自動電話交換由“機電”方式向“程控”方式演變，是20世紀電話通信的又一次重大變革。程控電話交換機就是電子計算機控制的電話交換機。它是利用電子計算機技術，用預先編好的程式來控制電話的接續工作。從技術結構上劃分為程控空分用戶交換機和程控數字用戶交換機兩種。前者是對模擬話音信號進行交換，屬於模擬交換範疇。後者交換的是PCM數字話音信號，是數字交換機的一種類型。
基本介紹
- 中文名：程控交換技術
- 外文名：Program control exchange technology
- 類型：技術
- 又稱：自動電話交換
- 出現：20世紀
技術簡介,發展歷史,交換機功能,交換機類型,基本構成,交換網路,用戶電路,出入中繼器,控制設備,信令系統,
技術簡介
自動電話交換由“機電”方式向“程控”方式演變，是20世紀電話通信的又一次重大變革。程控電話交換機就是電子計算機控制的電話交換機。它是利用電子計算機技術，用預先編好的程式來控制電話的接續工作。
發展歷史
1965年5月，美國貝爾系統的1號電子交換機問世，它是世界上第一部開通使用的程控電話交換機。但這還不是時分數字式的，而是所謂“空分”的。什麼叫“空分”？空分就是用戶在打電話時要占用一對線路，也就是要占用一個空間位置，一直到打完電話為止。過去機電式的交換機都是空分方式的。從1965年到1975年這10年間，絕大部分程控交換機都是空分的、模擬的。為什麼不直接實現數位化呢？這是因為交換機中的兩大部分，即公共控制設備部分和通話電路接續部分中，隨著電子器件、積體電路和電子計算機技術的發展解決公共控制設備的電子化、實現計算機控制比較順利；而想要把通話接續部分的金屬接點換成電子接點卻比較困難，因為沒有一種電子接點的開關性能（即開關斷開時的電阻與接通時的電阻之比）能比得上金屬接觸點。
1970年，法國開通了世界上第一部程控數字交換機，採用時分復用技術和大規模積體電路。隨後世界各國都大力開發。進入80年代，程控數字電話交換機開始在世界上普及。程控數字交換與數字傳輸相結合，可以構成綜合業務數字網，不僅實現電話交換，還能實現傳真、數據、圖像通信等的交換。程控數字交換機處理速度快，體積小、容量大，靈活性強，服務功能多，便於改變交換機功能，便於建設智慧型網，向用戶提供更多、更方便的電話服務。因此，它已成為當代電話交換的主要制式。
交換機功能
用戶交換機是機關工礦企業等單位內部進行電話交換的一種專用交換機，其基本功能是完成單位內部用戶的相互通話，但也裝有出入中繼線可接入公用電話網的市區域網路部分和網中用戶通話（包括市通話，國內長途通話和國際長話）。由於這類交換機系單位內部專用，故可根據用戶需要增加若干附加性能以提供使用上的方便。因此這類交換機具有較大的靈活性。用戶交換機是市話網的重要組成部分，是市話交換機的一種補充設備，因為它為市話網承擔了大量的單位內部用戶間的話務量，減輕了市話網的話務負荷。另外用戶交換機在各單位分散設定，更靠近用戶，因而縮短了用戶線距離，節省了用戶電纜。同時用少量的出入中繼線接入市話網，起到話務集中的作用。從這些方面講，使用用戶交換機都有較大的經濟意義。因此公用網建設中，不能缺少用戶交換機的作用。用戶交換機在技術上的發展趨勢是採用程控用戶交換機，採用新型的程控數字用戶交換機不僅可以交換電話業務，而且可以交換數據等非話業務，做到多種業務的綜合交換，傳輸。為各單位組建綜合業務數字網（ISDN）創造了條件。目前已可接入ISDN用戶。SOPHO是世界上首部能處理ISDN業務的綜合信息交換機，無論是提供的接口還是信令方式完全符合ISDN的規範。可以堅信，在未來的ISDN網中程控數字用戶交換機將發揮巨大的作用。
交換機類型
