內容提要：隨著社會需求的日益增長和科技水平的不斷提高，**已經成為每個單位和家庭不可缺少的一部分，本文對與**密不可分的程式控制交換機的工作原理、組成、工作流程以及其中最關鍵的多路復用技術進行講解。
關鍵詞：程式控制交換機原理多路復用
自2023年美國貝爾發明**以來，**交換技術一直處於飛速的變革和發展之中。隨著**數量的增加，我們身邊的**網路變得越來越龐大，在這龐大的網路中，有一種裝置是不可缺少的，那就是使用者**程式控制交換機。因為使用者交換機為市話網承擔了大量的內部使用者間的話務量，減輕了市話網的話務負荷，因此它是市話網的重要組成部分，是市話交換機的一種補充裝置。
使用者**交換機是進行內部**交換的一種專用交換機，其基本功能是完成單位內部使用者的相互通話，也可以裝有出入中繼線與公用**網相連線。由於這類交換機可根據使用者需要增加若干附加效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。
另外使用者交換機在各單位分散設定，更靠近使用者，因而縮短了使用者線距離，節省了使用者電纜；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，使用使用者交換機都有較大的經濟意義。因此公用網建設中，使用者交換機起著重要的作用。
一使用者**交換機的分類
使用者**交換機就控制方式主要分兩大類：
1.1 佈線邏輯控制交換機
是通過佈線方式實現交換機的邏輯控制功能，通常這種交換機仍使用機電接線器而將控制部分更新成電子器件，因此稱它為布控半電子式交換機，這種交換機相對於機電交換機來說，雖然在器件與技術上向電子化邁進了一大步，但它基本上繼承與保留了縱橫制交換機布控方式的弊端：體積大、業務與維護功能低、缺乏靈活性。因此它只是機電式向電子式演變歷程中的過度性產物。
1.2 儲存程式控制交換機
是將使用者的資訊和交換機的控制，維護管理功能預先編成程式，儲存到計算機的儲存器內。當交換機工作時，控制部分自動監測使用者的狀態變化和所撥號碼，並根據要求執行程式，從而完成各種交換功能。通常這種交換機屬於全電子型，採用程式控制方式，因此稱為儲存程式控制交換機，或簡稱為程式控制交換機。
程式控制交換機按接續方式可分為程式控制空分交換機和程式控制時分交換機；按資訊傳送方式可分為：模擬交換機和數字交換機。
由於程式控制空分交換機的接續網路（或交換網路）採用空分接線器（或交叉點開關陣列），且在話路部分中一般傳送和交換的是模擬話音訊號，因而習慣稱之為程式控制模擬交換機，這種交換機不需進行話音的模數轉換（編譯碼），使用者電路簡單，因而成本低，目前主要用作小容量模擬使用者交換機。
程式控制時分交換機一般在話路部分中傳送和交換的是模擬話音訊號和數碼訊號，因而習慣稱為程式控制數字交換機。由於程式控制數字交換技術的先進性和裝置的經濟性，使其交換技術跨上了乙個新的台階，而且對實現綜合業務數字交換奠定了基礎，因而成為交換技術的主要發展方向，隨著微處理器技術和專用積體電路的飛躍發展，程式控制數字交換的優越性愈加明顯的展現出來。目前所生產的中大容量的程式控制機全部為數字式的。
二程式控制交換機的基本組成
使用者**交換機的主要任務是實現使用者間通話的接續。基本劃分為兩大部分：話路裝置和控制裝置。
話路裝置主要包括各種介面電路（如使用者線介面和中繼線介面電路等）和交換網路；控制裝置在程式控制交換機中，包括**處理器（cpu），儲存器和輸入 /輸出裝置。程式控制交換機基本構成如圖1所示。
程式控制交換機實質上是採用計算機進行「儲存程式控制」的交換機，它將各種控制功能，方法編成程式，存入儲存器，利用對外部狀態的掃瞄資料和儲存程式來控制，管理整個交換系統的工作。
圖1 程式控制交換機基本組成
2.1 交換網路
