Система переключения 5ESS

5ESS используется в сети мобильной телефонной связи

Система коммутации 5ESS — это класса 5, телефонная электронная система коммутации разработанная Western Electric для Американской телефонной и телеграфной компании (AT&T) и Bell System в США. Он поступил на вооружение в 1982 году, а последняя единица была выпущена в 2003 году.

История

5ESS вышел на рынок как Western Electric No. 5 ESS. Он начал работу в Сенеке, штат Иллинойс , 25 марта 1982 года и был призван заменить электронную систему переключения номер один (1ESS и 1AESS) и другие электромеханические системы в 1980-х и 1990-х годах. 5ESS также использовался в качестве телефонного коммутатора класса 4 или как гибридный коммутатор класса 4/класса 5 на рынках, слишком маленьких для 4ESS . Примерно половина всех центральных офисов США обслуживается коммутаторами 5ESS. 5ESS также экспортировался и производился за пределами США по лицензии.

Версия 5ESS–2000, представленная в 1990-х годах, увеличила емкость модуля коммутации (SM) за счет большего количества периферийных модулей и большего количества оптических каналов связи на SM с модулем связи (CM). Последующая версия, 5ESS–R/E, находилась в разработке в конце 1990-х годов, но не вышла на рынок. Другой версией была 5E – XC.

Технология 5ESS была передана подразделению AT&T Network Systems после распада Bell System в 1984 году. Подразделение было продано AT&T в 1996 году под названием Lucent Technologies . и после того, как в 2006 году он стал Alcatel-Lucent , он был приобретен Nokia в 2016 году.

Коммутатор 5ESS по-прежнему широко используется в коммутируемых телефонных сетях общего пользования (PSTN) в США и других странах, но они заменяются более современными системами коммутации пакетов. В число переключателей 5ESS, находящихся на вооружении в 2021 году, также входят несколько коммутаторов, находящихся на вооружении ВМС США.

Архитектура

Коммутатор 5ESS имеет три основных типа модулей: Административный модуль (AM) содержит центральные компьютеры; Модуль связи (СМ) является центральным коммутатором системы с разделением по времени; а модуль коммутации (SM) составляет большую часть оборудования на большинстве АТС. SM выполняет мультиплексирование, аналоговое и цифровое кодирование и другие работы для взаимодействия с внешним оборудованием. У каждого есть контроллер, небольшой компьютер с дублированными процессорами и памятью, как и у большинства обычного оборудования АТС, для резервирования. Распределенные системы снижают нагрузку на центральный административный модуль (АМ) или главный компьютер.

Питание для всех схем распределяется как –48 В постоянного тока (номинальное) и локально преобразуется в логические уровни или телефонные сигналы.

Модуль переключения

Каждый модуль коммутации (SM) обслуживает от нескольких сотен до нескольких тысяч телефонных линий или нескольких сотен соединительных линий или их комбинации. Каждый из них имеет свои собственные процессоры , также называемые контроллерами модулей, которые выполняют большинство процессов обработки вызовов , используя свои собственные платы памяти . Первоначально периферийными процессорами должны были быть Intel 8086 , но их оказалось недостаточно, и система была представлена ​​процессорами Motorola серии 68000 . Одновременно было изменено название шкафа, в котором размещено это оборудование, с «Интерфейсный модуль» на «Модуль коммутации».

Периферийные устройства лежат на полках в СМ. На большинстве АТС большинство из них представляют собой линейные блоки (LU) и магистральные цифровые линейные блоки (DLTU). Каждый SM имеет локальные цифровые сервисные блоки (LDSU) для предоставления различных услуг линиям и соединительным линиям в SM, включая генерацию и обнаружение тонального сигнала. Подразделения глобального цифрового обслуживания (GDSU) предоставляют менее часто используемые услуги всей бирже. Устройство обмена временными интервалами (TSI) в SM использует память с произвольным доступом для задержки каждого речевого образца, чтобы он соответствовал временному интервалу, который будет передавать его вызов через коммутатор на другой или, в некоторых случаях, на тот же SM.

