电话交换机的发展变化　　人类社会的一切活动都离不开资讯的传递——通信。它像人的神经系统一样重要 。在目前人类的一切通信方式中，电话通信是应用最广泛的一种。电话通信的目的是 达成人们在任意两地之间的通话，因此，必须要解决三个问题：{dy}是语音信号的发 送和接收；第二是语音信号的传输；第三是语音信号的交换。{dy}个问题由使用者的 终端设备——电话机来解决。第二个问题由各种类型的电话传输设备——从最简单的 音频传输线到多路载波设备，数位微波，卫星通信线路设备等等来解决。第三个问题 则由各种类型的电话交换设备来解决。这三个部分只要有系统地结合起来，就能构成 一个完整的电话通信系统。而电话交换设备，是整个电话通信网路中的枢纽，有着相 当重要的作用。 　　自从一百多年前电话发明以来，电话交换技术的发展大体经历了三个阶段： 　　{dy}阶段是人工交换阶段　　电话一发明，由于要求各地电话机之间灵活地交换连接，于是很快发明了交换机。最早采用的是磁石式电话交换机(Magneto Telephone Exchange)，接著出现了共电式电话交换机(Common Battery Telephone Exchange)， 这些都是人工交换机，必须由接线生(Operator)来完成使用者电话间的接线和拆线， 其特点是设备简单，容量小，需占用大量人力，话务员工作烦重，速度又慢，因此， 人工交换机逐渐被自动交换机所取代。 　　第二阶段是机电式自动交换阶段　　自动交换机是靠使用者发送号码(被叫使用者的位址编号)进行自动选线的。世界 上{dy}部自动交换机是1898年由美国人A.B.史端乔(Almon B.Strowger)发明的，这是 一台步进式IPM电话交换机(Step By Step Telephone Exchange)，1892年，世界上{dy}个步进式IPM自动电话局在美国 印第安纳州拉波特设立，因此，自动电话交换机得到迅速发展，在世界各国装用，并 相继生产了许多改进的机型。1926年，瑞典研制出了{dy}台纵横电话交换机(Crossbar Telephone Switching System)，并在松兹瓦尔(Sundsvall)设立了{dy}个纵横实验电话局，拥有 3500个使用者。从三十年代起，美国等国家也开始大力研制和发展纵横式交换机，到 五十年代，纵横式交换机已达到成熟阶段。由于纵横式交换机采用了机械动作轻微的 纵横接线器并采用了间接控制技术，使它克服了步进式交换机的许多缺点。特别是它 能适用於长途自动交换，因此五十年代以後，纵横式交换机在各国得到了大量的推广 和应用。 　　步进制交换机和纵横式交换机的主要元件都采用具有机械动作的电磁元件构成， 因此，它们都属於机电式交换机。 　　第三阶段是电子式自动交换阶段　　随著近代电子技术的飞速发展，人们开始把电子元件应用到交换机中，逐步取代 速度慢、体积大的电磁元件。于是出现了准电子电话交换机(Quasi-Electronic Telephone Switching System)。电脑，大型积体电路的发展及应用，使自动交换机的发展产生 了重大转变。1960年，美国贝尔系统试用储存程式控制(以下简称程控)交换机(Stored Program Controlled Switching)成功，并於1965年5月世界{dy}部程控电话交换机开 始运作。该机采用电脑作为中央控制设备，由电脑来控制接续工作，该交换机属於程 控空间分隔电话交换机(Store-Program Control Space Division Telephone Exchange)，它意味著电话自动交换控制技术已从机电式式线控制发展到电子式程式 控制。1970年，法国设立了世界上{dy}部程控数位电话交换机(Store-Program Control Digital Telephone Switching System)。随後，美国、加拿大、瑞典、英国等国相继使用程控数位交换机。程控数 位交换机，达到了交换机的全电子化，同时也达到了由类比空间分隔交换向数位分时 交换转的重大转变。到了八十年代，程控数位电话交换技术日渐完善，开始走向交换 技术发展的主导地位。数位交换与数位传输相结合，可以构成整合数位网路(IDN)， 还可以开发成整合服务数位网路(ISDN)。