Sistema de conmutación 5ESS

5ESS utilizado en una red telefónica móvil

El 5ESS Switching System es un sistema de conmutación electrónica telefónica Clase 5 desarrollado por Western Electric para la American Telephone and Telegraph Company (AT&T) y Bell System en los Estados Unidos. Entró en servicio en 1982 y la última unidad se fabricó en 2003.

Historia

El 5ESS llegó al mercado como Western Electric No. 5 ESS. Comenzó a funcionar en Seneca, Illinois el 25 de marzo de 1982 y estaba destinado a reemplazar el sistema de conmutación electrónica número uno (1ESS y 1AESS) y otros sistemas electromecánicos en las décadas de 1980 y 1990. El 5ESS también se utilizó como conmutador telefónico Clase 4 o como conmutador híbrido Clase 4/Clase 5 en mercados demasiado pequeños para el 4ESS. Aproximadamente la mitad de todas las oficinas centrales de EE. UU. cuentan con conmutadores 5ESS. El 5ESS también se exporta internacionalmente y se fabrica fuera de los EE. UU. bajo licencia.

La versión 5ESS–2000, introducida en la década de 1990, aumentó la capacidad del módulo de conmutación (SM), con más módulos periféricos y más enlaces ópticos por SM al módulo de comunicaciones (CM). Una versión posterior, la 5ESS–R/E, estuvo en desarrollo a fines de la década de 1990, pero no llegó al mercado. Otra versión fue la 5E–XC.

La tecnología 5ESS se transfirió a la división AT&T Network Systems tras la disolución de Bell System en 1984. La división fue vendida por AT&T en 1996 como Lucent Technologies, y después de convertirse en Alcatel-Lucent en 2006, fue adquirida por Nokia en 2016.

Los interruptores 5ESS en servicio en 2021 incluyeron varios operados por la Armada de los Estados Unidos.

Arquitectura

El conmutador 5ESS tiene tres tipos principales de módulos: el Módulo administrativo (AM) contiene las computadoras centrales; el Módulo de Comunicaciones (CM) es el interruptor central dividido en tiempo del sistema; y el Switching Module (SM) constituye la mayor parte del equipo en la mayoría de las centrales. El SM realiza multiplexación, codificación analógica y digital y otros trabajos para interactuar con equipos externos. Cada uno tiene un controlador, una pequeña computadora con CPU y memorias duplicadas, como la mayoría de los equipos comunes del intercambio, para redundancia. Los sistemas distribuidos reducen la carga en el Módulo Administrativo Central (AM) o la computadora principal.

La energía para todos los circuitos se distribuye como –48 VCC (nominal) y se convierte localmente a niveles lógicos o señales telefónicas.

Módulo de conmutación

Cada módulo de conmutación (SM) maneja de varios cientos a unos pocos miles de líneas telefónicas o varios cientos de troncales o una combinación de los mismos. Cada uno tiene sus propios procesadores, también llamados controladores de módulos, que realizan la mayoría de los procesos de manejo de llamadas, utilizando sus propias tarjetas de memoria. Originalmente, los procesadores periféricos iban a ser Intel 8086, pero resultaron inadecuados y el sistema se introdujo con procesadores de la serie Motorola 68000. Al mismo tiempo se cambió el nombre del gabinete que alberga este equipo de Módulo de Interfaz a Módulo de Conmutación.

Las unidades periféricas están en estantes en el SM. En la mayoría de los intercambios, la mayoría son unidades de línea (LU) y unidades de línea troncal digital (DLTU). Cada SM tiene Unidades de Servicio Digital Local (LDSU) para brindar varios servicios a las líneas y troncales en el SM, incluida la generación y detección de tonos. Las Unidades de Servicio Digital Global (GDSU) brindan servicios de uso menos frecuente a todo el intercambio. El Time Slot Interchanger (TSI) en el SM utiliza memoria de acceso aleatorio para retrasar cada muestra de voz para que encaje en un intervalo de tiempo que llevará su llamada a través del intercambio a otro o, en algunos casos, al mismo SM.

