System X (telefonia) - System X (telephony)
System X to cyfrowy system przełączania zainstalowany w centralach telefonicznych w całej Wielkiej Brytanii od 1980 roku.
Historia
Rozwój
System X został opracowany przez pocztę (później przekształconą w British Telecom ), GEC , Plesse , oraz Standard Telephones and Cables (STC) i został po raz pierwszy zaprezentowany publicznie w 1979 roku na wystawie Telecom 79 w Genewie w Szwajcarii. W 1982 r. STC wycofało się z Systemu X, aw 1988 r. działy telekomunikacyjne GEC i Plessey połączyły się, tworząc GPT , po czym Plessey został wykupiony przez GEC i Siemens . Pod koniec lat 90. GEC nabył 40% udziałów Siemensa w GPT, aw 1999 r. spółka-matka GPT, GEC, zmieniła nazwę na Marconi .
Kiedy Marconi został sprzedany firmie Ericsson w styczniu 2006 roku, Telent plc zachował System X i nadal wspiera go i rozwija w ramach swojej działalności usługowej w Wielkiej Brytanii.
Realizacja
Pierwsza jednostka Systemu X, która została wprowadzona do służby publicznej, miała miejsce we wrześniu 1980 roku i została zainstalowana w Baynard House w Londynie i była „jednostką tandemową”, która przełączała rozmowy telefoniczne między około 40 lokalnymi centralami. Pierwsza lokalna giełda cyfrowa rozpoczęła działalność w 1981 roku w Woodbridge, Suffolk (w pobliżu siedziby firmy BT w Martlesham Heath ). Ostatnia wymiana elektromechaniczny bagażnik (w Wick , Szkocja ) została zamknięta w lipcu 1990 roku, ukończenie w Wielkiej Brytanii przejście sieci bagażnik do operacji czysto cyfrowej i coraz pierwszy system telefoniczny krajowy do osiągnięcia tego celu. Ostatnie elektromechaniczne lokalne giełdy, Crawford, Crawfordjohn i Elvanfoot, wszystkie w Szkocji, zostały zmienione na cyfrowe 23 czerwca 1995 r., a ostatnie elektroniczne giełdy analogowe, Selby , Yorkshire i Leigh on Sea , Essex, zostały zmienione na cyfrowe 11 marca 1998 r.
Oprócz Wielkiej Brytanii, System X został zainstalowany na Wyspach Normandzkich, a kilka systemów zostało zainstalowanych w innych krajach, chociaż nigdy nie osiągnął znaczącej sprzedaży eksportowej.
Małe giełdy: UXD5
Niezależnie od Systemu X, firma BT opracowała UXD5 („cyfrową wymianę jednostek”), małą wymianę cyfrową, która była opłacalna dla małych i oddalonych społeczności. Opracowany przez BT w Martlesham Heath i oparty na centrali PABX Monarch , pierwszy egzemplarz został oddany do użytku w Glenkindie w Szkocji w 1979 roku, rok przed pierwszym Systemem X. Kilkaset takich central zostało wyprodukowanych przez Plessey i zainstalowanych na obszarach wiejskich , głównie w Szkocji i Walii. UXD5 został włączony jako część portfolio, gdy System X był sprzedawany w innych krajach.
Jednostki systemu X
System X obejmuje trzy główne typy aparatów telefonicznych. Wiele z tych przełączników znajduje się w całej Wielkiej Brytanii. Koncentratory są zwykle utrzymywane w lokalnych centralach telefonicznych, ale mogą być umieszczone zdalnie w mniej zaludnionych obszarach. DLE i DMSU działają w dużych miastach i zapewniają funkcje routingu połączeń. Architektura sieci BT wyznaczyła centrale jako DLE / DMSU / DJSU itp., ale inni operatorzy skonfigurowali swoje centrale inaczej w zależności od architektury sieci.
