Interruptor de barra transversal

Un tipo de central telegráfica de mediados del siglo XX consistía en una cuadrícula de barras de latón verticales y horizontales con un orificio en cada intersección ( véase la imagen superior). El operador insertaba un pasador metálico para conectar una línea telegráfica con otra.

Un conmutador de barras cruzadas de telefonía es un dispositivo electromecánico para conmutar llamadas telefónicas . El primer diseño de lo que hoy se conoce como conmutador de barras cruzadas fue el selector de coordenadas de Western Electric , de la compañía Bell , de 1915. Para ahorrar en sistemas de control, este sistema se organizó según el principio de conmutación o selector por pasos, en lugar del principio de enlace. Su uso fue escaso en Estados Unidos, pero la agencia gubernamental sueca Televerket fabricó su propio diseño (el diseño de Gotthilf Betulander de 1919, inspirado en el sistema de Western Electric) y lo utilizó en Suecia desde 1926 hasta la digitalización en la década de 1980 en conmutadores modelo A204 de tamaño pequeño y mediano. El diseño del sistema utilizado en las centrales de barras cruzadas 1XB de AT&T Corporation , que entraron en servicio comercial en 1938, desarrollado por Bell Telephone Labs , se inspiró en el diseño sueco, pero se basó en el principio de enlace redescubierto. En 1945, se instaló en Suecia un diseño similar de Televerket, lo que permitió aumentar la capacidad del conmutador modelo A204. Debido al retraso provocado por la Segunda Guerra Mundial, a partir de la década de 1950 se instalaron varios millones de líneas 1XB urbanas en Estados Unidos.

En 1950, la empresa sueca Ericsson desarrolló sus propias versiones de los sistemas 1XB y A204 para el mercado internacional. A principios de la década de 1960, las ventas de conmutadores de barra cruzada de la empresa superaron las de su sistema de conmutación rotativa de 500 líneas. La conmutación de barra cruzada se extendió rápidamente al resto del mundo, reemplazando la mayoría de los diseños anteriores, como los sistemas Strowger (paso a paso) y Panel , en las instalaciones más grandes de EE. UU. Tras su introducción con control totalmente electromecánico, se fueron perfeccionando gradualmente para incorporar control electrónico completo y diversas funciones de llamada , incluyendo códigos cortos y marcación rápida. En el Reino Unido, la empresa Plessey produjo una gama de centrales de barra cruzada TXK , pero su despliegue generalizado por parte del Servicio Postal Británico comenzó más tarde que en otros países, y luego se vio obstaculizado por el desarrollo paralelo de los sistemas de relés de láminas TXE y de centrales electrónicas, por lo que nunca lograron un gran número de conexiones de clientes, aunque sí tuvieron cierto éxito como centrales de conmutación en tándem .

Los conmutadores de barra transversal utilizan matrices de conmutación formadas por una disposición bidimensional de contactos en formato x-y. Estas matrices se accionan mediante una serie de barras horizontales situadas sobre los contactos. Cada barra de selección puede moverse verticalmente mediante electroimanes para acceder a dos niveles de la matriz. Un segundo conjunto de barras verticales de retención se sitúa perpendicularmente al primero (de ahí su nombre, "barra transversal") y también se acciona mediante electroimanes. Las barras de selección incorporan contactos de alambre con resorte que permiten a las barras de retención accionar los contactos situados debajo de ellas. Cuando los electroimanes de selección y retención se mueven secuencialmente, atrapan uno de los contactos de resorte para cerrar los contactos en el punto de cruce de las dos barras. De esta forma, se establece la conexión a través del conmutador, como parte del proceso de configuración de una ruta de llamada en la central telefónica. Una vez establecida la conexión, el imán de selección se libera para que pueda utilizar sus otros contactos para otras conexiones, mientras que el imán de retención permanece energizado durante la llamada para mantener la conexión. En el Reino Unido, la interfaz de conmutación de barras cruzadas se conocía como conmutador TXK o TXC (interruptor de barras cruzadas de central telefónica).

Sin embargo, el interruptor de barra transversal Bell System Tipo B de la década de 1960 fue el de mayor producción. La mayoría eran interruptores de 200 puntos, con veinte verticales y diez niveles de tres cables. Cada barra de selección tiene diez contactos, de modo que cualquiera de los diez circuitos asignados a las diez verticales puede conectarse a cualquiera de los dos niveles. Cinco barras de selección, cada una capaz de girar hacia arriba o hacia abajo, permiten elegir entre diez enlaces para la siguiente etapa de conmutación. Cada punto de cruce en este modelo en particular conectaba seis cables. Los contactos verticales fuera de la normal, junto a los imanes de retención, están alineados en la parte inferior del interruptor. Realizan funciones lógicas y de memoria, y la barra de retención los mantiene en la posición activa mientras la conexión esté activa. Los contactos horizontales fuera de la normal, situados a los lados del interruptor, se activan mediante las barras horizontales cuando los imanes de mariposa los hacen girar. Esto solo ocurre mientras se establece la conexión, ya que los imanes de mariposa solo se energizan en ese momento.

La mayoría de los interruptores Bell System estaban diseñados para conectar tres cables, incluyendo la punta y el anillo de un circuito de par balanceado y un cable de manguito para control. Muchos conectaban seis cables, ya sea para dos circuitos distintos o para un circuito de cuatro cables u otra conexión compleja. La barra transversal miniatura Bell System Tipo C de la década de 1970 era similar, pero los dedos se proyectaban hacia adelante desde la parte posterior y las barras de selección tenían paletas para moverlas. La mayoría de los Tipo C tenían doce niveles; estos eran los menos comunes de diez niveles. La Minibar de Northern Electric utilizada en el interruptor SP1 era similar pero aún más pequeña. El Multiswitch Pentaconta de ITT de la misma época generalmente tenía 22 verticales, 26 niveles y de seis a doce cables. Los interruptores de barra transversal de Ericsson a veces tenían solo cinco verticales.

