El sistema de conmutación de barra cruzada 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 (PSTN) hasta principios de la década de 1990, cuando se reemplazó por sistemas de conmutación electrónicos . Se utilizaron variantes como sistemas combinados de clase 4 y clase 5 en áreas rurales y como conmutador TWX .
El sistema 5XB se diseñó originalmente para llevar los beneficios 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 esencialmente ilimitada. La barra cruzada urbana 1XB anterior era poco práctica y costosa en pequeñas instalaciones, [2] y tenía dificultades para manejar grandes grupos troncales. El sistema 5XB se convirtió en 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 la 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 es 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 digital se eliminaba por completo durante la finalización de la llamada para que sus enlaces pudieran reutilizarse inmediatamente para esta u otra llamada. [5] Esto contrasta con los sistemas de barra cruzada anteriores, en los que el tren de conmutación original simplemente se construía y ampliaba a medida que se conectaba la llamada, y no se eliminaba a favor de uno completamente nuevo. También utiliza completamente la misma estructura de conmutación de cuatro etapas para las llamadas entrantes y salientes, en lugar de una estructura separada, como se había hecho en los sistemas anteriores. Estos desarrollos tuvieron el efecto general de simplificar la estructura de conmutación y usarla como un "servicio" en lugar de como una parte inmutable de la llamada, como era el caso 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 troncal (TLF). Cada TLF está conectado a todas las LLF mediante al menos diez conectores . Las llamadas de los abonados se originan en tramas de enlace de línea y pasan a través de tramas de enlace troncal en su camino hacia sus destinos. [6]
Los marcos de enlace de línea (LLF) son niveles de conmutadores de barra transversal de 10x20 en dos o más bahías. Los conmutadores en la primera bahía tienen sus múltiplos horizontales, o "cables de banjo", cortados por la mitad, dividiendo efectivamente cada conmutador en un conmutador de línea y un conmutador de unión . Cada uno de los diez conmutadores de unión tiene diez juntores en sus diez verticales, y cada uno de sus diez niveles fue cableado como un enlace de línea, a uno de los diez conmutadores de línea del LLF. Por lo tanto, el marco de enlace de línea termina 100 juntores. Cada juntor tiene disponibilidad total para cualquier cantidad de cientos de líneas que haya, a través de los cien enlaces de línea. La cantidad de líneas, por lo tanto, la relación de concentración de línea (LCR), se diseñó para la ocupación esperada.
Cada conmutador de línea en esta primera bahía mixta tiene nueve líneas en nueve de sus verticales, y la décima vertical está reservada 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 más que llevan 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 marco más, 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 enlaces de cien líneas. El circuito de línea es muy parecido al de 1XB con un relé de línea para alertar a la central de una condición de disparo, y los contactos verticales anormales de la vertical del conmutador sirven como relé de corte.
Para fines de control, las líneas de abonado en los conmutadores del LLF se dividen en grupos verticales de cincuenta, siendo cinco unidades de línea en cada uno de los diez conmutadores. Cada grupo vertical se divide en cinco archivos verticales de diez líneas, lo que 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 de pie en escaleras, recableando los campos de datos de la clase de servicio en la parte superior del LLF.
En etapas posteriores de la carrera de 5XB, el tamaño del grupo de juntores y, por lo tanto, la eficiencia de los enlaces de las oficinas más grandes se incrementó mediante el uso de marcos de enlace de línea auxiliar (ALL). El ALL es una bahía con diez conmutadores de juntores, divididos como es habitual en mitades izquierda y derecha. Una mitad tiene en sus niveles los enlaces de línea de un LLF de número par, y en sus verticales, los juntores del vecino de número impar; la otra mitad es al revés. De este modo, cada LLF puede utilizar los juntores de su compañero, si el marcador no logró encontrar una ruta libre en el primer intento. Dado que son pares e impares, sus juntores aparecen en lados opuestos de los conmutadores de juntores troncales, lo que da acceso también a los enlaces troncales de su compañero. Las conexiones a través del ALL solo se utilizaban en períodos de tráfico intenso.
