自動電話交換機(jī)交換技術(shù)

程控?cái)?shù)位交換機(jī)經(jīng)過20年的推廣應(yīng)用，其技術(shù)已經(jīng)成熟。具有ISDN功能的數(shù)位交換機(jī)也紛紛出籠。交換技術(shù)的發(fā)展方向是寬頻交換，包括非同步傳輸模式（AsynchronousTransferMode，ATM）交換技術(shù)和光交換技術(shù)。

為了完成電話交換機(jī)的基本功能，在交換機(jī)中必須有進(jìn)行通話的話路系統(tǒng)和連接話路的控制系統(tǒng)。

自動電話交換機(jī)話路系統(tǒng)

話路系統(tǒng)包括所有的提供電話接續(xù)任務(wù)的終端和交換設(shè)備。話路系統(tǒng)的核心部分是“交換網(wǎng)絡(luò)”，從人工臺的接線面板與塞繩電路，步進(jìn)制的各級接線器，縱橫制的用戶級、選組級交換網(wǎng)絡(luò)到數(shù)字交換機(jī)的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，都是用來提供在各種交換方式下的通話通路的。話路系統(tǒng)中還包括各種需要通過交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換連接的終端，如用戶電路、中繼設(shè)備、信號設(shè)備等。簡單地說，話路系統(tǒng)是由用戶電路、交換網(wǎng)絡(luò)、出中繼器、人中繼器、繩路及具有監(jiān)視功能的信號設(shè)備組成的。

用戶電路是每個用戶所獨(dú)有的，反映用戶線的狀態(tài)變化。它的基本功能是：

①用戶摘機(jī)時，發(fā)出呼叫信號；

②反映用戶線的忙閑狀態(tài)；

③用戶掛機(jī)時自動復(fù)原。

自動電話交換機(jī)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)在需要的時候接通話路，提供語音信號傳送的通路。主要包括譯碼、忙閑測試、路由選擇、鏈路選試、驅(qū)動控制等設(shè)備。

繩路和出入中繼器是主叫與被叫之間的話音通道。本局呼叫用繩路連接，出局呼叫用出入中繼器與對方局相連，入局呼叫則使用人中繼器將來自對方局的人線與本局用戶相連。

驅(qū)動器的基本功能是在中央處理器的統(tǒng)一控制下，驅(qū)動話路設(shè)備的繼電器或觸發(fā)器動作，所以它是中央處理器與話路設(shè)備間的專用接口設(shè)備。

控制系統(tǒng)則由中央處理器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等組成。

存儲器是用來存儲各種程序和數(shù)據(jù)。存儲器包含內(nèi)存和外存，內(nèi)存有隨機(jī)存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。經(jīng)常要用的程序存在內(nèi)存里，不經(jīng)常用的程序則存放在外存里，外存的容量很大。

在隨機(jī)存取存儲器中存儲的大多是在交換中頻繁變化的信息，如撥號脈沖、用戶線或中繼線的忙閑信息等均存放在RAM中，而呼叫處理程序、執(zhí)行管理程序等一些不變的程序都存放在ROM中。

中央處理器是整個系統(tǒng)的核心。它通過掃描器收集信息作為處理的依據(jù)，根據(jù)存儲器中的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，作出處理結(jié)果，再向驅(qū)動器發(fā)出驅(qū)動命令，驅(qū)動器向話路設(shè)備發(fā)送控制信息以控制話路設(shè)備動作。

輸入輸出設(shè)備包括磁帶機(jī)、CD機(jī)及收音機(jī)等設(shè)備，它是進(jìn)行人機(jī)對話或輸入輸出數(shù)據(jù)的外圍設(shè)備。

人類社會的一切活動都離不開資訊的傳遞－－通信。它像人的神經(jīng)系統(tǒng)一樣重要。在人類的一切通信方式中，電話通信是應(yīng)用最廣泛的一種。

電話通信的目的是：達(dá)成人們在任意兩地之間的通話，因此，必須要解決三個問題：第一是語音信號的發(fā)送和接收；第二是語音信號的傳輸；第三是語音信號的交換。第一個問題由使用者的終端設(shè)備－－電話機(jī)來解決。第二個問題由各種類型的電話傳輸設(shè)備－－從最簡單的音頻傳輸線到多路載波設(shè)備，數(shù)位微波，衛(wèi)星通信線路設(shè)備等等來解決。第三個問題則由各種類型的電話交換設(shè)備來解決。這三個部分只要有系統(tǒng)地結(jié)合起來，就能構(gòu)成一個完整的電話通信系統(tǒng)。而電話交換設(shè)備，是整個電話通信網(wǎng)路中的樞紐，有著相當(dāng)重要的作用。

