程控交换原理综述报告

综述报告

一、程控交换机的发展史——从人工交换到自动交换

“交换机”是一个舶来词，源自英文“Switch，原意是“开关”，我国技术界在引入这个词汇时，翻译为“交换”。

第一个研究发明自动电话的人是一个名叫阿尔蒙.B.史端乔的美国人，他是美国堪萨斯城一家殡仪馆的老板。他发觉，电话局的话务员不知是有意还是无意，常常把他的生意电话接到他的竞争者那里，使他的多笔生意因此丢掉。为此他大力恼火，发誓要发明一种不要话务员接线的自动接线设备。从1889年到1891年，他潜心研究一种能自动接线的交换机，结果他成功了。1891年3月10日，他获得了发明“步进制自动电话接线器”的专利权。1892年11月3日，用史端乔发明的接线器制成的“步进制自动电话交换机”在美国印第安纳州的拉波特城投入使用，这便是世界上第一个自动电话局。从此，电话通信跨入了一个新时代。但是自动电话的大踏步发展是在20世纪。到20世纪20年代，世界上还只有15％的电话是自动电话。随着自动电话技术的发展和进步，到20世纪50年代，世界上已有77％的电话是自动电话了。

史端乔发明的自动电话交换机的制式，为什么叫做“步进制”？这是因为它是靠电话用户拨号脉冲直接控制交换机的机械作一步一步动作的。例如，用户拨号“1”，发出一个脉冲，这个脉冲使接线器中的电磁铁吸动一次，接线器就向前动作一步。用户拨号码“2”，就发出两个脉冲，使电磁铁吸动两次，接线器就向前动作两步，余类推。所以，这种交换机就叫做“步进制自动电话交换机”。 1919年，瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了一种自动接线器，叫做“纵横制接线器”，并申请了专利。1929年，瑞典松兹瓦尔市建成了世界上第一个大型纵横制电话局，拥有3500个用户。

“纵横制”的名称来自纵横接线器的构造，它由一些纵棒、横棒和电磁装置构成，控制通过电磁装置的电流可吸动相关的纵棒和横棒动作，使得纵棒和横棒在某个交叉点接触，从而实现接线的工作。

电信通信按传送信号的方式不同，可分为模拟通信和数字通信两大类。电话是模拟通信，因为传送说话声音的电信号是“模仿”说话人的声音变化的；而电报是数字通信，因为它传送的是只有“有”和“无”两种状态的脉冲组合信号。

常见的模拟通信有电话、电视等，常见的数字通信有电报、数据通信（计算机通信）等。过去，数字通信在整个通信中只占很小的比重。近年来，随着电子计算机的日益广泛应用，数字通信的需求急剧增长。同时由于大规模和超大规模集成电路的迅速发展以及计算机技术、数字信号处理技术的日益发展，电话通信技术也在一步步向数字化的方向发展。所谓电话的数字化就是在电话传送时先把模拟的电话信号变换成数字信号，在接收时再把数字信号恢复成模拟信号。这样做看起来是增加了变换的过程，但是在现代技术条件下，这样做能提高电话通信的质量和效率，而且还更为经济。实现电话通信数字化的技术叫做“脉冲编码调制”技术。脉码调制技术的应用现在已经遍及全世界，到1990年已经出现了在一对线上能传送30240路电话的脉码调制系统。脉码调制技术使电话通信得以向高速、大容量、长距离的方向发展，它正在逐步取代模拟通信。

电话通信数字化后，使电话网不仅可以通电话，而且可以在数字化的电话网中传送各种通信，使电话网成为所谓的“综合业务数字网”（简称ISDN）。这又是20世纪电信的一大成就。

二、程控交换技术

自动电话交换由“机电”方式向“程控”方式演变，是20世纪电话通信的又一次重大变革。程控电话交换机就是电子计算机控制的电话交换机。它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上第一部开通使用的程控电话交换机。但这还不是时分数字式的，而是所谓“空分”的。空分就是用户在打电话时要占用一对线路，也就是要占用一个空间位置，一直到打完电话为止。过去机电式的交换机都是空分方式的。从1965年到1975年这10年间，绝大部分程控交换机都是空分的、模拟的。

1970年，法国开通了世界上第一部程控数字交换机，采用时分复用技术和大规模集成电路。随后世界各国都大力开发。进入80年代，程控数字电话交换机开始在世界上普及。

程控数字交换与数字传输相结合，可以构成综合业务数字网，不仅实现电话交换，还能实现传真、数据、图像通信等的交换。程控数字交换机处理速度快，体积小、容量大，灵活性强，服务功能多，便于改变交换机功能，便于建设智能

网，向用户提供更多、更方便的电话服务。因此，它已成为当代电话交换的主要制式。

三、程控的现状

无线电话是20世纪的重大发明。无线电通信虽是1895年发明的，但无线电话却是在20世纪初发明了真空三极管之后才出现的。1915年首次成功地实现了跨越大西洋的无线电话通信；1927年在美国和英国之间开通了商用无线电话。当时的越洋无线电话通信是利用短波无线电波能从电离层折射返回地面这一特性。30年代发现了超短波，40年代发现了微波。超短波和微波都不能从电离层反射，具有直线传播的特性，能穿过电离层；它们在地面上只能以视线距离传播。人们利用这种特性开发了多路无线接力通信。超短波接力通信可以传送30路以下的电话；微波接力通信可以传送几千路电话，还可以用来传送彩色电视。

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站或卫星转发器的微波通信。卫星通信可以在大面积范围内进行高质量的通信，已经成为全球远距离和洲际通信的重要手段之一。

70年代后期出现的蜂窝式移动电话系统，是无线电话的重大发展，迅速在世界各国投入使用。90年代人们提出了覆盖整个地球的低地球轨道卫星移动电话系统，把移动电话系统的基站设在卫星上，可覆盖整个地球，使用户能在任何时间、任何地点与任何人进行通信的“个人通信”成为可能。

不论是人工交换还是程控交换，都是为了传输语音信号，是需要独占线路的“电路交换”。而以太网是一种计算机网络，需要传输的是数据，因此采用的是“包交换”。但无论采取哪种交换方式，交换机为两点间提供“独享通路”的特性不会改变。就以太网设备而言，交换机和集线器的本质区别就在于：当A发信息给B 时，如果通过集线器，则接入集线器的所有网络节点都会收到这条信息（也就是以广播形式发送），只是网卡在硬件层面就会过滤掉不是发给本机的信息；而如果通过交换机，除非A通知交换机广播，否则发给B的信息C绝不会收到（获取交换机控制权限从而监听的情况除外）。

目前，以太网交换机厂商根据市场需求，推出了三层甚至四层交换机。但无论如何，其核心功能仍是二层的以太网数据包交换，只是带有了一定的处理IP 层甚至更高层数据包的能力。