Los empalmes se conectan desde el LLF a través del marco de agrupación de empalmes hasta los niveles de los conmutadores de empalmes troncales en el marco de enlace troncal (TLF). A diferencia de los diseños anteriores, los empalmes no tienen relés de supervisión ni otro hardware activo, y todas esas funciones se asignan a los circuitos troncales. El diseño básico del TLF tiene diez conmutadores de empalmes con sus múltiplos horizontales divididos por la mitad, por lo tanto, doscientos empalmes y doscientos enlaces troncales a los diez conmutadores troncales. El cableado banjo del conmutador troncal no estaba dividido, sino que un truco de nivel discriminador dedicó dos niveles a duplicar el uso de los otros ocho, lo que permitió que cada conmutador troncal conectara dieciséis troncales a sus veinte enlaces troncales. Esto da como resultado que el TLF tenga una relación de concentración de troncales (TCR) de 0,8:1. Este grado de desconcentración finalmente resultó en proporcionar muy pocas apariencias troncales para la variedad de tipos de troncales necesarios. Las últimas oficinas 5XB de la década de 1970 tenían conmutadores troncales de tipo C con doce niveles, utilizando dos para la discriminación, lo que dejaba un TCR de unidad.
El TLF tiene el doble de enlaces, conmutadores de unión y juntores que el LLF, por lo que siempre hay el doble de LLF que de TLF. Tal como se diseñó inicialmente, el número máximo era diez TLF y veinte LLF, conocido como 10x20, y al principio rara vez se alcanzaba. A fines de la década de 1950, se agregaron múltiples bahías de conmutadores de unión troncales (ETL y SETL) para brindar a cada TLF acceso a más juntores. La primera versión ampliada permitió que cada oficina tuviera 20x40, y en la década de 1960 el máximo alcanzó 30x60. El desarrollo se detuvo en ese punto porque el diseño de cuatro etapas se estaba volviendo progresivamente menos eficiente en tamaños mayores, y porque el conmutador 1ESS con ocho etapas estaba en desarrollo.
Un canal de una línea a un troncal constaba de tres enlaces de estructura de conmutación: enlace de línea, conector y enlace troncal. En una oficina de 10x20 o más, había diez canales, numerados del 0 al 9, disponibles desde cualquier línea a cualquier troncal. El número de conmutador de conector de línea y el número de conmutador de conector de troncal son los mismos que el número de canal. La lógica en el marcador compara los diez enlaces de cada tipo para obtener un canal libre. La falta de un canal se denomina desajuste y dio como resultado la elección de otro troncal u otra línea, o el uso de ALL cuando exista, o la renuncia y el permiso del interlocutor para intentarlo nuevamente.
Al igual que en los diseños anteriores, la supervisión de las llamadas entrantes se gestiona mediante conjuntos de relés conocidos como circuitos troncales entrantes , que se sitúan en el punto de entrada justo fuera de la red de conmutación. A diferencia de los diseños anteriores, los circuitos troncales salientes se utilizan para las funciones salientes equivalentes. Esto significa que los conectores , que tienen el mismo nombre que los sistemas de barras cruzadas anteriores, se simplifican y ahora son sólo cables que proporcionan enlaces entre líneas y troncales. Los circuitos troncales salientes, que se colocan en el borde exterior de la red de conmutación, son responsables de la supervisión del lado de origen. Dado que diferentes troncales salientes están conectados 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 peculiaridad. Por tanto, un troncal TSPS puede dar un control completo a un operador, mientras que un troncal de señalización E y M puede realizar el tipo de señalización requerida de una línea privada de larga distancia, mientras que un troncal saliente 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 inactividad. Los cables FT para los troncales de un grupo particular se conectan de forma cruzada a un cable FTC (común de prueba de trama) para la trama de enlace troncal en la 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 los relés de sensor a todas las tramas de enlace troncal, lo que permite que el marcador elija un TLF que tenga un troncal inactivo y luego se conecte 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 de tráfico entrante y saliente, distribuyó el tráfico de manera más uniforme, aliviando así los problemas de congestión de enlaces que a menudo surgían con los métodos anteriores que restringían un grupo de troncales a una o dos tramas de conmutación salientes.
Este método es menos eficiente para los teléfonos de monedas , que necesitan una señalización especial. En las áreas urbanas, se servían mediante centrales más antiguas que tenían conectores separados para los teléfonos de monedas. Cuando la 5XB era la única central, se idearon varios métodos alternativos. Los teléfonos normales y los de monedas compartían los troncales de monedas más complejos y costosos, o bien se establecían rutas separadas, o bien se conectaban troncales de monedas a través de conmutadores en tándem , incluido el propio 5XB que actuaba como su propio tándem. En este último caso, la llamada tenía que utilizar dos conexiones a través de la estructura de conmutación: una para conectar la línea al troncal de supervisión de monedas y otra para conectar ese troncal al troncal de salida.