交換網路的基本功能是根據使用者的呼叫要求，通過控制部分的接續命令，建立主叫與被叫使用者間的連線通路。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），在程式控制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，和由儲存器等電路構成的時分接續網路。
2.2 使用者電路
使用者電路的作用是實現各種使用者線與交換之間的連線，通常又稱為使用者線介面電路（slic）。根據交換機制式和應用環境的不同，使用者電路也有多種型別，對於程式控制數字交換機來說，目前主要有與模擬話機連線的模擬使用者線電路 （alc）及與數字話機，資料終端（或終端介面卡）連線的數字使用者線電路。
2.3 出入中繼器
出入中繼器是中繼線與交換網路間的介面電路，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訊號方式有密切的關係。對模擬中繼介面單元（atu），其作用是實現模擬中繼線與交換網路的介面，基本功能一般有：
傳送與接收表示中繼線狀態（如示閒、占用、應答、釋放等）的線路訊號、**與接收代表被叫號碼的記髮器訊號、向控制裝置提供所接收的線路訊號。
2.4 控制裝置
控制部分是程式控制交換機的核心，其主要任務是根據外部使用者與內部維護管理的要求，執行儲存程式和各種命令，以控制相應硬體實現交換及管理功能。
程式控制交換機控制裝置的主體是微處理器，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，目前程式控制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布式控制方式。
三程式控制交換機基本工作流程
當使用者在使用程式控制交換機網路中的**時，每次通話都要分為：摘機、撥號、通話和掛線這四個步驟，下面介紹一下這四個步驟中程式控制交換機的工作流程。程式控制交換機基本工作流程示意圖如圖2所示：
圖2 程式控制交換機基本工作流程示意圖
3.1 摘機
當使用者每次摘機或磁石**使用者振鈴時，使用者向程式控制交換機發出請求，這時由使用者電路將檢測到的訊號呼叫給控制裝置，控制裝置通過介面單元用交換網路為使用者分配一條線路，同時通過使用者電路給使用者發出撥號音並分配收號器。
3.2 撥號
使用者在聽到撥號音後，使用**上的dtmf撥號器將要呼叫的**號碼通過使用者電路傳遞給控制裝置，這時控制裝置通過介面單元控制交換網路將主叫使用者與被叫使用者的線路相連線，並通過使用者電路向被叫使用者發出振鈴訊號，同時主叫使用者可以聽到提示音：如果被叫使用者如果處於空閒狀態時，主叫使用者聽到的是等待音；如果被叫使用者處於忙狀態時，主叫使用者將聽到忙音。當線路連線成功後，程式控制交換機將關閉撥號音和收號器。
3.3 通話
當被叫使用者聽到振鈴訊號並摘機後，主叫使用者和被叫使用者的話音信道就搭建成功，雙方可以使用這條通道進行語音通話或資料傳輸（如傳真等）。
3.4 掛線
當通話雙方的任意一方掛線時，使用者向程式控制交換機中的控制裝置發出掛線訊號，這時控制裝置將控制交換網路斷開通話雙方的線路，並向未掛線的一方發出忙音訊號。這標誌著本次通話結束。
四程式控制交換機中的多路復用技術
在程式控制交換機中最關鍵的技術就是多路復用技術，多路復用（mux）這一術語**於拉丁詞multi（許多）和plex（混合）。多路復用指的是復用通道，即是利用乙個物理通道同時傳輸多個訊號，以提高通道利用率，使得一條線路能同時由多個使用者使用而互不影響。多路復用器連線許多條低速線路，並將它們各自所需的傳輸容量組合在一起後，在一條速度較高的線路上傳輸。
也即低速線路在其遠端合併，僅由一條較高速度的線路傳輸所有資訊，而不是在乙個傳送端和接收端之間連線著許多低速線路。如圖3所示。
圖3 多路復用示意圖
