电话交换

通信技术术语

电话交换是指在两个（或多个）电话机之间临时接通通话电路，以实现电话用户之间通话的接续过程。有人工电话交换和自动电话交换。人工电话交换过程中的接线、拆线等作业完全由话务员手工操作完成；自动电话交换则由发话人自拨收方电话号码，电话便自行接通，电话交换过程中的接线、拆线等作业完全由电话交换机进行。

发展

电话交换技术的进步经历了人工交换、机电交换、电子交换和程控数字交换4个主要阶段。

人工交换是一种通过电话交换员手动完成通话双方线路接续的交换方式。用户话机分为磁石和共电两种，磁石话机需要用户自备干电池，共电话机由交换机统一供电。每个用户线在人工交换台设有一个塞孔（固定不动）和一个带插头的塞绳（可拉出伸长）。当某用户作为主叫时，通过本话机告知话务员被叫号码或姓名，话务员把主叫用户的塞绳拉出插接到要通话的对方塞孔中，并向对方振铃叫出对方完成通话；当某用户作为被叫时，主叫方的塞绳就会由话务员插接到己方塞孔上，完成双方通话回路的连通。人工交换机最早出现于1878年，由于它是以人作为交换动作的控制没备，因此转接效率低、速度慢、劳动强度大，是一种最原始的交换方式。

机电交换是利用电磁机械动作来控制通话双方线路接续的一种自动交换方式。1891年，美国人阿尔蒙·B·史端乔发明了“步进制自动电话接线器”。1892年，用这种接线器制成的“步进制自动电话交换机”正式投入使用。步进制电话交换机依靠用户话机的拨号脉冲来直接控制机械继电器的吸合，使接线器的接线端子爬升、旋转，从而完成线路触点的接通。这种机械式的交换方式机件磨损大、寿命低、噪声大，但它毕竟实现了机械代替人工的操作。

1919年，瑞典人帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了“纵横制接线器”。以纵横制接线器生产的纵横制交换机于1926年首先在瑞典投入使用。纵横制交换机依靠用户拨号，通过一个公共控制设备（记发器和标志器）间接地控制接线器的动作。这个公共控制设备的功能类似于人工交换中的话务员，负责接收用户的拨号，并进行存储、计数、转发等工作。相比步进制交换方式，纵横制交换机的机械动作少了很多，而且采用耐磨贵重金属制作接触点，因此动作噪声小、磨损和机械维修工作量也小，工作寿命也大大延长。

20世纪40年代以后，随着半导体电子技术的发展，电话交换机开始了由机电交换阶段逐步向电子控制阶段转换的过程。交换机的逻辑控制部分采用半导体器件实现起来较为容易，因而首先被电子元器件所代替。但线路接续部分受当时技术水平的限制，很难找到一种电子开关能比机械金属触点的电阻更小并且成本更低的接线器。虽然后来出现了接线速度能够与电子元器件相近的干簧接线器，但仍然属于一种半电子或准电子式交换机。

1965年，由美国贝尔公司研发成功的第一台程控交换机No.1问世。这是首次采用存储程序控制技术实现的电话交换系统。但该系统传输的是模拟语音信号，线路的接续部分采用的仍然是空分交换方式。所渭空分交换是指通话双方的线路接通后直到通话完成为止，线路始终处于物理接通状态，通话完成后还要在物理上拆除连接，恢复原始状态。

1970年，法国拉尼翁开通了第一台真正意义上的程控数字电话交换机E-10。其控制部分直接由计算机完成，而接续部分则完全实现了PCM数字语音编码信号的时分交换。

进入20世纪80年代以后，程控数字电话交换机逐渐在世界范同内普及，并成为电话交换通信系统的主流。如今，程控数字电话交换网已经发展成支持非话业务的综合业务数字网，伴随着计算机网络技术和专用集成电路的进步，逐渐与分组交换网融合在一起，形成具有高度可靠性和灵活性的数字通信网。具有软交换特色的交换网成为下一代网络（NGN）的核心概念，并逐渐被越来越多的客户和运营商所接受。

基本原理

通信是人与人之间通过某种介质进行的信息交流与传递。从广义上说，无论采用何种方法，使用何种介质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。当传输介质采用电信号时，称为电通信，简称为“电信”。

公元968年，我国发明了一种称为“竹信”的东西，它由两个小竹筒和连接它们的绳子组成。使用竹筒，一方可以听见另一方小声说话的声音。竹信被认为是电话的雏形。19世纪30年代，人们开始探索利用电磁现象来传送音乐和话音。1876年，美国人贝尔发明了电话。1877年，在波士顿架设的第一条电话线路沟通了查尔斯·威廉斯先生的各个工厂以及他在萨默维尔的私人住宅。同年，有人第一次用电话给《波士顿环球报》发送了新闻消息，从此开始了公众使用电话的时代。

电话通信的最基本原理就是每个用户使用一部电话机，用导线将电话机连接起来，通过声电转换，使两地用户可以互相通话。如果三部电话机彼此间要成对通话，则需要用三对线将它们分别连接起来。以此类推，若有Ⅳ部电话，则就需要N(N-1)/2对连线，才能使N部电话机间任意成对通话。

不难看出，当电话机很多时，所需的连接线数量非常大。这不仅降低了网络线路利用率、增加了建设投资，而且电话机与大量连线相接在实际工程安装中也是很难实现的。此时可在用户分布密集中心处安装一个公共设备，任意两个用户通话时，均由公共设备实现连通。通话结束后再将线路拆除，以备其他用户使用。这个公共设备就是电话交换机。

功能模型

电话交换曼完成任意两个用户之间的通话接续，为此，交换机一般需要具备如下功能：

(1)及时发现用户的接入请求。

(2)根据用户拨号，控制、建立和拆除主、被叫之间的接续。

(3)支持多用户同时接续并且互不干扰

(4)根据用户的不同业务需求提供不同的交换业务，如转移呼叫、呼出限制等。

交换机可以控制的呼叫类型包括：本局呼叫、出局呼叫、入局呼叫和转接呼叫。本局呼叫是指本局用户之间的接续；出局呼叫是指本局用户与出中继之间的接续；入局呼叫是指入中继与本局用户的接续；转接呼叫是指人中继与出中继之间的接续。

根据上述功能要求可以得出电话交换的功能模型，其中终端接口模块用实现交换机与外部设备的连接，其功能分为两部分，一部分与本地用户设备连接，另一部分与其他交换机通过中继线连接。接续功能模块用于完成任意两个用户之间的接续通路，控制功能模块则控制建立或拆除接续。

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