Ponieważ projekt skupia się na niezawodności, ogólna zasada architektury sprzętu System X polega na tym, że wszystkie podstawowe funkcje są duplikowane na dwóch „stronach” (strona 0 i strona 1). Każda ze stron zasobu funkcjonalnego może być „pracownikiem”, a druga jest „gotowością” w trakcie pracy. Zasoby stale monitorują się i w przypadku wykrycia błędu powiązany zasób oznaczy się jako „wadliwy”, a druga strona natychmiast przejmie obciążenie. Ta elastyczna konfiguracja umożliwia dokonywanie zmian sprzętowych w celu naprawienia usterek lub przeprowadzania aktualizacji bez przerywania świadczenia usług. Niektóre krytyczne urządzenia, takie jak przełączniki i generatory przebiegów, są potrojone i działają na zasadzie „dowolne 2 z 3”. Procesory w klastrze przetwarzania R2PU są czterokrotnie zduplikowane, aby zachować wydajność 75% z jednym nieczynnym, zamiast 50%, gdyby były po prostu zduplikowane. Karty liniowe zapewniające porty linii klienta lub zakończenia E1 2 Mb/s na przełączniku nie mają nadmiarowości „drugiej strony”, ale oczywiście klient może mieć wiele linii lub połączenie międzysieciowe ma wiele portów E1 w celu zapewnienia odporności.
Jednostka koncentratora
Jednostka koncentratora składa się z czterech głównych podsystemów: modułów liniowych, cyfrowego przełącznika koncentratora, jednostek cyfrowego zakończenia linii (DLT) i jednostki sterującej. Jego celem jest konwersja mowy z sygnałów analogowych na format cyfrowy i koncentracja ruchu w celu dalszej transmisji do cyfrowej wymiany lokalnej (DLE). Odbiera również informacje o wybieraniu numeru od abonenta i przekazuje je do procesorów centrali, aby połączenie mogło zostać przekierowane do miejsca przeznaczenia. W normalnych warunkach nie przełącza sygnałów między liniami abonenckimi, ale ma ograniczone możliwości w przypadku utraty połączenia z centralą.
Każdy moduł modułu linii analogowej przetwarza sygnały analogowe z maksymalnie 64 linii abonenckich w sieci dostępowej na cyfrowe sygnały binarne o przepustowości 64 kilobitów/s używane w sieci szkieletowej. Odbywa się to poprzez próbkowanie przychodzącego sygnału z szybkością 8 kS/s i kodowanie każdej próbki w 8-bitowe słowo przy użyciu technik modulacji kodu impulsowego (PCM). Moduł linii usuwa również wszelkie informacje sygnalizacyjne z linii abonenckiej, np. wybierane cyfry, i przekazuje je do centrali. Maksymalnie 32 moduły liniowe są podłączone do cyfrowego koncentratora przełączającego za pomocą ścieżek 2 Mbit/s, co daje każdemu koncentratorowi przepustowość do 2048 linii abonenckich. Przełącznik koncentratora cyfrowego multipleksuje sygnały z modułów liniowych za pomocą multipleksowania z podziałem czasu i koncentruje sygnały w maksymalnie 480 szczelinach czasowych na E1 aż do przełącznika centrali za pośrednictwem cyfrowych urządzeń zakańczających linię. Pozostałe dwie szczeliny czasowe na każdym kanale służą do synchronizacji i sygnalizacji. Są to odpowiednio przedziały czasowe 0 i 16.
W zależności od użytego sprzętu, koncentratory obsługują następujące typy linii: linie analogowe (pojedyncza lub wiele grup linii), ISDN2 (podstawowa stawka ISDN ) i ISDN30 (podstawowa stawka ISDN). ISDN może obsługiwać specyficzne dla Wielkiej Brytanii protokoły DASS2 lub ETSI(euro). Z zastrzeżeniem pewnych ograniczeń, koncentrator może obsługiwać dowolną kombinację typów linii, co pozwala operatorom zrównoważyć użytkowników biznesowych ISDN z użytkownikami domowymi, aby zapewnić lepszą obsługę i wydajność dla operatora.
Jednostki koncentratora mogą albo działać samodzielnie jako zdalne koncentratory, albo być umieszczone razem z rdzeniem wymiany (przełącznik i procesory).