Los tramos de portadora T se terminan, originalmente uno por tarjeta, pero en modelos posteriores generalmente dos, en unidades troncales de línea digital (DLTU) que concentran sus canales DS0 en el TSI. Estos pueden dar servicio a troncales entre oficinas o, mediante el uso de Integrated Subscriber Loop Carrier, líneas de abonado. Las señales DS3 de mayor capacidad también pueden tener sus señales DS0 conmutadas en unidades de unidad de red digital SONET (DNUS), sin demultiplexarlas en DS1. Los SM más nuevos tienen interfaces DNUS (DS3) y ópticas OIU (OC12) con una gran capacidad.

Los SM tienen tarjetas de interfaz de enlace dual (DLI) para conectarlos mediante fibras ópticas multimodo a los módulos de comunicaciones para la conmutación por tiempo dividido a otros SM. Estos enlaces pueden ser cortos, por ejemplo dentro del mismo edificio, o pueden conectarse a SM en ubicaciones remotas. Las llamadas entre las líneas y troncales de un SM en particular no necesitan pasar por CM, y un SM ubicado remotamente puede actuar como conmutación distribuida, administrada desde el AM central. Cada SM tiene dos circuitos de controlador de módulo/intercambio de intervalos de tiempo (MCTSI) para redundancia.

A diferencia del DMS-100 de Nortel, que utiliza tarjetas de línea individuales con un códec, la mayoría de las líneas se encuentran en concentradores de división de espacio analógicos de dos etapas o Unidades de línea, que conectan tantos como 512 líneas, según sea necesario, a las 8 tarjetas de canal que contienen 8 códecs cada una, ya circuitos de servicio de alto nivel para llamadas y pruebas. Ambas etapas de concentración están incluidas en la misma placa GDX (Gated Diode Access). Cada placa GDX sirve 32 líneas, 16 enlaces A y 32 enlaces B. La disponibilidad limitada ahorra dinero con matrices incompletas. La Unidad de Línea puede tener hasta 16 tarjetas GDX conectadas a las tarjetas de canal por enlaces B compartidos, pero en oficinas con mayor tráfico de líneas se equipa un número menor de tarjetas GDX.

Las líneas ISDN son atendidas por tarjetas de línea individuales en una ISLU (Unidad de Línea de Servicios Integrados).

Módulo Administrativo

El módulo administrativo (AM) es una minicomputadora principal de dos procesadores de la serie AT&T 3B que ejecuta UNIX-RTR. AM contiene los discos duros y las unidades de cinta que se utilizan para cargar y realizar copias de seguridad del software y las traducciones del procesador central y periférico. Las unidades de disco eran originalmente varias unidades de platos múltiples SMD de 300 megabytes en un marco separado. Ahora consisten en varias unidades SCSI redundantes de varios gigabytes que residen cada una en una tarjeta. Las unidades de cinta eran originalmente de carrete abierto de media pulgada a 6250 bits por pulgada, que se reemplazaron a principios de la década de 1990 con casetes de cinta de audio digital de 4 mm.

El módulo administrativo se basa en la plataforma 3B21D y se utiliza para cargar software en muchos microprocesadores del conmutador y para proporcionar funciones de control de alta velocidad. Proporciona mensajería e interfaz para controlar terminales. El AM de un 5ESS consiste en la unidad de procesador 3B20x o 3B21D, que incluye unidades de E/S, discos y unidades de cinta. Una vez que el 3B21D ha cargado el software en el 5ESS y se activa el conmutador, el 3B21D realiza la conmutación de paquetes sin más acciones, excepto para las funciones de facturación que requieren que los registros se transfieran al disco para su almacenamiento. Debido a que el procesador tiene hardware dúplex, un lado activo y un lado en espera, una falla en un lado del procesador no necesariamente resultará en una pérdida de conmutación.

