5ESSスイッチングシステム

5ESS交換システムは、ウェスタンエレクトリック社がアメリカ電話電信会社（AT&T）とベルシステム向けに開発したクラス5の電話電子交換システムです。1982年に運用が開始され、最後のユニットは2003年に生産されました。^[1]

5ESSは、ウェスタンエレクトリックNo.5ESSとして市場に登場しました。1982年3月25日にイリノイ州セネカでサービスを開始し、 1980年代と1990年代にナンバーワン電子交換システム（1ESSと1AESS）やその他の電気機械システムを置き換えることになりました。5ESSは、 4ESSには小さすぎる市場では、クラス4電話交換機として、またはハイブリッドクラス4/クラス5交換機としても使用されました。米国の中央局の約半数は5ESS交換機でサービスされています。5ESSは輸出もされ、ライセンスに基づいて米国外で製造されました。^[2]

1990 年代に導入された 5ESS–2000 バージョンでは、スイッチング モジュール (SM) の容量が増大し、周辺モジュールが増え、SM ごとに通信モジュール (CM) への光リンクが増えました。後継バージョンの 5ESS–R/E は 1990 年代後半に開発されましたが、市場には登場しませんでした。別のバージョンは 5E–XC でした。^{[引用が必要]}

5ESS技術は、1984年のベルシステムの解体時にAT&Tネットワークシステム部門に移管されました。この部門は1996年にAT&Tからルーセントテクノロジーズとして売却され、^{[3] 2006年に}アルカテルルーセントとなり、^[4] 2016年にノキアに買収されました。^[5]

5ESSスイッチは、米国やその他の国々の公衆交換電話網（PSTN）で現在でも広く使用されていますが、より近代的なパケット交換システムに置き換えられつつあります。2021年に運用されている5ESSスイッチには、米国海軍が運用しているものもいくつか含まれていました。^[6]

5ESS スイッチには、3 つの主なタイプのモジュールがあります。管理モジュール(AM) には中央コンピュータが含まれます。通信モジュール(CM) はシステムの中央時分割スイッチです。スイッチング モジュール(SM) は、ほとんどの交換機の機器の大部分を占めます。SM は、多重化、アナログおよびデジタル コーディング、および外部機器とのインターフェイスを行うその他の作業を実行します。各モジュールには、交​​換機のほとんどの一般的な機器と同様に、冗長性のために、 CPUとメモリが重複した小型コンピュータであるコントローラがあります。 分散システムにより、中央管理モジュール (AM) またはメイン コンピュータの負荷が軽減されます。^{[引用が必要]}

すべての回路の電源は -48 VDC (公称) として配電され、ローカルでロジック レベルまたは電話信号に変換されます。^{[引用が必要]}

各スイッチング モジュール (SM) は、数百から数千の電話回線または数百のトランク、あるいはそれらの組み合わせを処理します。各モジュールには、モジュール コントローラとも呼ばれる独自のプロセッサがあり、独自のメモリボードを使用してほとんどの通話処理プロセスを実行します。当初、周辺プロセッサはIntel 8086になる予定でしたが、これでは不十分であることが判明したため、システムはMotorola 68000シリーズ プロセッサで導入されました。この機器を収容するキャビネットの名前も、同時にインターフェイス モジュールからスイッチング モジュールに変更されました。^{[引用が必要]}

周辺装置は SM の棚にあります。ほとんどの交換機では、大多数は回線ユニット (LU) とデジタル回線トランク ユニット (DLTU) です。各 SM にはローカル デジタル サービス ユニット (LDSU) があり、トーン生成や検出など、SM 内の回線とトランクにさまざまなサービスを提供します。グローバル デジタル サービス ユニット (GDSU) は、あまり使用されないサービスを交換機全体に提供します。SM のタイム スロット インターチェンジャー (TSI) は、ランダム アクセス メモリを使用して各音声サンプルを遅延させ、交換機を介して別の SM または場合によっては同じ SM に通話を伝送するタイム スロットに合わせます。