程控用戶交換機有很多種類型，從技術結構上劃分為程控空分用戶交換機和程控數字用戶交換機兩種。前者是對模擬話音信號進行交換，屬於模擬交換範疇。後者交換的是PCM數字話音信號，是數字交換機的一種類型。
如果從使用方面進行分類，可分為通用性程控用戶交換機和專用型程控用戶交換機兩大類。
通用型適用於一般企業、事業單位、工廠、機關、，學校等以話音業務為主的單位。容量一般在幾百門以下，且其內部話務量所占比重較大，一般占總發話話務量的70%左右。目前國內生產的200門以下的程控空分用戶交換機均屬此種類型，其特點是系統結構簡單，體積較小，使用方便，價格便宜，維護量較少。
專用型適用於各種不同的單位，根據各單位專門的需要提供各種特殊的功能。下面分別說明幾種專用型程控用戶交換機：
一.賓館型 賓館型程控用戶交換機出入局話務量大，不需要直接撥入功能（DID），為此話務台功能要強。為滿足客人打長途電話的需要，應具有PAMA(Private Automatic Message Accounting）計費功能。為滿足賓館客房管理軟體，提供了以下功能：
1）.房間控制：客人離店結帳電話自動閉鎖。
2）.留言中心：對臨時外出的客人的來話呼叫，提供留言服務。
3）.客房狀態：隨時提供客房占用，空閒，是否打掃的情況。
4）.自動叫醒：按客人需要，準時叫醒客人。
5）.請勿打擾：為客人提供安靜環境，客人在電話輸入指令後，任何電話不能呼入，但超過一定時限失效。6）.綜合話音和數據系統：使商務辦公人員通過個人計算機從遠處計算機或資料庫，取得重要商業信息及資料。
二. 醫院型：這是裝有醫院特點軟體的專用程控交換機。軟體功能中除具有賓館功能外，還具有呼叫暫存，呼叫轉移，病房緊急呼叫，熱線電話及配合救護車的移動通信接口的功能。
三.銀行型：銀行型專用軟體包括總行和分行間的通信聯絡，呼叫代答，警衛線路，外線保留等。同時具備辦公自動化PABX的功能。
四.辦公自動化型：（OA)
1.辦公室人員需要最現代化的話音通道程控交換機完成一流的話音通信要求。呼出要求快速自動直撥，即縮位撥號功能。呼入要求全自動呼入，即DID(Direct Inward Dialling）功能，避免話務員介入，提高效率。
2. 要解決辦公桌的微機通過程控交換機使用內部的數據資源和外部的資料庫。目前程控用戶交換機能提供傳輸速率為144kb/s的用戶線數字傳輸通道。即2B+ D（64kb/s傳輸話音，64kb/s傳輸數據，16kb/s傳輸信令）。並且通過異步，同步適配器傳輸方式，傳輸電報，傳真，文字及固定圖象等。先進的第四代程控交換機可提供2Mb/s的傳輸通路，還可開展寬頻非話業務，傳輸動態圖象和電視電話等。
3.提供X.25分組交換接口，提高與公用數據網及分組交換網併網能力。
4.具有話音郵遞和電子信箱等功能。
5.辦公室自動化中的程控用戶交換機需要更高的可靠性，否則影響將是十分嚴重的.為此必要的冗餘度是重要的。SOPHO協作開放式辦公自動化系統便是此類型產品的傑出代表，具備先進完善的辦公自動化功能。
五.專網型：具有組網匯接功能的程控用戶交換機應具有多位號碼存儲，轉發能力，直達優先路由選擇，自動迂迴，外線呼叫等級限制，等位撥號，功能透明，遠端集中維護管理及話務台集中設定等。對專網型程控交換機應著重考慮其中繼接口，信令方式與傳輸系統的配合能力。還可能要求具有匯接，長途甚至與農話業務配合功能。隨著技術的不斷進步以及各單位業務增長的需要，還會出現更加新穎的機型。
SOPHO程控數字交換機以其盡善盡美的軟硬體模組化設計，卓越的功能，高度的可靠性，能完全滿足各種類型程控用戶交換機的要求，並在世界各地組成了龐大的各類專用通信網。
基本構成