Cyfrowa wymiana lokalna
Cyfrowa wymiana lokalna (DLE) obsługuje wiele koncentratorów i kieruje połączenia do różnych DLE lub DMSU w zależności od miejsca docelowego połączenia. Sercem DLE jest podsystem przełączania cyfrowego (DSS), który składa się z przełączników czasowych i przełączników przestrzennych. Ruch przychodzący na 30 kanałowych drogach PCM z jednostek koncentratora jest podłączony do przełączników czasowych. Ich celem jest pobranie dowolnego przychodzącego indywidualnego przedziału czasowego i połączenie go z wychodzącym przedziałem czasowym, a tym samym wykonanie funkcji przełączania i routingu. Aby umożliwić dostęp do szerokiej gamy tras wychodzących, poszczególne przełączniki czasowe są połączone ze sobą przełącznikiem kosmicznym. Połączenia wzajemne przedziałów czasowych są utrzymywane w mapach przełączników, które są aktualizowane przez oprogramowanie działające w podsystemie narzędziowym procesora (PUS). Charakter architektury przełącznika czasowo-przestrzennego jest taki, że jest bardzo mało prawdopodobne, aby wadliwy przełącznik czasowy lub przestrzenny miał wpływ na system, chyba że występuje wiele błędów. Przełącznik jest przełącznikiem „nieblokującym”.
Cyfrowa główna jednostka przełączająca
Jednostka Digital Main Switching Unit (DMSU) obsługuje połączenia, które zostały routowane przez DLE lub inny DMSU i jest „przełącznikiem tranzytowym/tranzytowym”, tj. nie obsługuje żadnych koncentratorów. Podobnie jak w przypadku DLE, DMSU składają się między innymi z podsystemu przełączania cyfrowego i podsystemu narzędzi procesorowych. W brytyjskiej sieci PSTN każdy DMSU jest połączony z każdym innym DMSU w kraju, umożliwiając niemal odporną na przeciążenie łączność dla połączeń za pośrednictwem sieci. W centrum Londynu istnieją wyspecjalizowane wersje DMSU i są znane jako DJSU - są praktycznie identyczne pod względem sprzętu - oba są w pełni wyposażonymi przełącznikami, DJSU wyróżnia się przenoszeniem tylko ruchu między Londynem. Sieć DMSU w Londynie była stopniowo wycofywana i przenoszona na bardziej nowoczesne przełączniki „NGS” na przestrzeni lat, ponieważ zapotrzebowanie na linie telefoniczne PSTN spadło, ponieważ firma BT starała się odzyskać część swojej powierzchni. Przełącznik NGS, o którym mowa, to wersja linii produktów AXE10 firmy Ericsson, wprowadzonej między późnymi latami 90. a początkiem XX wieku.
W dużych miastach Wielkiej Brytanii często można znaleźć wiele central (przełączników) w tym samym budynku centrali: DLE dla bezpośrednio podłączonych klientów i DMSU, aby zapewnić łącza z resztą Wielkiej Brytanii.
Podsystem narzędzi procesorowych
Podsystem narzędzi procesorowych (PUS) steruje operacjami przełączania i jest mózgiem DLE lub DMSU. Zawiera oprogramowanie aplikacji do przetwarzania połączeń, rozliczeń, przełączania i konserwacji (między innymi podsystemami oprogramowania). PUS jest podzielony na maksymalnie osiem „klastrów” w zależności od wielkości ruchu telefonicznego obsługiwanego przez centralę. Każdy z pierwszych czterech klastrów procesorów zawiera cztery jednostki centralne (CPU), główne magazyny pamięci (STR) i dwa typy pamięci zapasowej (podstawowa (RAM) i wtórna (dysk twardy)). PUS został zakodowany w wersji języka programowania CORAL66 znanego jako PO CORAL (Post Office CORAL), później znanego jako BTCORAL.