T キャリアスパンは、元々はカードごとに 1 つでしたが、後期モデルでは通常 2 つ、DS0チャネルを TSI に集約するデジタル ライン トランク ユニット (DLTU) で終端されます。これらは、局間トランク、または統合加入者ループ キャリアを使用した加入者回線のいずれかに使用できます。大容量のDS3信号は、DS0 信号をDS1に多重分離せずに、デジタル ネットワーク ユニットSONET (DNUS) ユニットでスイッチングすることもできます。新しい SM には、大容量の DNUS (DS3) および光 OIU インターフェイス (OC12) があります。

SM にはデュアル リンク インターフェイス (DLI) カードがあり、マルチモード光ファイバーで通信モジュールに接続して、他の SM への時分割スイッチングを行います。これらのリンクは、同じ建物内など短い場合もあれば、遠隔地の SM に接続する場合もあります。特定の SM の回線とトランクの間の通話は CM を経由する必要はなく、遠隔地にある SM は中央の AM から管理される分散スイッチングとして動作できます。各 SM には冗長性のために 2 つのモジュール コントローラ/タイム スロット インターチェンジ(MCTSI) 回路 があります。

コーデック付きの個別のライン カードを使用するNortelのDMS-100とは対照的に、ほとんどの回線は 2 段階のアナログ空間分割コンセントレータまたはライン ユニット上にあり、必要に応じて最大 512 の回線を、それぞれ 8 つのコーデックを含む 8 つのチャネル カード、および呼び出し音とテスト用の高レベル サービス回路に接続します。 両方の段階のコンセントレーションは、同じ GDX (Gated Diode Access) ボードに含まれています。 各 GDX ボードは、32 の回線、16 の A リンク、および 32 の B リンクに対応します。可用性が限られているため、不完全に埋め込まれたマトリックスでコストを節約できます。 ライン ユニットには、共有 B リンクによってチャネル ボードに接続する最大 16 の GDX ボードを含めることができますが、回線のトラフィック量が多いオフィスでは、より少ない数の GDX ボードが装備されます。

ISDN回線は、ISLU (Integrated Services Line Unit) 内の個別の回線カードによってサービスされます。

管理モジュール (AM) は、 UNIX-RTRを実行するAT&T 3B シリーズのデュアルプロセッサ ミニメインフレーム コンピュータです。AM には、中央プロセッサと周辺プロセッサのソフトウェアと翻訳のロードとバックアップに使用するハード ドライブとテープ ドライブが含まれています。ディスク ドライブは、当初は別個のフレームに収められた 300 メガバイトのSMDマルチプラッタ ユニットがいくつかありました。現在は、それぞれがカード上にある 冗長化された数ギガバイトのSCSIドライブがいくつか含まれています。テープ ドライブは、当初は 6250ビット/インチの 1/2 インチ オープン リールでしたが、1990 年代初頭に 4 mm のデジタル オーディオ テープカセットに置き換えられました。

管理モジュールは3B21Dプラットフォーム上に構築されており、スイッチ全体の多数のマイクロプロセッサにソフトウェアをロードし、高速制御機能を提供するために使用されます。制御端末へのメッセージングとインターフェイスを提供します。5ESS の AM は、I/O、ディスク、テープ ドライブ ユニットを含む 3B20x または 3B21D プロセッサ ユニットで構成されます。3B21D が 5ESS にソフトウェアをロードし、スイッチがアクティブになると、課金機能でレコードをディスクに転送して保存する必要がある場合を除き、3B21D による追加のアクションなしでパケット スイッチングが実行されます。プロセッサには、アクティブ サイドとスタンバイ サイドの 2 つのハードウェアがあるため、プロセッサの片側で障害が発生しても、必ずしもスイッチングが失われるわけではありません。

通信モジュール (CM) は、交換機の中央タイム スイッチを形成します。5ESS は、スイッチング モジュールのタイム スロット インターチェンジャー(TSI) が各電話通話を CM 経由でルーティングするタイム スロットに割り当てる、時間空間時間 (TST) トポロジを使用します。

