ハイゲートウッド電話交換局

ハイゲート・ウッド取引所ビル

ハイゲート・ウッド電話交換機は、英国初の完全電子式電話交換機でした。ロンドン郊外のマスウェル・ヒルにあるグランド・アベニューに、合同電子研究評議会（JERC）のメンバーによって建設されました^[1]。^[a]

導入

1962年12月12日水曜日、郵政長官レジナルド・ベヴィンズ国会議員が郵政局を代表して、ハイゲート・ウッドの800回線交換機を、その建設に協力した5つの製造業者から受領した。この交換機は英国初の全電子式電話交換機であり、公共サービスに投入された世界でも最初の交換機の1つであった。交換機は数週間前に、短期間、試験的に公共トラフィックを運んでいた。同長官はまた同日、今後2年以内にゴーリング・オン・テムズ（高速TDM 100チャネル）、ペンバリー（低速TDM 30チャネル）、レイトン・バザードに設置し運用を開始する3つのより高度な電子交換機の建設も発表した。完成したのはレイトン・バザードのTXE 1だけで、他の2つはすぐに放棄された。

ハイゲート ウッド電子交換機は、郵政局と 5 社の英国主要交換機メーカーによる 6 年間の共同研究開発の成果でした。これは、合同電子研究委員会 (JERC) を通じて調整されました。交換機の各セクションのシステム設計、設置、製造はそれぞれ異なる請負業者が担当しましたが、試運転は契約当事者それぞれから選出されたチームによって行われました。ハイゲート ウッド交換機は、その後に続くシステムの典型的な例というわけではありませんでした。ハイゲート ウッドの場合のように待機用の交換機を置かずに完全に独立して運用される 3 つの新しい交換機は、実際のサービス条件をテストするように設計されることになっていました。そのうち 2 つは、時分割パルス振幅変調(TDM) 原理のわずかに異なる応用に基づいており、レイトン バザードにある 3 つ目の交換機は空間分割交換に基づいていました。これら3つの交換機はすべてトランジスタ化され、ハイゲート・ウッド（約5,000個のトランジスタと500個の真空管を搭載）よりも小型で、消費電力も少なくなる予定でした。また、ハイゲート・ウッドで問題となっていた信頼性も大幅に改善されると期待されていました。ハイゲート・ウッドのモデルは実験室では「まずまず満足のいく」動作を示していましたが（Harris 2001参照）、実際の交換機では長いケーブルを敷設するため、アナログ伝送のノイズが大きすぎました。問題は接地方法にあると考えられていました。英国におけるTDM交換機の運用は、パルス符号変調（PCM）が開発され、デジタル伝送ソリューションが提供されてシステムXが誕生するまで実現しませんでした。

ハイゲート・ウッドでの試験は失敗に終わった。ロイ・ハリスによれば、この回線は主に人工的なトラフィックを運び、1965年に廃止されるまで保守管理されていたという。^[2]コネクテッド・アースのウェブサイトは、ハイゲート・ウッドを「大失敗」と呼んでいる。^[3]英国にとって、これはストロージャー交換機技術の有用性をさらに高める中間的なアプローチが必要となることを意味した。この結果、リードリレーとクロスバー技術がストロージャーの拡張と並行して導入され、80年代半ばにデジタルSPC交換機が登場するまで続いた。^[4]

取引所の設計

JERCの最初の決定の一つは、「スイッチド・ハイウェイ」システムを用いた電子交換機を構築することでした。このシステムは時分割多重化技術（TDM）を採用しており、同時に電子交換の問題に対する代替解決策の研究も継続しました。「スイッチド・ハイウェイ」システムは、 1952年にドリス・ヒルのL.R.F.ハリスによって発明されました。また、実験装置は、同等の電気機械式交換機と同等のサービスと保守機能を提供するものとされました。同時に、使用される技術は、既存の最大規模の交換機に確実に対応できるものでなければなりませんでした。さらに、実験は公衆サービスを提供する交換機で実施されることになっており、したがって公衆網と完全に相互接続されていました。これは、既存のシステムとの相互運用性を確保し、既存の加入者装置と回線設備を利用するための変換装置が必要であったことを意味しました。これらの理由から、ハイゲート・ウッドの設備は、回線数の少なさから見て想定されるよりも大規模になり、約40万個の電子部品が取り付けられました。制御装置の多くは、約7,000回線の交換機に対応できた。交換機は真空管とトランジスタの両方を使用していた。トランジスタは約5,000個、真空管は約500個あった。当時のトランジスタは要求される性能を満たしていなかったため、真空管はより重要な部分に使用されていた。