Oryginalny procesor, który wszedł do służby w Baynard House w Londynie, był znany jako procesor MK2 BL. Został on zastąpiony w 1980 roku przez POPUS1 (Post Office Processor Utility Subsystem). Procesory POPUS1 zostały później zainstalowane w Lancaster House w Liverpoolu, a także w Cambridge. Później one również zostały zastąpione znacznie mniejszym systemem znanym jako R2PU lub Release 2 Processor Utility. Były to cztery procesory na klaster i maksymalnie 8-klastrowy system, jak opisano powyżej. Z biegiem czasu, w miarę rozwoju systemu, dodawano kolejne klastry „CCP / Performance 3” (klastry 5, 6, 7 i 8) przy użyciu bardziej nowoczesnego sprzętu, podobnego do technologii komputerowej z końca lat 90., podczas gdy oryginalne klastry przetwarzania od 0 do 3 zostały rozbudowane np. o większe sklepy (więcej pamięci RAM). W tym odpornym na awarie systemie istniało wiele bardzo zaawansowanych funkcji, które pomagają wyjaśnić, dlaczego są one nadal używane – takie jak wykrywanie i odzyskiwanie samoczynnych usterek, pamięć RAM z podtrzymaniem bateryjnym, pamięć na dysku lustrzanym, automatyczna wymiana uszkodzonej jednostki pamięci, możliwość wypróbuj nowe oprogramowanie (i przywróć, jeśli to konieczne) do poprzedniej wersji. Ostatnio dyski twarde w klastrach CCP zostały zastąpione dyskami półprzewodnikowymi w celu zwiększenia niezawodności.
W dzisiejszych czasach wszystkie przełączniki System X pokazują maksymalnie 12 klastrów przetwarzania; 0–3 to klastry oparte na czterech procesorach systemu X, a pozostałe osiem pozycji można zapełnić klastrami CCP, które zajmują się obsługą całego ruchu. Podczas gdy status quo dla dużego przełącznika System X to posiadanie czterech klastrów głównych i czterech klastrów CCP, istnieje jeden lub dwa przełączniki, które mają cztery klastry główne i sześć klastrów CCP. Klastry CCP ograniczają się tylko do obsługi połączeń, istniała możliwość przepisania oprogramowania wymiany w celu zaakceptowania klastrów CCP, ale zostało to złomowane jako zbyt kosztowne rozwiązanie, aby zastąpić system, który już działał dobrze. Jeśli klaster CCP ulegnie awarii, System X automatycznie przeniesie swój udział w obsłudze połączeń do innego klastra CCP, jeśli żadne klastry CCP nie będą dostępne, wówczas główne klastry giełdy zaczną przejmować obsługę połączeń oraz Wymieniać się.
Jeśli chodzi o strukturę, procesor System X jest konfiguracją „jeden master, wiele urządzeń podrzędnych” — klaster 0 jest określany jako klaster bazowy, a wszystkie inne klastry są od niego efektywnie zależne. Jeśli klaster podrzędny zostanie utracony, obsługa połączeń dla wszelkich zależnych od niego tras lub koncentratorów również zostanie utracona; jednak jeśli klaster bazowy zostanie utracony, cała wymiana przestaje działać. Jest to bardzo rzadkie zjawisko, ponieważ ze względu na konstrukcję Systemu X odizoluje on problematyczny sprzęt i zgłosi błąd. Podczas normalnej pracy najwyższym poziomem zakłóceń będzie prawdopodobnie ponowne uruchomienie klastra podstawowego, wszystkie funkcje wymiany zostaną utracone na 2–5 minut, podczas gdy klaster podstawowy i jego urządzenia podrzędne powrócą do trybu online, ale później wymiana będzie nadal działać z uszkodzonym sprzęt na białym tle.
Podczas normalnej pracy klastry przetwarzania na giełdzie będą wykorzystywane w zakresie 5-15%, z wyjątkiem klastra podstawowego, który zwykle będzie korzystał z 15-25%, osiągając nawet 45% - wynika to z obsługi klastra podstawowego znacznie więcej operacji i procesów niż jakikolwiek inny klaster na przełączniku.
Edycje Systemu X
System X przeszedł dwie główne edycje, Mark 1 i Mark 2, odnosząc się do używanej macierzy przełączników.
