電話程控交換機(原理、發(fā)展、應(yīng)用及廠家推薦)

电话程控交换机是一种数字化的交换机，它采用计算机技术，将电话交换过程中的信号转换为数字信号进行处理。本文将从原理、发展、应用及厂家推荐等方面介绍电话程控交换机.

概述

程控交换机是一种革命性的通信设备，标志着电话交换技术的重大突破。这种交换机的核心特征是 利用电子计算机技术，通过预先编写好的程序来控制电话的接续工作 。这一创新使得电话交换过程变得更加灵活和智能化。
程控交换机的工作原理可以从硬件和软件两个方面来理解：

硬件层面

程控交换机采用了先进的 存储程序控制 方式。这种方法将各种控制功能和方法编成程序，存储在内存中。系统通过对外部状态的扫描数据和存储程序来进行控制和管理。这种设计大大提高了交换机的灵活性和可编程性。

软件层面

程控交换机的核心是 电子计算机 ，包括中央处理器(CPU)、存储器和输入/输出设备。这些组件构成了控制设备，在程控交换机中扮演着至关重要的角色。控制设备的主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，从而控制相应的硬件实现交换及管理功能。
程控交换机的一个显著特点是其 分散控制 结构。为了更好地适应软硬件模块化的需求，提高处理能力和增强系统的灵活性与可靠性，程控交换系统普遍采用部分或完全分布式控制方式。这种设计使得系统能够在面对局部故障时仍然保持整体稳定运行，同时也为系统的扩展和升级提供了便利。
程控交换机的另一个关键技术是 交换网络 。早期的程控交换机主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络。随着时间推移，技术不断进步，出现了由存储器等电路构成的时分接续网络。这种网络结构能够更加高效地管理和分配交换资源，显著提升了系统的处理能力和灵活性。
通过这种结合硬件和软件的先进设计理念，程控交换机成功地实现了电话交换过程的自动化和智能化，为现代通信网络的发展奠定了坚实的技术基础。

主要特点

程控交换机作为一种革命性的通信设备，具有多个显著优势：

1. 高度灵活性 ：通过软件编程实现多样化功能，轻松适应不同需求场景。
2. 强大功能集 ：支持多种增值服务，如语音信箱、自动叫醒等。
3. 高可靠性和稳定性 ：采用冗余备份和故障检测技术，确保持续稳定运行。
4. 易于维护和升级 ：模块化设计便于维护，可通过软件更新实现功能升级。
5. 高效资源利用 ：优化算法提高线路利用率，降低运营成本。
6. 强大统计分析能力 ：实时收集和分析数据，辅助决策制定。

这些特点共同构建了程控交换机的核心竞争力，使其成为现代通信网络不可或缺的重要组成部分。

发展历程

早期机械交换

在电话通信技术的发展历程中，早期机械交换系统扮演了关键的过渡角色。这些系统主要包括 磁石人工交换机、步进式和纵横式的自动控制交换器 1。虽然它们的操作复杂且效率较低，但为后续程控交换机的发展奠定了重要基础。
这些早期系统通常采用 机械方式实现交点连通 ，如磁石人工交换机通过手动操作实现连接，而步进式和纵横式自动控制交换器则利用机电装置进行自动控制1。尽管存在诸多局限，这些早期系统为后来更先进、高效的程控交换机铺平了道路，推动了整个电信行业的技术进步。

