miniaturadaimagem|Vista dos quadros 1AESS
O Number One Electronic Switching System (1ESS) foi o primeiro grande sistema de comutação telefônica por controle de programa armazenado (SPC) ou sistema de comutação eletrônica em larga escala da Bell System. Foi fabricado pela Western Electric e colocado em serviço pela primeira vez em Succasunna, Nova Jérsei, em maio de 1965.Ketchledge, R.: “The No. 1 Electronic Switching System” IEEE Transactions on Communications, Volume 13, Issue 1, Mar 1965, pp. 38–41 A rede de comutação era composta por uma matriz de relé de lâmina controlada por relé de mola de arame que, por sua vez, era controlada por uma unidade central de processamento (CPU).
A central telefônica 1AESS foi uma atualização de maior capacidade e compatível com plugues do 1ESS, com um processador 1A mais rápido que incorporava o conjunto de instruções existente para compatibilidade de programação, e usava comutadores remreed menores, menos relés e apresentava armazenamento em disco.1A Processor, Bell System Technical Journal, 56(2), 119 (Fevereiro de 1977) Esteve em serviço de 1976 a 2017.
Rede de Comutação O plano da rede de comutação de voz era semelhante ao do anterior comutador 5XB por ser bidirecional e usar o princípio de retorno de chamada. No entanto, as maiores matrizes de comutação de acesso total (as redes de linha 12A tinham acesso parcial) no sistema eram 8x8 em vez de 10x10 ou 20x16. Assim, eram necessários oito estágios em vez de quatro para alcançar grupos de juntor grandes o suficiente em uma grande central. Como os pontos de cruzamento eram mais caros no novo sistema, mas os comutadores mais baratos, o custo do sistema foi minimizado com menos pontos de cruzamento organizados em mais comutadores. A rede era dividida em Redes de Linha (Line Networks) e Redes de Tronco (Trunk Networks) de quatro estágios, e parcialmente dobrada para permitir a conexão linha-linha ou tronco-tronco sem exceder oito estágios de comutação.
A implementação tradicional de um comutador não bloqueante de abrangência mínima capaz de conectar clientes de entrada a clientes de saída simultaneamente—com as conexões iniciadas em qualquer ordem—a matriz de conexão escalava em . Sendo isso impraticável, a teoria estatística é usada para projetar hardware que possa conectar a maioria das chamadas e bloquear outras quando o tráfego excede a capacidade de projeto. Esses comutadores bloqueantes são os mais comuns nas centrais telefônicas modernas. Eles geralmente são implementados como redes de comutação menores em cascata. Em muitos, um gerador de números aleatórios é usado para selecionar o início de um caminho através da rede de múltiplos estágios para que as propriedades estatísticas previstas pela teoria possam ser obtidas. Além disso, se o sistema de controle for capaz de reorganizar o roteamento das conexões existentes na chegada de uma nova conexão, uma matriz totalmente não bloqueante requer menos pontos de comutação.
Redes de Linha e Tronco Cada Rede de Linha (LN) ou Rede de Tronco (TN) de quatro estágios era dividida em Quadros de Comutação de Juntor (JSF) e em Quadros de Comutação de Linha (LSF) no caso de uma Rede de Linha, ou Quadros de Comutação de Tronco (TSF) no caso de uma Rede de Tronco. Os links eram designados A, B, C e J para Juntor. Os Links A eram internos ao LSF ou TSF; os Links B conectavam LSF ou TSF ao JSF, os C eram internos ao JSF, e os links J ou Juntores conectavam-se a outra rede na central.
Todos os JSFs tinham uma taxa de concentração unitária, ou seja, o número de links B dentro da rede igualava o número de juntores para outras redes. A maioria dos LSFs tinha uma Taxa de Concentração de Linha (LCR) de 4:1; ou seja, as linhas eram quatro vezes mais numerosas que os links B. Em algumas áreas urbanas, eram usados LSF de 2:1. Os links B eram frequentemente multiplicados para fazer um LCR maior, como 3:1 ou (especialmente no 1ESS suburbano) 5:1. As Redes de Linha sempre tinham 1024 Juntores, organizados em 16 grades, cada uma comutando 64 juntores para 64 links B. Quatro grades eram agrupadas para fins de controle em cada um dos quatro LJFs.
