저장된 프로그램 제어

Stored program control

저장 프로그램 제어(SPC)는 스위칭 시스템의 메모리에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 제어되는 전화 교환에 사용되는 통신 기술이다. SPC는 1950년대 벨시스템에서 개발된 전자스위치시스템(ESS)의 활성화 기술이었으며, 제3세대 스위칭 기술로 간주될 수 있다. 저장된 프로그램 제어는 1954년 벨 연구소의 과학자 에르나 슈나이더 후버에 의해 발명되었는데, 그는 컴퓨터 소프트웨어가 전화의 연결을 제어할 수 있다고 추론했다.[1][2][3]

역사

1950년대에 제안되고 개발된 SPC는 1960년대에 생산 전자 스위칭 시스템에 도입되었다. 101ESS PBX는 Bell 시스템의 전환 스위칭 시스템으로, 그렇지 않으면 여전히 전기 기계식 중앙 사무소 스위치로 서비스를 제공하던 비즈니스 고객들에게 확장된 서비스를 제공한다. 1960년 일리노이주 모리스에 SPC가 설치된 최초의 중앙 사무소 스위치는 전자 스위칭의 시험으로 설치되었고, 그 직후 1965년 NJ 수카순나에 Western Electric 1ESS 스위치가 설치되었다. SPC 기반 제3세대 스위칭 시스템의 다른 예로는 영국의 GPO TXE(다양한 제조사), 메타콘타 11(ITT 유럽)과 AKE, ARE, 그리고 에릭슨과 필립스 PRX의 AX 전화 교환의 디지털 이전(1970년대) 버전은 공중 스위칭 전화망의 대규모 시스템이었다.

SPC는 정교한 통화 기능을 가능하게 한다. SPC 교류가 진화하면서 신뢰성과 다용성이 높아졌다.

스트로거, 패널, 로터리, 크로스바 스위치 등 2세대 교환기는 순수하게 결합논리제어가 가능한 전자기계 스위칭 컴포넌트로 구성돼 컴퓨터 소프트웨어 제어가 없었다. 1세대는 수행원과 운영자가 운영하는 수동 배전반이었다.

이후 크로스바 시스템은 또한 스위칭 매트릭스의 컴퓨터 제어를 사용했으며 SPC 시스템으로도 간주될 수 있다. 서유럽 전역과 전 세계 많은 국가에서 한때 발견되었던 노스 일렉트릭 NX-1E&D 스위치와 ITT 메타콘타 11뿐만 아니라 에릭슨 ARE 11(현지)과 ARE 13(트랜짓)이 그 예다. 아날로그 전환 매트릭스를 이용한 SPC 기술은 1980년대에 대부분 단계적으로 폐지되었고 1990년대 후반에는 대부분의 현대적 네트워크에서 사라졌다. 러시아나 우크라이나와 같은 나라들의 일부 그러한 전환은 여전히 가동되고 있을 것이다.)[citation needed]

시간 분할 다중화(TDM)의 추가는 서브시스템 크기를 줄이고 전화 네트워크의 용량을 획기적으로 증가시켰다. 1980년대까지 SPC 기술은 통신 산업을 지배했다.

1970년대에 프랑스 Alcatel E10과 캐나다 Nortel DMS 시리즈와 같은 초기 시스템이 그 10년 동안 생산되기 시작하면서 실행 가능하고 완전한 디지털 스위치가 등장했다. 다른 널리 채택된 시스템은 1980년대 초에 이용 가능해졌다. 여기에는 세계에서 가장 인기 있는 스위칭 플랫폼이 된 에릭슨 AXC 10, 미국을 통해 사용되는 웨스턴 일렉트릭 5ESS, 그리고 많은 다른 나라들에서 독일인은 지멘스 ESWD, ITT 시스템 12(Liter rebranded Alcatel S12), NEC NEAX 등이 포함되었는데, 이 모든 것이 전 세계적으로 널리 사용되었다. 영국은 System X(전화)를 개발하였고, 1980년대 초에는 다른 작은 시스템도 등장하였다.

특히 5ESS와 매우 초기 버전의 에릭슨 AXC 10 등 일부 디지털 스위치는 코덱이 포함된 디지털 라인 카드에 직접 연결하기보다는 SPC와 유사한 기술을 사용하여 아날로그 집선 장치 단계를 계속 사용하였다.

21세기 초 TDM과 전문 하드웨어 기반 디지털 회로 스위칭이 소프트스위치 및 음성 IP VoIP 기술로 대체되고 있기 때문에 산업은 제5세대 전화 교환을 사용하기 시작했다.

저장된 프로그램 제어의 주요 기능은 전화 연결이 관련 전자회로에서 설정, 유지 및 종료되는 시스템 메모리에 저장된 컴퓨터 명령어(프로그램) 세트를 실행하는 하나 이상의 디지털 처리 장치(저장된 프로그램 컴퓨터)이다.

