Sistema de conmutación de barras cruzadas número cinco

El sistema de conmutación de barras cruzadas número cinco ( conmutador 5XB ) es un conmutador telefónico para centrales telefónicas diseñado por Bell Labs y fabricado por Western Electric a partir de 1947. Se utilizó en el sistema Bell principalmente como conmutador telefónico de Clase 5 en la red telefónica pública conmutada (RTPC) hasta principios de la década de 1990, cuando fue reemplazado por sistemas de conmutación electrónica . Se utilizaron variantes como sistemas combinados de Clase 4 y Clase 5 en zonas rurales, y como conmutador TWX .

El sistema 5XB se diseñó originalmente para brindar las ventajas de la conmutación de barras cruzadas a pueblos y ciudades pequeñas con solo unos pocos miles de líneas telefónicas . ^{[ 1 ]} El tamaño inicial típico era de 3000 a 5000 líneas, pero el sistema tenía una capacidad de crecimiento prácticamente ilimitada. La anterior barra cruzada urbana 1XB era impracticablemente costosa en instalaciones pequeñas, ^{[ 2 ]} y tenía dificultades para manejar grandes grupos troncales. El sistema 5XB se convirtió a relés de resorte de alambre en la década de 1950 ^{[ 3 ]} y se actualizó en la década de 1960 para dar servicio a centrales con decenas de miles de líneas. La variante final de barra cruzada 5A , producida a partir de 1972, estaba disponible solo en tamaños de 990 y 1960 líneas, ^{[ 4 ]} y generalmente se entregaba en un palé , en lugar de ensamblarse en el sitio como era habitual para centrales más grandes.

5XB introdujo el principio de devolución de llamada , en el que el tren de conmutación de concentración inicial desde la línea hasta el receptor de dígitos se desconectaba por completo al finalizar la llamada para que sus enlaces pudieran reutilizarse inmediatamente para esta u otra llamada. ^{[ 5 ]} Esto contrasta con los sistemas de barra cruzada anteriores, donde el tren de conmutación original simplemente se construía y expandía a medida que se conectaba la llamada, y no se desconectaba en favor de uno completamente nuevo. También utiliza la misma matriz de conmutación de cuatro etapas para las llamadas entrantes y salientes, en lugar de una matriz separada, como se hacía en los sistemas anteriores. Estos avances tuvieron el efecto general de simplificar la matriz de conmutación y utilizarla como un "servicio" en lugar de como una parte inmutable de la llamada, como ocurría en la mayoría de los sistemas anteriores.

Todas las líneas terminan en tramas de enlace de línea (LLF) y todos los troncales y la mayoría de los circuitos de servicio en tramas de enlace de troncales (TLF). Cada TLF está conectado a todos los LLF mediante al menos diez conectores . Las llamadas de los abonados se originan en las tramas de enlace de línea y pasan por las tramas de enlace de troncales en su camino hacia sus destinos. ^{[ 6 ]}

Marco de enlace de línea

Los bastidores de enlace de línea (LLF) son conjuntos de conmutadores de barra transversal de 10x20 en dos o más bahías. Los conmutadores de la primera bahía tienen sus múltiplos horizontales, o "cables banjo", cortados por la mitad, dividiendo así cada conmutador en un conmutador de línea y un conmutador de unión . Cada uno de los diez conmutadores de unión tiene diez uniones en sus diez verticales, y cada uno de sus diez niveles se cableó como un enlace de línea, a uno de los diez conmutadores de línea del LLF. De esta forma, el bastidor de enlace de línea termina 100 uniones. Cada unión tiene plena disponibilidad para cualquier número de cientos de líneas que existan, a través de los cien enlaces de línea. El número de líneas, y por lo tanto la relación de concentración de línea (LCR), se diseñó en función de la ocupación prevista.

Cada conmutador de línea en esta primera bahía mixta tiene nueve líneas en nueve de sus verticales, estando el décimo vertical reservado para fines de prueba. Además de las 90 líneas en estos conmutadores, cada LLF tiene al menos una bahía de conmutador de línea simple, con diez conmutadores de línea adicionales que transportan 200 líneas. Por lo tanto, el tamaño mínimo de un LLF es de 290 líneas para una relación de concentración de línea de 2,9:1. Opcionalmente, tiene otro bastidor, con diez conmutadores más y otras 200 líneas, y así sucesivamente, hasta una relación de concentración de línea máxima de 5,9:1, ya que todos comparten los mismos cien enlaces de línea. El circuito de línea es muy similar al de 1XB , con un relé de línea para alertar a la central sobre una condición de disparo, y los contactos fuera de normalidad de la vertical del conmutador que funcionan como relé de corte.

