數字交換發(fā)展歷史

數字交換方面，早在50年代末就由美國BELL實驗室發(fā)表了數字電路交換實驗成果，并指出了數字交換和數字傳輸綜合的發(fā)展前景，但限于當時的元器件條件，僅能停留在實驗室而無法投入實際應用。

70年代初，在數字PCM傳輸大量應用的基礎上，法國成功地發(fā)展了對PCM數字信號直接交換的交換機，它在控制方面采用程控方式，通話接續(xù)則采用電子器件實現的時分交換方式，由于控制部分和接續(xù)部分都采用了電子器件，也就實現了全電子交換，這種全電子時分式數字程控交換技術，表現出種種優(yōu)點，促使世界各國都競相發(fā)展這種程控數字交換技術，其優(yōu)越性不斷得到改進而性能更加優(yōu)越，成本卻不斷下降，到了80年代中期，已經發(fā)展到不考慮傳輸和交換的綜合，而在全部模擬環(huán)境下使用它也比其它交換制度來得便宜；已取代空分模擬程控交換而處于發(fā)展全盛時期。

我國在80年代中期引進程控數字交換技術，直接跳越了空分模擬和用戶級空分先集中后時分數字化等階段，一下就從機電式縱橫制進入程控數字制式；到90年代中期，已有數干部萬門多種制式(如1240、F-150、NEIOX-61、AXE-10、DMSl00、EWSD、ESS5等)程控數字交換機在我國各地電話網內使用，國產的程控數字交換機如C&C08等機型在生產和應用上也已有相當規(guī)模。

數字信號：數字信號的特點是：其幅度值被限制在有限個數值之內，它不是連續(xù)的而是離散的。例如，計算機處理的信號，電報傳送的信號，手機收、發(fā)處理的信號，網絡傳輸的數據信號等均屬于數字信號。

數字交換機：數字交換機是針對傳統(tǒng)模擬交換機而言的。首先我們先了解交換機的概念：用戶級交換機（Private Branch Exchange），即公司內部使用的電話業(yè)務網絡，系統(tǒng)內部分機用戶分享一定數量的外線。傳統(tǒng)的PBX利用電路交換的原理來實現集團電話的功能，而IP PBX則使用TCP/IP協(xié)議，利用包交換的原理，語音和圖象等信息轉化為由0和1表示的二進制的字節(jié)，在以太網上實現了相同的功能，所以IP PBX或者說基于IP協(xié)議的PBX是數字交換機。

數字交換網：在數字交換機中采用的是數字交換網絡。數字交換網絡的主要特點是它能夠將從數字傳輸設備進來的數字信號直接進行交換，而不必像過去那樣，需要進行數/模和模/數轉換了。

時分多路通信：時分多路通信常用的復用方式有頻分復用和時分復用兩種。它們分別按頻率和時間劃分信道。

頻分復用方式是將信道的可用頻帶劃分為若干互不交疊的頻段，每路信號的頻譜占用其中的一個頻段，以實現多路傳輸。

時分復用方式是把一條物理通道按照不同的時刻分成若干條通信信道(如話路)，各信道按照一定的周期和次序輪流使用物理通道。這樣從宏觀上看，一條物理通路就可以“同時”傳送多條信道的信息。

在數字通信基礎上發(fā)展起來的數字程控交換系統(tǒng)，其交換網絡交換的信號是數字信號，連接的線路是時分復用PCM線路。數字交換是一種新的交換方式，進行交換的每個話路(用戶)在一條公共的導線上占有一個指定的時隙，其信息(二進制編碼的數字信號)在這個時隙內傳送，多個話路的時隙按一定次序排列，沿這條公共導線傳送。

通過交換網絡在通信用戶間建立數字信息通道的技術。是實現數字通信的基礎。大多采用時分多路通信方式。分為電路交換和分組交換。電路交換，需在主叫和被叫終端之間建立一條固定電路連接，直至通信結束，適合實時業(yè)務。分組交換，不建立固定電路連接，只在傳送分組時才占用電路，可提高網絡利用率。采用數字交換技術，通信設備體積小，傳輸質量高，接續(xù)速度快，易于進行信息加密，便于集中維護。

