数字交换的基本原理可说明如下：用户话音的8000Hz样值，经集线器编码成8比特码字以时分复用方式占用复合信号的某一个时隙传送到中央交换机，为用户寻找空闲时隙的操作叫做“时隙匹配”，中央交换机用脉冲移相器把用户话音编码中的某时隙数字作短暂迟延，并连接到被叫用户侧可以占用的空闲时隙随多路复用数字信号传送到被叫集线器，经过解码成为话音信号，使主叫用户与被叫用户可以通话。整个交换接续的过程是在数字信号的基础上进行的，叫做“时隙转换”。这种对隙转换操作由计算机控制。

数字交换方面，早在50年代末就由美国BELL实验室发表了数字电路交换实验成果，并指出了数字交换和数字传输综合的发展前景，但限于当时的元器件条件，仅能停留在实验室而无法投入实际应用。

70年代初，在数字PCM传输大量应用的基础上，法国成功地发展了对PCM数字信号直接交换的交换机，它在控制方面采用程控方式，通话接续则采用电子器件实现的时分交换方式，由于控制部分和接续部分都采用了电子器件，也就实现了全电子交换，这种全电子时分式数字程控交换技术，表现出种种优点，促使世界各国都竞相发展这种程控数字交换技术，其优越性不断得到改进而性能更加优越，成本却不断下降，到了80年代中期，已经发展到不考虑传输和交换的综合，而在全部模拟环境下使用它也比其它交换制度来得便宜；已取代空分模拟程控交换而处于发展全盛时期。

我国在80年代中期引进程控数字交换技术，直接跳越了空分模拟和用户级空分先集中后时分数字化等阶段，一下就从机电式纵横制进入程控数字制式；到90年代中期，已有数干部万门多种制式(如1240、F-150、NEIOX-61、AXE-10、DMSl00、EWSD、ESS5等)程控数字交换机在我国各地电话网内使用，国产的程控数字交换机如C&C08等机型在生产和应用上也已有相当规模。

数字信号：数字信号的特点是：其幅度值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的。例如，计算机处理的信号，电报传送的信号，手机收、发处理的信号，网络传输的数据信号等均属于数字信号。

数字交换机：数字交换机是针对传统模拟交换机而言的。首先我们先了解交换机的概念：用户级交换机（Private Branch Exchange），即公司内部使用的电话业务网络，系统内部分机用户分享一定数量的外线。传统的PBX利用电路交换的原理来实现集团电话的功能，而IP PBX则使用TCP/IP协议，利用包交换的原理，语音和图象等信息转化为由0和1表示的二进制的字节，在以太网上实现了相同的功能，所以IP PBX或者说基于IP协议的PBX是数字交换机。

数字交换网：在数字交换机中采用的是数字交换网络。数字交换网络的主要特点是它能够将从数字传输设备进来的数字信号直接进行交换，而不必像过去那样，需要进行数/模和模/数转换了。

时分多路通信：时分多路通信常用的复用方式有频分复用和时分复用两种。它们分别按频率和时间划分信道。

频分复用方式是将信道的可用频带划分为若干互不交叠的频段，每路信号的频谱占用其中的一个频段，以实现多路传输。

时分复用方式是把一条物理通道按照不同的时刻分成若干条通信信道(如话路)，各信道按照一定的周期和次序轮流使用物理通道。这样从宏观上看，一条物理通路就可以“同时”传送多条信道的信息。

在数字通信基础上发展起来的数字程控交换系统，其交换网络交换的信号是数字信号，连接的线路是时分复用PCM线路。数字交换是一种新的交换方式，进行交换的每个话路(用户)在一条公共的导线上占有一个指定的时隙，其信息(二进制编码的数字信号)在这个时隙内传送，多个话路的时隙按一定次序排列，沿这条公共导线传送。