Para fines de control, las líneas de abonado en los conmutadores del LLF se dividen en grupos verticales de cincuenta, con cinco unidades de línea en cada uno de los diez conmutadores. Cada grupo vertical se divide en cinco archivos verticales de diez líneas, lo cual es importante porque la clase de servicio, o identificación del grupo de clientes en las oficinas posteriores de Centrex , es compartida por las diez líneas del archivo vertical. El personal de las oficinas de Centrex pasaba mucho tiempo subido a escaleras, recableando los campos de datos de Clase de Servicio en la parte superior del LLF.

Hacia el final de la vida útil de 5XB, el tamaño del grupo de empalmes y, por lo tanto, la eficiencia de los enlaces de las oficinas más grandes, se incrementó mediante el uso de bastidores de enlace de línea auxiliar (ALL). El ALL es una bahía con diez conmutadores de empalmes, dividida como de costumbre en dos mitades. Una mitad tiene en sus niveles los enlaces de línea de una LLF par y en sus verticales, los empalmes de la LLF vecina impar; la otra mitad es a la inversa. De esta manera, cada LLF puede usar los empalmes de su compañera si el marcador no encuentra una ruta libre en el primer intento. Dado que son pares e impares, sus empalmes aparecen en lados opuestos de los conmutadores de empalmes troncales, lo que permite el acceso también a los enlaces troncales de la compañera. Las conexiones a través del ALL solo se usaban en períodos de mucho tráfico.

Como en diseños anteriores, la supervisión de las llamadas entrantes se realiza mediante conjuntos de relés conocidos como circuitos troncales de entrada , que se ubican en el punto de entrada justo fuera de la red de conmutación. A diferencia de los diseños anteriores, los circuitos troncales de salida se utilizan para las funciones de salida equivalentes. Esto significa que los conectores , que tienen el mismo nombre que los sistemas de barra transversal anteriores, se simplifican y ahora son solo cables que proporcionan enlaces entre líneas y troncales. Los circuitos troncales de salida, que se ubican en el borde exterior de la red de conmutación, son responsables de la supervisión del lado de origen. Dado que los diferentes troncales de salida se conectan a diferentes lugares y se utilizan para diferentes llamadas, sus conjuntos de relés pueden especializarse para un tipo particular de señalización o medición de llamadas (véase contabilidad automática de mensajes ) u otra particularidad. Así, un troncal TSPS puede proporcionar control total a un operador, mientras que un troncal de señalización E y M puede realizar el tipo de señalización requerida para una línea privada de larga distancia, mientras que un troncal de salida local puede ser más simple.

Gracias a este circuito troncal más complejo, los troncales salientes se seleccionan mediante un método más rápido y versátil que la prueba de manguito utilizada anteriormente. Cada circuito troncal proporciona una conexión a tierra en un cable FT para indicar la inactividad. Los cables FT de los troncales de un grupo específico se conectan cruzadamente a un cable FTC (común de prueba de trama) del marco de enlace troncal en el que aparece, para indicar que el TLF tiene uno o más troncales inactivos en ese grupo. El relé de ruta en el marcador de finalización conecta relés de sensor a todos los marcos de enlace troncal, lo que permite al marcador elegir un TLF que tenga un troncal inactivo y luego conectarse a ese troncal a través del conector de enlace troncal (TLC) para elegir uno de esos troncales inactivos. Este método de dos pasos, junto con la mezcla del tráfico entrante y saliente, distribuyó el tráfico de manera más uniforme, aliviando así los problemas de congestión del enlace que a menudo surgían con los métodos anteriores que restringían un grupo de troncales a uno o dos marcos de conmutación salientes.

Este método es menos eficiente para los teléfonos de monedas , que requieren señalización especial. En las zonas urbanas, estos teléfonos eran atendidos por centrales más antiguas que contaban con interconexiones separadas para teléfonos de monedas. Cuando la central 5XB era la única, se idearon varios métodos alternativos. Los teléfonos convencionales y los de monedas compartían las troncales de monedas, más complejas y costosas, o bien se establecían rutas separadas, o bien las troncales de monedas se conectaban mediante conmutadores en tándem , incluyendo la propia 5XB como su tándem. En este último caso, la llamada debía utilizar dos conexiones a través de la matriz de conmutación: una para conectar la línea con la troncal de supervisión de monedas y otra para conectar esa troncal con la troncal de salida.

También resultaba menos eficiente para las llamadas en tándem, ya que la red no permite conectar directamente una línea troncal con otra. En su lugar, cada línea troncal entrante con capacidad para realizar llamadas en tándem debe tener la apariencia de una trama de enlace de línea, como si fuera una línea. Para reducir costes, las líneas troncales entrantes se dividían en grupos, algunos con capacidad para llamadas en tándem y otros sin ella. Esta complicación se evitaba en lugares lo suficientemente grandes como para justificar el coste de un conmutador de llamadas en tándem independiente.