電話交換機的主要任務是實現用戶間通話的接續。基本劃分為兩大部分：話路設備和控制設備。
話路設備主要包括各種接口電路（如用戶線接口和中繼線接口電路等）和交換 （或接續）網路；控制設備在縱橫制交換機中主要包括標誌器與記發器，而在程控交換機中，控制設備則為電子計算機，包括中央處理器（CPU），存儲器和輸入 /輸出設備。
程控交換機實質上是採用計算機進行“存儲程式控制”的交換機，它將各種控制功能，方法編成程式，存入存儲器，利用對外部狀態的掃描數據和存儲程式來控制，管理整個交換系統的工作。
交換網路
交換網路的基本功能是根據用戶的呼叫要求，通過控制部分的接續命令，建立主叫與被叫用戶間的連線通路。在縱橫制交換機中它採用各種機電式接線器（如縱橫接線器，編碼接線器，笛簧接線器等），在程控交換機中目前主要採用由電子開關陣列構成的空分交換網路，和由存儲器等電路構成的時分接續網路。
用戶電路
用戶電路的作用是實現各種用戶線與交換之間的連線，通常又稱為用戶線接口電路（SLIC,Subscriber Line Interface Circuit）。根據交換機制式和套用環境的不同，用戶電路也有多種類型，對於程控數字交換機來說，目前主要有與模擬話機連線的模擬用戶線電路 (ALC）及與數字話機，數據終端（或終端適配器）連線的數字用戶線電路（DLC）。模擬用戶線電路是適應模擬用戶環境而配置的接口，其基本功能有： .
饋電（Battery feed)：交換機通過用戶線向共電式話機直流饋電； .
過壓保護（Overvoltage Protection): 防止用戶線上的電壓衝擊或過壓而損壞交換機..
振鈴（Ringing）：向被叫用戶話機饋送鈴流..
監視（Supervision）：藉助掃描點監視用戶線通斷狀態，以檢測話機的摘機，掛機，撥號脈衝等用戶線信號，轉送給控制設備，以表示用戶的忙閒狀態和接續要求..
編解碼（CODEC）：利用編碼器和解碼器（CODEC），濾波器，完成話音信號的模數與數模交換，以與數字交換機的數字交換網路接口..
混合（Hybrid）：進行用戶線的2/4線轉換，以滿足編解碼與數字交換對四線傳輸的要求..
測試（Test）：提供測試連線埠，進行用戶電路的測試。
這7種功能常用第一個字母組成的縮寫詞（BORSCHT）代表。對於模擬程控交換機，不需要編解碼功能；而在數字程控交換機中，除某些特定套用的小型交換機利用增量調製方式外，其它大部分均採用PCM編解碼方式。數字用戶線電路是為適應數字用戶環境而設定的接口，它主要用來通過線路適配器（LAM）或數字話機（SOPHO-SET）與各種數據終端設備(DTE）如計算機，印表機，VDU，電傳相連。
出入中繼器
出入中繼器是中繼線與交換網路間的接口電路，用於交換機中繼線的連線。它的功能和電路與所用的交換系統的制式及局間中繼線信號方式有密切的關係。對模擬中繼接口單元（ATU），其作為是實現模擬中繼線與交換網路的接口，基本功能一般有：1.傳送與接收表示中繼線狀態（如示閒，占用，應答，釋放等）的線路信號。2.轉發與接收代表被叫號碼的記發器信號。3.供給通話電源和信號音。4.向控制設備提供所接收的線路信號。對於最簡單的情況，某一交換機的中繼器通過實線中繼線與另一交換機連線，並採用用戶環路信令，則該模擬中繼器的功能與作用等效為一部“話機”。若採用其它更為複雜的信號方式，則中繼器應實現相應的話音，信令的傳輸與控制功能。數字中繼線接口單元（DTU）的作用是實現數字中繼線與數字交換網路之間的接口，它通過PCM有關時隙傳送中繼線信令，完成類似於模擬中繼器所應承擔的基本功能。但由於數字中繼線傳送的是PCM群路數位訊號，因而它具有數字通信的一些特殊問題，如幀同步，時鐘恢復，碼型交換，信令插入與提取等，即要解決信號傳送，同步與信令配合三方面的連線問題。數字中繼接口單位的基本功能包括幀與復幀同步碼產生，幀調整，連零抑制，碼型變換，告警處理，時鐘恢復，幀同步搜尋及局間信令插入與提取等，如同模擬用戶電路的BORSCHT,也可將數字中繼單元的上述8種功能概括為GAZPACHO。
