System X (телефония) - System X (telephony)

Система X был вторым национальным цифровой обмен телефонами система для использования в Соединенном Королевстве. Первый был UXD5-Glenkindie Scotland 1979.^[1]

История

Разработка

System X была разработана Почта России (позже стать British Telecom ), GEC, Плесси, и Стандартные телефоны и кабели (STC) и впервые публично показан в 1979 году на выставке Telecom 79 в Женеве, Швейцария. В 1982 году STC вышла из System X, а в 1988 году телекоммуникационные подразделения GEC & Plessey объединились в GPT, впоследствии Plessey была выкуплена GEC & Сименс. В конце 1990-х годов GEC приобрела 40% акций Siemens в GPT, а в 1999 году материнская компания GPT, GEC, переименовала себя. Маркони.

Когда Маркони был продан Ericsson в январе 2006 г., Telent plc сохранила System X и продолжает поддерживать и развивать ее в рамках своего британского сервисного бизнеса.

Выполнение

Первое устройство System X, которое было введено в эксплуатацию в сентябре 1980 г., было установлено в Байнард Хаус, Лондон и представлял собой «тандемный узел», который коммутировал телефонные звонки между ~ 40 местными телефонными станциями. Первая местная цифровая АТС начала работу в 1981 году в г. Вудбридж, Саффолк (возле Исследовательский штаб BT в Martlesham Heath ). Последний электромеханический магистральный коммутатор (в г. Thurso, Шотландия ) была закрыта в июле 1990 г., завершив переход магистральной сети Великобритании к полностью цифровой работе и став первой национальной телефонной системой, которая достигла этого. Последние электромеханические местные коммутаторы, Кроуфорд, Crawfordjohn и Elvanfoot, все в Шотландии, были переведены на цифровую связь 23 июня 1995 г., и последние электронные аналоговые станции, Селби, Йоркшир и Ли на море, Эссекс были переведены на цифровой формат 11 марта 1998 г.

Помимо Великобритании, System X была установлена в Нормандские острова и несколько систем были установлены в других странах, хотя они так и не достигли значительного экспортного рынка.

В последние годы [неоднозначно] BT начала программу рационализации своего имущества System X, чтобы вывести из эксплуатации ядра обмена (процессоры и коммутаторы) и перенести концентраторы на другие биржи. В рамках этого процесса внедряются новые типы обменов, известные как «Super DLE». Эти коммутаторы фактически вышли из употребления магистральными коммутаторами Mark 2 (DMSU), которые были преобразованы в концентраторы хоста и используются для разгрузки старых и более дорогих коммутаторов Mark 1. Программное обеспечение SystemX модифицируется Telent для обслуживания большого количества концентраторов, размещенных в настоящее время на биржах.

Модули System X

System X охватывает три основных типа телефонного коммутационного оборудования. Многие из этих коммутаторов находятся по всей Великобритании. Концентраторы обычно хранятся на местных телефонных станциях, но могут быть размещены удаленно в менее населенных районах. DLE и DMSU работают в крупных городах и обеспечивают функции маршрутизации вызовов. В сетевой архитектуре BT коммутаторы обозначены как DLE / DMSU / DJSU и т. Д., Но другие операторы настраивают свои коммутаторы по-разному в зависимости от своей сетевой архитектуры.

Основное внимание в конструкции уделяется надежности, поэтому общий архитектурный принцип оборудования System X заключается в том, что все основные функции дублируются с двух «сторон» (сторона 0 и сторона 1). Любая сторона функционального ресурса может быть «работником», а другая - находящимся в рабочем состоянии «резервным». Ресурсы постоянно контролируют себя, и в случае обнаружения неисправности связанный ресурс помечает себя как «неисправный», и другая сторона мгновенно принимает нагрузку. Эта устойчивая конфигурация позволяет вносить изменения в оборудование для устранения неисправностей или выполнять обновления без прерывания обслуживания. Некоторые критически важные аппаратные средства, такие как панели переключения и генераторы сигналов, имеют тройное дублирование и работают по принципу «любые 2 из 3». ЦП в обрабатывающем кластере R2PU дублируются в четыре раза, чтобы сохранить производительность 75% с одним неработающим вместо 50%, если бы они были просто дублированы. Линейные карты, обеспечивающие линейные порты клиентов или оконечные устройства E1 2 Мбит / с на коммутаторе, не имеют резервирования «второй стороны», но, конечно, у клиента может быть несколько линий или межсоединение с несколькими E1 для обеспечения устойчивости.

