數字程控交換機的發展及工作原理

1.1 電話交換機的發展過程和分類

自1876年美國貝爾發明電話以來，隨着社會需求的日益增長和科技水平的不斷提高，電話交換技術處於迅速的變革和發展之中。其歷程可分爲三個階段：人工交換、機電交換、和電子交換。

早在1878年就出現了人工交換機，它是藉助話務員進行話務接續，顯然其效率是很低的。15年後步進制的交換機問世，它標誌着交換技術從人工時代邁入機電交換時代。這種機電自動交換時代。這種交換機屬於“直接控制”方式，即用戶可以通過話機撥號脈衝直接控制步進接續器做升降和旋轉動作。從而自動完成用戶間的接續。這種交換機雖然實現了自動接續，但存在着速度慢、效率低、雜音大與機械磨損嚴重等特點。

直到1938年發明了縱橫制(cross bar)交換機才部分解決了上述問題，相對於步進制交換機，它有兩方面重要改進：1.利用由繼電器控制的壓接觸接線陣列代替大幅度動作的步進接線器，從而減少了磨損和雜音，提高了可靠性和接續速度；2.由直接控制過渡到間接控制方式,這樣,用戶的撥號脈衝不在直接控制接線器動作,而先由記發器接收,存儲,然後通過標誌器驅動接線器,以完成用戶間接續.這種間接控制方式將控制部分與話路部分分開,提高了靈活性和控制效率,加快了速度.由於縱橫制交換機具有一系列優點,因而它在電話交換髮展上佔有重要的地位,得到了廣泛的應用,直到現在,世界上相當多的國家和我國少數地區的公用電話通信網仍主要使用縱橫交換機.

隨着半導體器件和計算機技術的誕生與迅速發展,猛烈地衝擊着傳統的機電式交換結構,使之走向電子化.美國貝爾系統經過艱苦努力於1965年生產了世界上第一臺商用存儲程序控制的電子交換機(No.1 ESS),這一成果標誌着電話交換機從機電時代躍入電子時代,使交換技術發生時代的變革.由於電子交換機具體體積小,速度快,便於提 供有效而可靠的服務等優點,引起世界各國的極大興趣.在發展過程中相繼研製出各種類型的電子交換機.

就控制方式而論,主要分兩大類:
1.佈線邏輯控制(WLC,Wired Logic Control)它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,因此稱它爲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.
2.存儲程序控制(SPC,Stored Program Control)它是將用戶的信息和交換機的控制,維護管理功能預先變成程序,存儲到計算機的存儲器內.當交換機工作時,控制部分自動監測用戶的狀態變化和所撥號碼,並根據要求執行程序,從而完成各種交換功能.通常這種交換機屬於全電子型,採用程序控制方式,因此稱爲存儲程序控制交換機,或簡稱爲程控交換機.

程控交換機按用途可分爲市話，長話和用戶交換機；按接續方式可分爲空分和時分交換機。
程控交換機按信息傳送方式可分爲：模擬交換機和數字交換機。

由於程控空分交換機的接續網絡(或交換網絡)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信號，因而習慣稱爲程控模擬交換機，這種交換機不需進行話音的模數轉換(編解碼),用戶電路簡單，因而成本低，目前主要用作小容量模擬用戶交換機。

程控時分交換機一般在話路部分中傳送和交換的是模擬話音信號，因而習慣稱爲程控數字交換機，隨着數字通信與脈衝編碼調製(PCM)技術的迅速發展和廣泛應用，世界各先進國家自60年代開始以極大的熱情競相研製數字程控交換機，經過艱苦的努力，法國首先於1970年在拉尼翁(Lanion)成功開通了世界上第一個程控數字交換系統E10,它標誌着交換技術從傳統的模擬交換進入數字交換時代。由於程控數字交換技術的先進性和設備的經濟性，使電話交換跨上了一個新的臺階，而且對開通非話業務，實現綜合業務數字交換奠定了基礎，因而成爲交換技術的主要發展方向，隨着微處理器技術和專用集成電路的飛躍發展，程控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控機全部爲數字式的。

世界各國研製與生產出衆多各具特色的程控數字交換機，比較有代表性的有:

