電信交換系統

電信交換，又稱為電話交換或電話轉換。在電訊行業中，電話交換就是讓一個連線用電話進行通話的電子系統。中央處理室就是安置各種設備（包括電話轉換機）的場所，連線電話線路並且傳遞通話信息。

基本介紹

• 中文名：電信交換系統
• 外文名：telecommunication switching system

定義

電信交換，又稱為電話交換或電話轉換。在電訊行業中，電話交換就是讓一個連線用電話進行通話的電子系統。中央處理室就是安置各種設備（包括電話轉換機）的場所，連線電話線路並且傳遞通話信息。

在電信領域，交換局或者中心局用於存放連線電話呼叫的交換機。它可以建立鏈路並中轉語音信息，使電話呼叫能夠運作起來。電信交換指的是由交換機提供的服務。

歷史

1878年，康乃狄克州的紐哈芬市開設了第一個電信交換局。交換板用“車身螺絲”製成，話筒蓋和電話繩連線著手柄。它可以同時處理兩路會話。（參見 美國國家公園服務）。

隨後，電話接線員開始處理一到數百個接駁板的組合。每個接線員座位周圍可能有一面到三面接駁板，板上是一排排¼英寸耳機插座，前面還有電話線。每條線都是一路電話線的端點。當呼叫方提起話機，對應的插座附近會有燈亮起，然後接線員可以拿起話筒然後詢問“電話號碼多少？”。隨後，如果電話號碼在他管理的範圍之內，就將插頭插進一個本地的插孔，然後被叫方就開始響鈴了。如果不歸他管轄，他就插進一個交接電路。這時，可能在其他接駁板前面的接線員，也可能千里之外的另一個房間的接線員會進行下一步處理。

1891年3月10日堪薩斯州托貝卡的殯葬工阿爾蒙·斯特羅格發明了斯特羅格交換機，又名步進式交換機。這種設備將電話電路交換技術帶入自動化時代。儘管在原始的專利基礎上有許多擴充和改良，但最為人熟知的設計就是安排10層接觸器每個有10個不同輸出，圍成一個圓弧，然後圓心處設定一個連線到輸入的中心接觸器。當用於撥號電話時，每撥打兩個號碼，第一個號碼使中心接觸器升降到對應的一層，第二個號碼則使它轉動到該層對應的10個接觸器中某一個。

這些步進開關排成一排，其中第一個用來檢測“提機”的用戶線，稱為“線路發現器”，最多可檢測100條。線路發現器將用戶線連至一個“撥號音”線路，使用戶知道已經可以撥號。隨後用戶進行脈衝撥叫，速度為每秒10個脈衝左右（不同的國家有不同的規定）。

基於斯特羅格設計的交換機後來受到縱橫式交換機（又名縱橫制交換機）技術的挑戰。新式電話交換機保證更快的交換速度，並可以接受大約20脈衝每秒的撥號速度，比斯特羅格的10脈衝每秒高約一倍。使用雙音多頻（DTMF）信令的固體繼電器交換機（可以支持按鍵式撥號）在縱橫式交換機徹底取代步進式之前成為最後的贏家。在中國，儘管也有幾種縱橫制交換機（部分為自行研製）投入使用，但尚未普及即被更先進的程控交換機取代。

有一種從脈衝撥號到雙音多頻撥號的過渡技術使用DTMF“連線發現器”將DTMF轉換為脈衝，然後送到舊的步進式或者縱橫式交換機去。這種技術直到1990年代末仍在使用。

基本結構

電信交換系統的基本結構由信息傳送子系統和控制子系統組成。

（1） 信息傳送子系統

信息傳送子系統主要包括交換網路和各種接口，交換網路也叫做交換機構（switching fabric）。A、 交換網路

對於信息傳送子系統來說，交換就是信息（話音、數據等）從某個接口進入交換系統經交換網路的交換從某個接口出去。由此可知，交換系統中完成交換功能的主要部件就是交換網路，交換網路的最基本功能就是實現任意入線和出線的互連，它是交換系統的核心部件。