También era menos eficiente para las llamadas en tándem, ya que la estructura no puede conectar un troncal directamente con otro troncal. En cambio, cada troncal entrante que tiene la capacidad de hacer llamadas en tándem tiene que tener una apariencia de marco de enlace de línea, como si fuera una línea. Para evitar gastos, los troncales entrantes se dividieron en grupos, algunos de ellos con capacidad para hacer llamadas en tándem y otros no. Esta complicación se evitó en lugares lo suficientemente grandes como para pagar un conmutador tándem independiente.
La conexión de los troncales a los registros entrantes y a los transmisores salientes no se realiza a través de la estructura de voz de cuatro etapas, sino a través de una red de barras cruzadas dedicada de una sola etapa conocida como enlace de registro entrante (IRL) o enlace de transmisor saliente (OSL), respectivamente. Los registros y transmisores están en grupos de diez, asignándose uno a cada nivel de tantos conmutadores de barras cruzadas como sean apropiados para el tráfico que pueden manejar. Los diferentes troncales están conectados a diferentes IRL u OSL según el tipo de señalización que utilicen; es decir, IRDP, IRRP (consulte el panel de conmutadores ) o IRMF .
Los sistemas anteriores utilizan relés en el circuito troncal entrante para controlar el timbre y devolver el tono de ocupado. 5XB utiliza un interruptor de selección de timbre (RSS): un interruptor de barra cruzada con diez verticales, que sirve a diez troncales. [7] Los diversos niveles proporcionan varios tonos y corriente de timbre de varias duraciones y cadencias (especialmente valioso para líneas compartidas ). Los niveles 0 y 1 se utilizan como niveles de discriminación 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 el descolgado de 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.
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Los métodos de devolución de llamada, de tren único y otros métodos sofisticados requieren controles más sofisticados, pero aumentaron la eficiencia y se convirtieron en estándar para los diseños posteriores. 5XB también separa los registros para recibir dígitos de los transmisores para enviarlos. Esta complicación requiere una mayor transmisión de datos entre los circuitos de control, pero acorta en gran medida el tiempo de retención de los transmisores y aumenta la eficiencia general y la versatilidad sin tener que poner la versatilidad en transmisores grandes, numerosos y complejos como en los 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 el OR con cualquier información necesaria para el procesamiento posterior (como el equipo de línea y la clase de servicio) y se libera. Luego, el OR recibe los dígitos (rotatorios o de tono), los almacena en paquetes de relés de lengüeta y utiliza el pretraductor para determinar cuántos dígitos recibir antes de llamar nuevamente al marcador para completar la llamada.
En la década de 1960 se construyeron sistemas 5XB más grandes con más marcadores. Para ahorrar dinero, los marcadores se dividieron en dos tipos: marcadores de tono de marcado simples (DTM) solo para conectar la línea al quirófano, y marcadores de finalización (CM), muchas veces más complejos y costosos, para completar la llamada hacia o desde un troncal. CM tiene, entre otras características, 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 los troncales salientes correctos y su manejo.
Los conectores , similares en propósito a los buses de datos dentro de una CPU de computadora, conectan los marcadores al equipo periférico. Cada conector está formado por grandes relés de 30 contactos cada uno, para conectar todos los cables por los cuales el marcador intercambiaría información y señales de control. Por ejemplo, cada uno de los paquetes de lengüetas oblongas en un OR tendría que estar conectado por cinco cables a través del conector de marcador de registro de origen para transmitir el código de dos de cinco que representa un dígito marcado. Para la velocidad, la transferencia es completamente paralela, requiriendo 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 solo del circuito al que se conectan, como en el conector de transmisor externo, conector de enlace de línea y conector de registrador de problemas.
Una de las desventajas de los sistemas paso a paso y otros sistemas anteriores es que la preferencia para elegir troncales o enlaces selectores es fija, y los enlaces más preferidos se utilizan con más frecuencia, con el resultado de que el mismo hardware defectuoso bloquea los intentos de llamada repetidos hasta que se lo retira del servicio. Los marcadores 5XB se diseñaron para rotar las preferencias de tal manera que es muy poco probable que se utilicen los mismos elementos del circuito en la siguiente llamada. Por lo tanto, si una llamada encuentra un problema de equipo, es probable que un segundo intento tenga éxito.