O TSF tinha uma concentração unitária, mas uma TN podia ter mais TSFs do que JSFs. Assim, seus links B eram geralmente multiplicados para fazer uma Taxa de Concentração de Tronco (TCR) de 1,25:1 ou 1,5:1, sendo esta última especialmente comum em centrais 1A. Os TSFs e JSFs eram idênticos, exceto por sua posição na rede e pela presença de um nono nível de acesso de teste ou nível de não-teste no JSF. Cada JSF ou TSF era dividido em 4 grades de dois estágios.
As primeiras TNs tinham quatro JSF, totalizando 16 grades, 1024 links J e o mesmo número de links B, com quatro links B de cada grade de Juntor de Tronco para cada grade de Comutação de Tronco. A partir de meados da década de 1970, grandes centrais tinham seus links B conectados de forma diferente, com apenas dois links B de cada Grade de Juntor de Tronco para cada Grade de Comutação de Tronco. Isso permitia uma TN maior, com 8 JSF contendo 32 grades, conectando 2048 juntores e 2048 links B. Assim, os grupos de juntor poderiam ser maiores e mais eficientes. Essas TN tinham oito TSF, dando à TN uma taxa de concentração de tronco unitária.
Dentro de cada LN ou TN, os links A, B, C e J eram contados da terminação externa para a interna. Ou seja, para um tronco, o comutador Estágio 0 do tronco poderia conectar cada tronco a qualquer um dos oito links A, que por sua vez eram conectados a comutadores do Estágio 1 para conectá-los aos links B. As grades de Juntor de Tronco também tinham comutadores do Estágio 0 e Estágio 1, o primeiro para conectar links B a links C, e o último para conectar links C a links J, também chamados de Juntores. Os Juntores eram agrupados em cabos, 16 pares trançados por cabo constituindo um Subgrupo de Juntor, indo para o Quadro de Agrupamento de Juntor onde eram conectados a cabos para outras redes. Cada rede tinha 64 ou 128 subgrupos e era conectada a cada outra rede por um ou (geralmente) vários subgrupos.
A rede de comutação Ferreed original do 1ESS era empacotada como comutadores 8x8 separados ou de outros tamanhos, conectados ao resto da rede de voz e circuitos de controle por conexões de wrap de fio (wire wrap)."No. 1 Electronic Switching System"D. Danielsen, K. S. Dunlap, e H. R. Hofmann. "No. 1 ESS Switching Network Frames and Circuits. 1964.J. G. Ferguson, W. E. Grutzner, D. C. Koehler, R. S. Skinner, M. T. Skubiak, e D. H. Wetherell. "No. 1 ESS Apparatus and Equipment". Bell System Technical Journal. 1964. O caminho de transmissão/recepção do sinal de voz analógico era através de uma série de comutadores de lâmina de travamento magnético (muito semelhantes a relés de travamento).Al L Varney. "Questions About The No. 1 ESS Switch". 1991.
Os pontos de cruzamento Remreed muito menores, introduzidos aproximadamente na mesma época que o 1AESS, eram empacotados como caixas de grade de quatro tipos principais. As Grades de Juntor Tipo 10A e as Grades de Tronco 11A eram uma caixa de cerca de 16x16x5 polegadas (40x40x12 cm) com dezesseis comutadores 8x8 dentro. As Grades de Linha Tipo 12A com LCR 2:1 tinham apenas cerca de 5 polegadas (12 cm) de largura, com oito comutadores de linha Estágio 0 4x4 com ferrods e contatos de corte para 32 linhas, conectados internamente a quatro comutadores Estágio 1 4x8 conectando-se aos links B. As Grades de Linha Tipo 14A com LCR 4:1 tinham cerca de 16x12x5 polegadas (40x30x12 cm) com 64 linhas, 32 links A e 16 links B. As caixas eram conectadas ao resto da rede e circuitos de controle por conectores deslizantes. Assim, o trabalhador tinha que manusear um equipamento muito maior e pesado, mas não precisava desembrulhar e reembrulhar dezenas de fios.