自從一百多年前電話發(fā)明以來，電話交換技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了三個階段：

自動電話交換機(jī)第一階段

是人工交換階段

電話一發(fā)明，由于要求各地電話機(jī)之間靈活地交換連接，于是很快發(fā)明了交換機(jī)。最早采用的是磁石式電話交換機(jī)（MagnetoTelephoneExchange），接著出現(xiàn)了共電式電話交換機(jī)（CommonBatteryTelephoneExchange），這些都是人工交換機(jī)，必須由接線生（Operator）來完成使用者電話間的接線和拆線，其特點(diǎn)是設(shè)備簡單，容量小，需占用大量人力，話務(wù)員工作煩重，速度又慢，因此，人工交換機(jī)逐漸被自動交換機(jī)所取代。

自動電話交換機(jī)第二階段

是機(jī)電式自動交換階段

自動交換機(jī)是靠使用者發(fā)送號碼（被叫使用者的位址編號）進(jìn)行自動選線的。世界上第一部自動交換機(jī)是1891年由美國人A.B.史端喬（AlmonBrownStrowger）發(fā)明的，史端喬是美國堪薩斯城的一個殯儀館老板，他發(fā)覺每當(dāng)城里發(fā)生死亡事件時，用戶往往向話務(wù)員說明要接通某一家“殯儀館”，而那位話務(wù)員總是把電話接通到另一家殯儀館，這使史端喬很生氣，發(fā)誓要將電話交換自動化。功夫不負(fù)有心人，史端喬憑他那過人的聰明和毅力，終于發(fā)明了一種自動電話交換機(jī)，并申請了專利 。為了紀(jì)念史端喬的功績，人們也稱這種電話交換機(jī)為“史端喬交換機(jī)”，這是一臺步進(jìn)式IPM電話交換機(jī)（StepByStepTelephoneExchange），1892年11月3日，世界上第一個步進(jìn)式IPM自動電話局在美國印第安納州拉波特設(shè)立，因此，自動電話交換機(jī)得到迅速發(fā)展，在世界各國裝用，并相繼生產(chǎn)了許多改進(jìn)的機(jī)型。1926年，瑞典研制出了第一臺縱橫電話交換機(jī)（CrossbarTelephoneSwitchingSystem），并在松茲瓦爾（Sundsvall）設(shè)立了第一個縱橫實(shí)驗(yàn)電話局，擁有3500個使用者。從三十年代起，美國等國家也開始大力研制和發(fā)展縱橫式交換機(jī)，到五十年代，縱橫式交換機(jī)已達(dá)到成熟階段。由于縱橫式交換機(jī)采用了機(jī)械動作輕微的縱橫接線器并采用了間接控制技術(shù)，使它克服了步進(jìn)式交換機(jī)的許多缺點(diǎn)。特別是它能適用于長途自動交換，因此五十年代以后，縱橫式交換機(jī)在各國得到了大量的推廣和應(yīng)用。

