El Sistema X es el sistema de conmutación digital instalado en casi todas las centrales telefónicas del Reino Unido desde 1980 en adelante.
System X fue desarrollado por Post Office (que más tarde se convertiría en British Telecom ), GEC , Plessey y Standard Telephones and Cables (STC), y se mostró por primera vez en público en 1979 en la exposición Telecom 79 en Ginebra, Suiza. [1] STC se retiró del proyecto en 1982. En 1988, las divisiones de telecomunicaciones de GEC y Plessey se fusionaron para formar GPT , y Plessey fue posteriormente comprada por GEC y Siemens . A fines de la década de 1990, GEC adquirió la participación del 40% de Siemens en GPT. GEC cambió su nombre a Marconi en 1999.
Cuando Marconi fue vendido a Ericsson en enero de 2006, Telent plc conservó System X y continúa respaldándolo y desarrollándolo como parte de su negocio de servicios en el Reino Unido.
La primera unidad System X que entró en servicio público, en septiembre de 1980, se instaló en Baynard House , Londres, y era una "unidad de unión en tándem" que conmutaba llamadas telefónicas entre unas 40 centrales locales. La primera central digital local empezó a funcionar en 1981 en Woodbridge, Suffolk (cerca de la sede de investigación de BT en Martlesham Heath ). La última central troncal electromecánica de BT (en Thurso , Escocia ) se cerró en julio de 1990, completando la transición de la red troncal del Reino Unido a un funcionamiento puramente digital y convirtiéndose en el primer sistema telefónico nacional en lograrlo. Las últimas centrales locales electromecánicas, Crawford , Crawfordjohn y Elvanfoot , todas en Escocia, se cambiaron a digitales el 23 de junio de 1995 y las últimas centrales analógicas electrónicas, Selby , Yorkshire y Leigh on Sea , Essex, se cambiaron a digitales el 11 de marzo de 1998.
Además de en el Reino Unido, el System X se instaló en las Islas del Canal y varios sistemas se instalaron en otros países, aunque nunca alcanzó ventas de exportación significativas.
Aparte del System X, BT desarrolló la UXD5 ("unit exchange digital"), una pequeña centralita digital que resultaba rentable para comunidades pequeñas y remotas. Desarrollada por BT en Martlesham Heath y basada en la PABX Monarch , el primer ejemplo se puso en servicio en Glenkindie , Escocia, en 1979, el año anterior al primer System X. [2] Varios cientos de estas centrales fueron fabricadas por Plessey [3] e instaladas en zonas rurales, principalmente en Escocia y Gales. La UXD5 se incluyó como parte de la cartera cuando el System X se comercializó en otros países.
El Sistema X cubre tres tipos principales de equipos de conmutación telefónica. Los concentradores se encuentran generalmente en centrales telefónicas locales, pero pueden ubicarse en lugares remotos, en áreas menos pobladas. Los DLE y DMSU operan en las principales ciudades y brindan funciones de enrutamiento de llamadas. La arquitectura de red de BT designó las centrales como DLE/DMSU/DJSU, etc., pero otros operadores configuraron sus centrales de manera diferente según su arquitectura de red.
Dado que el diseño se centra en la fiabilidad, el principio arquitectónico general del hardware del System X es que toda la funcionalidad básica se duplica en dos "lados" (lado 0 y lado 1). Cualquier lado de un recurso funcional puede ser el "trabajador" y el otro un "en espera" en servicio. Los recursos se supervisan a sí mismos continuamente y, si se detecta una falla, el recurso asociado se marcará a sí mismo como "defectuoso" y el otro lado asumirá la carga instantáneamente. Esta configuración resiliente permite realizar cambios de hardware para reparar fallas o realizar actualizaciones sin interrumpir el servicio. Algunos componentes de hardware críticos, como los conmutadores y los generadores de formas de onda, se triplican y funcionan sobre la base de "cualquiera 2 de 3". Las CPU de un clúster de procesamiento R2PU se cuadruplican para conservar el 75 % de la capacidad de rendimiento con una fuera de servicio, en lugar del 50 % si simplemente se duplicaran. Las tarjetas de línea que proporcionan puertos de línea de cliente o las terminaciones E1 de 2 Mbit/s en el conmutador no tienen redundancia de "segundo lado", aunque un cliente puede tener varias líneas o una interconexión puede tener varios E1 para proporcionar resiliencia.