程控交换技术革新

程控交换技术的革新历程是一段充满挑战与突破的历史。在这个过程中，多项关键技术的突破推动了整个行业的快速发展，其中最具代表性的事件包括：

1. 1982年11月27日 ，中国第一套万门程控电话交换系统在福州开通。这一里程碑式的成就标志着中国通信技术实现了从第二代步进制到第五代全数字程控交换的跨越式发展。这个项目不仅展示了程控交换技术的巨大潜力，更为中国通信业的现代化进程注入了强劲动力。
2. 在技术层面， 数字信号处理技术 的进步为程控交换机带来了革命性的变革。这项技术通过将模拟信号转换为数字信号，大幅提高了信号的传输质量和处理效率。数字信号处理技术的应用使程控交换机能够支持多种媒体信号的处理，包括语音、图像和视频等，实现了高效、实时的多媒体通信。
3. 此外， 数据库及数据交换技术 的发展也为程控交换机的功能拓展提供了强有力的支持。这项技术允许实现用户数据的集中管理、动态配置和灵活调度，显著提高了网络资源的利用率和管理效率。通过这项技术，程控交换机能够更有效地处理大量用户数据，为用户提供更加个性化和多样化的服务。
4. 值得一提的是， 人工智能技术 在程控交换机中的应用正成为近年来的研究热点。通过引入机器学习算法，程控交换机能够实现更智能的路由选择、流量预测和故障诊断等功能，进一步提升了系统的性能和用户体验。这种智能化的趋势正在重塑程控交换机的未来发展格局，为其在复杂多变的通信环境中保持竞争优势提供了新的可能性。

在整个程控交换技术革新的过程中，多家企业和研究机构发挥了关键作用。其中， 日本富士通公司 在中国程控交换机市场的发展中扮演了重要角色。该公司推出的FETEX-150程控交换机系统为中国首个万门程控交换项目的实施提供了技术支持。这一合作不仅推动了中国通信技术的进步，也为后续更大规模的程控交换网络建设奠定了基础。

数字化转型

程控交换机的数字化转型是一个渐进的过程，伴随着通信技术的整体演进。在这个进程中， 话音信号数字化技术 的发展起到了关键作用。这项技术的核心在于将模拟话音信号转换为数字形式，以便于在数字交换系统中进行处理和传输。
常用的数字化方法包括 脉冲编码调制(PCM) ，它通过抽样、量化和编码三个步骤将模拟信号转化为数字信号。此外，还有增量调制(DM)、线性预测编码(LPC)等多种方法。这些技术的发展不仅提高了通话质量，还为程控交换机向全数字网络的演进奠定了基础，推动了整个通信行业的数字化转型。

核心技术原理

硬件架构

程控交换机的硬件架构是其高效运作的基础，体现了现代通信技术的高度集成化和智能化。作为一个复杂的系统，程控交换机的硬件架构主要由 通话部分和控制部分 构成，这两个部分协同工作，确保了电话通信的顺利进行。

通话部分
通话部分是程控交换机的核心，负责实现电话呼叫的实际接续。它主要由以下几个关键组件构成：

用户电路是通话部分的重要组成部分，它具有 BORSCHT 等七大功能：
馈电(Battery Feeding)、过压保护(Overvoltage Protection)、振铃控制(Ringing Control)、监视(Supervision)、编译码和滤波(Coding and Filtering)、混合电路(Hybrid Circuit)、测试(Test)
这些功能确保了用户线与交换机之间的稳定连接和信号传输。
控制部分
控制部分是程控交换机的神经中枢，负责管理和协调整个系统的运行。它主要由以下组件构成：

值得注意的是，程控交换机的控制部分通常采用 多处理机系统 结构，以提高系统的处理能力和可靠性。这种结构可以根据不同功能需求设置多级处理机，如电话外设控制级、呼叫处理控制级和维护测试级等。这种分级控制方式不仅提高了系统的灵活性和可扩展性，还能有效应对不同层次的任务需求。
通过这种精心设计的硬件架构，程控交换机实现了高效、可靠的电话通信服务，为现代通信网络的发展奠定了坚实的物质基础。

软件控制系统

程控交换机的软件控制系统是其核心大脑，负责指挥和协调整个系统的运行。这个系统由多个子系统组成，每个子系统都有其特定的功能和职责。让我们深入了解这些子系统及其工作原理：

1. 设计子系统

设计子系统是软件控制系统的基石，它使用 功能规范和描述语言(SDL) 来描述程控软件的规范。这个系统配备了多种工具，如图形编辑器(SDL/GR)、文字短语编辑器(SDL/PR)，以及两者之间的转换工具。这些工具共同协作，确保软件设计的准确性和一致性。