La conexión de troncales a registros entrantes y emisores salientes no se realiza a través de la estructura de voz de cuatro etapas. En cambio, se realiza a través de una red de interconexión de una sola etapa dedicada, conocida como enlace de registro entrante (IRL) o enlace de emisor saliente (OSL), respectivamente. Los registros y emisores están agrupados de diez en diez, asignándose uno a cada nivel de tantos conmutadores de interconexión como sean apropiados para el tráfico que puedan manejar. Las diferentes troncales se conectan a diferentes IRL u OSL según el tipo de señalización que utilicen; es decir, IRDP, IRRP (ver conmutador de panel ) o IRMF .

Los sistemas anteriores utilizan relés en el circuito troncal de entrada para controlar el timbre y devolver el tono de ocupado. 5XB utiliza un interruptor de selección de timbre (RSS): un interruptor de barra transversal con diez verticales, que sirve a diez troncales. ^{[ 7 ]} Los distintos niveles proporcionan varios tonos y corriente de timbre de varias duraciones y cadencias (especialmente útil para líneas compartidas ). Los niveles 0 y 1 se utilizan como niveles discriminatorios para establecer la polaridad para el timbre selectivo en el lado de la punta o el lado del timbre . Se utiliza un relé RT de resorte de alambre especialmente sensible para detectar que se descuelga una línea que está sonando, liberar el imán de retención del RSS y activar el relé de supervisión blindado para que la supervisión de respuesta de batería inversa se devuelva al extremo de origen.

Los métodos de devolución de llamada, de tren único y otros métodos sofisticados requieren controles más complejos, pero aumentaron la eficiencia y se convirtieron en estándar para diseños posteriores. El 5XB también separa los registros para recibir dígitos de los emisores para enviarlos. Esta complejidad requiere una mayor transmisión de datos entre los circuitos de control, pero reduce considerablemente el tiempo de retención de los emisores y aumenta la eficiencia y la versatilidad generales sin tener que incorporar dicha versatilidad en emisores grandes, numerosos y complejos, como ocurría en sistemas anteriores .

Los registros de origen (OR) están conectados al marco de enlace troncal (TLF). En el 5XB original, un marcador, una vez alertado de una condición de disparo, selecciona un OR mediante el mismo mecanismo que utiliza para seleccionar un troncal, identifica una ruta libre entre la línea y el OR, carga en el OR la ​​información necesaria para su posterior procesamiento (como el equipo de línea y la clase de servicio) y se libera. A continuación, el OR recibe los dígitos (rotativos o tonales), los almacena en paquetes de relés de láminas y utiliza el pretraductor para determinar cuántos dígitos debe recibir antes de volver a llamar al marcador para completar la llamada.

Los sistemas 5XB más grandes se construyeron en la década de 1960 con más marcadores. Para ahorrar dinero, los marcadores se dividieron en dos tipos: marcadores de tono de marcado (DTM), que solo conectaban la línea con la central telefónica, y marcadores de finalización (CM), mucho más complejos y costosos, para completar la llamada hacia o desde una línea troncal. Los CM tienen, entre otras funciones, la capacidad de traducir los primeros 3 dígitos de un número de teléfono (o 6 cuando se utiliza un traductor de área extranjera independiente) para identificar las líneas troncales salientes correctas y gestionarlas.

Los conectores , similares en función a los buses de datos dentro de la CPU de una computadora, conectan los marcadores con el equipo periférico. Cada conector está compuesto por relés grandes de 30 contactos cada uno, para conectar todos los cables mediante los cuales el marcador intercambiaría información y señales de control. Por ejemplo, cada uno de los paquetes de láminas oblongas en un OR tendría que conectarse mediante cinco cables a través del conector del marcador de registro de origen para transmitir el código de dos de cinco que representa un dígito marcado. Para mayor velocidad, la transferencia es completamente paralela, lo que requiere muchos relés grandes para conectar tantos cables. Los conectores que responden a la solicitud de acción de un circuito periférico reciben el nombre del circuito solicitante y "marcador", como en ORMC o IRMC. Los conectores cuyo uso fue solicitado por un marcador reciben el nombre únicamente del circuito al que se conectan, como en conector emisor, conector de enlace de línea y conector registrador de fallas.

Una de las desventajas de los sistemas paso a paso y otros sistemas primitivos es que la preferencia para elegir troncales o enlaces selectores es fija, y los enlaces preferidos se utilizan con mayor frecuencia, lo que provoca que el mismo hardware defectuoso bloquee los intentos de llamada repetidos hasta que se retire del servicio. Los marcadores 5XB se diseñaron para rotar las preferencias de tal manera que es muy improbable que se utilicen los mismos elementos del circuito en la siguiente llamada. Por lo tanto, si una llamada encuentra un problema con el equipo, es probable que un segundo intento tenga éxito.

