juni 2017 og kuttet over til en Genband G5/G6 -pakkebryter.