2. 测试子系统

测试子系统在软件开发周期中扮演着关键角色。它主要包含两类工具：

• 测试工具 ：根据设计规范生成测试数据，并在程序中运行这些数据，验证程序是否符合预期。
• 仿真执行工具 ：将软件设计规范转换为可执行的语言，允许在设计完成前就进行初步检验。

这种双管齐下的方法确保了软件的质量和可靠性。

3. 生产子系统

生产子系统负责生成交换局运行所需的软件。它由三个关键文件组成：

• 用户数据文件 ：存储用户相关信息
• 局数据文件 ：保存交换局特定数据
• 局程序文件 ：包含交换局所需程序模块

这种模块化的方法提高了系统的灵活性和可定制性。

4. 维护子系统

维护子系统专注于对交换局程序进行现场修改或补丁管理。它还负责将具有普遍意义的补丁推广到其他交换局，确保系统的持续改进和一致性。
程控交换机的软件控制系统采用 分级与调度 的策略，将软件划分为系统软件和应用软件。这种结构确保了系统的实时性和并发性，能够高效处理大量并发呼叫，同时保证业务的连续性和可靠性。
在运行软件的过程中， 呼叫处理程序 扮演着核心角色。它负责控制交换机的操作，处理大量的呼叫请求，确保通信的连续性和高效性。同时，系统还需要满足严格的实时性、并发性和业务不间断性要求，这对软件的设计和实现提出了很高的挑战。
为了满足这些要求，程控交换机的软件控制系统采用了 精密的时间管理机制 和高效的程序设计方法。例如，通过精确控制用户摘挂机识别的时间窗口（约200毫秒），系统能够快速响应用户的操作，保证通信的顺畅进行。这种对细节的关注充分体现了程控交换机软件控制系统的精妙之处。

交换网络结构

程控交换机的交换网络结构是其核心组成部分之一，直接影响系统的性能和效率。典型的交换网络结构包括 空间分割交换网络 和 时间分割交换网络 两种基本类型1。空间分割交换网络通过电子开关矩阵实现连接，而时间分割交换网络则利用存储器实现时隙交换。
这两种网络结构各有优缺点，可根据实际需求选择使用。现代程控交换机常采用 多级复合型交换网络 ，结合空间和时间分割的优势，提供更高的容量和灵活性3。这种多层次、模块化的设计不仅提高了系统的处理能力，还增强了其可扩展性和可靠性，为程控交换机的高效运行奠定了坚实基础。

应用领域

公共电话网络

程控交换机在公共电话网络(PSTN)中扮演着至关重要的角色，其应用范围涵盖了从本地到国际的各种通信需求。作为现代通信基础设施的核心组成部分，程控交换机不仅提高了网络的效率和可靠性，还为用户提供了更多样化的服务。
程控交换机在PSTN中的应用主要体现在以下几个方面：

1. 本地交换 ：程控交换机作为本地交换机，负责处理同一地理区域内用户的通话请求。这种集中化的处理方式极大地提高了通信效率，减少了人为干预的需求。
2. 长途通信 ：在长途通信中，程控交换机通过多级汇接的方式实现跨地区通话。这种分级结构不仅优化了网络资源的利用，还提高了系统的整体稳定性。
3. 国际通信 ：在国际通信领域，程控交换机通过国际网关实现跨国界的电话连接。这种全球性的网络连接使得国际通话变得便捷，促进了全球化进程。

程控交换机对PSTN网络性能的提升主要体现在以下几个方面：

1. 提高接通率 ：通过优化路由选择和负载均衡，程控交换机显著提高了网络的接通率，减少了用户等待时间和忙音现象。
2. 增强网络可靠性 ：采用冗余设计和故障自愈功能，程控交换机大大增强了网络的可靠性和稳定性，确保了通信的连续性。
3. 支持新业务 ：程控交换机的引入使得PSTN能够支持更多增值业务，如语音邮件、来电显示等，丰富了用户的通信体验。
4. 简化网络运维 ：程控交换机的集中化管理和自动化监控功能，大大简化了网络的运维工作，降低了运营成本。
5. 提高网络安全性 ：通过加密技术和访问控制机制，程控交换机增强了PSTN的安全性，保护了用户通信隐私。