步進(jìn)制交換機(jī)和縱橫式交換機(jī)的主要元件都采用具有機(jī)械動作的電磁元件構(gòu)成，因此，它們都屬于機(jī)電式交換機(jī)。

自動電話交換機(jī)第三階段

是電子式自動交換階段

隨著近代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們開始把電子元件應(yīng)用到交換機(jī)中，逐步取代速度慢、體積大的電磁元件。于是出現(xiàn)了準(zhǔn)電子電話交換機(jī)（Quasi-ElectronicTelephoneSwitchingSystem）。電腦，大型積體電路的發(fā)展及應(yīng)用，使自動交換機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生了重大轉(zhuǎn)變。1960年，美國貝爾系統(tǒng)試用儲存程式控制（以下簡稱程控）交換機(jī)（StoredProgramControlledSwitching）成功，并于1965年5月世界第一部程控電話交換機(jī)開始運(yùn)作。該機(jī)采用電腦作為中央控制設(shè)備，由電腦來控制接續(xù)工作，該交換機(jī)屬于程控空間分隔電話交換機(jī)（Store-ProgramControlSpaceDivisionTelephoneExchange），它意味著電話自動交換控制技術(shù)已從機(jī)電式式線控制發(fā)展到電子式程式控制。1970年，法國設(shè)立了世界上第一部程控?cái)?shù)位電話交換機(jī)（Store-ProgramControlDigitalTelephoneSwitchingSystem）。隨后，美國、加拿大、瑞典、英國等國相繼使用程控?cái)?shù)位交換機(jī)。程控?cái)?shù)位交換機(jī)，達(dá)到了交換機(jī)的全電子化，同時也達(dá)到了由類比空間分隔交換向數(shù)位分時交換轉(zhuǎn)的重大轉(zhuǎn)變。到了八十年代，程控?cái)?shù)位電話交換技術(shù)日漸完善，開始走向交換技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)地位。數(shù)位交換與數(shù)位傳輸相結(jié)合，可以構(gòu)成整合數(shù)位網(wǎng)路（IDN），還可以開發(fā)成整合服務(wù)數(shù)位網(wǎng)路（ISDN）。數(shù)位交換系統(tǒng)不僅達(dá)到語音交換，還要完成非語音服務(wù)的交換，即要求程控?cái)?shù)位交換系統(tǒng)具有電話交換（CircuitSwitching），分封交換（PacketSwitching）以及寬頻交換的能力。

ATM交換是80年代后期發(fā)展起來的。國際電報(bào)電話咨詢委員會（CCITT）已經(jīng)確定，ATM將作為寬頻整合服務(wù)數(shù)位網(wǎng)路（B-ISDN）的資訊傳輸方式。日本、德國、美國都在大力研制和開發(fā)大型的ATM交換機(jī)。吞吐量為幾百Gbit/s的ATM交換機(jī)近年內(nèi)可望問世，可以預(yù)見到下個世紀(jì)開始，ATM交換設(shè)備將逐步取代現(xiàn)有的程控交換機(jī)而成為通信網(wǎng)路中的主要交換方式。

光交換和ATM交換一樣，是寬頻交換的重要成員，只是光交換還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。

如果從自動交換機(jī)內(nèi)部傳輸資訊的方式來區(qū)分，它可為類比（Analog)方式的電話交換機(jī)和數(shù)位（Digital）方式的電話交換機(jī)。類比方式的電話交換機(jī)對使用者的類比信號直接進(jìn)行交換。如早期的步進(jìn)制交換機(jī)、縱橫式交換機(jī)，以及空間分隔電子交換機(jī)，脈幅調(diào)變（PAM）的分時交換機(jī)等數(shù)位方式的電話交換機(jī)對數(shù)位信號進(jìn)行交換（主要是指對用戶的類比語音信號已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)位化編碼的數(shù)位語音信號）。所使用的各種類型的程控?cái)?shù)位交換機(jī)都是通過對數(shù)位信號進(jìn)行交換而完成使用者間的接續(xù)功能的。

自動交換機(jī)如果按其應(yīng)用的范圍劃分，可以分為公用交換機(jī)和專用自動交換機(jī)（PABX）。公用交換機(jī)是指用于公眾電話交換網(wǎng)路（PSTN）中，用于完成公眾電話網(wǎng)路使用者之間，使用者與中繼電路（TrunkCircuits），中繼電路與中繼電路之間交換連接的交換機(jī)，如公眾電話交換網(wǎng)路中的市話端局交換機(jī)，匯接局（TandemOffice）交換機(jī)，長途局（TollOffice）交換機(jī)等，專用交換機(jī)是指用于某一特定機(jī)構(gòu)（如某醫(yī)院、旅館、學(xué)校、公司等）并與公眾電話網(wǎng)路相連接的交換機(jī)，有時亦稱“使用者交換機(jī)”。

專用自動交換機(jī)主要用于使用者所在機(jī)構(gòu)的內(nèi)部通信，往往根據(jù)該機(jī)構(gòu)使用者的特殊需要增加一些特別的功能服務(wù)。專用交換機(jī)適合于使用者比較集中，內(nèi)部話務(wù)量(TrafficVolume）比較大的場合，它是公眾電話交換網(wǎng)路的一種重要補(bǔ)充。如美國約有1000萬條以上的使用者交換機(jī)的線路，這個數(shù)目和8000多萬條市話使用者線相比顯然是相當(dāng)小的，但這些使用者交換機(jī)所承擔(dān)的話務(wù)量約是所有市話和長途話務(wù)量的百分之六十，使用者交換機(jī)在公眾電話網(wǎng)路中的作用由此可略見一斑。