數字交換的基本原理可說明如下：用戶話音的8000Hz樣值，經集線器編碼成8比特碼字以時分復用方式占用復合信號的某一個時隙傳送到中央交換機，為用戶尋找空閑時隙的操作叫做“時隙匹配”，中央交換機用脈沖移相器把用戶話音編碼中的某時隙數字作短暫遲延，并連接到被叫用戶側可以占用的空閑時隙隨多路復用數字信號傳送到被叫集線器，經過解碼成為話音信號，使主叫用戶與被叫用戶可以通話。整個交換接續(xù)的過程是在數字信號的基礎上進行的，叫做“時隙轉換”。這種對隙轉換操作由計算機控制。

數字交換采用先進的程控方式，除了具有程控方式的優(yōu)點以外還有以下優(yōu)越性。

①體積小、重量輕，節(jié)省機房面積。

②由于采用LSI甚至VLSI，機間布線簡化，使得可靠性提高。

③交換網絡阻塞率小，容量大，動作速度快。

阻塞率是指由于找不到空閑通路而使呼叫不能成功的次數與呼叫總次數之比。由于時分多路復用，使得數字交換網絡的容量大而阻塞率甚微，甚至可做到完全無阻塞，從而提高了服務質量。由于阻塞率很小，可以適應較大的話務波動，中繼線可以有很高的利用率。

④便于采用PCM傳輸和靈活地赳網。數字交換可以直接交換數字信號，與PCM傳輸配合時不需要模數和數模轉換，數字交換和數字傳輸結合在一起，可形成綜合數字網。

⑤可適應綜合業(yè)務數字網的發(fā)展。

數字交換機便于開放各種非話音業(yè)務，如數據、電報、圖象等，從而形成綜合業(yè)務數字網。

程控數字交換機是現代數字通信技術、計算機技術與大規(guī)模集成電路(LSI)有機結合的產物。先進的硬件與日臻完美的軟件綜合于一體，賦予程控交換機以眾多的功能和特點，使它與機電交換機相比，有以下優(yōu)點：

1.體積小，重量輕，功耗低，它一般只有縱橫制交換機體積的1/8-1/4,大大壓縮了機房占用面積，節(jié)省了費用。

2.能靈活的向用戶提供眾多的新服務功能。由于采用SPC技術，因而可以通過軟件方便的增加或修改交換機功能，向用戶提供新型服務，如縮位撥號、呼叫等待、呼叫傳遞、呼叫轉移、遇忙回叫、熱線電話、會議電話，給用戶帶來很大的方便。

3.工作穩(wěn)定可靠，維護方便，由于程控交換機一般采用大規(guī)模集成電路(LSI)電路或專用集成電路(ASIC)，因而有很高的可靠性。它通常采用冗余技術或故障自動診斷措施，以進一步提高系統(tǒng)的可靠性。此外，程控交換機借助故障診斷程序對故障自動進行檢測和定位，以及時地發(fā)現與排除故障，從而大大減少了維護工作量。

系統(tǒng)還可方便地提供自動計費，話務量記錄，服務質量自動監(jiān)視，超負荷控制等功能，給維護管理工作帶來了方便。

4.便于采用新型共路信號方式(CCS,Common Channel Signalling) 。由于程控數字交換機與數字傳輸設備可以直接進行數字連接，提供高速公共信號信道，適于采用先進的CCITT 7號信令方式，從而使得信令傳送速度快、容量大、效率高，并能適應未來新業(yè)務與交換網控制的特點，為實現綜合業(yè)務網(ISDN,Integrated Services Digital Network)創(chuàng)造必要的條件。

5.易于與數字終端，數字傳輸系統(tǒng)聯接，實現數字終端，傳輸與交換的綜合與統(tǒng)一?？梢詳U大通信容量，改善通話質量，降低通信系統(tǒng)投資，并為發(fā)展綜合數字網(IDN)和綜合業(yè)務數字網(ISDN)奠定基礎。