值得注意的是，程控交换机在PSTN中的应用并非一蹴而就，而是经历了一个逐步替换传统机械交换机的过程。这一过程反映了通信技术的演进和市场需求的变化。随着技术的进步，程控交换机逐渐取代了传统的机械交换机，成为了PSTN的主力军。

企业通信系统

程控交换机在企业通信系统中扮演着关键角色，尤其在 客户服务热线 和 内部通信管理 方面表现突出。通过智能路由和自动分配功能，程控交换机能显著提高客户服务效率，减少等待时间，提升用户体验。同时，它还支持企业内部各部门间的高效沟通，促进信息流通和资源共享，从而提高整体运营效率。此外，程控交换机的 多功能集成 特点使其能够满足企业多样化的通信需求，如语音、传真和数据传输等，为企业提供全方位的通信解决方案。

特殊行业应用

程控交换机在特殊行业中展现出独特优势，特别是在 公安系统 和 金融行业 中发挥重要作用。在公安系统中，程控交换机通过 专用网络 实现安全可靠的通信，支持 应急指挥 和 情报传递 等关键功能。金融行业则利用程控交换机的 高可靠性 和 强安全性 特点，保障交易通信的畅通和信息安全。这些应用充分体现了程控交换机在特殊行业中的不可替代性，满足了这些行业对通信系统的高标准要求。

主要厂家推荐

国际知名品牌
在程控交换机领域，国际知名品牌占据了重要地位，引领着行业发展和技术革新。这些品牌凭借其卓越的产品性能、技术创新和广泛的市场认可度，赢得了全球用户的信赖。以下是几家代表性企业及其主要特点：

1. 华为

作为全球领先的信息通信解决方案提供商，华为在程控交换机领域同样表现出色。其程控交换机产品具有以下优势：

• 高可靠性 ：确保系统长期稳定运行
• 高可扩展性 ：满足不同规模企业需求
• 高兼容性 ：支持多种通信协议和设备互联
• 智能化管理 ：实现自动化运维，提高效率

华为的程控交换机产品线丰富，涵盖了从小型企业到大型运营商级别的解决方案，能够满足各类客户的多样化需求。

2. 中兴通讯

作为中国领先的通信设备供应商，中兴通讯在程控交换机领域也有出色表现。其产品特点包括：

• 高度稳定性 ：确保系统持续可靠运行
• 灵活扩展性 ：适应不同规模企业发展需求
• 高效管理功能 ：简化运维流程，降低成本

中兴的程控交换机产品线全面，能满足不同规模企业的通信需求，特别适用于需要快速部署和灵活调整的场景。

3. Avaya

Avaya（原朗讯科技企业网络部）是另一家值得关注的国际品牌。其程控交换机产品以高性能和多功能著称，主要特点包括：

• DEFINITY企业通信服务器 ：提供全面的通信解决方案
• VoIP解决方案 ：支持语音、视频和数据融合
• 网络安全设备 ：保障通信系统安全
• 网络管理软件 ：实现智能化运维

Avaya的产品线涵盖了从小型企业到大型跨国公司的各种需求，特别擅长为复杂环境提供定制化的通信解决方案。
这些国际知名品牌通过不断创新和优化，持续推动程控交换机技术的发展，为全球用户提供了高质量、高效率的通信服务。他们的产品不仅满足了当前的通信需求，还为未来的通信技术发展预留了充足的空间，展现了程控交换机行业的活力和前景。
国内领先企业
在程控交换机领域，国内企业经过多年的技术积累和创新发展，已经形成了颇具竞争力的产业格局。其中， 华为 和 中兴通讯 无疑是国内程控交换机市场的佼佼者，它们不仅在国内市场占据重要地位，还在国际市场崭露头角。
华为作为全球领先的ICT解决方案提供商，在程控交换机领域同样表现卓越。其主打产品 C&C08机 自1995年推出以来，迅速成为业界翘楚。这款产品具有以下显著优势：