控制設備
控制部分是程控交換機的核心，其主要任務是根據外部用戶與內部維護管理的要求，執行存儲程式和各種命令，以控制相應硬體實現交換及管理功能。程控交換機控制設備的主體是微處理器，通常按其配置與控制工作方式的不同，可分為集中控制和分散控制兩類。為了更好的適應軟硬體模組化的要求，提高處理能力及增強系統的靈活性與可靠性，目前程控交換系統的分散控制程度日趨提高，已廣泛採用部分或完全分散式控制方式。
信令系統
在交換機內各部分之間或者交換機與用戶，交換機與交換機間，除傳送話音，數據等業務信息外，還必須傳送各種專用的附加控制信號（信令），以保證交換機協調動作，完成用戶呼叫的處理，接續，控制與維護管理功能。按信令的作用區域劃分，可分為用戶線信令與局間信令，前者在用戶線上傳送，後者在局間中繼線上傳送。如果按信令的功能劃分，則可分為監視信令，地址信令與維護管理信令。
用戶線信令
它是在用戶與交換機之間用戶線上傳送的信令。對於模擬電話用戶線，這種信令包括：
一.監視信令 此信令反映直流用戶環路通斷的各種用戶狀態信號，如主叫用戶摘機（off-hook）（呼出占用），主叫用戶掛機（on-hook）（正在清除或拆線）及被叫用戶摘機（應答），被叫用戶掛機（反向清除或拆線）。交換機檢測到這些信號時便會執行相應的軟體，產生有關的動作，如交換機向主叫用戶發撥號音或忙音，回鈴音等，或向被叫用戶饋送振鈴信號等。
二.地址信令（被叫號碼） 此信令為主叫用戶傳送的被叫號碼，交換機識別後控制交換網路進行接續。目前廣泛套用的模擬話機有兩類：脈衝式話機與雙音頻式話機。
1.直流脈衝信號 撥號盤話機或脈衝式按鍵式話機傳送直流脈衝信號，通過話機撥號控制用戶環路電路斷續而產生直流脈衝串。
2.雙音多頻信號 程控交換機的快速多頻按鍵話機所傳送的撥號信號，不再用脈衝而用同時傳送的“雙音”表示一個數字。
局間信令此信令是在交換機或交換局之間中繼線上傳送的信號，用以控制呼叫的接續。由於目前使用的交換機制式和中繼傳輸信道類型很多，組網涉及面廣，因而局間信令比較複雜。為保證通信網中交換機互通，必須建立統一的國際與國內標準。根據信令通道與話音通路的關係，可將局間信令分為隨路信令（CAS,Channel Associated Signalling）與共路信令（CCS,Common Channel Signalling）；若按信道與信號的形式，又可分為直流，交流與數字型信令。如同用戶線信令，也可將局間信令按功能分為監視信令，地址信令與管理信令。各種機電式交換機都採用隨路信令，雖然目前程控數字交換機仍多採用隨路信令，但它一般具有採用共路信令的功能與潛力。為充分發揮程控數字交換系統的優點，採用先進的共路信令是當前程控交換技術的一個重要發展方向。
一. 隨路信令 將話路所需要的控制信號由該話路本身或與之有固定聯繫的一條信令通道來傳送，即用同一通路傳送話音信息和與其相應的信令。
二.共路信令 將一組話路所需的各種控制信號集中到一條與話音通路分開的公共信號數據鏈路上進行傳送。CCITT No.7號信令是一種目前最先進，套用最廣泛的國際標準化共路信令系統，由於它將信令和話音通路分開，可採用高速數據鏈路傳送信令，因而具有傳送速度快，呼叫建立時間短，信號容量大，更改與擴容靈活及設備利用率高等特點，最適用於程控數字交換與數字傳輸相結合的綜合數字網和未來綜合業務數字網。