世界各國研制與生產出眾多各具特色的程控數字交換機，比較有代表性的有：

SOPHO-S/iS 荷蘭飛利浦公司

ISDX 英國GPT公司

HICOM 德國SIEMENS公司

MD-110 瑞典ERICSSON公司

HARRIS20-20 美國HARRIS公司

SX-2000 加拿大MITEL公司

DMS-100,200,300 加拿大NORTHERN TELECOM公司

MSL-1 加拿大NORTHERN TELECOM公司

EWSD-601 德國SIEMENS公司

S-1240 中國，比利時，上海貝爾電話設備公司

ITT-1240 比利時ITT-BTM公司

AXE-10 瑞典ERICSSON公司

No.5 ESS 美國AT&T公司

SCX-1200,5000 美國TELEX公司

MSX 美國TAI公司

E10B,S 法國CIT-ALCATEL公司

D60,70 日本NTT公司

NEAX-61 日本NEC公司

90年代后，我國逐漸出現了一批自行研制的大中型容量的具有國際先進水平的數字程控局用交換機，典型的如深圳華為公司的C&C08系列、西安大唐的SP30系列、深圳中興的ZXJ系列等等，這些交換機的出現，表明在窄帶交換機領域，我們國家的研發(fā)技術已經達到了世界水平。隨著時代的發(fā)展，目前的交換機系統(tǒng)逐漸融合ATM、無線通信、接入網技術、HDSL、ASDL、視頻會議等先進技術?？梢韵胂?，今后的交換機系統(tǒng)，將不僅僅是語音傳輸系統(tǒng)，而是一個包含聲音、文字、圖象的高比特寬帶傳輸系統(tǒng)，并深入到千家萬戶之中。IP電話就是其應用一例。世界上傳統(tǒng)交換機廠商目前正努力研制，并通過與計算機廠商的合作和交流，來達到這一目的。

程控數字交換機綜述

程控數字交換機是用電子計算機存儲程序控制的、采用脈沖編碼調制（絕大多數情況下）時分多路復用技術進行交換的全電子式自動交換機。這是從控制和接續(xù)兩個主要功能的角度，相對于機電制交換機而言的，也正是程控數字交換機的特征。

程控數字交換機存儲程序控制

程控數字交換機的控制方式是計算機存儲程序控制。預先編好的程序存儲在電子計算機內，時刻不停地監(jiān)視收集交換對象的企求動態(tài)，實時地作出響應，以存儲程序的指令實行智能控制，完成通話接續(xù)，這稱為呼叫處理。此外，存儲程序控制還提供為用戶服務的多樣化性能，為本交換機運轉維護服務的許多功能，以及為電話網的網絡管理提供系統(tǒng)綜合功能，其智能化程序是很高的。增改性能和進行業(yè)務處理，只需修改或輸入新程序即可實現。

程控系統(tǒng)由硬件（設備）和軟件（數據、程序等）組成。其系統(tǒng)結構，隨著微電子技術的發(fā)展，由早期的單機集中控制，逐步經過多機、分級、全分散控制的演進，在經濟上、技術上、安全上都達到相當完滿的程度。

程控數字交換機數字交換

脈沖編碼調制-時分多路復用（PCM-TDM）技術被引入交換，產生了數字交換技術。

PCM是將模擬話音信號，經過取樣、量化和編碼等過程，變成數字信號的調制方式。交換機上采用的PCM為30/32基群系統(tǒng)。取樣頻率為8000次/秒，每次取樣周期為125微秒，每條話路的時間間隙（時隙）為125/32=3.91微秒，量化等級為256，每時隙碼數8位，以二進制00000000——11111111代表十進制0-255的樣值范圍。經過時分復用（TDM），將32個話路加以復合，傳輸碼率為8000*8*32=2048kb/s。這是發(fā)端的情況，在收端為逆過程，將數字信號還原為模擬話音信號。

當PCM作為傳輸手段時，A、B兩端的時隙、依話路次序意義對直，A端各時隙的8位樣值，依次經PCM鏈路匯成2048kb/s的碼流傳向B端，其媒體是線路，脈沖寬度占空比為50%，還要變成雙極傳輸。時隙0用作幀同步，時隙16用來傳送各種信號，只有時隙1~15和17~31能用作話路。一次通話要占兩條話路。

如果沒有這種時隙交換器，光有脈沖編碼調制（PCM）和時分多路復用（TDM）技術，是不能實現交換的。因為脈沖編碼調制只是將300~3400Hz的模擬話音信號調制成為64kb/s的數字信號；時分多路復用只能把許多64kb/s的單話路數字信號按時間間隙順序用公共鏈路匯合成高碼率的脈碼流；只有經過時隙交換器的存儲器組合，按入時隙的順序將各話路的數字信號一一提取出來，暫時存儲，再待對方時隙出現，受控制器件的控制，一一將各路話音數字信號轉移交付，才實現交換。所以數字交換應使脈沖編碼調制、時分多路復用和時隙交換三者的綜合。