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在21世紀(jì)的第一個10年，人類社會已經(jīng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)交換的設(shè)備是交換機(jī)。在通信領(lǐng)域，連接電話呼叫的交換機(jī)通常存放在交換局或者中心局，交換機(jī)可以建立鏈路并中轉(zhuǎn)語音信息，使電話呼叫能夠運(yùn)作起來。簡單地說，通信交換指的就是由交換機(jī)提供的服務(wù)。

通信交換的歷史源遠(yuǎn)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(shè)了世界上第一個電信交換局。當(dāng)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(jī)插座，前面還有電話線。每條線都是一路電話線的端點(diǎn)。當(dāng)呼叫方摘起話機(jī)發(fā)出請求時，接線員可以根據(jù)被叫的號碼來接入對應(yīng)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(jìn)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(jìn)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(dāng)用戶提起話機(jī)，線路狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎獧C(jī)，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(jī)到交換機(jī)（或者人工交換局）的一對電纜在電話掛機(jī)或者空閑狀態(tài)時是開路的。從電話局穿過導(dǎo)線到達(dá)端點(diǎn)時，兩端有48V直流電壓。當(dāng)用戶摘機(jī)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(jī)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(jìn)式交換機(jī)，這種設(shè)備將電話交換技術(shù)帶入自動化時代。步進(jìn)式交換機(jī)有很多變種和改良，但最為人熟知的設(shè)計(jì)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(shè)置一個連接到輸入的中心接觸器。當(dāng)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(yīng)的一層，第二個號碼則使它轉(zhuǎn)動到該層對應(yīng)的10個接觸器中某一個。

步進(jìn)式交換機(jī)后來受到縱橫式交換機(jī)技術(shù)的挑戰(zhàn)。這種交換機(jī)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(jìn)式交換機(jī)的10脈沖/秒高約一倍。下圖所示為縱橫式交換機(jī)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(jìn)式交換機(jī)之后是電子交換機(jī)，美國的1ESS（注意：是“1”，不是“I”）是一種使用金屬導(dǎo)線的有代表性的電子交換機(jī)。電子交換機(jī)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(jī)上，修改電話號碼、測試或者對線路置“忙”都是在計(jì)算機(jī)終端上輸入相應(yīng)指令完成的。1ESS可以支持縱橫式電話交換機(jī)和步進(jìn)式電話交換機(jī)所使用的正常機(jī)電信令。這種交換機(jī)引入了一種新的數(shù)據(jù)通信形式：兩臺1ESS交換機(jī)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(yīng)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(jī)電式交換機(jī)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(jī)也叫作模擬程控交換機(jī)。

目前，應(yīng)用最為普遍的是數(shù)字程控交換機(jī)。數(shù)字程控交換機(jī)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(jī)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(jì)80年代以后制造的所有交換機(jī)都是數(shù)字程控交換機(jī)。

數(shù)字程控交換機(jī)在極短的時間片內(nèi)對語音進(jìn)行編碼。在每一個時間片內(nèi)，實(shí)時產(chǎn)生語音信號的數(shù)字表達(dá)式。這些表達(dá)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(dāng)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(shí)時通信，因?yàn)槁曇粜枰匦庐a(chǎn)生，盡管只延遲了非常短的時間。

數(shù)字程控交換機(jī)的控制部分采用計(jì)算機(jī)，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(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，用戶話機(jī)發(fā)出的模擬話音信號在數(shù)字交換機(jī)的用戶電路上要轉(zhuǎn)換為 PCM 信號。總的來說，數(shù)字程控交換機(jī)是數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：

能靈活地向用戶提供多種新服務(wù)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(hù)管理自動化。