SOPHO-S/iS 荷蘭飛利浦公司
ISDX 英國GPT公司
HICOM 德國SIEMENS公司
MD-110 瑞典ERICSSON公司
HARRIS20-20 美國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 德國SIEMENS公司
S-1240 中國，比利時，上海貝爾電話設備公司
ITT-1240 比利時ITT-BTM公司
AXE-10 瑞典ERICSSON公司
No.5 ESS 美國AT&T公司
SCX-1200,5000 美國TELEX公司
MSX 美國TAI公司
E10B,S 法國CIT-ALCATEL公司
D60,70 日本NTT公司
NEAX-61 日本NEC公司

90年代後，我國逐漸出現了一批自行研製的大中型容量的具有國際先進水平的數字程控局用交換機，典型的如深圳華爲公司的C&C08系列、西安大唐的SP30系列、深圳中興的ZXJ系列等等，這些交換機的出現，表明在窄帶交換機領域，我們國家的研發技術已經達到了世界水平。隨着時代的發展，目前的交換機系統逐漸融合ATM、無線通信、接入網技術、HDSL、ASDL、視頻會議等先進技術。可以想象，今後的交換機系統，將不僅僅是語音傳輸系統，而是一個包含聲音、文字、圖象的高比特寬帶傳輸系統，並深入到千家萬戶之中。IP電話就是其應用一例。世界上傳統交換機廠商目前正努力研製，並通過與計算機廠商的合作和交流，來達到這一目的。




1.2 程控交換機的特點與技術動向

程控數字交換機是現代數字通信技術、計算機技術與大規模集成電路(LSI)有機結合的產物。先進的硬件與日臻完美的軟件綜合於一體，賦予程控交換機以衆多的功能和特點，使它與機電交換機相比，有以下優點：

1.體積小，重量輕，功耗低，它一般只有縱橫制交換機體積的1/8-1/4,大大壓縮了機房佔用面積，節省了費用。

2.能靈活的向用戶提供衆多的新服務功能。由於採用SPC技術，因而可以通過軟件方便的增加或修改交換機功能，向用戶提供新型服務，如縮位撥號、呼叫等待、呼叫傳遞、呼叫轉移、遇忙回叫、熱線電話、會議電話，給用戶帶來很大的方便。

3.工作穩定可靠，維護方便，由於程控交換機一般採用大規模集成電路(LSI)電路或專用集成電路(ASIC)，因而有很高的可靠性。它通常採用冗餘技術或故障自動診斷措施，以進一步提高系統的可靠性。此外，程控交換機藉助故障診斷程序對故障自動進行檢測和定位，以及時地發現與排除故障，從而大大減少了維護工作量。
系統還可方便地提供自動計費，話務量記錄，服務質量自動監視，超負荷控制等功能，給維護管理工作帶來了方便。

4.便於採用新型共路信號方式(CCS,Common Channel Signalling) 。由於程控數字交換機與數字傳輸設備可以直接進行數字連接，提供高速公共信號信道，適於採用先進的CCITT 7號信令方式，從而使得信令傳送速度快、容量大、效率高，並能適應未來新業務與交換網控制的特點，爲實現綜合業務網(ISDN,Integrated Services Digital Network)創造必要的條件。

5.易於與數字終端，數字傳輸系統聯接，實現數字終端，傳輸與交換的綜合與統一。可以擴大通信容量，改善通話質量，降低通信系統投資，併爲發展綜合數字網(IDN)和綜合業務數字網(ISDN)奠定基礎。

當前程控交換技術的發展動向和趨勢爲：

1. 研製新型專用大規模集成電路，提高硬件集成度和模塊化水平，以進一步減少體積，降低成本，增強功能及提高可靠性。

2. 提高控制的分散，靈活程度和可靠性，逐步採用全分散方式。

3. 採用CCITT(ITU)建議的高級語言(如CHILL、SDL、MML),提高軟件水平和模塊化速度。加強支援系統的開發，建立強大的軟件生成系統。

4.積極推行共路信號系統。

5.逐步引入非話業務，如數據，圖文傳真，用戶電報(Telex)與智能用戶電報(Teletax),可視數據(Videotex),圖文傳視(Teletext)及電子郵件(Electronic Mail),圖象信息等，開發相應的接口，構成綜合信息交換系統。

6. 增強程控交換系統與其它類型通信網(如傳真網，分組交換網或公用數據網，計算機局域網等)的接口，聯接與組網能力。

7.爲適應高速信息業務日益增長的需求和光纖通信的發展，開展寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)環境下交換理論，體制與關鍵技術的研究。目前研究的重點之一爲異步轉移方式ATM.