Блок концентратора

Блок концентратора состоит из четырех основных подсистем: линейных модулей, цифрового коммутатора концентратора, блоков цифровой оконечной нагрузки (DLT) и блока управления. Его цель - преобразовать речь из аналоговых сигналов в цифровой формат и сконцентрировать трафик для дальнейшей передачи на цифровую локальную АТС (DLE). Он также получает информацию о набранном номере от абонента и передает ее процессорам обмена, чтобы вызов мог быть направлен по назначению. В нормальных условиях он не переключает сигналы между абонентскими линиями, но имеет ограниченную пропускную способность для этого, если соединение с коммутатором коммутатора потеряно.

Каждый модуль аналогового линейного модуля преобразует аналоговые сигналы от максимум 64 абонентских линий в сеть доступа к цифровым двоичным сигналам 64 Кбит / с, используемым в базовой сети. Это делается путем дискретизации входящего сигнала со скоростью 8 kS / s и кодирования каждой выборки в 8-битное слово с использованием импульсная кодовая модуляция (PCM) техники. Линейный модуль также удаляет любую сигнальную информацию из абонентской линии, например, набранные цифры, и передает ее в блок управления. До 32 линейных модулей подключаются к цифровому коммутатору концентратора по каналам 2 Мбит / с, что дает каждому концентратору емкость до 2048 абонентских линий. Переключатель цифрового концентратора мультиплексы сигналы от линейных модулей, использующие мультиплексирование с временным разделением и концентрирует сигналы до 480 временных интервалов на E1 до коммутатора через оконечные устройства цифровой линии. Два других временных интервала на каждом канале используются для синхронизации и сигнализации. Это временные интервалы 0 и 16 соответственно.

В зависимости от используемого оборудования концентраторы поддерживают следующие типы линий: аналоговые линии (с одной или несколькими группами линий), ISDN2 (ISDN с базовой скоростью) и ISDN30 (ISDN с основной скоростью). ISDN может использовать протоколы DASS2 для Великобритании или ETSI (евро). С учетом определенных ограничений, концентратор может работать с любым сочетанием типов линий, это позволяет операторам балансировать между бизнес-пользователями ISDN и бытовыми пользователями, чтобы обеспечить лучшее обслуживание для обоих и повысить эффективность для оператора.

Концентраторы могут быть автономными как удаленные концентраторы или находиться вместе с ядром обмена (коммутатор и процессоры).

Цифровая местная биржа

Цифровая локальная телефонная станция (DLE) размещает несколько концентраторов и направляет вызовы на различные DLE или DMSU в зависимости от пункта назначения вызова. Ядром DLE является подсистема цифровой коммутации (DSS), которая состоит из переключателей времени и переключателя пространства. Входящий трафик по 30-канальным магистралям PCM от блоков концентратора подключается к реле времени. Их цель - взять любой входящий индивидуальный временной интервал и подключить его к исходящему временному интервалу и таким образом выполнить функцию коммутации и маршрутизации. Чтобы разрешить доступ к большому диапазону исходящих маршрутов, отдельные переключатели времени соединяются друг с другом с помощью космического переключателя. Взаимосвязи временных интервалов содержатся в картах переключателей, которые обновляются программным обеспечением, работающим в подсистеме служебной программы процессора (PUS). Природа архитектуры временного переключателя-пространственного переключателя такова, что очень маловероятно, что на систему повлияет неисправный временной или пространственный переключатель, если только не присутствует много сбоев. Переключатель - это «неблокирующий» переключатель.

