System X (電話)

System Xは、1980 年以降、英国全土の ほぼすべての電話交換局に設置されているデジタル交換システムです。

System Xは、郵政公社（後のブリティッシュ・テレコム）、GEC、プレッシー、スタンダード・テレフォンズ・アンド・ケーブルズ（STC）によって開発され、1979年にスイスのジュネーブで開催されたテレコム79展示会で初めて公開されました。^[1] STCは1982年にプロジェクトから撤退しました。1988年に、GECとプレッシーの通信部門が合併してGPTが設立され、その後プレッシーはGECとシーメンスに買収されました。1990年代後半、GECはシーメンスが保有していたGPTの株式40%を取得しました。GECは1999年に 社名をマルコーニに変更しました。

2006 年 1 月に Marconi がEricssonに売却された後も、Telent plc はSystem X を保持し、英国サービス事業の一環として引き続きサポートと開発を行っています。

1980年9月に公共サービスに投入された最初のSystem Xユニットは、ロンドンのベイナードハウスに設置され、約40の市内交換機間で電話の通話を切り替える「タンデムジャンクションユニット」でした。最初の市内デジタル交換機は、1981年にサフォークのウッドブリッジ（マートルシャムヒースのBT研究本部の近く）で運用を開始しました。BTの最後の電気機械式トランク交換機（スコットランドのサーソー）は1990年7月に閉鎖され、英国のトランクネットワークの完全デジタル運用への移行が完了し、これを達成した最初の全国電話システムとなりました。最後の電気機械式市内交換機であるスコットランドのクロフォード、クロフォードジョン、エルバンフットは1995年6月23日にデジタルに変更され、最後の電子アナログ交換機であるヨークシャーのセルビーとエセックスのリーオンシーは1998年3月11日にデジタルに変更されました。

システム X は英国のほか、チャンネル諸島にも導入され、他の国々にもいくつかのシステムが導入されましたが、大きな輸出売上は達成されませんでした。

システム X とは別に、BT は UXD5 (「ユニット交換デジタル」) を開発しました。これは小規模で遠隔地のコミュニティにとって費用対効果の高い小型デジタル交換機です。BT がマートルシャム ヒースで開発し、モナークPABXをベースにしたこの交換機の最初の例は、最初のシステム X の前年の 1979 年にスコットランドのグレンキンディーで運用されました。 ^{[2]この交換機は数百台が}プレッシー社によって製造され^[3]、主にスコットランドとウェールズの農村部に設置されました。システム X が他の国々に販売されたとき、UXD5 はポートフォリオの一部に含まれていました。

System X は、3 つの主要なタイプの電話交換機をカバーします。コンセントレータは通常、ローカル電話交換機内に保管されますが、人口の少ない地域では遠隔地に設置されることもあります。DLE と DMSU は主要な町や都市で運用され、通話ルーティング機能を提供します。BT ネットワーク アーキテクチャでは、交換機は DLE/DMSU/DJSU などと指定されていましたが、他のオペレータはネットワーク アーキテクチャに応じて交換機を異なる方法で構成していました。

信頼性を重視した設計のため、System X ハードウェアの一般的なアーキテクチャ原則は、すべてのコア機能が 2 つの「サイド」(サイド 0 とサイド 1) に複製されるというものです。機能リソースのどちらかのサイドは「ワーカー」になり、もう一方は稼働中の「スタンバイ」になります。リソースは継続的に自己監視し、障害が検出されると、関連するリソースは自身を「障害あり」としてマークし、もう一方のサイドが即座に負荷を引き継ぎます。この回復力のある構成により、ハードウェアを変更して障害を修正したり、サービスを中断せずにアップグレードを実行したりできます。スイッチプレーンや波形ジェネレーターなどの一部の重要なハードウェアは 3 重化されており、「3 つのうち 2 つ」で動作します。R2PU 処理クラスターの CPU は 4 重化されており、1 つが稼働していない場合でも、単純に複製した場合は 50% のパフォーマンス能力が維持されますが、1 つが稼働していない場合は 75% のパフォーマンス能力が維持されます。顧客回線ポートを提供するライン カードまたはスイッチ上の 2 Mbit/s E1 終端には「2 番目の側」の冗長性はありませんが、顧客が複数の回線を持つことや相互接続に複数の E1 を持たせて復元力を提供することができます。