1.3 程控用戶交換機的類型與功能

(1).用戶交換機的作用

用戶交換機是機關工礦企業等單位內部進行電話交換的一種專用交換機，其基本功能是完成單位內部用戶的相互通話，但也裝有出入中繼線可接入公用電話網的市內網部分和網中用戶通話(包括市通話，國內長途通話和國際長話)。由於這類交換機系單位內部專用，故可根據用戶需要增加若干附加性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。

用戶交換機是市話網的重要組成部分，是市話交換機的一種補充設備，因爲它爲市話網承擔了大量的單位內部用戶間的話務量，減輕了市話網的話務負荷。另外用戶交換機在各單位分散設置，更靠近用戶，因而縮短了用戶線距離，節省了用戶電纜。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，使用用戶交換機都有較大的經濟意義。因此公用網建設中，不能缺少用戶交換機的作用。

用戶交換機在技術上的發展趨勢是採用程控用戶交換機，採用新型的程控數字用戶交換機不僅可以交換電話業務，而且可以交換數據等非話業務，做到多種業務的綜合交換，傳輸。爲各單位組建綜合業務數字網(ISDN)創造了條件。目前已可接入ISDN用戶。SOPHO是世界上首部能處理ISDN業務的綜合信息交換機，無論是提供的接口還是信令方式完全符合ISDN的規範。可以堅信，在未來的ISDN網中程控數字用戶交換機將發揮巨大的作用。

(2).程控用戶交換機的類型

程控用戶交換機有很多種類型，從技術結構上劃分爲程控空分用戶交換機和程控數字用戶交換機兩種。前者是對模擬話音信號進行交換，屬於模擬交換範疇。後者交換的是PCM數字話音信號，是數字交換機的一種類型。

如果從使用方面進行分類，可分爲通用性程控用戶交換機和專用型程控用戶交換機兩大類。通用型適用於一般企業、事業單位、工廠、機關、，學校等以話音業務爲主的單位。容量一般在幾百門以下，且其內部話務量所佔比重較大，一般佔總發話話務量的70%左右。目前國內生產的200門以下的程控空分用戶交換機均屬此種類型，其特點是系統結構簡單，體積較小，使用方便，價格便宜，維護量較少。專用型適用於各種不同的單位，根據各單位專門的需要提供各種特殊的功能。下面分別說明幾種專用型程控用戶交換機：

一.賓館型

賓館型程控用戶交換機出入局話務量大，不需要直接撥入功能(DID),爲此話務臺功能要強。爲滿足客人打長途電話的需要，應具有PAMA(Private Automatic Message Accounting)計費功能。爲滿足賓館客房管理軟件，提供了以下功能：
1).房間控制：客人離店結帳電話自動閉鎖。
2).留言中心：對臨時外出的客人的來話呼叫，提供留言服務。
3).客房狀態：隨時提供客房佔用，空閒，是否打掃的情況。
4).自動叫醒：按客人需要，準時叫醒客人。
5).請勿打擾：爲客人提供安靜環境，客人在電話輸入指令後，任何電話不能呼入，但超過一定時限失效。
6).綜合話音和數據系統：使商務辦公人員通過個人計算機從遠處計算機或數據庫，取得重要商業信息及資料。

二. 醫院型：

這是裝有醫院特點軟件的專用程控交換機 。軟件功能中除具有賓館功能外，還具有呼叫寄存，呼叫轉移，病房緊急呼叫，熱線電話及配合救護車的移動通信接口的功能。

三.銀行型：

銀行型專用軟件包括總行和分行間的通信聯絡，呼叫代答，警衛線路，外線保留等。同時具備辦公自動化PABX的功能。

四.辦公自動化型：(OA)