数位交换系统不仅达到语音交换，还要完成 非语音服务的交换，即要求程控数位交换系统具有电话交换(Circuit Switching)， 分封交换(Packet Switching)以及宽频交换的能力。 　　程控数位交换机经过20年的推广应用，其技术已经成熟。具有ISDN功能的数位交 换机也纷纷出笼。目前交换技术的发展方向是宽频交换，包括非同步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)交换技术和光交换技术。 　　ATM交换是80年代後期发展起来的。国际电报电话咨询委员会(CCITT)已经确定， ATM将作为宽频整合服务数位网路(B-ISDN)的资讯传输方式。日本、德国、美国都在 大力研制和开发大型的ATM交换机。吞吐量为几百Gbit/s的ATM交换机近年内可望问世 ，可以预见到下个世纪开始，ATM交换设备将逐步取代现有的程控交换机而成为通信 网路中的主要交换方式。 　　光交换和ATM交换一样，是宽频交换的重要成员，只是光交换目前还停留在实验 室研究阶段。 　　自动交换机的分类　　从自动交换机的产生至今已有一百多年的历史了，其发展也经历了好几代产品。 因此，无论从自动交换机的结构和功能方面来看，还是从自动交换机的特点和用途方 面来看，各种交换机已是千变万化，各具特色。我们不妨从自动交换机的技术特点等 方面出发，对众多的自动交换机进行分类，从而了解各种自动交换机的共同点及其差 异。 　　如果从自动交换机内部传输资讯的方式来区分，它可为类比(Analog) 方式的电 话交换机和数位(Digital)方式的电话交换机。类比方式的电话交换机对使用者的类 比信号直接进行交换。如早期的步进制交换机、纵横式交换机，以及空间分隔电子交 换机，脉幅调变(PAM)的分时交换机等数位方式的电话交换机对数位信号进行交换(主 要是指对用户的类比语音信号已经进行了数位化编码的数位语音信号)。现在所使用 的各种类型的程控数位交换机都是通过对数位信号进行交换而完成使用者间的接续功能的。 　　自动交换机如果按其应用的范围划分，可以分为公用交换机和专用自动交换机(PABX)。 公用交换机是指用於公众电话交换网路(PSTN)中，用于完成公众电话网路使用者之间 ，使用者与中继电路(Trunk Circuits)，中继电路与中继电路之间交换连接的交换机 ，如公众电话交换网路中的市话端局交换机，汇接局(Tandem Office)交换机，长途 局(Toll Office)交换机等，专用交换机是指用於某一特定机构(如某医院、旅馆、学 校、公司等)并与公众电话网路相连接的交换机，有时亦称“使用者交换机”。 　　专用自动交换机主要用于使用者所在机构的内部通信，往往根据该机构使用者的 特殊需要增加一些特别的功能服务。专用交换机适合於使用者比较集中，内部话务量 (Traffic Volume)比较大的场合，它是公众电话交换网路的一种重要补充。如美国约 有1000万条以上的使用者交换机的线路，这个数目和8000多万条市话使用者线相比显 然是相当小的，但这些使用者交换机所承担的话务量约是所有市话和长途话务量的百 分之六十，使用者交换机在公众电话网路中的作用由此可略见一斑。 　　如果按自动交换机的执行控制方式划分，则可分为布线逻辑控制(Wired Logic Control)交 换机和储存程式控制(Stored Program Controlled)交换机。布线逻辑控制(简称布控)交换机采用硬体逻辑电路来控制交换 机的各个模组完成使用者呼叫接续功能的。布控交换机的控制部件一旦做好，其控制 功能便不易再进行改动。储存程式控制(简称程控)交换机采用电脑(Computer)来控制 交换机完成使用者呼叫接续功能。与其他一般电脑相同，程控交换机中的电脑也采用 “储存程式控制”(SPC)的工作方式。即把交换机所需完成的控制功能及其步骤、方 法首先编制成可执行的程式(Program)，然後送入电脑的记忆体(Memory)中，由微处 理机(Micro-Processor)执行记忆体中的程式，控制各种外围元件动作，从而控制交 换机执行，完成各种预定的功能。与布控式的交换机相比，程控交换机引入了电脑控 制技术，因此增加了许多优点。例如能够提供许多新的使用者服务，维护管理方便， 可靠性高，灵活性适用性大，便於向整合服务数位网路(ISDN)发展等等。 　　由於程控数位技术的先进性和设备的经济性，使电话交换跨入一个新的纪元，而 且对开发非语音服务，达成整合服务数位交换奠定了基础，因而成为当今交换技术发 展的主要方向。