La unidad concentradora tiene cuatro subsistemas principales: módulos de línea, conmutador concentrador digital, unidades de terminación de línea digital (DLT) y unidad de control. Su propósito es convertir la voz de señales analógicas a formato digital y concentrar el tráfico para su posterior transmisión a la central local digital (DLE). También recibe información marcada del abonado y la pasa a los procesadores de la central para que la llamada pueda enrutarse a su destino. En circunstancias normales, no conmuta señales entre líneas de abonado, pero tiene una capacidad limitada para hacerlo si se pierde la conexión con el conmutador principal.
Cada unidad de módulo de línea analógica convierte señales analógicas de un máximo de 64 líneas de abonado en la red de acceso a las señales binarias digitales de 64 kilobit/s utilizadas en la red central. Esto se realiza muestreando la señal entrante a una velocidad de 8 kS/s y codificando cada muestra en una palabra de 8 bits utilizando técnicas de modulación por código de pulsos (PCM). El módulo de línea también elimina cualquier información de señalización de la línea de abonado, por ejemplo, dígitos marcados, y la pasa a la unidad de control. Hasta 32 módulos de línea están conectados a una unidad de conmutación de concentrador digital utilizando rutas de 2 Mbit/s, lo que proporciona a cada concentrador una capacidad de hasta 2048 líneas de abonado. El conmutador de concentrador digital multiplexa las señales de los módulos de línea utilizando multiplexación por división de tiempo y concentra las señales en hasta 480 intervalos de tiempo en E1 hasta el conmutador de central a través de las unidades de terminación de línea digital. Los otros dos intervalos de tiempo en cada canal se utilizan para la sincronización y la señalización. Estos son los intervalos de tiempo 0 y 16 respectivamente.
Dependiendo del hardware utilizado, los concentradores admiten los siguientes tipos de línea: líneas analógicas (ya sea grupos de líneas individuales o múltiples), ISDN2 ( ISDN de velocidad básica) e ISDN30 (ISDN de velocidad primaria). ISDN puede ejecutar protocolos DASS2 específicos del Reino Unido o ETSI (europeos). Sujeto a ciertas restricciones, un concentrador puede ejecutar cualquier combinación de tipos de línea, lo que permite a los operadores equilibrar los usuarios de ISDN comerciales con los usuarios residenciales para brindar un mejor servicio a ambos y eficiencia para el operador.
Las unidades concentradoras pueden funcionar de forma independiente como concentradores remotos o ubicarse junto con el núcleo de intercambio (conmutador y procesadores).
La centralita local digital (DLE) alberga una serie de concentradores y enruta las llamadas a diferentes DLE o DMSU según el destino de la llamada. El corazón de la DLE es el subsistema de conmutación digital (DSS), que consta de conmutadores horarios y un conmutador espacial. El tráfico entrante en las autopistas PCM de 30 canales desde las unidades concentradoras se conecta a los conmutadores horarios. El propósito de estos es tomar cualquier intervalo de tiempo individual entrante y conectarlo a un intervalo de tiempo saliente y así realizar una función de conmutación y enrutamiento. Para permitir el acceso a una amplia gama de rutas salientes, los conmutadores horarios individuales están conectados entre sí mediante un conmutador espacial. Las interconexiones de intervalos de tiempo se mantienen en mapas de conmutadores que se actualizan mediante software que se ejecuta en el subsistema de utilidades del procesador (PUS). La naturaleza de la arquitectura del conmutador horario-conmutador espacial es tal que es muy poco probable que el sistema se vea afectado por un conmutador temporal o espacial defectuoso, a menos que haya muchos fallos presentes. El conmutador es un conmutador "sin bloqueo".
La unidad de conmutación principal digital (DMSU) se ocupa de las llamadas que han sido enrutadas por DLE u otra DMSU y es un "conmutador de tránsito/troncal", es decir, no alberga ningún concentrador. Al igual que con los DLE, las DMSU se componen de un subsistema de conmutación digital y un subsistema de utilidad de procesador, entre otras cosas. En la red PSTN británica, cada DMSU está conectada a todas las demás DMSU del país, lo que permite una conectividad casi a prueba de congestión para las llamadas a través de la red. En el interior de Londres, las versiones especializadas de la DMSU, conocidas como DJSU, transportan únicamente el tráfico intralondinense. La red DMSU de Londres se ha ido eliminando gradualmente y se ha trasladado a conmutadores "NGS" más modernos a lo largo de los años a medida que la demanda de líneas telefónicas PSTN ha disminuido y BT ha tratado de recuperar parte de su espacio. El conmutador NGS al que se hace referencia es una versión de la línea de productos AXE10 de Ericsson , que se introdujo gradualmente entre finales de los años 1990 y principios de los años 2000.
