电话交换系统制式与发展简史

            公用网交换机是用于公用网(Public Switched Telephone Network -PSTN)中的交换机,容量较大o汇接交换机通常也接有市话用户，而成为市/汇交换机。为了满足不同的需要，市话与长话功能也 可以合一七成为长市合一交换机。农话网也是公用网的一部分，县城 的妄换机可以采用长市农合一交换机。专用网交换机是指在铁道、交通、电力、石油以及军事通信网内 使用的交换机，要符合专用网的要求，通常要求具有强的组网能力。用户交换机也是专用交换机，通常在工厂、机关、学校等单位内部使用。现代的程控数字用户交换机容量范围也较宽广，并具有较强 的组网能力，也可以用于专用网或农话网。

            自从1876年贝尔发明电话以后，为适应多个用户之间的电话交换，在1878年出现了第一部人工磁石交换机,1891年又出现了人工 共电交换机。共电式比磁石式有所改进,但由于仍是人工接线，接线 速度慢，用户使用也不方便。1892年开通了第一个自动电话局，采用史端乔在1891年发明的自动交换机，称为史端乔交换机。用户通过话机的拨号盘，控制电话局中的电磁继电器与上升旋转型选择器的 动作,可以完成电话的自动接续。从此,电话交换开始由人工时代迈 入自动化的时代。

史端乔式自动交换机最先在美国开通后，不久又出现了德国西 门子式自动交换机。虽然在选择器结构和电路性能等方面有所改进, 但共同的特点仍然是由用户话机发出的号盘脉冲直接控制交换机的 动作，都称为步进制,属于直接控制方式。稍后，又出现了旋转制与升降制，开始引入间接控制的原理。用户的拨号脉冲由记发器接收后转发，以控制接线器的选择动作。采用记发器可以进行译码，增加了选择的灵活性，而且可以不一定按十进 位工作。旋转制选择器中的弧刷是作旋转运动,升降制是作上升下降 的直线运动，均称为机动制。不论是步进制还是机动制，接线器均须进行上升和/或旋转动作，噪声大，易于磨损,通话质量欠佳，维护工作量大。由继电器接点组成交叉矩阵的全继电器制的动作轻微，磨损减少，但只能做成小容量的交换机。

            纵横制交换机的出现，采用了比较理想的接线器并引入了公共控制方式,可以说是交换技术迈入自动化以后具有重要意义的转折点。纵横制起先是在瑞典和美国获得较广泛的应用。1926年，容量为4000门的第一部城市用纵横制交换机在瑞典投入使用，以后又在 农村推广使用。50年代初，瑞典爱立信公司开始大量生产和出口纵 横制，有ARF、ARM、ARK等系列。美国在1938年开通1号纵横 制，1943年开通四线制的4号长途纵横制、1948年又开通5号纵横 制。这样，到50年代初，纵横制交换系统的研制和发展，已达到了比 较完善和成熟的阶段。日本的纵横制在标准化、性能和经济性等方面，都有所改进和提高,研制了系列化的产品，如C400.C460用于市话,C63、C82用于长 话o C410具有集中小交换机(Centrex)功能。法国:英国也都研制了 自己的纵横制，如法国的潘特康特型,英国的5005型等。

            我国从50年代后期也致力于纵横制的研制，并陆续定型和批量生产。主要的型号有用于市话的HJ921型，用于长话的JT801理,后 者采用编码纵横接线器。此外还有HJ9O5型和HJ906型，属于用户 交换机。纵横制交换机中大量采用的纵横接线器和继电器仍是电磁元 件，与步进制、机动制同属于机电式。但是在机电式中,纵横制是最先 进的一种。与其它机电式比较，纵横制有两个主要的特点。第一个特点是采用贵金属接点的纵横接线器，杂音小，通话质量好，而且不易磨损,寿命长，维护工作量较少。第二个特点是采用公共控制方式，将 控制功能与话路设备分开，使得灵活性高，便于汇接和选择迂回路由，并由于性能全，接续快,能查定主叫用户号码，也便于实现长途自动交换。

综上所述，从20世纪初到50年代,布控方式的机电式交换机的 发展日臻完善。在话路接续方面,从笨重、结构复杂的选择器发展到 比较完善的纵横接线器;在控制方式上，从十进制直接控制(Direct Control)逐步发展到间接控制(Indirect Control),以至完全的公共 控制(Common Control)方式。

