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一、交换机的历史“交换机”和“交换机”最早起源于电话通信系统(PSTN)。我们以前在电影或者电视里看到一些老电影，经常会看到有人在电话旁疯狂的摇晃(注意不是拨号)，然后说：“接我吧，XXX。电话接线员收到请求后，将相应的终端插入要连接的终端，就可以通话了。”其实这是最原始的电话交换系统，只不过是人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们今天要讲的程控交换机，但是我们现在要讲的程控交换机也是从这种电话交换技术发展而来的。自1876年贝尔发明电话以来，随着社会需求的不断增加和科学技术的不断进步，电话交换技术正在发生着日新月异的变化和发展。其过程可分为人工交换、机电交换和电子交换三个阶段。早在1878年，手动交换机就出现了，它使用接线员来接通电话。显然，它的效率很低。15年后，步进开关问世，标志着开关技术从人工时代进入机电交换时代。这种开关属于“直接控制”模式，即用户可以通过电话的拨号脉冲直接控制步进连接器升降和旋转。从而自动完成用户之间的连接。这种开关虽然实现了自动连接，但存在速度慢、效率低、噪音大、机械磨损严重等缺点。直到1938年发明了横杆开关，才部分解决了上述问题。与步进开关相比，它有两个重要的改进：1 .采用继电器控制的压触接线阵列代替大幅度的步进开关，从而减少磨损和噪音，提高可靠性和连接速度；2.从直接控制过渡到间接控制模式，使用户的拨号脉冲不直接控制连接器的动作，而是先被记录器接收并存储，再由标记器驱动连接器完成对用户的间接接续。这种间接控制方式将控制部分和语音部分分开，提高了灵活性和控制效率，加快了速度。由于纵横制交换机的一系列优点，它在电话交换机的发展中起着重要的作用，并得到了广泛的应用。迄今为止，在世界上相当多的国家和中国的少数地区，公众电话通信网仍在使用纵横制交换机。随着半导体器件和计算机技术的诞生和迅速发展，它猛烈地冲击着传统的机电开关结构，使之电子化。1965年，美国贝尔公司通过努力生产出世界上第一台由存储程序控制的商用电子交换机(1号ESS)。这一成果标志着电话交换从机电时代向电子时代的飞跃，使交换技术发生了时代变革。由于电子交换机体积小、速度快、方便提供有效可靠的服务，因此引起了全世界的极大兴趣。在发展过程中，各种类型的电子开关相继被开发出来。二。开关的分类就控制方式而言，主要分为两类：1。有线逻辑控制(WLC)，通过布线实现开关的逻辑控制功能。通常，这种开关仍然使用机电连接器将控制部分更新为电子器件，因此被称为分布式控制半电子开关。与机电式交换机相比，虽然在器件和技术上向电子化迈进了一大步，但基本上继承和保留了纵横制交换机布局控制方式的弊端，体积大，服务和维护功能低，缺乏灵活性。所以它只是机电向电子演进过程中的一个过渡产品。2.SPC，Stored Program Control)就是把用户的信息和交换机的控制、维护、管理功能预先变成程序，存储在计算机的内存中。交换机工作时，控制部分自动监测用户的状态变化和拨打的号码，并按要求执行程序，从而完成各种交换功能。通常，这种开关是全电子式的，采用程序控制

程控交换机按用途可分为市话、长途电话和PBX。按连接方式可分为空分和时分开关。程控交换机按信息传输方式可分为模拟交换机和专用小交换机。由于程控空分交换机的连接网络(或交换网络)采用空分连接器(或交叉点开关阵列)，一般在通话部分传输和交换模拟语音信号，故俗称程控模拟交换机。这种交换机不需要语音的模数转换(编解码)，用户电路简单，成本低。目前主要用作小容量模拟用户交换机。时分交换机一般在电话通道中传输和交换模拟语音信号，所以习惯称为程控用户交换机。自20世纪60年代以来，随着数字通信和PCM技术的迅速发展和广泛应用，世界各先进国家竞相发展数字程控交换机。经过努力，法国于1970年在拉尼翁首先成功地开通了世界上第一个程控数字交换系统E10，这标志着交换技术由传统向由于程控数字交换技术的进步和设备的经济性，电话交换迈上了一个新的台阶，为开通非话音业务和实现综合业务数字交换奠定了基础，从而成为交换技术的主要发展方向。随着微处理器技术和专用集成电路的飞速发展，程控数字交换机的优越性越来越明显。目前生产的中大容量程控交换机全部是数字的。90年代以后，国内逐渐出现了一批具有国际先进水平的自主研发的大中型数字程控交换机，如深圳华为公司的CC08。系列、Xi安大唐的SP30系列、深圳中兴的ZXJ系列等。这些开关的出现表明在窄带中