Es común encontrar múltiples centrales telefónicas (switches) dentro del mismo edificio en las grandes ciudades del Reino Unido: DLE para los clientes conectados directamente y una DMSU para proporcionar los enlaces al resto del Reino Unido.
La central combinada troncal y local (CTLE) es una central que realiza las funciones de una DLE y una DMSU: tiene sus propios abonados conectados directamente y también actúa como conmutador de tránsito. Pueden utilizarla operadores de red más pequeños que tengan una pequeña cantidad de centrales.
El subsistema de utilidades del procesador (PUS) controla las operaciones de conmutación y es el cerebro del DLE o DMSU. Alberga el software de aplicaciones de procesamiento de llamadas, facturación, conmutación y mantenimiento (entre otros subsistemas de software). El PUS se divide en hasta ocho "grupos" según la cantidad de tráfico de telefonía que maneja la central. Cada uno de los primeros cuatro grupos de procesadores contiene cuatro unidades centrales de procesamiento (CPU), los almacenes de memoria principal (STR) y los dos tipos de memoria de respaldo (memoria primaria (RAM) y secundaria (disco duro)). El PUS se codificó con una versión del lenguaje de programación CORAL66 conocida como PO CORAL (Post Office CORAL), más tarde conocida como BTCORAL.
El procesador original que entró en servicio en la casa Baynard de Londres se conocía como procesador MK2 BL. Fue reemplazado en 1980 por el POPUS1 (Post Office Processor Utility Subsystem). Los procesadores POPUS1 se instalaron más tarde en Lancaster House en Liverpool y también en Cambridge. Más tarde, estos también fueron reemplazados por un sistema mucho más pequeño conocido como R2PU o Release 2 Processor Utility. Este era el sistema de cuatro CPU por clúster y hasta 8 clústeres, como se describió anteriormente. Con el tiempo, a medida que se desarrollaba el sistema, se agregaron clústeres "CCP / Performance 3" adicionales (clústeres 5, 6, 7 y 8) utilizando hardware más moderno, similar a la tecnología informática de fines de la década de 1990, mientras que los clústeres de procesamiento originales 0 a 3 se actualizaron con, por ejemplo, almacenamientos más grandes (más RAM). Las características avanzadas de este sistema tolerante a fallas ayudan a explicar por qué todavía se utilizan hoy en día, como la detección y recuperación automática de fallas, la memoria RAM respaldada por batería, el almacenamiento en disco duplicado, el reemplazo automático de una unidad de memoria defectuosa y la capacidad de probar un nuevo software (y volver a la versión anterior, si es necesario). Más tarde, los discos duros de los clústeres CCP se reemplazaron por unidades de estado sólido para mejorar la confiabilidad.
En la actualidad, todos los conmutadores System X muestran un máximo de 12 clústeres de procesamiento; 0 a 3 son los clústeres basados en System X de cuatro CPU y las ocho posiciones restantes se pueden llenar con clústeres CCP que se ocupan de todo el manejo de tráfico. Si bien el status quo para un conmutador System X grande es tener cuatro clústeres principales y cuatro CCP, hay uno o dos conmutadores que tienen cuatro clústeres principales y seis CCP. Los clústeres CCP se limitan solo al manejo de llamadas; existía la posibilidad de reescribir el software de la central para aceptar los clústeres CCP, pero se descartó por ser una solución demasiado costosa para reemplazar un sistema que ya funcionaba bien. Si un clúster CCP falla, System X reasignará automáticamente su parte del manejo de llamadas a otro clúster CCP; si no hay clústeres CCP disponibles, los clústeres principales de la central comenzarán a hacerse cargo del trabajo de manejo de llamadas, así como de la ejecución de la central.