            公共控制方式的出现，使得话路设备和控制设备可以各'自采用 先进的技术」在话路设备方面，又陆续出现以笛簧接线器、剩簧接线器或螺簧接线器组成的交换网络，以及CMOS集成化交叉矩阵;在控制设备方面，则用集成化的数字电路取代继电器。这些都使布控交 换机的接续速度提高，体积缩小，并降低成本。但由于电子计算机的 迅速发展，就基本上跳越了布控的电子交换机,而立即跨入程控电子 交换机的时代。

            1965年，美国首先开通了 1号ESS,引入了程控交换技术，是交换技术发展中又一个具有重大意义的转折点。从此，各国纷纷致力于程控交换系统的研制，使之显示了巨大的优越性和生命力

(1)程控交换的优越性

程控交换的优越性可以概括如下:

①灵活性大适应性强

            程控方式能适应通信网的各种网路环境、性能要求和各种变化， 在诸如编号计划、路由选择、计费方式、信令方式和终端接口等方面， 都具有充分的灵活性和适应性。

②能提供多种新服务性能和新业务

            程控方式主要依靠软件可提供多种新服务性能，如箱位.拨号、热 线、闹钟服务、呼叫等待、呼叫转移、会议电话等。还便于实现综合交 换，提供话音和非话业务。

③便于采用公共信道信令系

            公共信道信令(Common Channel Signalling CCS),或称为共路信令，是在与话路分开的信令数据链路上集中传送大量话路的信令，信令容量大，传送速度快。信令链路实际上就是在两个交换系• 统的处理机之间相连的高速数据链路，由处理机快速处理、编制各条 话路的信令，对信令的传送进行有效的控制和管理。

④易于实现维护自动化和集中化

            程控方式充分利用软件进行故障处理和故障诊断，自动切换故障部件，并将故障定位到一块或几块印制电路板上，使维护工作量降至最低。还可设立集中维护操作中心(Centralized Maintenance and Operation Center CMOC)，对所属各局进行集中的操作维护，减少维护人员。

⑤便于运行管理

            通过人机通信，便于进行日常的运行管理。还可以自动收集和输 出反映运行状况的大量数据，例如各种话务统计数据，可以更为及时而准确地了解服务质量，并作为设备、路由等方面调整的依据。

⑥减少了机房面积和负荷

            由于采用电子器件，减少了设备的体积和重量，节省了建筑费 用0与纵横制相比，还可节省大量的有色金属。

(2)模拟程控交换系统的发展概况

            贝尔系统的1号ESS开通后，又陆续研制了 2号ESS、3号 ESS」号和2号ESS开始都采用铁簧接线器，驱动电流大,3号ESS 采用剩磁笛簧接线器，体积缩小，工作可靠。以后,1号和2号ESS也 改用剩簧接线器。在中央处理机方面,1号ESS后来换用了 1A处理 机，工作速度和呼叫处理能力均大有提高。美国GTE公司也研制了 1号 EAX。

日本在1969年于东京开通DEX — 2,这是日本第一部投用的 控交换机？为了降低成本，又改为DEX-21型，最后定型为D10型， 成为日本集广使用的一种标准型式。第一部D10于1972年在东京 开通。D10适用于万门以上的大局,D20和D30则适用于中小容量 局。

            “法国风［964年起制订了规模较大的电子交蓼机研制睛发展计 划?经过、系列试验,定型为E—1系列，有E10.E11.E12,其中E11 为模拟程控,E10和E12为数字程控。E11是在梅特康特L(Metcon- ta L)的基础上，按照法国的要求而设计，交换网络采用螺簧或剩簧 接线器，适用于大型市话局，使用两套ITT 3200专用处理机，埴务存担方式工作。

瑞典爱立信公司研制的AKE120于1968年开通屎用缜码接线器。后又研制了 AKE12,于1971年开通。1972年开始研制AXE10 模拟程控交换机，于1976年开通。AXE10采用两级处理机：区域处理机和中央处理机。

            德国从1968年起积极开展标准制式EWS系列的研制,EWSO 与EWSF为模拟交换机，前者用于市话,后者用于长话，EWSD为数 字交换机o 1973年开通了 EWSO试验局。模拟的EWS交换机采用 密封充气保护的小型磁保持继电器组成交换网络。