スイッチングとトランキング

交換機設計の構想の中で最も斬新だったのは、共通チャネルを介して最大100件の通話を伝送するためにパルス振幅変調（PAM）と時分割多重化技術を採用した点であり、これは当時としては画期的なものでした。この技術は、技術の進歩に伴い、システムXをはじめとするデジタル交換機にも採用されました。また、この設備では通話の設定と制御に時分割方式を採用しており、これはその後のすべてのデジタル交換機設計に踏襲されることになった。

当時、ストロージャー交換機では、通話設定方法と交換点の総数削減の必要性から、複雑なトランキングシステムによって複数のセレクタが相互接続されていました。スイッチド・ハイウェイ・システムのトランキングは単純でした。なぜなら、各交換機は100件の同時通話を処理でき、回線は交換機に接続される前に大きなグループに集約されていたからです。また、通話は高速共通制御装置によって設定され、一度に1件ずつ通話を処理できるほど高速に動作していました。

ハイゲート・ウッド・システムのトランクでは、回線（加入者）と接続点がグループに分けられ、各グループのサイズはトラフィック量に応じて決定されました。1グループには最大800本の回線が含まれていました。各グループは「ハイウェイ」に接続され、100の多重化された会話を伝送できました。各会話は1マイクロ秒のタイムスロット（チャネル時間）を使用し、繰り返し周波数は10kHzでした。「ハイウェイ」は電子スイッチまたはゲートによって完全に相互接続され、ゲートは「ハイウェイ」を共通制御装置にも接続していました。電子システム内の各回線にはゲートが設けられ、それぞれの「ハイウェイ」に接続できるようにしていました。

走査

通話を確立するために、回線ゲートと「ハイウェイ」スイッチゲートは、通話中、会話に割り当てられたチャネル時間に開くように設定されました。回線を「ハイウェイ」に接続するゲートは、もちろんそれ以外の時間には閉じられますが、複数の通話を切り替える可能性のあるハイウェイ間ゲートは、それぞれの「ハイウェイ」で進行中のすべての会話のパルスチャネル時間に動作します。すべてのゲートは遅延線ストアによって制御されました。

共通制御

電子機器の高速化により、最大規模かつ最も負荷の高い交換機であっても、単一の共通制御装置で対応できるようになり、接続設定において「1つずつ」の原則を適用することが可能になりました。制御装置には、シーケンスを制御する「論理」要素と、交換機や通話に関する情報、そして回線に関する永続的および半永続的な情報を保存する「メモリ」要素が含まれていました。これらは、あらゆるタイプの電話交換機における基本要件でした。電気機械式交換機では、通話メモリは機械式スプリングセットとリレーの形で機器全体に分散配置され、回線情報はIDF上のジャンパーの形で保存されます。

電子制御の最初のタスクは、新しい通話がいつ到着したかを検出することでした。この目的のために、各加入者の回線終端が 224 ミリ秒ごとに 280 マイクロ秒間検査されました。このプロセスはスキャンと呼ばれています。接続点は、この速度の 8 倍の速度でスキャンされました。スキャンは磁気ドラムによって実行され、その各トラックは各回線に 1 つずつ、100 のセクションまたはワードに分割されています。100 回線ごとに並列トラックが使用され、1 つのトラックは永久 (IDF) 情報 (つまり、ディレクトリ番号とサービス クラス) を提供し、もう 1 つのトラックは半永久的な情報 (つまり、回線がすでに使用されているか、PG 状態のためにパークされているか) を提供しました。トラックは順番に切り替わるため、ドラムの回転に応じて各回線に関する情報を順番に読み取ることができ、ワードの角度位置とトラック番号によって装置の位置、つまりスキャンされている回線の回線装置番号が定義されます。ハイゲート・ウッドの800本の回線（接続部と加入者）からなるグループは、ドラムの各トラックに対応する8つのサブグループに分割されました。各サブグループでは、回線ユニットが10列10行に配置され、回線の位置はZXYコードで定義できました。Zはサブグループ、Xは列、Yは行を表します。

100マイクロ秒遅延線ストア

回線終端ごとに個別の遅延線ストアを使用する手間を省くため、800回線の各グループに、回線のZXY指定に対応するようにコード化された5つのストアを3セットずつ配置するのが便利でした。ドラムが回転すると、その時点で情報を取得可能な回線のZXYコードに対応する波形が生成されます。これらの波形は適切な遅延線を示し、通話を確立する必要がある場合、選択されたパルスが選択された遅延線に注入されます。これにより、選択されたパルス時間で回線ゲートが繰り返し開き、接続が解除されるまでパルスが循環し続けます。