Erro de Rede Os dois controladores em cada Quadro de Juntor tinham acesso de não-teste aos seus Juntores via seu F-switch, um nono nível nos comutadores do Estágio 1 que podia ser aberto ou fechado independentemente dos pontos de cruzamento na grade. Ao configurar cada chamada através da rede, mas antes de conectar a rede à linha e/ou tronco, o controlador podia conectar um ponto de varredura de teste aos fios de conversação para detectar potenciais. A corrente fluindo através do ponto de varredura seria relatada ao software de manutenção, resultando em uma mensagem de teleimpressor "Falso Cruzamento e Terra" (FCG) listando o caminho. Então, o software de manutenção dizia ao software de conclusão de chamada para tentar novamente com um juntor diferente.
Com um teste FCG limpo, o software de conclusão de chamada dizia ao relé "A" no circuito do tronco para operar, conectando seu hardware de transmissão e teste à rede de comutação e, assim, à linha. Então, para uma chamada de saída, o ponto de varredura do tronco verificava a presença de uma linha fora do gancho. Se o curto não fosse detectado, o software comandava a impressão de uma "Falha de Supervisão" (SUPF) e tentava novamente com um juntor diferente. Uma verificação de supervisão semelhante era realizada quando uma chamada de entrada era atendida. Qualquer um desses testes poderia alertar para a presença de um ponto de cruzamento defeituoso.
A equipe podia estudar uma massa de impressões para descobrir quais links e pontos de cruzamento (de, em algumas centrais, um milhão de pontos de cruzamento) estavam causando falhas nas primeiras tentativas de chamada. No final da década de 1970, os canais de teleimpressor foram reunidos em Centros de Controle de Comutação (SCC), posteriormente Sistema de Centro de Controle de Comutação (SCCS), cada um servindo uma dúzia ou mais de centrais 1ESS e usando seus próprios computadores para analisar esses e outros tipos de relatórios de falha. Eles geravam um chamado histograma (na verdade um gráfico de dispersão) de partes da rede onde as falhas eram particularmente numerosas, geralmente apontando para um ponto de cruzamento ruim específico, mesmo que falhasse esporadicamente e não consistentemente. Os trabalhadores locais podiam então colocar em estado ocupado (busy out) o comutador ou grade apropriado e substituí-lo.
Quando um ponto de cruzamento de acesso de teste em si estava travado fechado, causava falhas FCG esporádicas por todas as duas grades testadas por aquele controlador. Como os links J eram conectados externamente, a equipe da sala de comutação descobriu que tais falhas poderiam ser encontradas ocupando ambas as grades, aterrando os condutores de teste do controlador e, em seguida, testando todos os 128 links J, 256 fios, para verificar um aterramento.
Dadas as restrições do hardware da década de 1960, falhas inevitáveis ocorriam. Embora detectadas, o sistema foi projetado para conectar a pessoa que liga à pessoa errada, em vez de uma desconexão, interceptação, etc.
Varredura e Distribuição O computador recebia entrada de periféricos via varredores magnéticos, compostos por sensores ferrod, semelhantes em princípio à memória de núcleo magnético, exceto que a saída era controlada por enrolamentos de controle análogos aos enrolamentos de um relé. Especificamente, o ferrod era um transformador com quatro enrolamentos. Dois pequenos enrolamentos passavam por orifícios no centro de uma haste de ferrite. Um pulso no enrolamento de Interrogação era induzido no enrolamento de Leitura, se a ferrite não estivesse saturada magneticamente. Os enrolamentos de controle maiores, se a corrente estivesse fluindo através deles, saturavam o material magnético, desacoplando assim o enrolamento de Interrogação do enrolamento de Leitura, que retornaria um sinal Zero. Os enrolamentos de Interrogação de 16 ferrods de uma linha eram conectados em série a um driver, e os enrolamentos de Leitura de 64 ferrods de uma coluna eram conectados a um amplificador de sensação. Circuitos de verificação garantiam que uma corrente de Interrogação estava de fato fluindo.