Цифровой главный коммутационный блок

Главный цифровой коммутационный блок (DMSU) обрабатывает вызовы, которые были маршрутизированы DLE или другим DMSU, и является «магистральным / транзитным коммутатором», т. Е. Не содержит никаких концентраторов. Как и в случае с DLE, DMSU, помимо прочего, состоят из подсистемы цифровой коммутации и служебной подсистемы процессора. В британской сети PSTN каждый DMSU подключен ко всем остальным DMSU в стране, что обеспечивает почти защищенное от перегрузок соединение для вызовов через сеть. Во внутреннем Лондоне существуют специализированные версии DMSU, известные как DJSU - они практически идентичны с точки зрения аппаратного обеспечения - оба являются полностью оборудованными коммутаторами, а DJSU отличается тем, что передает только трафик между Лондоном. Сеть DMSU в Лондоне постепенно сокращалась и переводилась на более современные коммутаторы «NGS» с течением времени, поскольку спрос на телефонные линии PSTN снизился, поскольку BT пыталась вернуть себе некоторую площадь. Упомянутый коммутатор NGS является версией линейки продуктов Ericsson AXE10, введенной в эксплуатацию в период с конца 90-х до начала 00-х годов.

Обычно в одном здании АТС в больших городах Великобритании можно найти несколько коммутаторов (коммутаторов) - DLE для напрямую подключенных клиентов и DMSU для обеспечения связи с остальной частью Великобритании.

Подсистема служебных программ процессора

Подсистема служебных программ процессора (PUS) управляет операциями переключения и является мозгом DLE или DMSU. На нем размещается программное обеспечение приложений обработки вызовов, биллинга, коммутации и обслуживания (среди других программных подсистем). PUS делится на восемь «кластеров» в зависимости от объема телефонного трафика, обрабатываемого биржей. Каждый из первых четырех кластеров процессоров содержит четыре центральных процессора (ЦП), основную память (STR) и два типа резервной памяти (первичную (RAM) и вторичную (жесткий диск)) памяти. PUS был закодирован версией Язык программирования CORAL66 известный как PO CORAL (почтовое отделение CORAL), позже известный как BTCORAL.

Первоначальный процессор, который поступил на вооружение в Байнард-хаус в Лондоне, был известен как процессор MK2 BL. В 1980 году он был заменен на POPUS1 (служебная подсистема почтового процессора). Позднее процессоры POPUS1 были установлены в Lancaster House в Ливерпуле, а также в Кембридже. Позже они были заменены гораздо меньшей системой, известной как R2PU или Release 2 Processor Utility. Это было четыре ЦП на кластер и до 8-кластерной системы, как описано выше. Со временем, по мере разработки системы, были добавлены дополнительные кластеры «CCP / Performance 3» (кластеры 5, 6, 7 и 8) с использованием более современного оборудования, аналогичного компьютерным технологиям конца 1990-х годов, в то время как исходные кластеры обработки 0–3 были обновлены, например, за счет более крупных магазинов (больше оперативной памяти). В этой отказоустойчивой системе было много очень продвинутых функций, которые помогают объяснить, почему они все еще используются сегодня, - например, самостоятельное обнаружение и восстановление неисправностей, ОЗУ с резервным питанием от батареи, зеркальное хранилище дисков, автоматическая замена вышедшего из строя блока памяти, возможность попробовать новое ПО (и при необходимости откатиться) к предыдущей версии. В последнее время жесткие диски в кластерах CCP были заменены твердотельными дисками для повышения надежности.

В настоящее время все коммутаторы System X показывают максимум 12 кластеров обработки; 0–3 - это кластеры на базе System X с четырьмя процессорами, а оставшиеся восемь позиций могут быть заполнены кластерами CCP, которые занимаются всей обработкой трафика. В то время как статус-кво для большого коммутатора System X должен иметь четыре основных и четыре кластера CCP, есть один или два коммутатора, которые имеют четыре основных и шесть кластеров CCP. Кластеры CCP ограничены только обработкой вызовов, существует потенциал для программное обеспечение обмена должно быть переписано для приема кластеров CCP, но оно было отменено как слишком дорогостоящее решение для замены системы, которая уже работала нормально. Если кластер CCP откажет, System X автоматически перераспределит свою долю обработки вызовов к другому кластеру CCP, если кластеры CCP недоступны, то основные кластеры коммутатора начнут брать на себя работу по обработке вызовов, а также выполнение обмена.