如果按自動交換機(jī)的執(zhí)行控制方式劃分，則可分為布線邏輯控制（WiredLogicControl）交換機(jī)和儲存程式控制（StoredProgramControlled）交換機(jī)。布線邏輯控制（簡稱布控）交換機(jī)采用硬體邏輯電路來控制交換機(jī)的各個模組完成使用者呼叫接續(xù)功能的。布控交換機(jī)的控制部件一旦做好，其控制功能便不易再進(jìn)行改動。儲存程式控制（簡稱程控）交換機(jī)采用電腦（Computer）來控制交換機(jī)完成使用者呼叫接續(xù)功能。與其他一般電腦相同，程控交換機(jī)中的電腦也采用“儲存程式控制”（SPC）的工作方式。即把交換機(jī)所需完成的控制功能及其步驟、方法首先編制成可執(zhí)行的程式（Program），然后送入電腦的記憶體（Memory）中，由微處理機(jī)（Micro-Processor）執(zhí)行記憶體中的程式，控制各種外圍元件動作，從而控制交換機(jī)執(zhí)行，完成各種預(yù)定的功能。與布控式的交換機(jī)相比，程控交換機(jī)引入了電腦控制技術(shù)，因此增加了許多優(yōu)點(diǎn)。例如能夠提供許多新的使用者服務(wù)，維護(hù)管理方便，可靠性高，靈活性適用性大，便于向整合服務(wù)數(shù)位網(wǎng)路（ISDN）發(fā)展等等。

由于程控?cái)?shù)位技術(shù)的先進(jìn)性和設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，使電話交換跨入一個新的紀(jì)元，而且對開發(fā)非語音服務(wù)，達(dá)成整合服務(wù)數(shù)位交換奠定了基礎(chǔ)，因而成為當(dāng)今交換技術(shù)發(fā)展的主要方向。隨著微處理機(jī)技術(shù)和專用積體電路的飛速發(fā)展，程控?cái)?shù)位交換的優(yōu)越性愈加明顯地展現(xiàn)出來。所生產(chǎn)的中、大容量程控交換機(jī)全部為數(shù)位式的。近十年來，世界各國研制與生產(chǎn)出眾的各具特色的程控?cái)?shù)位交換機(jī)，比較有代表性的有：

SOPHOS荷蘭PHILIPS公司

SCX-1200，500英國HARRIS公司

ISDX英國GPT公司

HICOM德國SIEMENS公司

SX-2000加拿大MITEL公司

MSL-1加拿大NT公司

DMS-100，200，300加拿大NT公司

MT-35法國THOMSON公司

MSX美國TAI公司

HARRIS-20-20美國HARRIS公司

NO.5~7ESS美國AT&T公司

DBX-1200，5000美國STROMBERG(ARLSON公司）

D60，70日本NTT公司

NEAX-61日本NEC公司

NEAX2400日本NEC公司

FETEX-150日本FUJITSU公司

HDX-10日本HITACHI公司

E10B，S法國CIT-ALCATEL公司

ITT-1240比利時ITT-BTM公司

MD-110瑞典ERICSSON公司

EWSD德國SIEMENS公司

AEX-10瑞典ERICSSON公司

程控?cái)?shù)位交換機(jī)是現(xiàn)代通信技術(shù)、電腦技術(shù)與大型積體（LSI)電路相結(jié)合的產(chǎn)物。先進(jìn)的硬體與日臻完善的軟體技術(shù)綜合于一體賦予程控交換機(jī)以眾多的功能和特點(diǎn)，使它與布控交換機(jī)相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：

體積小，重量輕，功耗低：程控交換機(jī)一般只有縱橫式交換體積的1/8至1/4，大大減小了空間占用面積，節(jié)省費(fèi)用；

能靈活地向使用者提供眾多的新服務(wù)功能，程控交換機(jī)由于采用了儲存程式控制的技術(shù)，因而可以透過軟體很方便地增加或修改交換機(jī)的功能，向使用者提供各類新型服務(wù)，如縮位撥號，呼叫等待、呼叫轉(zhuǎn)移等等，給使用者帶來很大的方便。