Jako pierwszy wprowadzono cyfrowy przełącznik abonencki Mark 1 (DSS). Jest to konfiguracja przełączników czasoprzestrzennych z teoretyczną maksymalną macierzą 96x96 przełączników czasowych. W praktyce maksymalny rozmiar przełącznika to macierz Time Switch 64x64. Każdy przełącznik czasowy jest duplikowany na dwie płaszczyzny bezpieczeństwa, 0 i 1. Pozwala to na sprawdzanie błędów między płaszczyznami i wiele opcji routingu w przypadku wykrycia błędów. Każdy wyłącznik czasowy na jednej płaszczyźnie może być nieczynny i może być zachowana pełna funkcja przełącznika, jednak jeśli jeden wyłącznik czasowy na płaszczyźnie 0 jest wyłączony, a drugi na płaszczyźnie 1 jest wyłączony, łącza między nimi są tracone. Podobnie, jeśli wyłącznik czasowy ma wyprowadzoną zarówno płaszczyznę 0, jak i 1, wówczas wyłącznik czasowy jest izolowany. Każda płaszczyzna wyłącznika czasowego zajmuje jedną półkę w grupie trzypółkowej – dolna półka to płaszczyzna 0, górna to płaszczyzna 1, a środkowa półka zajmuje do 32 DLT (Digital Line Terminations). DLT to 32-kanałowe łącze PCM 2048 kb/s przychodzące i wychodzące z centrali. Przełącznik kosmiczny jest bardziej skomplikowaną jednostką, ale ma nazwę wahającą się od AA do CC (lub BB w powszechnym użyciu), płaszczyznę 0 lub 1 oraz, ze względu na sposób jego rozmieszczenia, segment parzysty lub nieparzysty, oznaczony przez kolejne 0 i 1. Nazwa przełącznika spacji w oprogramowaniu może więc wyglądać tak. SSW H'BA-0-1. Przełącznik przestrzeni jest jednostką, która zapewnia logiczne połączenie krzyżowe ruchu przez przełącznik, a przełączniki czasowe są od niego zależne. Podczas pracy nad przełącznikiem kosmicznym konieczne jest upewnienie się, że reszta przełącznika jest w dobrym stanie, ponieważ ze względu na jego układ wyłączenie nieparzystego lub parzystego segmentu przełącznika kosmicznego „zabije” wszystkie zależne od niego przełączniki czasowe w tym celu samolot. Mark 1 DSS jest kontrolowany przez potrójny zestaw jednostek kontroli połączeń (CCU), które działają w większości 2/3 w celu sprawdzania błędów i są stale monitorowane przez zduplikowaną jednostkę monitorowania alarmów (AMU), która zgłasza błędy do procesu obsługi DSS do podjęcia odpowiednich działań. CCU i AMU odgrywają również rolę w testowaniu diagnostycznym Mark 1 DSS.
Jednostka Mark 1 System X jest wbudowana w zestawy, każdy o długości 8 szaf, i może być 15 lub więcej zestawów. Względy dotyczące przestrzeni, zapotrzebowania na moc i chłodzenie doprowadziły do powstania modelu Mark 2.
Mark 2 DSS ("DSS2") to późniejsza wersja, która nadal używa tego samego systemu procesorowego co Mark 1, ale wprowadziła poważne i bardzo potrzebne poprawki zarówno do fizycznego rozmiaru przełącznika, jak i sposobu jego działania. Jest to światłowodowa matryca przełączająca czasoprzestrzeń, czasoprzestrzeń i czasoprzestrzeń, łącząca maksymalnie 2048 systemów PCM 2 Mb/s, podobnie jak Mark 1; jednak sprzęt jest znacznie bardziej kompaktowy.