コンセントレータ ユニットには、回線モジュール、デジタル コンセントレータ スイッチ、デジタル回線終端 (DLT) ユニット、および制御ユニットという 4 つの主要なサブシステムがあります。その目的は、音声をアナログ信号からデジタル形式に変換し、トラフィックを集中させてデジタル ローカル交換機 (DLE) に転送することです。また、加入者からダイヤルされた情報を受信し、これを交換機プロセッサに渡して、通話を宛先にルーティングできるようにします。通常の状況では、加入者回線間で信号を切り替えることはありませんが、親スイッチへの接続が失われた場合は、これを実行する能力が限られています。

各アナログ回線モジュール ユニットは、アクセス ネットワーク内の最大 64 の加入者回線からのアナログ信号を、コア ネットワークで使用される 64 キロビット/秒のデジタル バイナリ信号に変換します。これは、着信信号を 8 kS/秒の速度でサンプリングし、各サンプルをパルス コード変調(PCM) 技術を使用して 8 ビット ワードにコード化することによって行われます。回線モジュールは、ダイヤルされた数字などの加入者回線からのシグナリング情報も取り除き、これを制御ユニットに渡します。最大 32 の回線モジュールが 2 Mbit/秒のパスを使用してデジタル コンセントレータ スイッチ ユニットに接続され、各コンセントレータは最大 2048 の加入者回線を収容できます。デジタル コンセントレータ スイッチは、時分割多重化を使用して回線モジュールからの信号を多重化し、デジタル回線終端ユニットを介して交換スイッチまでの E1 上の最大 480 のタイム スロットに信号を集中します。各チャネルの残りの 2 つのタイム スロットは、同期とシグナリングに使用されます。これらはそれぞれタイムスロット 0 と 16 です。

使用するハードウェアに応じて、コンセントレータは、アナログ回線 (単一または複数の回線グループ)、ISDN2 (基本速度ISDN )、および ISDN30 (プライマリ速度 ISDN) の回線タイプをサポートします。ISDN は、英国固有のDASS2または ETSI (欧州) プロトコルのいずれかを実行できます。一定の制限はありますが、コンセントレータは任意の回線タイプの組み合わせを実行できます。これにより、オペレータは、ビジネス ISDN ユーザーと住宅ユーザーのバランスを取り、両者に優れたサービスを提供し、オペレータの効率を高めることができます。

コンセントレータ ユニットは、リモート コンセントレータとして単独で使用することも、交換コア (スイッチとプロセッサ) と一緒に配置することもできます。

デジタル ローカル交換機 (DLE) は、多数のコンセントレータをホストし、通話の宛先に応じて、通話を異なる DLE または DMSU にルーティングします。DLE の心臓部は、タイム スイッチとスペース スイッチで構成されるデジタル スイッチング サブシステム (DSS) です。コンセントレータ ユニットからの 30 チャネル PCM ハイウェイの着信トラフィックは、タイム スイッチに接続されます。これらの目的は、着信する個々のタイム スロットを取得して、発信タイム スロットに接続し、スイッチングおよびルーティング機能を実行することです。広範囲の発信ルートにアクセスできるようにするために、個々のタイム スイッチはスペース スイッチによって相互に接続されます。タイム スロットの相互接続は、プロセッサ ユーティリティ サブシステム (PUS) で実行されるソフトウェアによって更新されるスイッチ マップに保持されます。タイム スイッチ - スペース スイッチ アーキテクチャの性質上、多数の障害が発生しない限り、システムが障害のあるタイム スイッチまたはスペース スイッチの影響を受ける可能性はほとんどありません。スイッチは「非ブロッキング」スイッチです。

デジタル主交換ユニット (DMSU) は、DLE または別の DMSU によってルーティングされた通話を処理し、'トランク / トランジット スイッチ' です。つまり、コンセントレータをホストしません。DLE と同様に、DMSU はデジタル交換サブシステムとプロセッサ ユーティリティ サブシステムなどで構成されています。英国の PSTN ネットワークでは、各 DMSU は国内の他のすべての DMSU に接続されており、ネットワークを介した通話の輻輳をほぼ回避した接続が可能です。ロンドン中心部では、DJSU と呼ばれる DMSU の特殊バージョンがロンドン市内のトラフィックのみを伝送します。ロンドンの DMSU ネットワークは、PSTN 電話回線の需要が減少し、BT がフロアスペースの一部を再利用するようになったため、年月とともに徐々に廃止され、より現代的な "NGS" スイッチに移行しました。ここで言及されている NGS スイッチは、1990 年代後半から 2000 年代前半にかけて段階的に導入された Ericsson のAXE10製品ラインのバージョンです。