CM は時分割スイッチングを実行し、ペアで提供されます。各モジュール (キャビネット) は Office Network and Timing Complex (ONTC) 0 または 1 に属し、他の設計のスイッチ プレーンとほぼ対応します。各 SM には 4 つの光ファイバー リンクがあり、そのうち 2 つは ONTC 0 に属する CM に接続され、残りの 2 つは ONTC 1 に接続されます。各光リンクは、両端のバックプレーン配線に差し込まれたトランシーバーに差し込む ST コネクタ付きの 2 つのマルチモード光ファイバーで構成されます。CM は、受信ファイバーで時分割信号を受信し、送信ファイバーを介して適切な宛先 SM に送信します。

VCDX (Very Compact Digital Exchange) は 5ESS-2000 で開発され、アナログ交換センターでISDNやその他のデジタル サービスを提供する安価で効果的な方法として、主にベル以外の電話会社に販売されました。これにより、多くのスイッチでデジタル スイッチは必要なく、 POTS回線の ままであるにもかかわらず、スイッチのすべての回線に対応するためにアナログ スイッチ全体をデジタル スイッチに改造する資本支出が回避されました。

一例として、（旧）GTE/Verizonクラス 5 電話交換機、GTD-5 EAXが挙げられます。Western Electric 1ESS /1AESS と同様に、主に中規模から大規模の有線センターにサービスを提供していました。

スタンドアロン VCDX は、回線数が約 400 未満の非常に小規模な有線センター (CDX -コミュニティ ダイヤル オフィス) のスイッチとしても機能しました。ただし、回線数が 400 ～ 4000 の小規模な有線センターの場合、その機能は通常、RSM、5ESS「リモート SM」、ORM、または有線 ORM によって提供されます。RSM は、DLTU ユニットに接続された T1 回線によって制御されます。最初の 2 つの T1 は RSM の制御であり、最近の変更を行うために必要です。RSM は最大 10 個の T1 を持つことができます。オフィスには複数の RSM が存在する場合があります。ORM は、直接ファイバーまたは同軸を介して給電されるため、有線 ORM と呼ばれます。RSM または ORM は、完全な 5ESS スイッチの一部である同じ周辺装置を多数持つことができます。RSM は距離が制限されており、大都市圏の一部または地方のオフィスにサービスを提供できます。 ORM または有線 ORM は技術的にはどこにでも設置でき、ORM が利用可能になると RSM よりも好まれるようになりました。RSM と ORM は両方とも、大都市にある 5ESS からホストされる小規模から中規模の町向けのクラス 5 有線センターとしてよく使用されます。有線 ORM は MUX ユニットから同軸ケーブルで接続され、TRCU に供給されます。TRCU は同軸ケーブルを DLI への接続に変換します。また、オフィスが分割されたときや別のオフィスから領域を取得した際に使用される 2 マイルの ORM もありました。この距離はホスト オフィスから 2 マイルで、ファイバー経由で直接供給されます。他の SM と同様に、サイズは各周辺装置に必要なタイムスロットの数によって決まります。ORM は DS3 でリンクされ、RSM は T1 回線でリンクされます。VCDX は大規模な構内交換機(PBX) としても使用されました。400 回線程度未満の小規模コミュニティには、SLC-96 ユニットまたは Anymedia ユニットも提供されました。

スタンドアロン VCDX には、スイッチング モジュールが 1 つあり、通信モジュールはありません。Sun Microsystems SPARC ワークステーションでは、3B20/21DプロセッサMERT OSエミュレーションシステムを実行するUNIXベースのSolaris (オペレーティング システム)が実行され、VCDX の管理モジュールとして機能します。VCDX は、COの通常の電話電源 (非常に大きな無停電電源装置) を使用し、T1アクセスなどの ためにCOデジタル クロス接続システムに接続します。