システムの共通制御は2つの部分に分かれていました。1つ目は、通話の設定と進行に関する情報を記憶・処理する装置（この部分で使用された記憶装置は900マイクロ秒の磁歪遅延線でした）。2つ目は、磁気ドラム記憶装置を使用した、翻訳装置などの情報を記憶する永続記憶装置でした。さらに、波形発生器やシステムの計時に使用される「クロックパルス」発生器など、様々なサービスが提供されていました。

通話の進行中、設定装置はまず発信者をレジスター装置に接続し、その後、通話に適した空きチャネル（両方の加入者が利用できるチャネル）を選択するチャネル セレクターである「ハイウェイ」スイッチを介して発信者を相手に接続しました。

レジスター装置はダイヤルされた数字を受信し、9桁の番号を100個処理・記憶することができました。レジスター装置と制御装置の大部分は、大規模な都市圏交換機からのトラフィックを処理できる潜在能力を持っていましたが、ハイゲート・ウッドではこの能力が十分に活用されていませんでした。

監督

監督ルーチンのA. クォーターメインTO; (R) T. バーウィックAE

監視装置は、確立された接続を監視し、さらにトーン（例えばダイヤルトーン）の適用を制御し、リンギング、メータリング、および解放条件を適用しました。監視装置は「ハイウェイ」を順次スキャンし、各パルスチャネルを1マイクロ秒間隔で検査することで回線を監視しました。この期間中に通話状態が記録され、通話の到達段階と該当する回線のサービスクラスに応じて、装置内の論理回路が取るべき動作（リンギングを適用するか切断するか、あるいは通話を解放するか）を決定します。レジスタと監視装置の両方に「持続タイマー」が搭載されており、これは事実上、ストロージャーシステムのBリレーとCリレー、およびSパルスとZパルスの代わりとなりました。これらのタイマーも共通の基盤で提供されていました。

このシステムは交換機内で4線式伝送を採用し、常時自動ルーチング機能を備え、すべての共通機器は二重化されており、作業員が作業員の故障を検知すると、予備機器が自動的に切り替えられました。この機器は試験的なものであり、様々な機器の運用方法と保守支援機能の実験的検証は、おそらくこのフィールドトライアルの最も重要な特徴でした。

インターワーキング

この交換機は既存の回線網における回線交換機として設計されており、新たなサービス設備の導入は検討されていませんでした。そのため、電子交換機と外部との間に変換装置を設置する必要があり、また、加入者の機器に適合させ、機械設備と連携するように設計する必要がありました。

注記

1. JERCは1956年に設立され、以下の企業で構成されていました:
   郵便局 ( GPO )
   シーメンス・ブラザーズ社(間もなくAEIの一部となる)
   オートマチック・テレフォン・アンド・エレクトリック社 AT&E (間もなくプレッシーの一部となる)
   エリクソン電話会社
   ゼネラル・エレクトリック社GEC
   スタンダード・テレフォンズ・アンド・ケーブルズ社(STC)

参考文献

1. 「The Communications Museum Trust - eMuseum - History of Electronic & Digital Switching」. www.communicationsmuseum.org.uk . 2024年6月17日閲覧。
2. Harris, R. (2001). 英国における電子電話交換機：初期の研究開発 1947 - 1963. IBTEジャーナル、第2巻（第4部）、31 - 38ページ
3. 「つながる地球：電子の未来：第2世代…」2011年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
4. Harris, R. (2002). 英国における電子交換機：研究開発 1960 - 1968. IBTEジャーナル、第3巻（第1部）、37 - 45ページ

• Broadhurst, SW, 「ハイゲート・ウッド電子電話交換機」、郵便局電気技術者ジャーナル（POEEJ）1963年1月号（第55巻第4部）265～274ページ。本記事の参考文献には、1956年から1960年にかけての参考文献が8件引用されている。
• Highgate Wood の詳細については、JE Flood 教授にお問い合わせください。
• 電話交換の100年（1878-1978）：電子工学、コンピュータ、そして… ロバート・J・シャピュイ、エイモス・E・ジョエル著 pp. 61–63

51°35′18″N 0°8′51″W / 51.58833°N 0.14750°W / 51.58833; -0.14750