En términos de estructura, el procesador System X es una configuración de "un maestro, muchos esclavos"; el clúster 0 se denomina clúster base y todos los demás clústeres dependen efectivamente de él. Si se pierde un clúster esclavo, también se pierde el manejo de llamadas para cualquier ruta o concentrador que dependa de él; sin embargo, si se pierde el clúster base, toda la central deja de funcionar. Esto es algo muy poco frecuente, ya que debido al diseño de System X, aislará el hardware problemático y generará un informe de falla. Durante el funcionamiento normal, es probable que el nivel más alto de interrupción sea un reinicio del clúster base; todas las funciones de la central se pierden durante 2 a 5 minutos mientras el clúster base y sus esclavos vuelven a estar en línea, pero luego la central seguirá funcionando con el hardware defectuoso aislado. La central puede reiniciar ("revertir") procesos individuales si detecta problemas con ellos. Si eso no funciona, se puede realizar un reinicio del clúster. Si el clúster base o el conmutador no se pueden recuperar mediante reinicios, se puede volver a cargar manualmente la última configuración de archivo mediante el procedimiento de restauración. Puede llevar horas que todo vuelva a funcionar por completo, ya que el conmutador debe volver a cargar todas sus rutas semipermanentes y los concentradores deben descargar sus configuraciones. Después de 2020, se está modificando el software de intercambio para reducir significativamente el tiempo de restauración.
Durante el funcionamiento normal, los clústeres de procesamiento del conmutador tendrán un uso de entre el 5 y el 15 %, con la excepción del clúster base, que normalmente tendrá un uso de entre el 15 y el 25 %, con picos de hasta el 45 %; esto se debe a que el clúster base maneja muchas más operaciones y procesos que cualquier otro clúster del conmutador.
System X ha pasado por dos ediciones importantes, Mark 1 y Mark 2, haciendo referencia a la matriz de conmutación utilizada.
El conmutador de abonado digital (DSS) Mark 1 fue el primero en introducirse. Se trata de una configuración de conmutador de tiempo-espacio-tiempo con una matriz máxima teórica de 96x96 conmutadores de tiempo. En la práctica, el tamaño máximo del conmutador es una matriz de conmutadores de tiempo de 64x64. Cada conmutador de tiempo se duplica en dos planos de seguridad, 0 y 1. Esto permite la comprobación de errores entre los planos y múltiples opciones de enrutamiento si se encuentran fallos. Todos los conmutadores de tiempo de un único plano pueden estar fuera de servicio y se puede mantener la función completa del conmutador; sin embargo, si un conmutador de tiempo del plano 0 está fuera de servicio y otro del plano 1 está fuera de servicio, se pierden los enlaces entre los dos. De forma similar, si un conmutador de tiempo tiene fuera de servicio tanto el plano 0 como el 1, se aísla. Cada plano del conmutador de tiempo ocupa un estante en un grupo de tres estantes: el estante inferior es el plano 0, el estante superior es el plano 1 y el estante intermedio está ocupado por hasta 32 DLT (terminaciones de línea digital). El DLT es un enlace PCM de 32 canales a 2048 kbit/s que entra y sale de la central. El conmutador espacial es una entidad más complicada, pero se le da un nombre que va de AA a CC (o BB en el uso general), un plano de 0 o 1 y, debido a la forma en que está diseñado, un segmento par o impar, designado por otro 0 y 1. El nombre de un conmutador espacial en software, entonces, puede verse así: SSW H'BA-0-1. El conmutador espacial es la entidad que proporciona la conexión cruzada lógica del tráfico a través del conmutador, y los conmutadores de tiempo dependen de él. Al trabajar en un conmutador espacial, es imperativo asegurarse de que el resto del conmutador esté en buen estado ya que, debido a su diseño, apagar el segmento par o impar de un conmutador espacial "matará" todos sus conmutadores de tiempo dependientes para ese plano. El Mark 1 DSS está controlado por un conjunto triplicado de unidades de control de conexión (CCU) que funcionan en una mayoría de 2/3 para la comprobación de errores y es monitoreado constantemente por una unidad de monitoreo de alarmas (AMU) duplicada que informa las fallas al proceso de manejo del DSS para que se tomen las medidas correspondientes. La CCU y la AMU también participan en las pruebas de diagnóstico del Mark 1 DSS.
Una unidad Mark 1 System X se construye en conjuntos, cada uno de 8 racks de longitud, y puede haber 15 conjuntos o más. Consideraciones de espacio, demanda de energía y demanda de refrigeración llevaron al desarrollo del Mark 2.
Mark 2 DSS ("DSS2") es la última revisión, que sigue utilizando el mismo sistema de procesador que Mark 1, pero que introdujo revisiones importantes y muy necesarias tanto en el tamaño físico del conmutador como en su funcionamiento. Se trata de una matriz de conmutación tiempo-espacio-tiempo-espacio-tiempo basada en fibra óptica, que conecta un máximo de 2048 sistemas PCM de 2 Mbit/s, muy similar a Mark 1; sin embargo, el hardware es mucho más compacto.