Para uso en instrumentación, James Cunningham, Son and Company ^{[ 5 ]} fabricó conmutadores de barra cruzada de alta velocidad y muy larga vida útil ^{[ 6 ]} con piezas mecánicas físicamente pequeñas que permitían un funcionamiento más rápido que los conmutadores de barra cruzada de tipo telefónico. Muchos de sus conmutadores tenían la función AND booleana mecánica de los conmutadores de barra cruzada telefónicos, pero otros modelos tenían relés individuales (una bobina por punto de cruce) en matrices, conectando los contactos del relé a los buses [x] e [y]. Estos últimos tipos eran equivalentes a relés separados; no tenían una función AND lógica incorporada. Los conmutadores de barra cruzada de Cunningham tenían contactos de metales preciosos capaces de manejar señales de milivoltios.

Las primeras centrales de conmutación de barras cruzadas se dividían en un lado de origen y un lado de destino, mientras que las posteriores y más destacadas centrales SP1 y 5XB de Canadá y Estados Unidos no lo hacían. Cuando un usuario descolgaba el teléfono , el bucle de línea resultante, que activaba el relé de línea del usuario, hacía que la central conectara el teléfono del usuario con un emisor de origen, que devolvía al usuario un tono de marcado. El emisor registraba entonces los dígitos marcados y los transmitía al marcador de origen, que seleccionaba una línea troncal de salida y activaba las distintas etapas de la central de conmutación de barras cruzadas para conectar al usuario que llamaba. El marcador de origen transmitía entonces al emisor los requisitos de finalización de la llamada troncal (tipo de pulso, resistencia de la línea troncal, etc.) y los datos del destinatario, y liberaba la conexión. El emisor retransmitía entonces esta información a un emisor de destino (que podía estar en la misma central o en una diferente). A continuación, el remitente utilizó un marcador de terminación para conectar al usuario que llamaba, a través del enlace entrante seleccionado, con el usuario llamado, e hizo que el relé de control enviara la señal de llamada al teléfono del usuario llamado y devolviera el tono de llamada al emisor.

La centralita de barras cruzadas en sí era sencilla: su diseño trasladaba toda la toma de decisiones lógicas a los elementos de control comunes , que eran muy fiables como conjuntos de relés. Los criterios de diseño especificaban tan solo dos horas de inactividad por mantenimiento cada cuarenta años, lo que suponía una gran mejora con respecto a los sistemas electromecánicos anteriores. El concepto de diseño de la centralita se prestaba a actualizaciones graduales, ya que los elementos de control podían sustituirse independientemente de los elementos de conmutación de llamadas. El tamaño mínimo de una centralita de barras cruzadas era relativamente grande, pero en zonas urbanas con una gran capacidad de línea instalada, la centralita completa ocupaba menos espacio que otras tecnologías de centrales de capacidad equivalente. Por este motivo, también solían ser las primeras centrales en ser sustituidas por sistemas digitales , que eran aún más pequeños y fiables.

A partir del conmutador 1XB , el método posterior y más común se basó en el principio de enlace y utilizó los conmutadores como puntos de cruce. Cada contacto móvil se multiplicaba a los demás contactos del mismo nivel mediante cableado de tira desnuda, a menudo apodado cableado banjo . ^{[ 7 ]} a un enlace en una de las entradas de un conmutador en la siguiente etapa. El conmutador podía manejar su parte de tantas llamadas como niveles o verticales tuviera. Así, un intercambio con cuarenta conmutadores 10×10 en cuatro etapas podía tener cien conversaciones en curso. El principio de enlace era más eficiente, pero requería un sistema de control complejo para encontrar enlaces libres a través de la matriz de conmutación .

Esto implicaba un control común , como se describió anteriormente: todos los dígitos se registraban y luego se transmitían al equipo de control común, el marcador , para establecer la llamada simultáneamente en todas las etapas de conmutación. Un sistema de barra transversal controlado por marcador tenía en el marcador un control central altamente vulnerable; este se protegía invariablemente mediante marcadores duplicados. La gran ventaja era que la ocupación del control en los conmutadores era del orden de un segundo o menos, lo que representaba los retardos de operación y liberación de las armaduras X-y-Y de los conmutadores. El único inconveniente del control común era la necesidad de proporcionar suficientes registradores de dígitos para gestionar el mayor nivel de tráfico originado previsto en la central.

El diseño del Plessey TXK 1 o 5005 utilizaba una forma intermedia, en la que se marcaba un camino claro a través de la matriz de conmutación mediante lógica distribuida, y luego se cerraba todo a la vez.

Las centrales de conmutación de barras cruzadas siguen en servicio comercial solo en unas pocas redes telefónicas. Las instalaciones conservadas se mantienen en museos , como el Museo de las Comunicaciones en Seattle, Washington, y el Museo de la Ciencia en Londres .

Las implementaciones de conmutadores de barra cruzada en semiconductores suelen constar de un conjunto de amplificadores o resincronizadores de entrada conectados a una serie de interconexiones dentro del dispositivo semiconductor. Un conjunto similar de interconexiones se conecta a los amplificadores o resincronizadores de salida. En cada punto de cruce de las barras, se implementa un transistor de paso que las conecta. Cuando el transistor de paso está activado, la entrada se conecta a la salida.

A medida que las tecnologías informáticas han mejorado, los conmutadores de barra transversal han encontrado aplicaciones en sistemas como las redes de interconexión multietapa que conectan las diversas unidades de procesamiento en un procesador paralelo de acceso a memoria uniforme con la matriz de elementos de memoria.