交换机领域，我们国家的研发技术已经达到了世界水平。随着时代的发展，目前的交换机系统逐渐融合ATM、无线通信、接入网技术、HDSL、ASDL、视频会议等先进技术。可以想象，今后的交换机系统，将不仅仅是语音传输系统，而是一个包含声音、文字、图象的高比特宽带传输系统，并深入到千家万户之中。IP电话就是其应用一例。世界上传统交换机厂商目前正努力研制，并通过与计算机厂商的合作和交流，来达到这一目的。 三、交换机的现在与将来——程控交换机的特点与技术动向 程控数字交换机是现代数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路(LSI)有机结合的产物。先进的硬件与日臻完美的软件综合于一体，赋予程控交换机以众多的功能和特点，使它与机电交换机相比，有以下优点： 1. 体积小，重量轻，功耗低，它一般只有纵横制交换机体积的1/8-1/4，大大压缩了机房占用面积，节省了费用。 2. 能灵活的向用户提供众多的新业务服务功能。由于采用SPC技术，因而可以通过软件方便的增加或修改交换机功能，向用户提供新型服务，如缩位拨号、呼叫等待、呼叫传递、呼叫转移、遇忙回叫、热线电话、会议电话，给用户带来了很大的方便。 3. 工作稳定可靠、维护方便，由于程控交换机一般采用大规模集成电路(LSI)电路或专用集成电路(ASIC)，因而有很高的可靠性。它通常采用冗余技术或故障自动诊断措施，以进一步提高系统的可靠性。此外，程控交换机借助故障诊断程序对故障自动进行检测和定位，以及时地发现与排除故障，从而大大减少了维护工作量。系统还可方便地提供自动计费，话务量记录，服务质量自动监视，超负荷控制等功能，给维护管理工作带来了方便。 4. 便于采用新型共路信号方式(CCS,Common Channel Signalling) 。由于程控数字交换机与数字传输设备可以直接进行数字连接，提供高速公共信号信道，适于采用先进的CCITT 7号信令方式，从而使得信令传送速度快、容量大、效率高，并能适应未来新业务与交换网控制的特点，为实现综合业务网(ISDN,Integrated Services Digital Network)创造必要的条件。 5. 易于与数字终端，数字传输系统联接，实现数字终端，传输与交换的综合与统一。可以扩大通信容量，改善通话质量，降低通信系统投资，并为发展综合数字网(IDN)和综合业务数字网(ISDN)奠定基础。 当前程控交换技术的发展动向和趋势为： 1. 研制新型专用大规模集成电路，提高硬件集成度和模块化水平，以进一步减少体积，降低成本，增强功能及提高可靠性。 2. 提高控制的分散，灵活程度和可靠性，逐步采用全分散方式。 3. 采用CCITT(ITU)建议的高级语言(如CHILL、SDL、MML),提高软件水平和模块化速度。加强支援系统的开发，建立强大的软件生成系统。 4. 积极推行共路信号系统。 5. 逐步引入非话业务，如数据，图文传真，用户电报(Telex)与智能用户电报(Teletax),可视数据(Videotex),图文传视(Teletext)及电子邮件(Electronic Mail),图象信息等，开发相应的接口，构成综合信息交换系统。 6. 增强程控交换系统与其它类型通信网(如传真网，分组交换网或公用数据网，计算机局域网等)的接口，联接与组网能力。 7. 为适应高速信息业务日益增长的需求和光纤通信的发展，开展宽带综合业务数字网(B-ISDN)环境下交换理论，体制与关键技术的研究。目前研究的重点之一为异步转移方式ATM。 四、用户交换机的作用 电话交换机有四种最基本呼叫作用，根据进出交换机的呼叫流向及发起呼叫的起源，可以将呼叫分为：本局呼叫、出局呼叫、入局呼叫和转移呼叫。 将交换机理解为一个交换局，本局一个用户发起的呼叫，根据呼叫的流向可以分为出局呼叫或本局呼叫。主叫用户生成去话，被叫用户是本局中的另一个用户时，即本局呼叫；被叫用户不是本局的用户，交换机需要将呼叫接续到其他的交换机时，即形成出局呼叫。相应地，从其他交换机发来的来话，呼叫本局的一个用户时，生成入局呼叫；呼叫的不是本局的一个用户，由交换机又接续（交换）到其他的交换机，交换机只提供汇接中转的功能，则形成转移呼叫。除了汇接局一般只具备“转接呼叫”的功能外，每个局的电话交换机都具备这四种呼叫的处理能力。至于长途和特种服务呼叫，可以看做是呼叫流向固定的出局呼叫。 用户交换机是机关工矿企业等单位内部进行电话交换的一种专用交换机，其基本功能是完成单位内部用户的相互通话，但也装有出入中继线可接入公用电话网的市内网部分和网中用户通话(包括市内通话，国内长途通话和国际长话)。由于这类交换机系单位内部专用，故可根据用户需要增加若干附加性能以提供使用上的方便。因此这类交换机具有较大的灵活性。什么是交换机？ 用户交换机是市话网的重要组成部分，是市话交换机的一种补充设备，因为它为市话网承担了大量的单位内部用户间的话务量，减轻了市话网的话务负荷。另外用户交换机在各单位分散设置，更靠近用户，因而缩短了用户线距离，节省了用户电缆。同时用少量的出入中继线接入市话网，起到话务集中的作用。从这些方面讲，使用用户交换机都有较大的经济意义。因此公用网建设中，不能缺少用户交换机的作用。 用户交换机在技术上的发展趋势是采用程控用户交换机，采用新型的程控数字用户交换机不仅可以交换电话业务，而且可以交换数据等非话业务，做到多种业务的综合交换与传输。 五、程控电话交换机的基本构成 程控电话交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。基本划分为两大部分：话路设备和控制设备。