С точки зрения структуры, процессор System X представляет собой конфигурацию «один ведущий, много ведомых» - кластер 0 называется базовым кластером, а все остальные кластеры фактически зависят от него. Если подчиненный кластер потерян, то также теряется обработка вызовов для любых зависимых от него маршрутов или концентраторов; однако, если базовый кластер потерян, вся биржа перестает функционировать. Это очень редкое явление, так как из-за конструкции System X она изолирует проблемное оборудование и генерирует отчет о неисправности. Во время нормальной работы наивысшим уровнем сбоя, вероятно, будет перезапуск базового кластера, все функции обмена будут потеряны на 2–5 минут, пока базовый кластер и его подчиненные устройства вернутся в режим онлайн, но после этого обмен будет продолжать работать с неисправным оборудование изолировано.

Во время нормальной работы обрабатывающие кластеры обмена будут находиться в диапазоне 5-15% использования, за исключением базового кластера, который обычно будет находиться в диапазоне 15-25% использования, достигая 45% - это связано с обработкой базового кластера. гораздо больше операций и процессов, чем в любом другом кластере коммутатора.

Редакции System X

Система X прошла две основные редакции, Mark 1 и Mark 2. Это относится к используемой матрице переключения.

Цифровой абонентский коммутатор Mark 1 (DSS) был представлен первым. Это установка переключателей времени-пространства-времени с теоретической максимальной матрицей 96x96 переключателей времени. На практике максимальный размер переключателя составляет матрицу переключателя времени 64x64. Каждый раз переключение дублируется на две плоскости безопасности, 0 и 1. Это позволяет выполнять проверку ошибок между плоскостями и использовать несколько вариантов маршрутизации в случае обнаружения ошибок. Каждый таймер на одной плоскости может выйти из строя, и полная функция переключателя может поддерживаться, однако, если один таймер на плоскости 0 не работает, а другой на плоскости 1 не работает, то связи между ними теряются. Точно так же, если таймер имеет обе плоскости 0 и 1, то таймер изолирован. Каждая плоскость тайм-переключателя занимает одну полку в группе из трех полок: нижняя полка - это плоскость 0, верхняя полка - плоскость 1, а средняя. полка занята до 32 DLT (оконечных устройств цифровых линий). DLT - это 32-канальный канал PCM со скоростью 2048 кбит / с, входящий и исходящий от АТС. Космический коммутатор представляет собой более сложную сущность, но ему дается имя в диапазоне от AA до CC (или BB в обычном использовании), плоскость 0 или 1 и, в зависимости от способа его расположения, четный или нечетный сегмент, обозначенный другими 0 и 1. Таким образом, имя пробела в программном обеспечении может выглядеть так. SSW H'BA-0-1. Коммутатор пространства - это объект, который обеспечивает логическое перекрестное соединение трафика через коммутатор, и переключатели времени зависят от него. При работе с космическим переключателем обязательно убедитесь, что остальная часть переключателя исправна, поскольку из-за его компоновки отключение нечетного или четного сегмента космического переключателя "убьет" все зависимые от него переключатели времени. DSS Mark 1 управляется тройным набором блоков управления подключением (CCU), которые в большинстве случаев работают в 2/3 для проверки ошибок и постоянно контролируются дублированным блоком мониторинга сигналов тревоги (AMU), который сообщает о неисправностях обратно в DSS. Процесс-обработчик для выполнения соответствующих действий. CCU и AMU также участвуют в диагностическом тестировании Mark 1 DSS.

Блок Mark 1 System X - это огромная конструкция с наборами из 8 стоек в длину, и это может быть более 15 наборов от начала до конца. Это далеко от идеала, поскольку каждый из этих пакетов требует питания, а затраты быстро возрастают. В дополнение к этому следует учитывать, что все приведенное в действие оборудование вырабатывает тепло, что потребует дополнительных затрат на электроэнергию для удаления из комнаты - это две основные причины, по которым обменники Mark 1 закрываются в пользу Mark 2.

Mark 2 DSS («DSS2») - это более поздняя версия, в которой по-прежнему используется та же процессорная система, что и в Mark 1, но внесены серьезные и столь необходимые изменения как в физический размер коммутатора, так и в способ его функционирования. Это основанная на оптоволокне матрица переключения время-пространство-время-пространство-время, соединяющая максимум 2048 систем PCM 2 Мбит / с, как и Mark 1; однако аппаратная часть намного компактнее.