1.辦公室人員需要最現代化的話音通道程控交換機完成一流的話音通信要求。呼出要求快速自動直撥，即縮位撥號功能。呼入要求全自動呼入，即DID(Direct Inward Dialling)功能，避免話務員介入，提高效率。
2. 要解決辦公桌的微機通過程控交換機使用內部的數據資源和外部的數據庫。目前程控用戶交換機能提供傳輸速率爲144kb/s的用戶線數字傳輸通道。即2B+D(64kb/s傳輸話音，64kb/s傳輸數據，16kb/s傳輸信令)。並且通過異步，同步適配器傳輸方式，傳輸電報，傳真，文字及固定圖象等。先進的第四代程控交換機可提供2Mb/s的傳輸通路，還可開展寬帶非話業務，傳輸動態圖象和電視電話等。
3.提供X.25分組交換接口，提高與公用數據網及分組交換網併網能力。
4.具有話音郵遞和電子郵箱等功能。
5.辦公室自動化中的程控用戶交換機需要更高的可靠性，否則影響將是十分嚴重的.爲此必要的冗餘度是重要的。
SOPHO協作開放式辦公自動化系統便是此類型產品的傑出代表，具備先進完善的辦公自動化功能。

五.專網型：

具有組網匯接功能的程控用戶交換機應具有多位號碼存儲，轉發能力，直達優先路由選擇，自動迂迴，外線呼叫等級限制，等位撥號，功能透明，遠端集中維護管理及話務臺集中設置等。對專網型程控交換機應着重考慮其中繼接口，信令方式與傳輸系統的配合能力。還可能要求具有匯接，長途甚至與農話業務配合功能。

隨着技術的不斷進步以及各單位業務增長的需要，還會出現更加新穎的機型。

SOPHO程控數字交換機以其盡善盡美的軟硬件模塊化設計，卓越的功能，高度的可靠性，能完全滿足各種類型程控用戶交換機的要求，並在世界各地組成了龐大的各類專用通信網。



1.4 話音信號數字化技術

數字交換系統可以直接處理，傳送和交換數字信息，與模擬交換系統相比，抗干擾性強，易於時分多路複用，便於加密，適於信號處理和控制，便於引入遠端集線器，易於集成容量大阻塞低的數字交換網絡，並有利於實現數字交換與數字傳輸的直接聯接，構成綜合數字網(IDN),爲向ISDN過渡奠定基礎。

然而，目前的通信網仍然以模擬爲主，用戶終端多爲模擬話機。因而來自用戶線的話音要進入數字交換機，需先在用戶接口電路進行模數轉換，將模擬話音編碼成數字話音。

話音信號的數字化方法很多，常用的有脈衝編碼調製(PCM),增量調製(DM),線性預測編碼(LPC),以及某些改進的方案，如插值PCM(DPCM),自適應插值PCM(ADPCM),與自適應DM(ADM)等。在程控數字交換機系統中，除個別的應用外，基本採用PCM數字化方法。



PCM主要包括抽樣，量化，與編碼三種功能單元。首先，模擬話音經防混疊低通濾波得到限帶(300-3400HZ)的話路信號，將其抽樣變成脈衝調幅(PAM)信號。根據抽樣定理，只要抽樣頻率fs不低於模擬信號最高頻率fm的2倍，即fs>=2fm,則在接收端能夠恢復出原模擬信號。CCITT建議規定fs=8KHZ。然後將幅度連續的抽樣信號用四捨五入的方法量化爲有限個採值的量化信號，再經編碼，變換成二進制代碼。對於電話，CCITT G.711,712建議每抽樣值編爲8位碼，這樣共有256個量化級，因而每路模擬話音相應的數字話音相應的數字話音標準數碼率爲64kb/s.