Módulo de comunicación

El módulo de comunicaciones (CM) forma el interruptor de tiempo central del intercambio. 5ESS utiliza una topología de tiempo-espacio-tiempo (TST) en la que los Time-Slot-Interchangers (TSI) en los módulos de conmutación asignan cada llamada telefónica a un intervalo de tiempo para enrutar a través del CM.

Los CM realizan conmutación por tiempo dividido y se proporcionan en pares; cada módulo (gabinete) perteneciente a Office Network and Timing Complex (ONTC) 0 o 1, corresponde aproximadamente a los planos de conmutación de otros diseños. Cada SM tiene cuatro enlaces de fibra óptica, dos que se conectan a un CM que pertenece a ONTC 0 y dos a ONTC 1. Cada enlace óptico consta de dos fibras ópticas multimodo con conectores ST para enchufar transceptores conectados al cableado de backplane en cada extremo. Los CM reciben señales multiplexadas en el tiempo en la fibra de recepción y las envían al SM de destino apropiado en la fibra de envío.

Intercambio digital muy compacto

El intercambio digital muy compacto (VCDX) se desarrolló con el 5ESS-2000 y se comercializó principalmente para compañías telefónicas que no son de Bell como una forma económica y efectiva de ofrecer ISDN y otros servicios digitales en un centro de conmutación analógico. Esto evitó el gasto de capital de adaptar todo el conmutador analógico a uno digital para dar servicio a todas las líneas del conmutador cuando muchos no lo necesitarían y seguirían siendo líneas POTS.

Un ejemplo sería el (antiguo) conmutador telefónico GTE/Verizon Class-5, el GTD-5 EAX. Al igual que Western Electric 1ESS/1AESS, prestaba servicio principalmente a centros de cableado medianos y grandes.

El VCDX independiente también podía funcionar como conmutador para centros de conexión muy pequeños (una oficina de marcación de CDX-Community) de menos de ~400 líneas. Sin embargo, para los centros de cableado pequeños, 400-4000 líneas, esa función generalmente la cumplían los RSM's, un 5ESS 'Remote SM', ORM's u Wired ORM's. El RSM está controlado por líneas T1 conectadas a una unidad DLTU. Los primeros 2 T1 son el control del RSM y son necesarios para que se lleven a cabo los cambios recientes. Los RSM pueden tener hasta 10 T1. Puede haber varios RSM en una oficina. Un ORM se puede alimentar a través de fibra directa o a través de cable coaxial, por lo que se denominan ORM con cable. Un RSM u ORM puede tener muchas de las mismas unidades periféricas que forman parte de un conmutador 5ESS completo. Un RSM tiene una distancia limitada y puede dar servicio a partes de un área metropolitana más grande oa oficinas rurales. Un ORM u ORM con cable puede estar en cualquier lugar técnicamente y se prefiere sobre el RSM una vez que el ORM estuvo disponible. Tanto el RSM como el ORM se utilizan a menudo como un centro de cableado de clase 5 para ciudades pequeñas y medianas alojadas desde un 5ESS ubicado en una ciudad más grande. El ORM con cable se conecta a través de un cable coaxial desde una unidad MUX y se alimenta a una TRCU que convierte el cable coaxial en una conexión al DLI. También hubo un ORM de dos millas que se usó cuando se rompió una oficina o se tomó un área de otra oficina.. La distancia en esto era de 2 millas desde una oficina anfitriona y se alimentaba directamente a través de fibra. Al igual que con cualquier SM, el tamaño lo dicta la cantidad de intervalos de tiempo necesarios para cada unidad periférica. Los ORM's están vinculados con DS3, los RSM's están vinculados con líneas T1. El VCDX también se utilizó como una gran centralita privada (PBX). Las pequeñas comunidades de menos de 400 líneas también recibieron unidades SLC-96 o unidades Anymedia.