随著微处理机技术和专用积体电路的飞速发展，程控数位交换的优越 性愈加明显地展现出来。目前所生产的中、大容量程控交换机全部为数位式的。近十 年来，世界各国研制与生产出众的各具特色的程控数位交换机，比较有代表性的有：　　SOPHO S 荷兰 PHILIPS 公司 　　SCX-1200，500 英国HARRIS公司 　　ISDX 英国GPT公司 　　HICOM 德国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 法国THOMSON公司 　　MSX 美国TAI公司 　　HARRIS-20-20 美国HARRIS公司 　　NO.5~7 ESS 美国AT&T公司 　　DBX-1200，5000 美国STROM BERG(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 法国CIT-ALCATEL公司 　　ITT-1240 比利时ITT-BTM公司 　　MD-110 瑞典ERICSSON公司 　　EWSD 德国SIEMENS公司 　　AEX-10 瑞典ERICSSON公司 　　1.3 程控交换机的特点与发展　　程控数位交换机是现代通信技术、电脑技术与大型积体(LSI) 电路相结合的产物 。先进的硬体与日臻完善的软体技术综合於一体赋予程控交换机以众多的功能和特点 ，使它与布控交换机相比，有如下优点： 　　体积小，重量轻，功耗低：程控交换机一般只有纵横式交换体积的1/8至1/4， 大大减小了空间占用面积，节省费用； 　　能灵活地向使用者提供众多的新服务功能，程控交换机由於采用了储存程式 控制的技术，因而可以透过软体很方便地增加或修改交换机的功能，向使用者提供各 类新型服务，如缩位拨号，呼叫等待、呼叫转移等等，给使用者带来很大的方便。 　　工作稳定可靠，维护方便 由於程控交换机一般采用大型积体电路或专用积 体电路(ASIC)，因而具有很高的可靠性。它通常采用冗馀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，程控交换机利用故障诊断程式对故障自动地进行 检测和定位，以及时地发现与排除故障，从而大大地减少了维护工作量。程控交换系 统可方便地提供自动计费，话务量统计，服务品质自动监视，超负荷控制，给维护管 理带来方便。 　　便於采用新型的共通道信号方式(Common Channel Signalling;CCS)由於程 控数位交换机与数位传输设备可以直接进行数位连接，提供高速共信号通道，适於采 用先进的CCITT No.7信号方式，从而使得信号传送速度快、容量大、效率高，并能适 应未来新服务与交换网路控制的特点，为达成整合服务数位网路创造必要的条件。 　　易於与数位终端机、数位传输系统连接，完成数位终端，传输与交换的整合 统一。可以扩大通信容量，改善通信品质，降低通信系统投资，并为发展整合数位网 路和整合服务数位网路奠定基础。 　　目前，程控交换机的种类技术都在不断地更新发展，性能更加优良，技术更加先 进的交换机都在进一步地研制和推出。整体来说，其技术发展的方向和趋势可归纳为 以下几点： 　　研制新型专用大型积体电路，提高硬体整合度与模组化水准，以进一步减小 体积和降低成本、增强功能及提高可靠性； 　　提高系统控制的分散程度，灵活程度及可靠性，逐步采用全分散控制方式； 　　采用CCITT建议的高级语言(如CHILL、SDL、MML)，提高软体水准和模组化程 度。加强支援系统的开发，建立强大的软体产生系统。 　　积极推行共通道信号方式。 　　逐步引入非语音业务，如数据业务、图文传真(FAX)、电报(Telex)与电传图 文(Teletex)、电传视讯(Videotex)、图文电视(Teletext)及电子邮件(Electronic Mail)、 影像资讯等，开发相应的介面，构成整合资讯交换系统。 　　增加程控交换系统与其它类型通信网路(如传真网路，分封交换网路或公用 数据网路、电脑区域网路(LAN)等的介面、连接与组成网路能力。 　　为适应高速资讯服务日益增大的需求和光通信(Optical Communication)的发展，开发宽频整合服务数位网路(B-ISDN)环境下交换理论、体制 与关键技术的研究。目前研究的重点是非同步传输模式(ATM)。