在PCM設備中，各路編碼信號，先經時分多路複用，合成的碼流再通過信道(或線路)傳送到接收端。在接收端先進行信碼再生，定時提取及分路，再經數模變換(即PCM解碼),還原爲PAM抽樣保持信號。根據抽樣定理，藉助低通濾波器便可以從中恢復出模擬話音信號。

由上述可知，話音信號在量化的過程中，必然會產生誤差(或失真),引起通話時附加量化噪聲。對於線性量化情況，量化噪聲功率僅與量化間隔大小有關，因而大信號時信噪比高，小信號時信噪比低。爲解決線性量化時小信號音質差的問題，在實際中通常採用不均勻分層的辦法，讓量化特性在小信號時分層密，即量化間隔小，而在大信號時分層疏，即量化間隔大。這樣就能在編碼位數較少的情況下，得到小信號較高的信噪比，以改善通話質量。爲此需要在發送端先將話音信號進行非線性幅度壓縮，再進行線性量化與編碼，與此對應，在接收端解碼後則需對話音信號加以擴張，以補償因壓縮而造成的非線性。在理想情況下，擴張器與壓縮特性應是完全互補的。

在實際中廣泛應用兩種對數形式的壓縮特性，即A律和μ律，CCITT和歐洲郵電部長會議(CEPT)已對A律壓縮特性形成了標準，而CCITT與北美貝爾系統已對μ律壓縮特性形成了標準，前者主要用於歐洲，後者主要用於北美和日本，我國採用A律壓縮方式。




1.5 時分多路複用技術

爲提高傳輸信道的利用率，通常採用多路時分複用技術(multiplex)將若干路信息綜合於同一信道進行傳送。目前常用的複用方式主要有兩大類：頻分複用(FDM)與時分複用(TDM),它們分別按頻率或時間劃分信道。

對於頻分複用，信道的可用頻帶被分割成若干互不交疊的頻段，每路信號的頻譜佔用其一，以實現多路相加的FDM信號在同一信道中傳輸。在接收端，藉助適當的帶通濾波器加解調器與帶通濾波器即載波生成器等，用以實現信號頻譜的搬移和分割。FDM是一種傳統的技術，目前廣泛使用於載波電話通信，在程控交換系統中有時也利用用戶載波技術進行線對增容。

時分複用是將信道按時間加以分割，各路話音抽樣信息依一定的次序輪流地佔用某一時段(或時隙)，從而實現多路複用。

在程控數字交換系統中，爲提高傳輸速率和交換容量，通常採用PCM複用方式。對於PCM基羣系統，目前國際上有兩種複用制式:30/32路幀結構與24幀結構。我國採用30/32路結構方式，即一幀佔125μs,分爲32個時隙(TS0-TS31),而只傳送30路話音編碼信息。CCITTG.732建議對基羣(一次羣)規定的技術數據如下表。

參 數 30/32路制式 24路制式
話音頻帶(Hz) 300-3400 300-3400
抽樣率(KHz) 8 8
量化層數 256 256
壓縮律 A律(A=87.6) μ律(μ=255)
編碼位數/抽樣 8 8
單路數碼率(kb/s) 64 64
幀長(μs) 125 125
時隙/幀 32 24
話路/幀 30 24
複用碼流速率(kb/s) 2048 1544


對30/32路制式，幀長爲125μs,幀頻爲8KHZ,一幀包含32個時隙，每時隙爲8Bit,佔3.9μs,顯然每幀共有256位碼，碼長爲0.488μs。其中TS1-TS15,TS17-TS31時隙依次傳送第1-30路話音各自的8位編碼組；TS0的後7位傳送供接收端作路序標誌用的幀同步碼(0011011),TS16傳送各路控制，標誌信號與復幀同步碼。所以，每路碼率爲64kb/s,複用碼流速率爲2048kb/s.

在數字通信中，經常需要將編碼數字信號複用成更高速率的羣路信號，以適應各種信道或介質的傳輸能力，數字複用技術就是實現多路數字信號按時分複用方式匯接成一路複合數字信號(羣路信號).這個實現過程通常稱爲復接(複用),其逆過程稱爲分接(去複用),完成復接，分接全過程就是”複用”(MUX,Multiplex).如前所述，目前傳送數字電話主要採用PCM通信方式。國際上現已廣泛應用的複用制式有兩種，一種時24路作爲一個基羣;另一種是以30.32路爲一個基羣。在這兩種基羣制式的基礎上，如同頻分多路複用那樣，PCM複用設備也按複用路數和速率劃分爲羣路等級，在各個複用等級上將數個低速率羣路信號復接爲一個高速率羣路信號，以滿足傳輸信道容量日益增長的要求，提高信道利用率。爲此CCITT推薦了兩類羣路複用等級，北美和日本採用:154kb/s(基羣,或稱一次羣),6312kb/s(二次羣),32064kb/s或44736kb/s(三次羣),97728kb/s或274176kb/s(四次羣)等；歐洲各國和我國採用:2048kb/s（基羣），8448kb/s（二次羣），8448kb/s(二次羣),24368kb/s(三次羣),189264kb/s(四次羣),564992kb/s(五次羣)等。