El VCDX independiente tiene un único módulo de conmutación y ningún módulo de comunicaciones. Su estación de trabajo Sun Microsystems SPARC ejecuta Solaris (sistema operativo) basado en UNIX que ejecuta un sistema de emulación MERT OS del procesador 3B20/21D, que actúa como módulo administrativo de VCDX. El VCDX utiliza las fuentes de alimentación telefónicas normales de la CO (que son fuentes de alimentación ininterrumpida muy grandes) y tiene conexiones con el sistema de conexión cruzada digital de la CO para el acceso a T1, etc.

Señalización

El 5ESS tiene dos arquitecturas de señalización diferentes: el anillo de interfaz de red común (CNI) y la señalización SS7 basada en la unidad de conmutación de paquetes (PSU).

Software

El esfuerzo de desarrollo de 5ESS requirió cinco mil empleados, produciendo 100 millones de líneas de código fuente del sistema, principalmente en lenguaje C, con 100 millones de líneas de archivos de encabezado y archivos MAKE. La evolución del sistema tuvo lugar a lo largo de 20 años, mientras que a menudo se desarrollaban tres versiones simultáneamente, cada una de las cuales tardaba unos tres años en desarrollarse. El 5ESS originalmente era solo para EE. UU. y el mercado internacional dio como resultado un sistema y un equipo de desarrollo completo, en paralelo a la versión de EE. UU.

Los sistemas de desarrollo eran sistemas mainframe basados en Unix. Hubo alrededor de 15 de estos sistemas activos en el pico. Había máquinas de desarrollo, máquinas simuladoras y máquinas de construcción, etc. Las computadoras de escritorio eran terminales de ventanas múltiples (versiones de Blit desarrolladas por Bell Labs) hasta mediados de la década de 1990, cuando se implementaron las estaciones de trabajo Sun. Los desarrolladores continuaron iniciando sesión en los servidores para su trabajo, usando X11 en sus estaciones de trabajo como un entorno de ventanas múltiples.

La administración del código fuente se basó en SCCS y utilizó "#feature" líneas para separar el código fuente entre lanzamientos, entre características específicas de EE. UU. o Internacional, y similares. La personalización de los editores de texto vi y Emacs permitió a los desarrolladores trabajar con la vista adecuada de un archivo, ocultando las partes que no eran aplicables a su proyecto actual.

El sistema de solicitud de cambio utilizó SCCS MR para crear conjuntos de cambios con nombre, vinculados al sistema IMR (solicitud de modificación inicial) que tenía identificadores puramente numéricos. Se creó un nombre de MR con el prefijo del subsistema, el número de IMR, los caracteres de secuencia de MR y un carácter para la liberación o "carga". Entonces, para el subsistema gr (retrofit genérico), el primer MR creado para el IMR 2371242, destinado al 'F' carga, sería gr2371242aF.

El sistema de compilación utilizó un mecanismo simple de configuración de compilación que provocaría la generación de archivos MAKE. El sistema siempre construía todo, pero usaba los resultados de la suma de verificación para decidir si un archivo realmente había cambiado, antes de actualizar el árbol de directorios de salida de la compilación. Esto proporcionó una gran reducción en el tiempo de compilación cuando se editaba una biblioteca central o un encabezado. Un desarrollador podría agregar valores a una enumeración, pero si eso no cambiara el resultado de la compilación, entonces las dependencias posteriores en ese resultado no tendrían que volver a vincularse ni compilarse bibliotecas, etc.

OAMP

El sistema se administra a través de una variedad de "canales" de teletipo, también llamado consola del sistema, como el canal de PRUEBA y el canal de Mantenimiento. Por lo general, el aprovisionamiento se realiza a través de una interfaz de línea de comandos (CLI) llamada RCV:APPTEXT, o a través del programa RCV:MENU,APPRC controlado por menú. RCV significa Cambio/Verificación Recientes, y se puede acceder a través del Sistema del Centro de Control de Conmutación. Sin embargo, la mayoría de las órdenes de servicio se administran a través del Centro de administración de memoria de cambios recientes (RCMAC). En el mercado internacional, esta interfaz de terminal tiene localización para proporcionar variaciones de nombre de comando y lenguaje específico del lugar en la pantalla y la salida de la impresora.