Группа из четырех стоек Mk1 CCU и AMU исчезла и была аккуратно заменена одной стойкой управления подключением, включающей внешние модули коммутации (OSM), центральные модули коммутации (CSM) и соответствующее аппаратное обеспечение интерфейса коммутатора / процессора. Полки Timeswitch заменены полками Digital Line Terminator Group (DLTG), каждая из которых содержит по два DLTG, состоящих из 16 плат двойных цифровых оконечных устройств (DDLT) и двух мультиплексоров линейной связи (LCM), по одному для каждой плоскости безопасности. Модули LCM соединены с модулями OSM оптическим волокном по каналу на сорок мегабит. Всего имеется 64 DLTG в полноразмерном блоке Mk2 DSS, который аналогичен 64 переключателям времени блока Mk1 DSS. Блок Mk2 DSS намного меньше, чем Mk1, и поэтому потребляет меньше энергии, а также генерирует в результате требуется меньше тепла. Также можно напрямую взаимодействовать с передачей SDH по оптоволокну со скоростью 40 Мбит / с, что сокращает объем использования второстепенных DDF и SDH на 2 Мбит / с. Теоретически транзитный коммутатор (DMSU) может просто взаимодействовать с SDH по оптоволокну, вообще без DDF. Кроме того, благодаря полностью переработанной конструкции и компоновке коммутатора, коммутатор Mk2 оказывается несколько быстрее, чем Mk1 (хотя на практике реальная разница незначительна). Он также намного более надежен, поскольку наличие множества менее дискретных компонентов в каждом из его разделов означает, что гораздо меньше ошибок, и когда что-то действительно идет не так, обычно это вопрос замены карты, привязанной к программному объекту, который вышел из строя. вместо того, чтобы запускать диагностику для определения возможных местоположений точки отказа, как в случае с Mk1 DSS.

Подсистема передачи сообщений

Процессоры обмена System X обмениваются данными с его концентраторами и другими коммутаторами, используя подсистему передачи сообщений (MTS). Каналы MTS «прибивают» между узлами путем переназначения отдельных цифровых речевых каналов 64 кбит / с через коммутатор в постоянные пути для маршрутизации сигнальных сообщений. Обмен сообщениями между концентраторами осуществляется с использованием проприетарных сообщений, обмен сообщениями между обменами осуществляется с использованием C7 / SS7 обмен сообщениями. Поддерживаются специфические для Великобритании и варианты протоколов ETSI. Также можно было использовать сигнализацию, связанную с каналом, но поскольку биржи Великобритании и Европы стали цифровыми в ту же эпоху, это практически не использовалось.

Система замены

Многим коммутаторам системы X, установленным в 1980-х годах, более 30 лет, и они все еще используются, что дает представление об их высокой надежности. Изначально система была рассчитана на 15 лет эксплуатации и, как таковая, давно превзошла все ожидания, но в последние годы начала ухудшаться, старые пластиковые направляющие полок стали хрупкими из-за воздействия тепла. Многие биржи ни разу не отключались за всю свою жизнь, и перезапускались процессы обновления программного обеспечения только каждые пару лет или около того, чтобы обеспечить надежность свыше 99,9998%.

System X планировалось заменить на Next Generation софтсвитч оборудование в составе БТ Сеть 21-го века (21CN) программа. Некоторые другие пользователи System X, в частности Джерси Телеком и Kingston Communications - заменили оборудование System X с коммутацией каналов на программные коммутаторы Marconi XCD5000 (которые являются заменой NGN для System X) и Access Hub узлы мультисервисного доступа. Однако исключение Marconi из списка поставщиков BT 21CN, отсутствие подходящего программного коммутатора на замену, который соответствовал бы надежности System X, и смещение акцента с телефонии на широкополосную связь - все это привело к сохранению большей части имущества System X. Только недавно другие производители начали производить «биржи», которые предлагают клиентам многофункциональную функциональность, которую предлагает SystemX - в течение многих лет альтернативы не могли воспроизводить (не говоря уже о превышении) функциональности SystemX.