交换系统的硬件与软件均趋向于模块化设计，以便于扩充，提高 灵活性、适应性和可靠性。程序的编制早期采用汇编语言。为了提高 大型软件系统的开发效率，不少国家推出了专用的高级语言，如法国 的PAPE语言,瑞典的PLEX语言，日本的DPL语言，美国的EPL语言等。对于实时性要求高、注重代码效率的程序仍然使用汇编语言。随着模拟程控的发展，为提高软件生成效率，向各种类型、容量 的交换局提供局文件（包括系统程序、局数据和用户数据），各国都普 遍重视支援系统的开发，建立了软件中心。

            法国在1970年开通的E10A是首次投用的数字交换机,从此开始了数字交换的新时代。

（1）交换的优越性
数字交索必然采用先进的程控方式，故除去上述程控方式的优 点以外，还显示了以下的优越性：

①体积小，重量轻,显著节省机房面积。
在模拟交换机中，话路 设备占有很大的比重。在数字交换机中，由于大量采用大规模或超大 规模集成电路（LSI或VLSI）,并且是时分多路复用，从而显著缩小 了体积和节省了机房面积。据一般估计，数字交换机比模拟程控交换 机的机房面积缩小一半，而仅为机电式交换机机房面积的1/6〜 1/10。

②可靠性高。
由于大量采用大规模集成电路甚至超大规模集成 电路，以及机间布线简化，使可靠性显著提高。

③交换网络阻塞率很低，容量大，动作速度快。
由于采用时分多 路复用，使得数字交换网络的容量大而阻塞率甚微,甚至完全无阻 塞，提高了服务质量。由于阻塞率很小,可以适应较大的话务负荷波 动,中继线可以有很高的利用率。由LSI或VLSI构成的数字交换网 络可以高速工作,与处理机配合方便。

④便于采用数字中继和灵活组网。
用PCM传输的数字中继便- 于和数字交换机配合，不再需要模数和数模转换，传输质量好。数字 交换和数字传输结合在一起，可构成综合数字网（Integrated Digital Network—IDN）（还便于设置远端模块，使得网的结构更加灵活

而经济。

⑤适应综合业务数字网的发展。
数字交换机有利于开放各种非 话业务，如数据、文本、图像等业募'，从而在综答数字网的基础上，向 综合业务数字网(Integrated Services Digital Network ISDN)。

(2)数字程控交换系统的发展概况：

            从60年代后期起，美国贝尔系统经过几年的努力，推出了大型 长途数字程控交换系统4号ESSO第一个4号ESS局于1976年在 芝加哥开通。4号ESS容量为107000线，处理能力为550k BHCA, 采用双套1A处理机同步工作，并采用信号处理机，以使轻1A处理 机的负荷。4号ESS还采用了公共信道局间信令方式(Common Channel Inter-office Signalling——CCIS)；类泅于 CCITT 的 6号 CCSo采甬CCIS后，长途电话的接续时间大为减少。美国向数字化过渡的方针是先使长途交换数字化。随着数字化的迅速发展s又研制了市话数字交换机5号ESS。5号ESS采角分散 控制的模块结构，可适用于较小容量直到10万门「80年代攵并发了 更先进的5ESS-2000,以适应通信网向宽带化、智能化的发展。在交换机内部采用了 32Mb/s的光缆传输链路，提高了抗噪声能力和简 化了机架布线。编程语言采用C语言。GTE公司也研制了 3号EAX 和5号EAX,前者为长途数字交换机，后者为市话数字交换机」法国非常重视数字交换，从一开始就与模拟程控交换机并行研 制，而且先用于市话网o在1970年开通的E10A型是世界上首先应 用的数字交换机，但非完全的SPC方式，而是程序逻辑控制，交换网 络为单级T,容量不很大。在E10A的基础上又推出E10B、E12、 E10S等型号。E10B采用TST网络,E12是TSSST网络。法国的汤 姆逊公司也曾研制了 MT系列，包括MT20、MT25、MT30和 MT35o

            瑞典在成功地开通模拟的AXE10程控交换机的同时,又积极 投入数字交换系统的研制，使AXE10向圣数字化过渡《第一部AXE10数字市话交换机于1978年在芬兰开通，在国内也陆续开通 多个话局。AXE1O数字型与模拟型的总体结构相似，只需更换有关硬件模块与软件模块，即能将模拟型转为数字型。首先考虑的是选'组级的数字化，用数字选组级代替模拟选组级，后来又将用户级实现数字化。日本在国内使用D6O长途数字交换机和D7。市话数字交换机, 这是通过DTS-1型数字交换机的试用而定型的o此外，富士通公司 研究了 FETEX-15O,日本电气公司研制了 NEAX6"日立公司研 制THDX1O,主要供出口用。

