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在21世紀的第一個10年，人類社會已經(jīng)進入信息時代，通信技術(shù)已經(jīng)滲透到生活中的每個角落。通信技術(shù)中的一個重要的分支是交換技術(shù)，而實現(xiàn)交換的設備是交換機。在通信領(lǐng)域，連接電話呼叫的交換機通常存放在交換局或者中心局，交換機可以建立鏈路并中轉(zhuǎn)語音信息，使電話呼叫能夠運作起來。簡單地說，通信交換指的就是由交換機提供的服務。

通信交換的歷史源遠流長，自第一部電話發(fā)明以來，交換即成為通信的必須步驟。1878年，在美國康涅狄格州的紐黑文市開設了世界上第一個電信交換局。當時的交換完全由電話接線員手工處理。每個接線員座位周圍可能有一面到三面接駁板，板上是耳機插座，前面還有電話線。每條線都是一路電話線的端點。當呼叫方摘起話機發(fā)出請求時，接線員可以根據(jù)被叫的號碼來接入對應的插座，如果電話號碼在其管理的范圍之內(nèi)，接線員就將插頭插進一個本地的插孔，然后被叫方就開始響鈴了；如果不歸其管轄，接線員就插進一個交接電路。

多數(shù)的人工交換局都是共電式的，即電話線路由中心局供電。當用戶提起話機，線路狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎獧C，在接線員的交換臺上面會有燈亮起，并有蜂鳴器響起。在一般的共電系統(tǒng)中，從用戶電話機到交換機（或者人工交換局）的一對電纜在電話掛機或者空閑狀態(tài)時是開路的。從電話局穿過導線到達端點時，兩端有48V直流電壓。當用戶摘機時，電話在兩條線之間加上一個直流阻抗。早期的人工電話交換機如圖

       1891年3月10日，美國人阿爾蒙·斯特羅格為了減少人工電話接線員而發(fā)明了步進式交換機，這種設備將電話交換技術(shù)帶入自動化時代。步進式交換機有很多變種和改良，但最為人熟知的設計就是安排10層接觸器，每個接觸器有10個不同輸出，它們圍成一個圓弧，然后圓心處設置一個連接到輸入的中心接觸器。當撥打電話時，每撥打兩個號碼，第一個號碼使中心接觸器升降到對應的一層，第二個號碼則使它轉(zhuǎn)動到該層對應的10個接觸器中某一個。

步進式交換機后來受到縱橫式交換機技術(shù)的挑戰(zhàn)。這種交換機可以提供更快的交換速度，并可以接受大約20脈沖/秒的撥號速度，比步進式交換機的10脈沖/秒高約一倍。下圖所示為縱橫式交換機的原理圖。關(guān)于其工作原理，此處不做詳述，感興趣的讀者可參考相關(guān)資料。

       步進式交換機之后是電子交換機，美國的1ESS（注意：是“1”，不是“I”）是一種使用金屬導線的有代表性的電子交換機。電子交換機使用了微處理器和存儲程序控制交換技術(shù)（SPC）。在電子交換機上，修改電話號碼、測試或者對線路置“忙”都是在計算機終端上輸入相應指令完成的。1ESS可以支持縱橫式電話交換機和步進式電話交換機所使用的正常機電信令。這種交換機引入了一種新的數(shù)據(jù)通信形式：兩臺1ESS交換機可以互相通過一種稱為公共信道局間信令（CCIS）的方法互相通信。這種數(shù)據(jù)連接方法即是后來廣泛應用的No.7信令系統(tǒng)的前身。

早期電子程控交換系統(tǒng)和機電式交換機并無本質(zhì)區(qū)別，都采用空分話路交換，所交換的信號也全部為模擬信號。因此，這類程控交換機也叫作模擬程控交換機。

目前，應用最為普遍的是數(shù)字程控交換機。數(shù)字程控交換機根據(jù)所撥的電話號碼，將兩個或多個數(shù)字虛電路連接起來完成交換。在兩臺交換機之間建立起呼叫需要用到No.7信令協(xié)議（或其變種）。20世紀80年代以后制造的所有交換機都是數(shù)字程控交換機。

數(shù)字程控交換機在極短的時間片內(nèi)對語音進行編碼。在每一個時間片內(nèi)，實時產(chǎn)生語音信號的數(shù)字表達式。這些表達式將被發(fā)送至接收端，在那里則執(zhí)行相反的操作，從而在接收端的電話中產(chǎn)生聲音。換句話講，當使用電話時，聲音在發(fā)起呼叫端被編碼，在對端解碼，重新產(chǎn)生聲音。在整個過程中，聲音只發(fā)生了非常小，一般只有幾分之一秒的延遲。從這個角度講，電話并不是真正的實時通信，因為聲音需要重新產(chǎn)生，盡管只延遲了非常短的時間。

數(shù)字程控交換機的控制部分采用計算機，話路部分交換的是經(jīng)過脈沖編碼調(diào)制（PCM，Pulse Code Modulation）后的數(shù)字化的話音信號，數(shù)字交換機的交換網(wǎng)絡是數(shù)字交換網(wǎng)絡，用戶話機發(fā)出的模擬話音信號在數(shù)字交換機的用戶電路上要轉(zhuǎn)換為 PCM 信號?？偟膩碚f，數(shù)字程控交換機是數(shù)字通信技術(shù)、計算機技術(shù)與大規(guī)模集成電路相結(jié)合的產(chǎn)物。

數(shù)字程控交換機的主要優(yōu)點是：

能靈活地向用戶提供多種新服務功能；

便于采用共路信令系統(tǒng)；

體積小、重量輕、功耗低、可靠性高；

操作維護管理自動化。