• 高可靠性 ：采用冗余设计和故障自愈功能，确保系统稳定运行
• 强大功能 ：支持多种增值服务，如语音邮箱、自动叫醒等
• 灵活扩展 ：模块化设计，可根据需求进行灵活扩容
• 先进技术 ：采用全数字技术，支持多种通信协议

华为的程控交换机产品线丰富，覆盖从小型到大型企业的需求。值得一提的是，华为在程控交换机的 软件控制系统 方面表现尤为突出。其采用分级与调度的策略，将软件划分为系统软件和应用软件，确保了系统的实时性和并发性。这种设计使得华为的程控交换机能够高效处理大量并发呼叫，同时保证业务的连续性和可靠性。
中兴通讯同样是程控交换机领域的重量级选手。其 ZXJ10大型数字程控交换设备 凭借以下优势赢得市场青睐：

• 组网灵活 ：支持多种网络拓扑结构
• 业务丰富 ：提供多样化的增值服务
• 可靠性强 ：采用冗余设计和故障切换机制
• 集成度高 ：模块化设计，便于安装和维护
• 超大容量 ：支持海量用户接入

中兴通讯的程控交换机产品在国内市场占有率居于前列，广泛应用于 中国电信、中国联通、中国网通、中国移动、中国铁通 等运营商网络，以及广电、石油、煤炭等行业通信网络。这充分证明了中兴通讯在程控交换机领域的技术实力和市场认可度。
除了华为和中兴， 申瓯通信 也是国内程控交换机市场的重要参与者。其产品线涵盖 电话交换机、电话录音系统、数字程控交换机、智能话机、多业务PDH光端机 等。申瓯通信的优势在于：

• 专注中小型企业市场 ：产品定位精准，满足中小型企业需求
• 高性价比 ：价格亲民，功能实用
• 灵活定制 ：可根据客户需求进行定制开发
• 完善售后 ：提供及时、专业的技术支持和服务

这些国内领先企业在程控交换机领域的竞争和发展，不仅推动了国内通信技术的进步，也为用户提供了更多高质量、低成本的选择。随着技术的不断进步，我们可以期待看到更多创新产品和解决方案的出现，进一步推动程控交换机技术的发展和应用。

未来发展方向

IP化趋势

程控交换机的IP化趋势是通信技术发展的重要方向。 软交换技术 的出现标志着程控交换机向IP网络的转型，实现了呼叫控制、媒体传输和业务逻辑的分离，提高了系统的灵活性和可扩展性。2011年7月，中国电信部署IMS系统，为六省份用户提供多媒体服务，标志着网络IP化转型取得实质性进展。这一举措将语音、视频和其他数据业务整合到统一的IP平台上，为用户提供更丰富、更灵活的服务体验，体现了程控交换机在IP化趋势中的技术进步和应用实践。

智能化升级

程控交换机的智能化升级正朝着深度学习驱动的方向快速发展。最新的研究表明，将深度学习技术应用于程控交换系统可以显著提升其性能和智能化程度。研究人员设计了专门的深度学习模型，用于解决程控交换系统中的关键问题，并通过实验验证了该方法的有效性。
这种基于深度学习的新型程控交换系统不仅能提高系统的性能，还能实现更智能的控制和管理。未来，随着人工智能技术的不断进步，程控交换机有望迎来新一轮的技术革新，为用户提供更智能、更高效的通信服务。 

综上所述，电话程控交换机作为一种数字化交换机，已经成为现代通信领域的重要组成部分。它的应用范围非常广泛，可以实现各种高级业务，为人们的生活和工作带来了很大的便利。在选择电话程控交换机时，可以根据需求选择合适的产品，同时也要考虑厂家的售后服务、价格等方面。