En parte debido a esta decisión de diseño deliberada para proteger a los usuarios de fallas en los componentes, los pocos marcadores compartidos contienen una gran cantidad de circuitos de autocomprobación. Esto es factible porque hay pocos marcadores y beneficioso porque su correcto funcionamiento era fundamental. Por ejemplo, se verifican los códigos de dígitos para asegurar que exactamente dos de las cinco líneas estén activadas. Cuando los circuitos de autodiagnóstico integrados de un marcador detectan un error, se genera una tarjeta perforada en la estación de prueba que registra la falla para ayudar a los operadores a detectarla y diagnosticar su origen. La perforadora de tarjetas, junto con algunas tarjetas, es visible en la parte inferior izquierda de la imagen del marco de prueba que se muestra a continuación.

En mayor medida que en diseños anteriores, las instalaciones de prueba se centralizan en un bastidor de prueba maestro (MTF). Este complejo equipo está cableado a todos los equipos de control comunes y puede, por ejemplo, probar automáticamente las capacidades de los receptores de dígitos para operar a diferentes velocidades, voltajes y otros parámetros. ^{[ 8 ]} El MTF puede seleccionar troncales salientes específicas, incluyendo la prueba de la capacidad de los marcadores para seleccionar diferentes líneas a troncales específicas. Esta instalación de prueba se volvió más valiosa a medida que Centrex , la marcación directa de distancia y otras innovaciones añadieron más complejidad a las tareas de traducción y selección de troncales. Cuando se utiliza para probar líneas, el MTF puede probar traducciones y realizar pruebas de voltímetro para detectar desequilibrios de impedancia y otras condiciones eléctricas que pueden afectar el servicio. ^{[ 9 ]}

Otros equipos de prueba incluyen un bastidor de prueba de aislamiento de línea y un bastidor de prueba de troncales automático. Este último se operaba a través de un lector de cintas de teletipo y realizaba pruebas de troncales basadas en instrucciones codificadas en cinta perforada de 5 niveles . Un bastidor de prueba de traductor AMA automatizado verificaba el cableado incorrecto que podría causar errores de facturación. Un panel de prueba de troncales salientes no automatizado permite verificaciones de voltímetro y señalización en troncales a oficinas remotas, ^{[ 10 ]} liberando al MTF de esta tarea tediosa. Cada troncal saliente está representada por dos conectores: uno para el acceso de prueba para el voltímetro y los circuitos del transmisor, y otro para la operación de ocupado. El bastidor de prueba maestro podía anular un estado de ocupado cuando fuera necesario.

La primera central telefónica con capacidad para realizar llamadas internacionales directas ( IDDD ) en Estados Unidos fue la central LT-1, ubicada en el décimo piso del edificio de la central telefónica de 435 West 50th Street en Manhattan, Nueva York. Un grupo de sus emisores MF estaba equipado para cumplir con los requisitos únicos de doble pulso de salida de dicho servicio. La mayoría de las nuevas centrales 5XB urbanas de gran tamaño en los años posteriores contaban con IDDD, y algunas de las existentes se adaptaron a este sistema, pero la mayoría omitió la capacidad de doble pulso de salida, función que desempeñaba el sistema TSPS .

Aprovechando también la versatilidad superior de 5XB, Centrex se inventó como un paquete de servicios. Posteriormente, los conmutadores de control de programas almacenados permitieron funciones de servicio más amplias. Autovon utilizó originalmente una versión de cuatro hilos de 5XB, con un marcador más complejo para implementar su sistema de enrutamiento poligrid no jerárquico. Los circuitos troncales tenían lógica y almacenamiento de datos adicionales integrados para implementar la precedencia y la preempción multinivel .

El servicio de videoteléfono llegó a principios de la década de 1970. El conmutador 1ESS ya estaba en servicio y proporcionaba una base más sofisticada para servicios avanzados, pero aún no estaba tan ampliamente disponible, por lo que se designó el 5XB como vehículo de conmutación. Cada línea de videoteléfono tiene seis cables: el par de conversación, un par de transmisión de video y un par de recepción de video. Se diseñó una nueva matriz de conmutación de banda ancha utilizando una versión de 6 cables de conmutadores de barra transversal tipo B, dos de los cuales estaban conectados a tierra, lo que disminuía la diafonía para los dos pares de video. Al completar una llamada de videoteléfono, el marcador de finalización primero seleccionaba la línea o troncal a la que se completaría la parte de audio de la llamada y luego configuraba tanto los conmutadores de audio como los de video. Los conmutadores remotos de banda ancha (WBRS) se instalaron en centrales más pequeñas, como concentradores de video para líneas que estaban fuera del alcance de video de una central más grande que había recibido la función de videoteléfono.

• Interruptor de panel
• Interruptor 1XB
• Interruptor 1ESS

• Historia de 5XB