英国の大都市では、同じ交換機ビル内に複数の交換機（スイッチ）が設置されているのが一般的です。直接接続された顧客用の DLE と、英国の他の地域へのリンクを提供する DMSU です。

統合トランク＆ローカル交換機 (CTLE) は、DLE と DMSU の両方の役割を果たす交換機です。独自の直接接続された加入者を持ち、トランジット スイッチとしても機能します。これらは、交換機の数が少ない小規模なネットワーク オペレータが使用できます。

プロセッサ ユーティリティ サブシステム (PUS) は、交換操作を制御し、DLE または DMSU の頭脳です。このサブシステムは、通話処理、課金、交換、保守アプリケーション ソフトウェア (およびその他のソフトウェア サブシステム) をホストします。PUS は、交換機が処理する電話トラフィックの量に応じて、最大 8 つの「クラスター」に分割されます。最初の 4 つのプロセッサ クラスターにはそれぞれ、4 つの中央処理装置 (CPU)、メイン メモリ ストア (STR)、および 2 種類のバックアップ ストア (プライマリ (RAM) とセカンダリ (ハード ディスク)) メモリが含まれます。PUS は、 PO CORAL (Post Office CORAL) として知られるCORAL66 プログラミング言語のバージョンでコーディングされ、後に BTCORAL として知られるようになりました。

ロンドンのベイナード ハウスで運用されたオリジナルのプロセッサは、MK2 BL プロセッサと呼ばれていました。これは 1980 年に POPUS1 (Post Office Processor Utility Subsystem) に置き換えられました。POPUS1 プロセッサは後にリバプールのランカスター ハウスとケンブリッジにも設置されました。後にこれらも、R2PU またはリリース 2 プロセッサ ユーティリティと呼ばれるはるかに小さなシステムに置き換えられました。これは、前述のように、クラスターあたり 4 つの CPU と最大 8 つのクラスター システムでした。時間が経つにつれてシステムが開発され、1990 年代後半のコンピューター テクノロジに似た、より現代的なハードウェアを使用して追加の「CCP / Performance 3」クラスター (クラスター 5、6、7、および 8) が追加され、オリジナルの処理クラスター 0 から 3 は、たとえば、より大きなストア (RAM の増加) でアップグレードされました。このフォールト トレラント システムの高度な機能 (自己障害検出と回復、バッテリ バックアップ RAM、ミラー ディスク ストレージ、障害が発生したメモリ ユニットの自動交換、新しいソフトウェアを以前のバージョンに試用する機能 (必要に応じてロールバック) など) は、今日でも使用されている理由を説明しています。その後、CCP クラスターのハード ディスクは、信頼性を向上させるためにソリッド ステート ドライブに置き換えられました。

現在、すべての System X スイッチは最大 12 個の処理クラスターを備えています。0 ～ 3 は 4 CPU の System X ベースのクラスターで、残りの 8 つの位置はすべてのトラフィック処理を扱う CCP クラスターで埋めることができます。大規模な System X スイッチの現状は 4 つのメイン クラスターと 4 つの CCP クラスターですが、4 つのメイン クラスターと 6 つの CCP クラスターを持つスイッチが 1 つまたは 2 つあります。CCP クラスターはコール処理のみに制限されており、交換機ソフトウェアを書き換えて CCP クラスターを受け入れる可能性もありましたが、すでに正常に動作しているシステムを置き換えるにはコストがかかりすぎるため、このソリューションは廃止されました。CCP クラスターに障害が発生すると、System X はコール処理のシェアを別の CCP クラスターに自動的に再割り当てします。CCP クラスターが利用できない場合は、交換機のメイン クラスターがコール処理と交換機の実行を引き継ぎ始めます。