            竭项加拿大北方电信公司在70年代中期开始了数字交换系统DMS 系列的研制,包括远端模块DMS1、中小容量市话交换机DMS10.大 容量市话交换机DMS100.长话交换机DMS200和国际受换机 DMS300。1977年开通了 DMS1和DMS10,以后又陆续开通了 DMS200.DMS100和DMS300。在80年代又更新为DMS超节点系列。德国在1979年决定集中研制以未来ISDN为基础的数字交换 系统EWSD,80年代初开始使用o EWSD的交换网络是TSBT结构, 随不同局规模配置S级。中小容量的DE3型、DE4型采用单S级,即 TST网络;大容量DE5型的S级为3级，即TSSST网络。EWSD采 用CCITT的CHILL语言编程。

            国际电话电报公司(ITT)开发了具有特色的12系统，在1981 年选定S1240为发展对象,1982年在比利时、德国相继开通了几个 市话局和长话局。S124O的设计目标是全数字化、全使用范围、全分 布式控制、对故障保险和对未来保隆。该系统取消了传统的中央处理 机，而将控制功能分散到各个外围模块的终端控制单元，并配置一些 辅助控制单元完成较高层的呼叫控制功能，如数字分析和资源忙闲 管理等oS1240采用CHILL语言和8086汇编语言编程。后来,S1240 归入法国阿尔卡特公司的1000系列。

除去上述系统外，主要的数字程控交换系统还有英国的系统

            荷兰的PRX-D,意大利的Proteo和UT型，丹麦的DX-200 型等。巴西也推出了 TROPICO数字程控交换系统,韩国则研制了 TDX-10 系统。

在早期曾有过发展模拟程控还是数字程控之争，但进入80年代 以来，数字程控由于具有巨大的优越性，而确立了作为发展方向的地 位。当然，其间也有一个发展过程。早期出现的数字市话交换机的用 户级并未数字化，而是采用模拟用户级，在用户级集中后再进行模数 转换，以降低由于大量使用单路编译码器(Codec)而引起的成本激 增。随着大规模集成电路技术的进展.Codec的成本日益下降，每个 用户电路可以使用Codec,从而使用户级数字化，成为全数字交换 机。例如,AXE10和NEAX61等都是先使用模拟用户级，而后改为 数字用户级，也就是经历了从混合数字交换机走向全数字交换机的 过程。数字交换机中的用户电路功能复杂，用户电路的高集成化、全 固化及其价格，仍然是影响数字市话交换机的成本、性能和功耗的很 大因素。

            数字交换网络有TSnT和SnTS^两种基本结构，由于存储器价 格下降等因素，目前已趋向于TSnT型。此外,还出现了集成化的空 时结合的交换单元，例如256X256.1024X1024等。S1240采用由专 用集成电路实现的具有智能的空时结合交换单元，可组成可靠而灵 活的数字交换网络，并且是实现全分布式控制的有力支援。

数字交换机普遍采用CCITT的7号共路信令方式。也就是说, 一方面从随路信令(CAS)走向共路信令(CCS),另一方面又从适用 于模拟网的6号共路信令走向适合于数字网的7号共路信令。随着微处理机技术的迅速发展，数字交换机普遍采用多机分散 控制方式。在软件方面，除去部分软件要注重实时效率或与硬件关系 密切而用汇编语言编写以外，普遍采用高级语言，有不少系统采用 CCITT的CHILL语言。对软件的主要要求不再是节省存储器，而是 要提高可靠性、可读性、可维护性，使用了结构化分析与设计、模块化 设计、结构化程序设计等现代软件设计技术，并开发了更有效的支援系统。

            如何适应向ISDN的发展是数字交换系统的主要设计目标之一。几乎所有主要的数字程控交换机都推出了在原有系统结构上实 现窄带ISDN业务要求的方案，有些已投入使用。

综上所述，到了 80年代,交换技术已实现了从模拟走向数字，从随路信令走向共路信令，从集中控制走向分散控制，从话音交换走向 话音/非话综合交换，并且具备了比较完善的支援系统。