En parte debido a esta decisión deliberada de diseño para ayudar a proteger a los usuarios de los fallos de los componentes, los pocos marcadores compartidos contienen una gran cantidad de circuitos de autocomprobación. Esto es posible porque sólo hay unos pocos marcadores y beneficioso porque su correcto funcionamiento era fundamental. Los códigos de dígitos, por ejemplo, se comprueban para garantizar que se activen exactamente dos de las cinco líneas. Cuando los circuitos de autocomprobación integrados de un marcador detectan un error, se produce una gran tarjeta perforada en la estación de prueba que registra el fallo para ayudar a los guardagujas a detectarlo y diagnosticar la fuente. La tarjeta perforada, con algunas tarjetas, es visible en la parte inferior izquierda de la imagen del marco de prueba que aparece a continuación.
En mayor medida que en los diseños anteriores, las instalaciones de prueba están centralizadas en un marco de prueba maestro (MTF). Este complejo equipo está conectado a todos los equipos de control comunes y puede, por ejemplo, ejercitar automáticamente las capacidades de los receptores de dígitos para operar a diferentes velocidades, voltajes y otros parámetros. [8] El MTF puede seleccionar troncales salientes particulares, incluida la prueba de la capacidad de los marcadores para seleccionar diferentes líneas para troncales particulares. Esta instalación de prueba se volvió más valiosa a medida que Centrex , la marcación directa a distancia y otras innovaciones trajeron más complicaciones 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 perjudicar el servicio. [9]
Otros equipos de prueba incluyen un marco de prueba de aislamiento de línea y un marco de prueba de troncal automático. Este último se operaba a través de un lector de cinta de teletipo y realizaba pruebas de troncal basadas en instrucciones codificadas en cinta perforada de 5 niveles. Un marco de prueba de traductor AMA automatizado verificaba si había cableado incorrecto que pudiera causar errores de facturación. Un panel de prueba de troncal saliente no automatizado permite realizar verificaciones de voltímetro y señalización en troncales a oficinas distantes, [10] liberando al MTF de este tedioso trabajo. Cada troncal saliente está representado por dos conectores: uno para el acceso de prueba para el voltímetro y los circuitos transmisores, y otro para la operación de puesta en estado de ocupado. El marco de prueba maestro podía anular un estado de puesto en estado de ocupado cuando era necesario.
La primera oficina capaz de realizar llamadas internacionales directas a distancia ( IDDD ) en los Estados Unidos fue la central LT-1 en el piso 10 del edificio de la central 435 West 50th Street en Manhattan, Nueva York. Un grupo de sus transmisores MF estaba equipado para los requisitos únicos de doble pulso de salida de ese servicio. La mayoría de las nuevas 5XB urbanas de gran tamaño en los años posteriores tenían IDDD, y se adaptó a algunas existentes, pero la mayoría omitió la capacidad de doble pulso de salida, tarea que fue manejada por TSPS .
Aprovechando también la versatilidad superior de 5XB, se inventó Centrex como paquete de servicios. Más tarde, los intercambios de control de programas almacenados permitieron funciones de servicio más amplias. Autovon utilizó originalmente una versión de cuatro cables de 5XB, con un marcador más complejo para implementar su sistema de enrutamiento de polirredes no jerárquico. Los circuitos troncales tenían lógica adicional y almacenamiento de datos integrados para implementar la precedencia y la prelación multinivel .
El Picturephone llegó a principios de los años 70. El conmutador 1ESS ya estaba en servicio y proporcionaba una base más sofisticada para servicios avanzados, pero todavía no estaba tan ampliamente disponible, por lo que se designó al 5XB como el vehículo de conmutación. Cada línea de Picturephone tiene seis cables: el antiguo par de conversación más un par de transmisión de vídeo y un par de recepción de vídeo. Se diseñó una nueva estructura de conmutación de banda ancha utilizando una versión de 6 cables de los conmutadores de barra cruzada Tipo B, dos de los cables conectados a tierra, lo que reduce la diafonía para los dos pares de vídeo. Al completar una llamada de Picturephone, el marcador de finalización primero seleccionaba la línea o troncal en la que se completaría la parte de audio de la llamada y luego configuraba tanto los conmutadores de audio como los de vídeo. Los conmutadores remotos de banda ancha (WBRS) se instalaron en centrales más pequeñas, como concentradores de vídeo para líneas que estaban más allá del alcance de vídeo de una central más grande a la que se le había dado la función de Picturephone.
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: fecha y año ( enlace )