Czterostojakowa grupa Mk1 CCU i AMU zniknęła i została zgrabnie zastąpiona przez pojedynczy stojak do sterowania połączeniami, składający się z zewnętrznych modułów przełączających (OSM), centralnych modułów przełączających (CSM) i odpowiedniego sprzętu interfejsu przełącznika/procesora. Półki Timeswitch zostały zastąpione półkami Digital Line Terminator Group (DLTG), z których każda zawiera dwa DLTG, składające się z 16 tablic Double Digital Line Terminator (DDLT) i dwóch multiplekserów komunikacji liniowej (LCM), po jednym dla każdej płaszczyzny bezpieczeństwa. Moduły LCM są połączone światłowodem przez łącze czterdziestu megabitów z modułami OSM. W sumie w pełnowymiarowej jednostce Mk2 DSS znajdują się 64 DLTG, co jest analogiczne do 64 przełączników czasowych jednostki Mk1 DSS. Jednostka Mk2 DSS jest znacznie mniejsza niż Mk1, a przez to zużywa mniej energii, a także generuje mniej ciepła, z którym trzeba się uporać. Możliwe jest również bezpośrednie połączenie z transmisją SDH przez światłowód z szybkością 40 Mb/s, zmniejszając w ten sposób wykorzystanie 2 Mb/s DDF i dopływu SDH. Teoretycznie przełącznik tranzytowy (DMSU) może całkowicie łączyć się z SDH przez światłowód bez żadnego DDF. Ponadto, ze względu na całkowicie zmienioną konstrukcję i układ przełącznika, przełącznik Mk2 jest nieco szybszy niż Mk1 (chociaż rzeczywista różnica jest znikoma w praktyce). Jest również znacznie bardziej niezawodny, mając wiele mniej dyskretnych komponentów w każdej z jego sekcji, oznacza to, że jest znacznie mniej błędów, a gdy coś pójdzie nie tak, zwykle jest to kwestia wymiany karty powiązanej z jednostką oprogramowania, która uległa awarii, zamiast konieczności przeprowadzania diagnostyki w celu określenia możliwych lokalizacji punktu awarii, jak ma to miejsce w przypadku Mk1 DSS.
Podsystem transmisji komunikatów
Procesory centrali Systemu X komunikują się z jej koncentratorami i innymi centralami za pomocą podsystemu transmisji komunikatów (MTS). Łącza MTS są „przybijane” między węzłami poprzez zmianę przeznaczenia poszczególnych cyfrowych kanałów mowy o przepustowości 64 kb/s na przełączniku na stałe ścieżki, przez które przekazywane są komunikaty sygnalizacyjne. Przesyłanie wiadomości do i z koncentratorów odbywa się za pomocą zastrzeżonego przesyłania wiadomości, przesyłanie wiadomości między wymianami odbywa się za pomocą przesyłania wiadomości C7/SS7 . Obsługiwane są protokoły specyficzne dla Wielkiej Brytanii i warianty ETSI. Możliwe było również użycie sygnalizacji związanej z kanałem, ale ponieważ giełdy w Wielkiej Brytanii i Europie stały się cyfrowe w tej samej epoce, było to rzadko wykorzystywane.
System wymiany
Wiele z central systemu X zainstalowanych w latach 80-tych nadal funkcjonowało w latach 2010-tych.
System X miał zostać wymieniony na sprzęt softswitch Next Generation w ramach programu BT 21st Century Network (21CN) . Niektórzy inni użytkownicy Systemu X – w szczególności Jersey Telecom i Kingston Communications – wymienili swoje urządzenia Systemu X z komutacją obwodów na softswitche Marconi XCD5000 (które miały zastąpić NGN dla Systemu X) i wielousługowe węzły dostępowe Access Hub . Jednak pominięcie Marconiego na liście dostawców 21CN firmy BT, brak odpowiedniego zastępczego przełącznika programowego, który byłby odpowiedni dla niezawodności Systemu X, oraz przesunięcie uwagi z telefonii na łączność szerokopasmową, wszystko to doprowadziło do utrzymania znacznej części majątku Systemu X. Późniejsze wersje oprogramowania pozwalają na podłączenie większej liczby koncentratorów do rdzenia wymiany, a tym samym BT racjonalizuje swój majątek SystemX poprzez ponowne rodzicielstwo koncentratorów ze starych central z Mk1 DSS na nowsze centrale z Mk2 DSS, często przekształcając DMSU w CTLE (łączone łącze i lokalne wymiany). Zamknięcie później nadmiarowych central Mk1 umożliwia zaoszczędzenie powierzchni, kosztów zasilania i chłodzenia, przy całkowitym oddaniu niektórych budynków.