저장된 프로그램 제어의 즉각적인 결과는 교환 기능의 자동화와 가입자에게 다양한 새로운 전화통신 기능의 도입이다.

전화 교환은 내결함성 설계를 구현하여 항상 중단 없이 계속 실행되어야 한다. 거래소의 제어 하위 시스템에서 전자제품과 컴퓨터의 초기 실험은 성공적이었고, 전환 네트워크도 전자적이었던 완전 전자 시스템의 개발을 초래했다. 1960년 일리노이 주 모리스에 프로그램 제어가 저장된 시험 시스템이 설치되었다. 반영구 프로그램과 매개변수 저장용으로는 단어 크기가 18비트인 플라잉 스팟 스토어, 랜덤 액세스 작업 메모리용 배리어 그리드 메모리를 사용하였다.[4] 세계 최초의 영구 생산용 전자 스위칭 시스템인 1호 ESS는 1965년 5월 뉴저지 주 수카순나에서 AT&T에 의뢰됐다. 1974년까지 AT&T는 475개의 1ESS 시스템을 설치했다. 1980년대에 SPC는 전기기계적 전환을 전기통신 산업에서 대체했고, 따라서 이 용어는 역사적 관심사를 제외한 모든 것을 잃었다. 오늘날 SPC는 모든 자동 교환에서 표준이다.

반도체 크로스 포인트 스위치로 전자기계 스위칭 매트릭스를 대체하려는 시도는 특히 대규모 교환에서 즉시 성공적이지 못했다. 그 결과 많은 우주분할 스위칭 시스템은 SPC와 함께 전자기계 스위칭 네트워크를 사용하였고, 개인 자동 분기 교환(PABX)과 소규모 교환기는 전자 스위칭 장치를 사용하였다. 전자기계 행렬은 21세기 초에 완전한 전자 행렬로 대체되었다.

종류들

저장된 프로그램 제어 구현은 중앙집중식 및 분산형 접근방식으로 구성될 수 있다. 1960년대와 1970년대에 개발된 초기 전자 스위칭 시스템(ESS)은 거의 변함없이 중앙집중식 제어를 사용했다. 오늘날 많은 거래소 설계가 중앙집중식 SPC를 계속 사용하고 있지만, 프로그램 가능한 로직 어레이(PLA), 프로그램 가능한 로직 컨트롤러(PLC)와 같은 저비용의 마이크로프로세서와 VLSI 칩의 등장으로 분산형 SPC는 21세기 초까지 널리 보급되었다.

중앙 집중식 제어

중앙통제에서는 모든 제어장비를 중앙처리장치로 교체한다. 시스템에 대한 부하에 따라 초당 10~100회의 호출을 처리할 수 있어야 한다.[citation needed] 멀티프로세서 구성은 공통적이며 로드 공유 구성, 동기식 듀플렉스 모드 또는 하나의 프로세서가 대기 모드일 수 있다.

대기 모드

대기 모드 작동은 이중 프로세서 구성 중 가장 간단하다. 일반적으로 하나의 프로세서가 대기 모드임. 대기 프로세서는 활성 프로세서가 고장 난 경우에만 온라인 상태가 된다. 이 구성의 중요한 요건은 교환 시스템이 제어권을 인수할 때 교환 시스템 상태를 재구성하는 대기 프로세서의 능력이다. 즉, 가입자 회선 또는 트렁크 중 어떤 것이 사용 중인지 결정하는 수단이다.

소규모 교환에서는 대기 프로세서가 작동되는 즉시 상태 신호를 스캔하여 이 작업을 수행할 수 있다. 그러한 경우, 실패 시 설정되고 있는 통화만 방해된다. 대규모 교환에서는 중요한 시간 내에 모든 상태 신호를 스캔할 수 없다. 여기에서 액티브 프로세서는 정기적으로 시스템 상태를 보조 스토리지에 복사한다. 전환이 발생하면 보조 메모리에서 최근 상태가 로드된다. 이 경우 마지막 업데이트와 실패 사이의 상태 변경 통화만 영향을 받는다. 공유 2차 스토리지는 복제할 필요가 없으며 단순한 장치 수준 중복만 있으면 충분하다. 1ESS 스위치가 대표적인 예였다.

