数字交换

通信科学技术术语

数字交换是指以数字信号为交换对象的交换，即不必变换成模拟信号，而直接用数字信号建立接续的过程。传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。

简述

在数字通信基础上发展起来的数字程控交换系统，其交换网络交换的信号是数字信号，连接的线路是时分复用PCM线路。数字交换是一种新的交换方式，进行交换的每个话路(用户)在一条公共的导线上占有一个指定的时隙，其信息(二进制编码的数字信号)在这个时隙内传送，多个话路的时隙按一定次序排列，沿这条公共导线传送。

通过交换网络在通信用户间建立数字信息通道的技术。是实现数字通信的基础。大多采用时分多路通信方式。分为电路交换和分组交换。电路交换，需在主叫和被叫终端之间建立一条固定电路连接，直至通信结束，适合实时业务。分组交换，不建立固定电路连接，只在传送分组时才占用电路，可提高网络利用率。采用数字交换技术，通信设备体积小，传输质量高，接续速度快，易于进行信息加密，便于集中维护。

相关概念

数字信号：数字信号的特点是：其幅度值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的。例如，计算机处理的信号，电报传送的信号，手机收、发处理的信号，网络传输的数据信号等均属于数字信号。

数字交换机：数字交换机是针对传统模拟交换机而言的。首先我们先了解交换机的概念：用户级交换机（Private Branch Exchange），即公司内部使用的电话业务网络，系统内部分机用户分享一定数量的外线。传统的PBX利用电路交换的原理来实现集团电话的功能，而IP PBX则使用TCP/IP协议，利用包交换的原理，语音和图象等信息转化为由0和1表示的二进制的字节，在以太网上实现了相同的功能，所以IP PBX或者说基于IP协议的PBX是数字交换机。

数字交换网：在数字交换机中采用的是数字交换网络。数字交换网络的主要特点是它能够将从数字传输设备进来的数字信号直接进行交换，而不必像过去那样，需要进行数/模和模/数转换了。

时分多路通信：时分多路通信常用的复用方式有频分复用和时分复用两种。它们分别按频率和时间划分信道。

频分复用方式是将信道的可用频带划分为若干互不交叠的频段，每路信号的频谱占用其中的一个频段，以实现多路传输。

时分复用方式是把一条物理通道按照不同的时刻分成若干条通信信道(如话路)，各信道按照一定的周期和次序轮流使用物理通道。这样从宏观上看，一条物理通路就可以“同时”传送多条信道的信息。

发展历史

数字交换方面，早在50年代末就由美国BELL实验室发表了数字电路交换实验成果，并指出了数字交换和数字传输综合的发展前景，但限于当时的元器件条件，仅能停留在实验室而无法投入实际应用。

70年代初，在数字PCM传输大量应用的基础上，法国成功地发展了对PCM数字信号直接交换的交换机，它在控制方面采用程控方式，通话接续则采用电子器件实现的时分交换方式，由于控制部分和接续部分都采用了电子器件，也就实现了全电子交换，这种全电子时分式数字程控交换技术，表现出种种优点，促使世界各国都竞相发展这种程控数字交换技术，其优越性不断得到改进而性能更加优越，成本却不断下降，到了80年代中期，已经发展到不考虑传输和交换的综合，而在全部模拟环境下使用它也比其它交换制度来得便宜；已取代空分模拟程控交换而处于发展全盛时期。

我国在80年代中期引进程控数字交换技术，直接跳越了空分模拟和用户级空分先集中后时分数字化等阶段，一下就从机电式纵横制进入程控数字制式；到90年代中期，已有数干部万门多种制式(如1240、F-150、NEIOX-61、AXE-10、DMSl00、EWSD、ESS5等)程控数字交换机在我国各地电话网内使用，国产的程控数字交换机如C&C08等机型在生产和应用上也已有相当规模。

原理

数字交换的基本原理可说明如下：用户话音的8000Hz样值，经集线器编码成8比特码字以时分复用方式占用复合信号的某一个时隙传送到中央交换机，为用户寻找空闲时隙的操作叫做“时隙匹配”，中央交换机用脉冲移相器把用户话音编码中的某时隙数字作短暂迟延，并连接到被叫用户侧可以占用的空闲时隙随多路复用数字信号传送到被叫集线器，经过解码成为话音信号，使主叫用户与被叫用户可以通话。整个交换接续的过程是在数字信号的基础上进行的，叫做“时隙转换”。这种对隙转换操作由计算机控制。

优点

数字交换采用先进的程控方式，除了具有程控方式的优点以外还有以下优越性。

①体积小、重量轻，节省机房面积。

②由于采用LSI甚至VLSI，机间布线简化，使得可靠性提高。

③交换网络阻塞率小，容量大，动作速度快。

阻塞率是指由于找不到空闲通路而使呼叫不能成功的次数与呼叫总次数之比。由于时分多路复用，使得数字交换网络的容量大而阻塞率甚微，甚至可做到完全无阻塞，从而提高了服务质量。由于阻塞率很小，可以适应较大的话务波动，中继线可以有很高的利用率。

④便于采用PCM传输和灵活地赳网。数字交换可以直接交换数字信号，与PCM传输配合时不需要模数和数模转换，数字交换和数字传输结合在一起，可形成综合数字网。

⑤可适应综合业务数字网的发展。

数字交换机便于开放各种非话音业务，如数据、电报、图象等，从而形成综合业务数字网。

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