B、 接口

接口的功能主要是將進入交換系統的信號轉變為交換系統內部所適應的信號，或者是相反的過程，這種變換包括信號碼型、速率等方面的變換。交換網路的接口主要分為兩大類：用戶接口和中繼接口，用戶接口是交換機連線用戶線的接口，如電話交換機的模擬用戶接口，ISDN交換機的數字用戶接口。中繼接口是交換機連線中繼線的接口，主要有數字中繼接口和模擬中繼接口。

（2） 控制子系統

控制子系統是交換系統的“指揮中心”，交換系統的交換網路、各種接口以及其他功能部件都是在控制子系統的控制協調下有條不紊地工作的。控制子系統是由處理機及其運行的系統軟體、套用軟體和OAM軟體所組成的。現代交換系統普遍採用多處理機方式。控制子系統的控制方式（如集中控制、分散控制），多處理機之間的通信機制以及控制系統的可靠性是交換系統控制技術的主要內容。

交換系統的控制子系統使用信令與用戶和其他交換系統（交換節點）進行協調和溝通，以完成對交換的控制。信令是通信網中規範化的控制命令，它的作用是控制通信網中各種通信連線的建立和拆除，並維護通信網的正常運行。

基本功能

通信網中通信接續的類型，即交換節點需要控制的基本接續類型主要有4種：本局接續，出局接續，入局接續盒轉接接續。

（1） 本局接續

本局接續是只在本局用戶之間建立的接續，即通信的主、被叫都在同一個交換局。

（2） 出局接續

出局接續是主叫用戶線與出中繼線之間建立的接續，即通信的主叫在本交換局，而被叫在另一個交換局。

（3） 入局接續

入局接續是被叫用戶線與入中繼線之間建立的接續，即通信的被叫在本交換局，而主叫在另一個交換局。

（4） 轉接接續

轉接接續是入中繼線與出中繼線之間建立的接續，即通信的主、被叫都不在本交換局。

通過分析交換系統索要完成的4種接續類型，可以得出交換系統必須具備的最基本的功能是：

能正確識別和接受從用戶線或中繼線發來的通信發起信號。

能正確接收和分析從用戶線或中繼線發來的通信地址信號。

能按目的地址正確的進行選路以及在中繼線上轉發信號。

能控制連線的建立與拆除。

能控制資源的分配與釋放。

交換系統在電信系統中的地位

電話交換機只是龐大的電信網路中的一小部分。電話系統最艱巨的工作和最昂貴的部分是中心局外面的布線。早期的電信系統中，每個用戶號碼需要從交換機到用戶電話拉一根線。普普通通的一個交換局可能有數萬對線連線到終端盒上（稱為總配線架，MDF）。MDF有保護部件如放電管等防止電源線短路或者外部電壓過高等。典型的電話公司里有一個大資料庫跟蹤每一對用戶線。在1980年代貝爾系統的記錄系統電腦化之前，這些信息是用鉛筆寫在賬本上的。

為了減少外部電路的成本，一些電信公司採用“線對增容”設備來為用戶提供電話服務。這些設備用於在現有銅線已經用完或者在附近就有用戶時，可以減少銅線對的長度，並可以使用ISDN或者DSL這些數字服務。線對增容或者數字環路載波（DLC）放置在中心局以外，通常是在大用戶旁邊，距離中心局有一定距離的地方。

DLC常常指的是用戶環路載波（SLC），在朗訊為其線對增容的專有設備起了專有名字之後，早期的SLC系統（SLC-1）使用模擬載波在中心局和遠端之間通訊。隨後的系統（SLC-96、SLC-5）和其他廠商的DLC產品如線路卡可將模擬信號轉換為數位訊號（使用PCM編碼）。這種數位訊號可以通過銅線、光纜或其他傳輸介質傳送到中心局。其他組件包括用以產生振鈴電流的振鈴發生器和備份電池等。

DLC線路可以配製成通用的（UDLC）或者集成的（IDLC）。通用DLC有兩個終端，一個中心局終端（COT）和遠程終端（RT），其功能是一樣的。兩個終端都直接面對模擬信號，並將它們轉換成數位訊號，並傳送到另一方。有時候，傳送是由獨立設備處理的。在集成的DLC里，不用COT。相反，RT通過數字方式連線到電話交換機。這減少了所需設備的數量。某些標準如Telcordia的TR/GR-008和TR/GR-302涵蓋了DLC。

交換機也用於兩個中心局之間以及長途中心局中。