多路復用的優點是：僅需一條傳輸線路，所需介質較少，所用的傳輸介質的容量可以得到充分利用。從而降低了裝置費用，提高了工作效率。
而且使用者不需要進行任何實際的修改，多路復用系統對使用者是透明的，每個很遠的地點都好像仍然直接接到總部所在地。同時，由於線路中用的緩衝部件較少，時間延遲較少。
多路復用技術分為空分復用技術（sdm）和時分復用技術，時分復用技術又分為頻分復用技術（fdm）和時分復用技術（tdm）。
4.1 空分復用技術（sdm）
空分復用是指通過訊號在空間上的分離來達到通道的復用。每一條鏈路對應一對使用者，這種技術適用於使用者較少的程式控制交換機。
4.2 頻分復用技術（fdm）
頻分復用（fdm）是指載波頻寬被劃分為多種不同頻帶的子通道，每個子通道可以並行傳送一路訊號的一種技術。fdm常用於模擬傳輸的寬頻網路中。
在通訊系統中，通道所能提供的頻寬通常比傳送一路訊號所需的頻寬寬得多。如果乙個通道只傳送一路訊號是非常浪費的，為了能夠充分利用通道的頻寬，就可以採用頻分復用的方法。在頻分復用系統中，通道的可用頻帶被分成若干個互不交疊的頻段，每路訊號用其中乙個頻段傳輸，因而可以用濾波器將它們分別濾出來，然後分別解調接收。
4.2.1 頻分復用原理
頻分復用原理如圖4。
圖4 頻分復用示意圖
在物理通道的可用頻寬超過單個原始訊號（如圖4中的ch1、ch2和ch3這3路訊號）所需頻寬情況下，可將該物理通道的總頻寬分割成若干個與傳輸單個訊號頻寬相同（或略寬）的子通道；然後在每個子通道上傳輸一路訊號，以實現在同一通道中同時傳輸多路訊號。多路原始訊號在頻分復用前，先要通過頻譜搬移技術將各路訊號的頻譜搬移到物理通道頻譜的不同段上，使各訊號的頻寬不相互重疊（搬移後的訊號如圖4中的中間3路訊號波形）；然後用不同的頻率調製每乙個訊號，每個訊號都在以它的載波頻率為中心，一定頻寬的通道上進行傳輸。為了防止互相干擾，需要使用抗干擾保護措施帶來隔離每乙個通道。
4.2.2 頻分復用系統的優點
頻分復用系統的優點是通道復用率高，分路方便，因此頻分復用是目前模擬通訊中常採用的一種復用方式。但同時頻分復用又存在一些問題，主要表現在各路訊號之間的相互干擾，即串擾。引起串擾的主要原因是濾波器特性不夠理想和通道中的非線性特性造成的已調訊號頻譜的展寬。
調製非線性所造成的串擾可以部分地由傳送帶通濾波器消除，但通道傳輸中非線性所造成的串擾則無法消除。因而在頻分復用系統中對系統線性的要求很高。合理選擇載波頻率，並在各路已調訊號頻譜之間留有一定的保護間隔，也是減小串擾的有效措施。
4.3 時分復用技術（tdm）
時分復用是指一種通過不同通道或時隙中的交叉位脈衝，同時在同乙個通訊**上傳輸多個數位化資料、語音和**訊號等的技術。
4.3.1 時分復用原理
時分復用（tdm）技術原理如圖5。
圖5 時分復用示意圖
時分復用建立在抽樣定理基礎上，因為抽樣定理使連續的基帶訊號變成在時間上離散的抽樣脈衝（見圖5中的「原始訊號」和「數位化訊號」兩部分的3路訊號波形），這樣，當抽樣脈衝佔據較短時間時，在抽樣脈衝之間就留出了時間空隙。利用這種空隙便可以傳輸其他訊號的抽樣值，因此，就有可能在一條通道同時傳送若干個基帶訊號（見圖5中右部分的「復用後資料」）。時分復用以時間作為訊號分割的參量，故必須使各路訊號在時間軸上互不重疊。
由於每路資料總是使用每個時間片的固定時隙，所以這種時分復用也稱為「同步時分復用」。
程式控制交換機的維護與管理
摘要 程式交換機在現在的通訊行業中佔據著重要地位，是通訊網中的乙個非常重要的裝置，只有通過它才能實現與外界的通訊和聯絡，所以其對整個通訊網路以及網路的安全起著重要的作用。如果程式交換機出現了問題，通訊就會處於癱瘓的狀態，將會造成不可估量的社會經濟損失，所以對於交換機的維護和管理是一項非常重要的工作，...
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