Участки T-несущих завершаются, первоначально по одному на карту, но в более поздних моделях обычно два, в модулях цифровых линейных магистралей (DLTU), которые концентрируют свои каналы DS0 в TSI. Они могут обслуживать либо межофисные соединительные линии, либо, при использовании Integrated Subscriber Loop Carrier , абонентские линии. с более высокой пропускной способностью Сигналы DS3 также могут коммутировать сигналы DS0 в устройствах SONET (DNUS) цифрового сетевого блока без демультиплексирования их в DS1 . Более новые SM имеют интерфейсы DNUS (DS3) и оптический OIU (OC12) с большой емкостью.

SM имеют карты двухканального интерфейса (DLI) для подключения их по многомодовым оптическим волокнам к модулям связи для переключения с разделением по времени на другие SM. Эти каналы могут быть короткими, например, внутри одного здания, или могут подключаться к SM в удаленных местах. Вызовы между линиями и соединительными линиями конкретного SM не обязательно должны проходить через CM, а SM, расположенный удаленно, может действовать как распределенная коммутация , управляемая из центрального AM. Каждый SM имеет две схемы контроллера модуля/ обмена временными интервалами (MCTSI) для резервирования.

В отличие от Nortel DMS -100 , в котором используются отдельные линейные карты с кодеком , большинство линий находятся на двухступенчатых аналоговых концентраторах с пространственным разделением каналов или линейных модулях , которые подключают до 512 линий по мере необходимости к 8- канальной карте. каждый из которых содержит по 8 кодеков, а также к служебным цепям высокого уровня для прозвона и тестирования. Обе стадии концентрации включены в одну и ту же плату GDX (Gated Diode Access). Каждая плата GDX обслуживает 32 линии, 16 каналов A и 32 канала B. Ограниченная доступность экономит деньги при неполностью заполненных матрицах. Линейный блок может иметь до 16 плат GDX, подключаемых к платам каналов с помощью общих каналов B, но в офисах с более интенсивным трафиком линий устанавливается меньшее количество плат GDX.

Линии ISDN обслуживаются отдельными линейными картами в ISLU (линейный блок с интегрированными услугами).

Административный модуль

Административный модуль (AM) — это двухпроцессорный мини- компьютер серии AT&T 3B , работающий под управлением UNIX-RTR . AM содержит жесткие диски и ленточные накопители, используемые для загрузки и резервного копирования программного обеспечения центрального и периферийного процессора, а также переводов. Изначально дисководы представляли собой несколько SMD многопластинных блоков емкостью 300 мегабайт в отдельной рамке. Теперь они состоят из нескольких резервных многогигабайтных SCSI- дисков, каждый из которых находится на карте. Ленточные накопители изначально представляли собой полудюймовые открытые катушки со скоростью 6250 бит на дюйм, которые в начале 1990-х годов были заменены кассетами с цифровой аудиолентой диаметром 4 мм .

Административный модуль построен на платформе 3B21D и используется для загрузки программного обеспечения во многие микропроцессоры коммутатора и для обеспечения высокоскоростных функций управления. Он обеспечивает обмен сообщениями и интерфейс для управления терминалами. AM 5ESS состоит из процессорного блока 3B20x или 3B21D, включая устройства ввода-вывода, диски и ленточные накопители. После того, как 3B21D загрузил программное обеспечение в 5ESS и активировал коммутатор, коммутация пакетов происходит без дальнейших действий со стороны 3B21D, за исключением функций биллинга, требующих передачи записей на диск для хранения. Поскольку процессор имеет дуплексное оборудование, одну активную сторону и одну резервную сторону, отказ одной стороны процессора не обязательно приведет к потере коммутации.

Модуль связи

Модуль связи (СМ) образует центральный таймер станции. 5ESS использует топологию время-пространство-время (TST), в которой устройства обмена временными интервалами (TSI) в модулях коммутации назначают каждый телефонный вызов временному интервалу для маршрутизации через CM.