通过交换网络在通信用户间建立数字信息通道的技术。是实现数字通信的基础。大多采用时分多路通信方式。分为电路交换和分组交换。电路交换，需在主叫和被叫终端之间建立一条固定电路连接，直至通信结束，适合实时业务。分组交换，不建立固定电路连接，只在传送分组时才占用电路，可提高网络利用率。采用数字交换技术，通信设备体积小，传输质量高，接续速度快，易于进行信息加密，便于集中维护。

数字交换采用先进的程控方式，除了具有程控方式的优点以外还有以下优越性。

①体积小、重量轻，节省机房面积。

②由于采用LSI甚至VLSI，机间布线简化，使得可靠性提高。

③交换网络阻塞率小，容量大，动作速度快。

阻塞率是指由于找不到空闲通路而使呼叫不能成功的次数与呼叫总次数之比。由于时分多路复用，使得数字交换网络的容量大而阻塞率甚微，甚至可做到完全无阻塞，从而提高了服务质量。由于阻塞率很小，可以适应较大的话务波动，中继线可以有很高的利用率。

④便于采用PCM传输和灵活地赳网。数字交换可以直接交换数字信号，与PCM传输配合时不需要模数和数模转换，数字交换和数字传输结合在一起，可形成综合数字网。

⑤可适应综合业务数字网的发展。

数字交换机便于开放各种非话音业务，如数据、电报、图象等，从而形成综合业务数字网。

程控数字交换机是现代数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路(LSI)有机结合的产物。先进的硬件与日臻完美的软件综合于一体，赋予程控交换机以众多的功能和特点，使它与机电交换机相比，有以下优点：

1.体积小，重量轻，功耗低，它一般只有纵横制交换机体积的1/8-1/4,大大压缩了机房占用面积，节省了费用。

2.能灵活的向用户提供众多的新服务功能。由于采用SPC技术，因而可以通过软件方便的增加或修改交换机功能，向用户提供新型服务，如缩位拨号、呼叫等待、呼叫传递、呼叫转移、遇忙回叫、热线电话、会议电话，给用户带来很大的方便。

3.工作稳定可靠，维护方便，由于程控交换机一般采用大规模集成电路(LSI)电路或专用集成电路(ASIC)，因而有很高的可靠性。它通常采用冗余技术或故障自动诊断措施，以进一步提高系统的可靠性。此外，程控交换机借助故障诊断程序对故障自动进行检测和定位，以及时地发现与排除故障，从而大大减少了维护工作量。

系统还可方便地提供自动计费，话务量记录，服务质量自动监视，超负荷控制等功能，给维护管理工作带来了方便。

4.便于采用新型共路信号方式(CCS,Common Channel Signalling) 。由于程控数字交换机与数字传输设备可以直接进行数字连接，提供高速公共信号信道，适于采用先进的CCITT 7号信令方式，从而使得信令传送速度快、容量大、效率高，并能适应未来新业务与交换网控制的特点，为实现综合业务网(ISDN,Integrated Services Digital Network)创造必要的条件。

5.易于与数字终端，数字传输系统联接，实现数字终端，传输与交换的综合与统一。可以扩大通信容量，改善通话质量，降低通信系统投资，并为发展综合数字网(IDN)和综合业务数字网(ISDN)奠定基础。