El grupo de cuatro bastidores de la CCU y la AMU Mk1 ha desaparecido y ha sido reemplazado por un único bastidor de control de conexión, que comprende los módulos de conmutación externa (OSM), los módulos de conmutación central (CSM) y el hardware de interfaz de conmutación/procesador correspondiente. Los estantes de interruptores horarios se han reemplazado por estantes de grupos de terminadores de línea digitales (DLTG), que contienen cada uno dos DLTG, que comprenden 16 placas de terminación de línea digital doble (DDLT) y dos multiplexores de comunicación de línea (LCM), uno para cada plano de seguridad. Los LCM están conectados por fibra óptica a través de un enlace de cuarenta megabits a los OSM. En total, hay 64 DLTG en una unidad DSS Mk2 de tamaño completo, que es análoga a los 64 interruptores horarios de la unidad DSS Mk1. La unidad DSS Mk2 es mucho más pequeña que la Mk1 y, como tal, consume menos energía y también genera menos calor que tratar. También es posible interactuar directamente con la transmisión SDH a través de fibra a 40 Mbit/s, reduciendo así la cantidad de uso de DDF y tributario SDH de 2 Mbit/s. Teóricamente, un conmutador de tránsito (DMSU) podría interactuar puramente con SDH a través de fibra sin DDF en absoluto. Además de esto, debido al diseño y la disposición del conmutador completamente revisados, el conmutador Mk2 logra ser algo más rápido que el Mk1 (aunque la diferencia real es insignificante en la práctica). También es mucho más confiable, al tener muchos menos componentes discretos en cada una de sus secciones, lo que significa que hay mucho menos que pueda salir mal, y cuando algo sale mal, generalmente es una cuestión de reemplazar la tarjeta vinculada a la entidad de software que ha fallado, en lugar de tener que ejecutar diagnósticos para determinar posibles ubicaciones del punto de falla como es el caso con DSS Mk1.
A principios de la década de 2020, BT comenzó a racionalizar su parque SystemX para ahorrar energía, costos, espacio y mejorar la confiabilidad: los viejos conmutadores Mk1 se estaban convirtiendo en un dolor de cabeza de mantenimiento. Los volúmenes de tráfico reducidos y la cantidad reducida de suscriptores significan que el parque System X tiene una oportunidad significativa de reducir su tamaño. Este proceso de racionalización implica reutilizar las DMSU/DJSU equipadas con conmutadores Mk2 en CTLE, reubicar los concentradores en ellas desde otras centrales y apagar esas centrales. Esto da como resultado "superCTLE" con una gran cantidad (más de 60) de concentradores alojados en ellas. La gran cantidad de concentradores da como resultado un largo tiempo de restauración en caso de una falla importante en la central, por lo que Telent ha reescrito el software de la central para mejorar los tiempos de restauración. Se espera que esta importante revisión del software dure hasta que los operadores de red retiren su parque SystemX, a pesar de que los planes de retiro invariablemente están demorando más de lo planeado debido a la incapacidad de las redes basadas en IP para manejar servicios heredados, especialmente comunicaciones de máquina a máquina.
Los procesadores de una central System X se comunican con sus concentradores y otras centrales utilizando su subsistema de transmisión de mensajes (MTS). Los enlaces MTS se "fijan" entre nodos mediante la reutilización de canales de voz digitales individuales de 64 kbit/s a través de la central para convertirlos en rutas permanentes por las que se enrutan los mensajes de señalización. La mensajería hacia y desde los concentradores se realiza mediante mensajería propietaria, la mensajería entre centrales se realiza mediante mensajería C7/SS7 . Se admiten protocolos específicos del Reino Unido y variantes de ETSI. También era posible utilizar señalización asociada al canal, pero como las centrales del Reino Unido y Europa se digitalizaron en la misma época, esto casi no se utilizó.
Muchas de las centrales System X instaladas durante la década de 1980 continúan en servicio en la década de 2020.
Se programó la sustitución del System X por un equipo de conmutación por software de próxima generación como parte del programa 21st Century Network (21CN) de BT . Otros usuarios del System X (en particular Jersey Telecom y Kingston Communications ) reemplazaron su equipo System X de conmutación por circuitos por softswitches Marconi XCD5000 (que estaban pensados como reemplazo NGN para el System X) y nodos de acceso multiservicio Access Hub . Sin embargo, la omisión de Marconi de la lista de proveedores de 21CN de BT y el cambio de enfoque de la telefonía a la banda ancha hicieron que se mantuviera gran parte del parque de System X.