Модули CM выполняют коммутацию с разделением по времени и предоставляются парами; каждый модуль (шкаф), принадлежащий офисной сети и временному комплексу (ONTC) 0 или 1, примерно соответствует плоскостям коммутаторов других конструкций. Каждый SM имеет четыре оптоволоконных канала, два из которых подключаются к CM, принадлежащему ONTC 0, и два к ONTC 1. Каждый оптический канал состоит из двух многомодовых оптических волокон с разъемами ST для подключения к приемопередатчикам, подключенным к объединительной плате на каждом конце. Модули CM принимают мультиплексированные по времени сигналы по принимающему волокну и отправляют их соответствующему получателю SM по передающему волокну.

Очень компактная цифровая АТС

Очень компактная цифровая станция (VCDX) была разработана вместе с 5ESS-2000 и продавалась в основном телефонным компаниям, не принадлежащим Bell, как недорогой и эффективный способ предложить ISDN и другие цифровые услуги в аналоговом коммутационном центре . Это позволило избежать капитальных затрат на переоборудование всего аналогового коммутатора в цифровой для обслуживания всех линий коммутатора, когда многие из них в этом не нуждаются и остаются линиями POTS .

Примером может служить (бывший) телефонный коммутатор GTE/Verizon Class-5 , GTD-5 EAX . Как и Western Electric 1ESS /1AESS, он обслуживал в основном средние и крупные центры проводки.

Автономный VCDX также был способен служить коммутатором для очень небольших проводных центров ( центров связи CDX-Community ) с менее чем ~400 линиями. Однако для небольших центров проводной связи, 400-4000 линий, эту функцию обычно выполняли RSM, 5ESS «Remote SM», ORM или Wired ORM. RSM управляется линиями T1, подключенными к блоку DLTU. Первые два T1 управляют RSM и необходимы для внесения любых последних изменений. RSM может иметь до 10 T1. В офисе может быть несколько RSM. ORM может передаваться по прямому оптоволоконному или коаксиальному кабелю, что называется проводным ORM. RSM или ORM могут иметь множество одинаковых периферийных устройств, которые являются частью полного коммутатора 5ESS. RSM имеет ограниченное расстояние и может обслуживать части крупного метрополитена или сельские офисы. Технически ORM или проводной ORM могут находиться где угодно и предпочтительнее RSM, как только ORM станет доступным. И RSM, и ORM часто используются в качестве проводного центра класса 5 для малых и средних городов, размещаемых на базе 5ESS, расположенной в более крупном городе. Проводной ORM подключается через коаксиальный кабель от блока MUX и подается на TRCU, который преобразует коаксиальный кабель для подключения к DLI. Также существовал двухмильный ORM, который использовался, когда офис был вырван из строя или занял территорию у другого офиса. . Расстояние от хост-офиса составляло 2 мили, а питание осуществлялось напрямую через оптоволокно. Как и в любом SM, размер определяется количеством временных интервалов, необходимых для каждого периферийного устройства. ORM связаны с DS3, RSM связаны с линиями T1. VCDX также использовался в качестве большого частная телефонная станция (АТС). Небольшим сообществам, насчитывающим менее 400 строк или около того, также были предоставлены устройства SLC-96 или устройства Anymedia.

Автономный VCDX имеет один модуль коммутации и не имеет модуля связи. Sun Microsystems SPARC Рабочая станция работает под управлением ОС UNIX на базе Solaris (операционной системы) , которая выполняет 3B20/21D процессора MERT ОС систему эмуляции , действуя как административный модуль VCDX. VCDX использует CO обычные телефонные источники питания (которые представляют собой очень мощные источники бесперебойного питания ) и имеет соединения с системой кросс-соединения CO Digital для T1 доступа и т. д.