世界各国研制与生产出众多各具特色的程控数字交换机，比较有代表性的有：

SOPHO-S/iS 荷兰飞利浦公司

ISDX 英国GPT公司

HICOM 德国SIEMENS公司

MD-110 瑞典ERICSSON公司

HARRIS20-20 美国HARRIS公司

SX-2000 加拿大MITEL公司

DMS-100,200,300 加拿大NORTHERN TELECOM公司

MSL-1 加拿大NORTHERN TELECOM公司

EWSD-601 德国SIEMENS公司

S-1240 中国，比利时，上海贝尔电话设备公司

ITT-1240 比利时ITT-BTM公司

AXE-10 瑞典ERICSSON公司

No.5 ESS 美国AT&T公司

SCX-1200,5000 美国TELEX公司

MSX 美国TAI公司

E10B,S 法国CIT-ALCATEL公司

D60,70 日本NTT公司

NEAX-61 日本NEC公司

90年代后，我国逐渐出现了一批自行研制的大中型容量的具有国际先进水平的数字程控局用交换机，典型的如深圳华为公司的C&C08系列、西安大唐的SP30系列、深圳中兴的ZXJ系列等等，这些交换机的出现，表明在窄带交换机领域，我们国家的研发技术已经达到了世界水平。随着时代的发展，目前的交换机系统逐渐融合ATM、无线通信、接入网技术、HDSL、ASDL、视频会议等先进技术。可以想象，今后的交换机系统，将不仅仅是语音传输系统，而是一个包含声音、文字、图象的高比特宽带传输系统，并深入到千家万户之中。IP电话就是其应用一例。世界上传统交换机厂商目前正努力研制，并通过与计算机厂商的合作和交流，来达到这一目的。

程控数字交换机综述

程控数字交换机是用电子计算机存储程序控制的、采用脉冲编码调制（绝大多数情况下）时分多路复用技术进行交换的全电子式自动交换机。这是从控制和接续两个主要功能的角度，相对于机电制交换机而言的，也正是程控数字交换机的特征。

程控数字交换机存储程序控制

程控数字交换机的控制方式是计算机存储程序控制。预先编好的程序存储在电子计算机内，时刻不停地监视收集交换对象的企求动态，实时地作出响应，以存储程序的指令实行智能控制，完成通话接续，这称为呼叫处理。此外，存储程序控制还提供为用户服务的多样化性能，为本交换机运转维护服务的许多功能，以及为电话网的网络管理提供系统综合功能，其智能化程序是很高的。增改性能和进行业务处理，只需修改或输入新程序即可实现。

程控系统由硬件（设备）和软件（数据、程序等）组成。其系统结构，随着微电子技术的发展，由早期的单机集中控制，逐步经过多机、分级、全分散控制的演进，在经济上、技术上、安全上都达到相当完满的程度。

程控数字交换机数字交换

脉冲编码调制-时分多路复用（PCM-TDM）技术被引入交换，产生了数字交换技术。

PCM是将模拟话音信号，经过取样、量化和编码等过程，变成数字信号的调制方式。交换机上采用的PCM为30/32基群系统。取样频率为8000次/秒，每次取样周期为125微秒，每条话路的时间间隙（时隙）为125/32=3.91微秒，量化等级为256，每时隙码数8位，以二进制00000000——11111111代表十进制0-255的样值范围。经过时分复用（TDM），将32个话路加以复合，传输码率为8000*8*32=2048kb/s。这是发端的情况，在收端为逆过程，将数字信号还原为模拟话音信号。

当PCM作为传输手段时，A、B两端的时隙、依话路次序意义对直，A端各时隙的8位样值，依次经PCM链路汇成2048kb/s的码流传向B端，其媒体是线路，脉冲宽度占空比为50%，还要变成双极传输。时隙0用作帧同步，时隙16用来传送各种信号，只有时隙1~15和17~31能用作话路。一次通话要占两条话路。

如果没有这种时隙交换器，光有脉冲编码调制（PCM）和时分多路复用（TDM）技术，是不能实现交换的。因为脉冲编码调制只是将300~3400Hz的模拟话音信号调制成为64kb/s的数字信号；时分多路复用只能把许多64kb/s的单话路数字信号按时间间隙顺序用公共链路汇合成高码率的脉码流；只有经过时隙交换器的存储器组合，按入时隙的顺序将各话路的数字信号一一提取出来，暂时存储，再待对方时隙出现，受控制器件的控制，一一将各路话音数字信号转移交付，才实现交换。所以数字交换应使脉冲编码调制、时分多路复用和时隙交换三者的综合。