在具體的實現和應用上有同步復接與準同步復接兩種情況，前者要求各支路碼流與羣路碼流的定時信號來自同一時鐘源，其間保持固定的相位關係；後者來自不同的時鐘源，因而存在着相位飄移和抖動問題，在復接時爲保證信息的正確傳送，通常採用碼速調整技術。關於不同羣路等級的複用方式與幀結構CCITT建議中做了詳細規定。

在我國廣泛應用的程控數字交換系統中普遍利用2048kb/s時分複用總線作爲外圍模塊與交換網絡模塊間，交換網絡模塊與中央控制模塊間，遠端外圍模塊與交換網絡模塊間的通信鏈路。

順便說明一點，爲充分發揮光纖寬帶傳輸的特點與潛力，1985年貝爾通信研究所提出同步光纖網(SONET-Synchronous Optical Network)標準，業已廣泛用於北美。1988年CCITT對SONET標準進行了研究和修改，提出同步數字系列，對複用速率，幀結構，接口等作了詳細規定。這種複用標準主要應用於光纖通信網和寬帶綜合業務網。



1.6 程控交換機的基本構成

電話交換機的主要任務是實現用戶間通話的接續。基本劃分爲兩大部分：話路設備和控制設備。話路設備主要包括各種接口電路(如用戶線接口和中繼線接口電路等)和交換(或接續)網絡；控制設備在縱橫制交換機中主要包括標誌器與記發器，而在程控交換機中，控制設備則爲電子計算機，包括中央處理器(CPU),存儲器和輸入/輸出設備。

程控交換機實質上是採用計算機進行“存儲程序控制”的交換機，它將各種控制功能，方法編成程序，存入存儲器，利用對外部狀態的掃描數據和存儲程序來控制，管理整個交換系統的工作。

1.6.1 交換網絡
交換網絡的基本功能是根據用戶的呼叫要求，通過控制部分的接續命令，建立主叫與被叫用戶間的連接通路。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),在程控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絡，和由存儲器等電路構成的時分接續網絡。

1.6.2 用戶電路
用戶電路的作用是實現各種用戶線與交換之間的連接，通常又稱爲用戶線接口電路(SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。根據交換機制式和應用環境的不同，用戶電路也有多種類型，對於程控數字交換機來說，目前主要有與模擬話機連接的模擬用戶線電路(ALC)及與數字話機，數據終端(或終端適配器)連接的數字用戶線電路(DLC)。

模擬用戶線電路是適應模擬用戶環境而配置的接口，其基本功能有:
. 饋電(Battery feed): 交換機通過用戶線向共電式話機直流饋電；
. 過壓保護(Overvoltage Protection): 防止用戶線上的電壓衝擊或過壓而損壞交換機。
. 振鈴(Ringing)：向被叫用戶話機饋送鈴流。
. 監視(Supervision)： 藉助掃描點監視用戶線通斷狀態，以檢測話機的摘機，掛機，撥號脈衝等用戶線信號，轉送給控制設備，以表示用戶的忙閒狀態和接續要求。
. 編解碼(CODEC)： 利用編碼器和解碼器(CODEC),濾波器，完成話音信號的模數與數模交換，以與數字交換機的數字交換網絡接口 。
. 混合(Hybrid)：進行用戶線的2/4線轉換，以滿足編解碼與數字交換對四線傳輸的要求。
. 測試(Test)：提供測試端口，進行用戶電路的測試。