Сигнализация

5ESS имеет две различные архитектуры сигнализации: кольцо общего сетевого интерфейса (CNI) и коммутации пакетов на основе блока сигнализацию SS7 (PSU) .

Программное обеспечение

Для разработки 5ESS потребовалось пять тысяч сотрудников, создавших 100 миллионов строк исходного кода системы, в основном на языке C , со 100 миллионами строк заголовочных файлов и make-файлов . Эволюция системы происходила в течение 20 лет, при этом зачастую одновременно разрабатывались три версии, каждая из которых занимала около трех лет. Первоначально 5ESS предназначался только для США, а международные продажи привели к созданию полной системы разработки и команды, параллельной версии для США.

Системы разработки представляли собой мэйнфреймы на базе Unix. На пике активности было около 15 таких систем. Существовали машины для разработки, машины-симуляторы, машины для сборки и т. д. Настольные компьютеры разработчиков представляли собой многооконные терминалы (версии Blit , разработанные Bell Labs ) до середины 1990-х годов, когда рабочие станции Sun. были развернуты Разработчики продолжали входить на серверы для своей работы, используя X11 на своих рабочих станциях в качестве многооконной среды.

Управление исходным кодом было основано на SCCS и использовало строки «#feature» для разделения исходного кода между выпусками, между функциями, специфичными для США или мира, и тому подобное. Настройка текстовых редакторов vi и Emacs позволила разработчикам работать с соответствующим представлением файла, скрывая части, неприменимые к их текущему проекту.

Система запросов на изменения использовала SCCS MR для создания именованных наборов изменений, связанных с системой IMR (первоначальный запрос на изменение), которая имела чисто числовые идентификаторы. Имя MR было создано с префиксом подсистемы, номером IMR, символами последовательности MR и символом выпуска или «загрузки». Таким образом, для подсистемы gr (универсальная модернизация) первый MR, созданный для IMR 2371242, предназначенный для нагрузки «F», будет gr2371242aF.

В системе сборки использовался простой механизм настройки сборки, который вызывал генерацию make-файла. Система всегда собирала все, но использовала результаты контрольной суммы, чтобы решить, действительно ли файл изменился, прежде чем обновлять дерево выходных каталогов сборки. Это позволило значительно сократить время сборки при редактировании основной библиотеки или заголовка. Разработчик мог добавлять значения в перечисление, но если это не меняло выходные данные сборки, то последующие зависимости от этих выходных данных не нужно было бы повторно связывать или создавать библиотеки.

ОАМП

Основная статья: Эксплуатация, администрирование, обслуживание и снабжение

Управление системой осуществляется через набор «каналов» телетайпа , также называемых системной консолью , таких как канал TEST и канал обслуживания. Обычно подготовка выполняется либо через интерфейс командной строки (CLI), называемый RCV:APPTEXT, либо через управляемую через меню программу RCV:MENU,APPPRC. RCV означает «Недавнее изменение/проверка», и доступ к нему можно получить через систему центра управления коммутацией . Однако большинство заказов на обслуживание администрируются через Центр администрирования памяти последних изменений (RCMAC). На международном рынке этот интерфейс терминала имеет локализацию, обеспечивающую изменение языка и названий команд на экране и при выводе на принтер в зависимости от региона.

См. также

• PRX (телефония) - более ранний коммутатор, приобретенный AT&T в Европе.

Ссылки

• Мартерштек, Кентукки; Спенсер, А.Е. (1985). «Система колдовства 5ESSS: Введение». Технический журнал AT&T . 64 (6): 1305–1314. дои : 10.1002/j.1538-7305.1985.tb00276.x . S2CID   33916439 .

Внешние ссылки

• «Эволюция архитектуры коммутации для поддержки голосовой телефонии через ATM» , Джудит Р. МакГуган, Джозеф Э. Мерритт и Йогеш Дж. Дэйв. Расширение 5ESS–2000. Технический журнал Bell Labs , апрель – май 2000 г.
• Основы коммутатора 5ESS (Scribd.com)