동기식 듀플렉스 모드

동기식 듀플렉스 운전모드에서 동일한 명령 집합을 실행하고 결과를 연속적으로 비교하는 두 프로세서 사이에 하드웨어 커플링이 제공된다. 불일치가 발생하면 결함이 있는 프로세서가 식별되고 몇 밀리초 이내에 서비스가 중단된다. 시스템이 정상적으로 작동하면 두 프로세서는 항상 메모리에 동일한 데이터를 저장하며 동시에 교환 환경에서 정보를 수신한다. 한 프로세서가 실제로 교환을 제어하지만 다른 프로세서는 전자와 동기화되지만 교환 제어에는 참여하지 않는다. 대조군에 의해 고장이 감지되면 프로세서가 분리되고 체크아웃 프로그램이 독립적으로 실행되어 결함이 있는 프로세서를 찾는다. 이 프로세스는 일시적으로 중단된 통화 처리를 방해하지 않고 실행된다. 한 프로세서가 분리되면 다른 프로세서가 독립적으로 작동한다. 결함이 있는 프로세서를 수리하고 서비스를 도입하면 활성 프로세서의 메모리 내용이 메모리에 복사되고, 이 둘은 동기화되어 비교기가 활성화된다.

체크아웃 프로그램을 실행해도 표시되지 않는 일시적인 고장으로만 대조군 고장이 발생할 수 있다. 그러한 경우 다음과 같은 세 가지 가능성이 존재한다.

  • 두 프로세서로 계속 진행: 이는 결함이 일시적이며 다시 나타나지 않을 수 있다는 가정에 근거한다.
  • 활성 프로세서를 꺼내고 다른 프로세서를 계속 진행하십시오.
  • 활성 프로세서로 계속 진행하되 다른 프로세서는 서비스에서 제거하십시오.

프로세서를 꺼낼 때, 그것은 한계 고장을 식별하기 위해 광범위한 테스트를 받는다.

로드 공유 모드

부하 공유 작업에서, 수신 통화는 임의로 또는 미리 정해진 순서에 따라 프로세서 중 하나에 할당되고, 프로세서 중 한 곳에서 완료까지 통화를 처리한다. 따라서 두 프로세서가 동시에 활성화되며 로드와 리소스를 동적으로 공유한다. 두 프로세서는 모두 이러한 프로세서에 의해 제어될 뿐만 아니라 감지되는 전체 교환 환경에 접근할 수 있다. 통화는 프로세서에 의해 독립적으로 처리되기 때문에, 그들은 임시 통화 데이터를 저장하는 별도의 메모리를 가지고 있다. 프로그램과 준영구 데이터를 공유할 수 있지만 중복성을 위해 별도의 메모리에 보관한다.

프로세서가 상호 조정에 필요한 정보를 교환하고 다른 프로세서의 '상태'를 확인하는 인터프로세서 링크가 있다. 정보 교환이 실패하면, 같은 것을 감지하는 프로세서 중 하나가 실패한 프로세서에 의해 이미 설정된 호출을 포함한 전체 로드를 인수한다. 그러나, 실패한 프로세서에 의해 설정되고 있던 통화는 대개 손실된다. 자원 공유는 두 프로세서가 동시에 동일한 자원을 추구하지 않도록 배제 메커니즘을 요구한다. 이 메커니즘은 소프트웨어 또는 하드웨어 또는 둘 다에서 구현될 수 있다. 그림에는 프로세서 중 하나가 설정할 때 첫 번째 프로세서에 의해 재설정될 때까지 다른 프로세서에 의한 특정 리소스에 대한 액세스를 금지하는 하드웨어 제외 장치가 표시된다.

분산제어

분산형 SPC는 중앙집중식 SPC보다 가용성이 높고 신뢰성이 높다. 제어 기능은 거래소 내의 많은 프로세서에 의해 공유된다. 저비용 마이크로프로세서를 사용한다. 교환 제어는 분산 처리를 위해 수평 또는 수직으로 분해될 수 있다.[5]

수직 분해에서는 전체 교환을 여러 블록으로 나누고 프로세서를 각 블록에 할당한다. 이 프로세서는 특정 블록과 관련된 모든 작업을 수행한다. 따라서 전체 제어 시스템은 여러 제어 장치로 구성된다. 중복성을 위해 프로세서를 각 블록에 복제할 수 있다.

수평 분해에서 각 프로세서는 한 가지 또는 일부 교환 기능만 수행한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Alpha Doggs (February 15, 2008). "Phone switching pioneers to be inducted in National Inventors Hall of Fame". Network World. Retrieved 2012-06-17.
  2. ^ "Erna Schneider Hoover". Maximumpc.com. 2012-06-17. Retrieved 2012-06-17.
  3. ^ "Erna Schneider Hoover". Global History Network of IEEE. 2012. Retrieved 2012-06-17.
  4. ^ A. E. Joel, 벨 실험실 기록, 1958년 10월 페이지 359
  5. ^ Thiagarajan., Viswanathan (1992). Telecommunication switching systems and networks. New Delhi: Prentice Hall of India Private Ltd. ISBN 0876927134. OCLC 29022605.