構造的には、System X プロセッサは「1 つのマスター、多数のスレーブ」構成です。クラスタ 0 はベース クラスタと呼ばれ、他のすべてのクラスタは事実上それに依存します。スレーブ クラスタが失われると、それに依存するルートまたはコンセントレータのコール処理も失われます。ただし、ベース クラスタが失われると、交換機全体が機能しなくなります。これは非常にまれなことです。System X の設計により、問題のあるハードウェアが分離され、障害レポートが生成されます。通常の操作中、最も大きな中断はベース クラスタの再起動である可能性が高く、ベース クラスタとそのスレーブがオンラインに戻るまで 2 ～ 5 分間、すべての交換機機能が失われますが、その後は交換機は故障したハードウェアが分離された状態で機能し続けます。交換機は、個々のプロセスに問題が検出されると、それらを再起動 (「ロールバック」) できます。それが機能しない場合は、クラスタの再起動を実行できます。ベース クラスタまたはスイッチが再起動によって回復できない場合は、復元手順を使用して最新のアーカイブ構成を手動で再ロードできます。スイッチはすべての半永久パスを再ロードし、コンセントレータは構成をダウンロードする必要があるため、すべてを完全に復旧させるには何時間もかかることがあります。2020 年以降、Exchange ソフトウェアは、復旧時間を大幅に短縮するように変更されています。

通常の動作中、取引所の処理クラスターの使用率は 5 ～ 15% になりますが、ベース クラスターの使用率は例外で、通常は 15 ～ 25% ですが、45% まで急上昇します。これは、ベース クラスターがスイッチ上の他のどのクラスターよりもはるかに多くの操作とプロセスを処理しているためです。

System X は、使用されるスイッチ マトリックスに応じて、Mark 1 と Mark 2 という 2 つの主要なエディションを経てきました。

最初に導入されたのは、Mark 1 デジタル加入者スイッチ (DSS) です。これは、理論上の最大マトリックスが 96x96 のタイム スイッチである時間空間時間スイッチ セットアップです。実際には、スイッチの最大サイズは 64x64 のタイム スイッチ マトリックスです。各タイム スイッチは、2 つのセキュリティ プレーン (0 と 1) に複製されます。これにより、プレーン間のエラー チェックが可能になり、障害が見つかった場合は複数のルーティング オプションを使用できます。1 つのプレーン上のすべてのタイム スイッチが停止していても、スイッチの全機能は維持されますが、プレーン 0 のタイム スイッチが停止し、プレーン 1 の別のタイム スイッチが停止している場合は、2 つの間のリンクが失われます。同様に、タイム スイッチのプレーン 0 と 1 の両方が停止している場合、タイム スイッチは分離されます。タイム スイッチの各プレーンは、3 つのシェルフ グループ内の 1 つのシェルフを占有します。つまり、下のシェルフがプレーン 0、上のシェルフがプレーン 1、中間のシェルフが最大 32 の DLT (デジタル回線終端装置) によって占有されます。 DLT は、交換機に出入りする 2048 kbit/s 32 チャネル PCM リンクです。スペース スイッチはより複雑なエンティティですが、AA から CC (または一般的な使用では BB) までの名前が付けられ、0 または 1 のプレーンと、レイアウト方法により、別の 0 と 1 で指定される偶数または奇数のセグメントが与えられます。ソフトウェアでのスペース スイッチの名前は、次のようになります。SSW H'BA-0-1。スペース スイッチは、スイッチ全体のトラフィックの論理的なクロス接続を提供するエンティティであり、タイム スイッチはこれに依存します。スペース スイッチを操作するときは、レイアウトにより、スペース スイッチの奇数または偶数セグメントの電源をオフにすると、そのプレーンの依存タイム スイッチがすべて「停止」するため、スイッチの残りの部分が正常であることを確認することが不可欠です。 Mark 1 DSS は、エラー チェックのために 2/3 の割合で実行される 3 重の接続制御ユニット (CCU) セットによって制御され、適切な処置がとられるよう DSS ハンドラー プロセスに障害を報告する重複アラーム監視ユニット (AMU) によって常時監視されます。CCU と AMU は、Mark 1 DSS の診断テストにも関与します。

Mark 1 System X ユニットは、それぞれ 8 ラックの長さのスイートで構築され、スイートは 15 個以上になる場合があります。スペース、電力需要、冷却需要を考慮して、Mark 2 が開発されました。

Mark 2 DSS ("DSS2") は、Mark 1 と同じプロセッサ システムを引き続き使用する後期の改訂版ですが、スイッチの物理的なサイズとスイッチの機能の両方に、重大かつ必要な改訂が加えられています。これは、Mark 1 と同様に、最大 2048 個の 2 Mbit/s PCM システムを接続する光ファイバー ベースの時間空間時間空間スイッチング マトリックスですが、ハードウェアははるかにコンパクトです。