5ESS には、共通ネットワーク インターフェイス (CNI) リングとパケット スイッチングユニット (PSU) ベースのSS7 シグナリングという 2 つの異なるシグナリング アーキテクチャがあります。

5ESS の開発には 5,000 人の従業員が必要で、1 億行のシステム ソース コード (主にC 言語) と 1 億行のヘッダー ファイルおよびメイクファイルが作成されました。システムの進化は 20 年にわたって行われ、3 つのリリースが同時に開発されることもよくありました。それぞれのリリースの完成には約 3 年かかりました。5ESS は当初米国のみで提供されていましたが、国際販売によって米国バージョンと並行して完全な開発システムとチームが構築されました。

開発システムは Unix ベースのメインフレーム システムでした。ピーク時には、約 15 台のシステムが稼働していました。開発マシン、シミュレータ マシン、ビルド マシンなどがありました。開発者のデスクトップは、1990 年代半ばにSun ワークステーションが導入されるまで、マルチウィンドウ ターミナル (ベル研究所が開発したBlitのバージョン) でした。開発者は、ワークステーション上のX11 をマルチウィンドウ環境として 使用し、作業のためにサーバーにログインし続けました。

ソース コード管理はSCCSに基づいており、リリース間、US または Intl 固有の機能間などでソース コードを分離するために "#feature" 行が使用されていました。viおよびEmacsテキスト エディターのカスタマイズにより、開発者はファイルの適切なビューで作業し、現在のプロジェクトに適用されない部分を非表示にできました。

変更要求システムは、SCCS MR を使用して名前付き変更セットを作成し、純粋に数値の識別子を持つ IMR (初期変更要求) システムと結び付けました。MR 名は、サブシステム プレフィックス、IMR 番号、MR シーケンス文字、およびリリースまたは「ロード」の文字を使用して作成されました。したがって、gr (汎用レトロフィット) サブシステムの場合、2371242 IMR 用に作成された最初の MR は、'F' ロード用で、gr2371242aF になります。

ビルド システムは、makefile の生成を引き起こすビルド構成の単純なメカニズムを使用しました。システムは常にすべてをビルドしましたが、ビルド出力ディレクトリ ツリーを更新する前に、チェックサムの結果を使用してファイルが実際に変更されたかどうかを判断しました。これにより、コア ライブラリまたはヘッダーを編集する際のビルド時間が大幅に短縮されました。開発者は列挙型に値を追加できましたが、それによってビルド出力が変更されなかった場合は、その出力への後続の依存関係を再リンクしたりライブラリをビルドしたりする必要はありませんでした。

システムは、TEST チャネルや Maintenance チャネルなど、システム コンソールとも呼ばれるテレタイプライタのさまざまな「チャネル」を通じて管理されます。通常、プロビジョニングは、RCV:APPTEXT と呼ばれるコマンド ライン インターフェイス(CLI) またはメニュー駆動型の RCV:MENU,APPRC プログラムを通じて行われます。RCV は Recent Change/Verification (最近の変更/検証) の略で、Switching Control Center Systemを通じてアクセスできます。ただし、ほとんどのサービス オーダーは、 Recent Change Memory Administration Center (RCMAC)を通じて管理されます。国際市場では、この端末インターフェイスは、画面とプリンタ出力にロケール固有の言語とコマンド名のバリエーションを提供するローカライズ機能を備えています。

• PRX（電話） – AT&Tがヨーロッパで買収した以前のスイッチ

• Martersteck, KE; Spencer, AE (1985). 「5ESSS スイッチング システム: 概要」. AT&T テクニカル ジャーナル. 64 (6): 1305–1314. doi :10.1002/j.1538-7305.1985.tb00276.x. S2CID  33916439.

• ATM 経由の音声電話をサポートするスイッチング アーキテクチャの進化、Judith R. McGoogan、Joseph E. Merritt、Yogesh J. Dave 著。5ESS–2000 の拡張。Bell Labs Technical Journal、2000 年 4 月～5 月
• スイッチの基本 5ESS (Scribd.com)