话路设备主要包括各种接口电路(如用户线接口和中继线接口电路等)和交换(或接续)网络；控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括中央处理器(CPU),存储器和输入/输出设备。程控交换机实质上是采用计算机进行“存储程序控制”的交换机，它将各种控制功能与方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。 1、 交换网络 交换网络的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器(如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等),在程控交换机中目前主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络，和由存储器等电路构成的时分接续网络。 2、用户电路 用户电路的作用是实现各种用户线与交换之间的连接，通常又称为用户线接口电路(SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。根据交换机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交换机来说，目前主要有与模拟话机连接的模拟用户线电路(ALC)及与数字话机，数据终端(或终端适配器)连接的数字用户线电路(DLC)。 模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口，其基本功能有； 馈电(Battery feed)：交换机通过用户线向共电式话机直流馈电； 过压保护(Overvoltage Protection)：防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。 振铃(Ringing)：向被叫用户话机馈送铃流。 监视(Supervision)： 借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。 编解码(CODEC)：利用编码器和解码器(CODEC)，滤波器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口 。 交换机 混合(Hybrid)：进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。 测试(Test)：提供测试端口，进行用户电路的测试。 这7种功能常用第一个字母组成的缩写词(BORSCHT)代表。对于模拟程控交换机，不需要编解码功能；而在数字程控交换机中，除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外，其它大部分均采用PCM编解码方式。数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口，它主要用来通过线路适配器(LAM)或数字话机(SOPHO-SET)与各种数据终端设备(DTE)如计算机，打印机，VDU,电传相连。 出入中继器 出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。它的功能和电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系。对模拟中继接口单元(ATU),其作用是实现模拟中继线与交换网络的接口，基本功能一般有： 发送与接收表示中继线状态(如示闲，占用，应答，释放等)的线路信号。 转发与接收代表被叫号码的记发器信号。 供给通话电源和信号音。 向控制设备提供所接收的线路信号。 对于最简单的情况，某一交换机的中继器通过实线中继线与另一交换机连接，并采用用户环路信令，则该模拟中继器的功能与作用等效为一部“话机”。若采用其它更为复杂的信号方式，则中继器应实现相应的话音，信令的传输与控制功能。 交换机 数字中继线接口单元(DTU)的作用是实现数字中继线与数字交换网络之间的接口，它通过PCM有关时隙传送中继线信令，完成类似于模拟中继器所应承担的基本功能。但由于数字中继线传送的是PCM群路数字信号，因而它具有数字通信的一些特殊问题，如帧同步，时钟恢复，码型交换，信令插入与提取等，即要解决信号传送，同步与信令配合三方面的连接问题。 数字中继接口单位的基本功能包括帧与复帧同步码产生，帧调整，连零抑制，码型变换，告警处理，时钟恢复，帧同步搜索及局间信令插入与提取等，如同模拟用户电路的BORSCHT,也可将数字中继单元的上述8种功能概括为GAZPACHO。 4、 控制设备 控制部分是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。 程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，目前程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。

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