工作穩(wěn)定可靠，維護(hù)方便由于程控交換機(jī)一般采用大型積體電路或?qū)Ｓ梅e體電路（ASIC），因而具有很高的可靠性。它通常采用冗馀技術(shù)或故障自動診斷措施，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。此外，程控交換機(jī)利用故障診斷程式對故障自動地進(jìn)行檢測和定位，以及時地發(fā)現(xiàn)與排除故障，從而大大地減少了維護(hù)工作量。程控交換系統(tǒng)可方便地提供自動計(jì)費(fèi)，話務(wù)量統(tǒng)計(jì)，服務(wù)品質(zhì)自動監(jiān)視，超負(fù)荷控制，給維護(hù)管理帶來方便。

便于采用新型的共通道信號方式（CommonChannelSignalling;CCS）由于程控?cái)?shù)位交換機(jī)與數(shù)位傳輸設(shè)備可以直接進(jìn)行數(shù)位連接，提供高速共信號通道，適于采用先進(jìn)的CCITTNo.7信號方式，從而使得信號傳送速度快、容量大、效率高，并能適應(yīng)未來新服務(wù)與交換網(wǎng)路控制的特點(diǎn)，為達(dá)成整合服務(wù)數(shù)位網(wǎng)路創(chuàng)造必要的條件。

易于與數(shù)位終端機(jī)、數(shù)位傳輸系統(tǒng)連接，完成數(shù)位終端，傳輸與交換的整合統(tǒng)一?？梢詳U(kuò)大通信容量，改善通信品質(zhì)，降低通信系統(tǒng)投資，并為發(fā)展整合數(shù)位網(wǎng)路和整合服務(wù)數(shù)位網(wǎng)路奠定基礎(chǔ)。

程控交換機(jī)的種類技術(shù)都在不斷地更新發(fā)展，性能更加優(yōu)良，技術(shù)更加先進(jìn)的交換機(jī)都在進(jìn)一步地研制和推出。整體來說，其技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢可歸納為以下幾點(diǎn)：

研制新型專用大型積體電路，提高硬體整合度與模組化水準(zhǔn)，以進(jìn)一步減小體積和降低成本、增強(qiáng)功能及提高可靠性；

提高系統(tǒng)控制的分散程度，靈活程度及可靠性，逐步采用全分散控制方式；

采用CCITT建議的高級語言（如CHILL、SDL、MML），提高軟體水準(zhǔn)和模組化程度。加強(qiáng)支援系統(tǒng)的開發(fā)，建立強(qiáng)大的軟體產(chǎn)生系統(tǒng)。

逐步引入非語音業(yè)務(wù)，如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖文傳真（FAX）、電報(bào)（Telex）與電傳圖文（Teletex）、電傳視訊（Videotex）、圖文電視（Teletext）及電子郵件（ElectronicMail）、影像資訊等，開發(fā)相應(yīng)的介面，構(gòu)成整合資訊交換系統(tǒng)。

增加程控交換系統(tǒng)與其它類型通信網(wǎng)路（如傳真網(wǎng)路，分封交換網(wǎng)路或公用數(shù)據(jù)網(wǎng)路、電腦區(qū)域網(wǎng)路（LAN）等的介面、連接與組成網(wǎng)路能力。

為適應(yīng)高速資訊服務(wù)日益增大的需求和光通信（OpticalCommunication）的發(fā)展，開發(fā)寬頻整合服務(wù)數(shù)位網(wǎng)路（B-ISDN）環(huán)境下交換理論、體制與關(guān)鍵技術(shù)的研究。研究的重點(diǎn)是非同步傳輸模式（ATM）。

1995年4月6日，《數(shù)字程控自動電話交換機(jī)技術(shù)要求》發(fā)布。

1995年12月1日，《數(shù)字程控自動電話交換機(jī)技術(shù)要求》實(shí)施。

按用途，市內(nèi)自動電話交換機(jī)可分為端局交換機(jī)、匯接局交換機(jī)、端局/匯接局交換機(jī)等。

長途自動電話交換設(shè)備可分為全自動接續(xù)、半自動接續(xù)的長途自動電話交換機(jī)和長途簡式對端設(shè)備。