Mk1 CCU と AMU の 4 ラック グループはなくなり、代わりに単一の接続制御ラックがすっきりと配置され、外部スイッチ モジュール (OSM)、中央スイッチ モジュール (CSM)、および関連するスイッチ/プロセッサ インターフェイス ハードウェアで構成されています。タイムスイッチ シェルフは、デジタル ライン ターミネータ グループ (DLTG) シェルフに置き換えられました。各シェルフには、16 個のダブル デジタル ライン ターミネーション ボード (DDLT) と 2 個のライン コミュニケーション マルチプレクサ (LCM) (セキュリティ プレーンごとに 1 個) で構成される 2 個の DLTG が含まれています。LCM は、40 メガビット リンクを介して光ファイバーで OSM に接続されています。フルサイズの Mk2 DSS ユニットには合計 64 個の DLTG があり、これは Mk1 DSS ユニットの 64 個のタイム スイッチに相当します。Mk2 DSS ユニットは Mk1 よりもかなり小型で、消費電力が少なく、結果として処理しなければならない熱も少なくなります。また、40 Mbit/s で光ファイバー上の SDH 伝送と直接インターフェイスすることも可能で、これにより 2 Mbit/s DDF と SDH トリビュタリの使用量が削減されます。理論的には、トランジット スイッチ (DMSU) は、DDF をまったく使用せずに、光ファイバー上の SDH とのみインターフェイスできます。さらに、スイッチの設計とレイアウトが完全に改訂されたため、Mk2 スイッチは Mk1 よりもいくらか高速になっています (ただし、実際の差は実際にはごくわずかです)。また、信頼性もはるかに高く、各セクションの個別コンポーネントが大幅に減少しているため、故障する可能性が大幅に減少し、故障が発生した場合は、Mk1 DSS の場合のように診断を実行して故障箇所の可能性のある場所を特定する必要はなく、通常は故障したソフトウェア エンティティに関連付けられたカードを交換すれば済みます。

2020年代初頭、BTはSystemX資産の合理化を開始し、電力、コスト、設置面積を節約し、信頼性を向上させました。老朽化したMk1スイッチはメンテナンスの悩みの種となっていました。トラフィック量と加入者数の減少は、System X資産を縮小する大きなチャンスがあることを意味します。この合理化プロセスには、Mk2スイッチを搭載したDMSU/DJSUをCTLEに転用し、他の交換機からコンセントレータを再配置し、それらの交換機をシャットダウンすることが含まれます。その結果、多数の（60を超える）コンセントレータがホストされた「スーパーCTLE」が生まれます。コンセントレータの数が多いと、交換機で重大な障害が発生した場合の復旧時間が長くなるため、Telentは交換機ソフトウェアを書き直して復旧時間を改善しました。この主要なソフトウェア改訂は、ネットワーク オペレータが SystemX 資産を廃止するまで続くと予想されますが、IP ベースのネットワークではレガシー サービス、特にマシン間通信を処理できないため、廃止計画は予定よりも長くかかることが常です。

System X 交換機のプロセッサは、メッセージ伝送サブシステム (MTS) を使用して、コンセントレータや他の交換機と通信します。MTS リンクは、スイッチ全体の個々の 64 kbit/s デジタル音声チャネルを、信号メッセージがルーティングされる永続的なパスに再利用することで、ノード間で「固定」されます。コンセントレータとの間のメッセージングは​​、独自のメッセージングを使用して行われ、交換機間のメッセージングは​​、C7 / SS7メッセージングを使用して行われます。英国固有のプロトコルと ETSI バリアント プロトコルがサポートされています。チャネル関連信号を使用することも可能でしたが、英国とヨーロッパの交換機が同じ時代にデジタル化されたため、ほとんど使用されませんでした。

1980 年代に設置された System X 交換機の多くは、2020 年代まで引き続き使用されています。

System X は、BT の21 世紀ネットワーク (21CN)プログラムの一環として、次世代ソフトスイッチ機器に置き換えられる予定でした。System X の他のユーザー (特にJersey TelecomとKingston Communications ) は、回線交換型の System X 機器をMarconi XCD5000 ソフトスイッチ (System X の NGN 代替として意図されていた) と Access Hubマルチサービス アクセス ノードに置き換えました。しかし、BT の 21CN サプライヤー リストから Marconi が除外され、焦点が電話からブロードバンドに移行したため、System X 資産の大部分が維持されることになりました。

• システムY
• AXE電話交換機
• TXE
• プリクス