這7種功能常用第一個字母組成的縮寫詞(BORSCHT)代表。對於模擬程控交換機，不需要編解碼功能；而在數字程控交換機中，除某些特定應用的小型交換機利用增量調製方式外，其它大部分均採用PCM編解碼方式。
數字用戶線電路是爲適應數字用戶環境而設置的接口，它主要用來通過線路適配器(LAM)或數字話機(SOPHO-SET)與各種數據終端設備(DTE)如計算機，打印機，VDU,電傳相連。

1.6.3 出入中繼器
出入中繼器是中繼線與交換網絡間的接口電路，用於交換機中繼線的連接。它的功能和電路與所用的交換系統的制式及局間中繼線信號方式有密切的關係。對模擬中繼接口單元(ATU),其作爲是實現模擬中繼線與交換網絡的接口，基本功能一般有：

1.發送與接收表示中繼線狀態(如示閒，佔用，應答，釋放等)的線路信號。
2.轉發與接收代表被叫號碼的記發器信號。
3.供給通話電源和信號音。
4.向控制設備提供所接收的線路信號。

對於最簡單的情況，某一交換機的中繼器通過實線中繼線與另一交換機連接，並採用用戶環路信令，則該模擬中繼器的功能與作用等效爲一部“話機”。若採用其它更爲複雜的信號方式，則中繼器應實現相應的話音，信令的傳輸與控制功能。

數字中繼線接口單元(DTU)的作用是實現數字中繼線與數字交換網絡之間的接口，它通過PCM有關時隙傳送中繼線信令，完成類似於模擬中繼器所應承擔的基本功能。但由於數字中繼線傳送的是PCM羣路數字信號，因而它具有數字通信的一些特殊問題，如幀同步，時鐘恢復，碼型交換，信令插入與提取等，即要解決信號傳送，同步與信令配合三方面的連接問題。

數字中繼接口單位的基本功能包括幀與復幀同步碼產生，幀調整，連零抑制，碼型變換，告警處理，時鐘恢復，幀同步搜索及局間信令插入與提取等，如同模擬用戶電路的BORSCHT,也可將數字中繼單元的上述8種功能概括爲GAZPACHO。

1.6.4 控制設備
控制部分是程控交換機的核心，其主要任務是根據外部用戶與內部維護管理的要求，執行存儲程序和各種命令，以控制相應硬件實現交換及管理功能。
程控交換機控制設備的主體是微處理器，通常按其配置與控制工作方式的不同，可分爲集中控制和分散控制兩類。爲了更好的適應軟硬件模塊化的要求，提高處理能力及增強系統的靈活性與可靠性，目前程控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佈式控制方式。



1.7 信令系統(Signalling System)

在交換機內各部分之間或者交換機與用戶，交換機與交換機間，除傳送話音，數據等業務信息外，還必須傳送各種專用的附加控制信號(信令)，以保證交換機協調動作，完成用戶呼叫的處理，接續，控制與維護管理功能。

按信令的作用區域劃分，可分爲用戶線信令與局間信令，前者在用戶線上傳送，後者在局間中繼線上傳送。如果按信令的功能劃分，則可分爲監視信令，地址信令與維護管理信令。

1.7.1 用戶線信令
它是在用戶與交換機之間用戶線上傳送的信令。對於模擬電話用戶線，這種信令包括：
一.監視信令
此信令反映直流用戶環路通斷的各種用戶狀態信號，如主叫用戶摘機(off-hook)(呼出佔用),主叫用戶掛機(on-hook)(正在清除或拆線)及被叫用戶摘機(應答),被叫用戶掛機(反向清除或拆線)。交換機檢測到這些信號時便會執行相應的軟件，產生有關的動作，如交換機向主叫用戶發撥號音或忙音，回鈴音等，或向被叫用戶饋送振鈴信號等。
二.地址信令(被叫號碼)
此信令爲主叫用戶發送的被叫號碼，交換機識別後控制交換網絡進行接續。目前廣泛應用的模擬話機有兩類：脈衝式話機與雙音頻式話機。
1.直流脈衝信號
撥號盤話機或脈衝式按鍵式話機發送直流脈衝信號，通過話機撥號控制用戶環路電路斷續而產生直流脈衝串。
2.雙音多頻信號
程控交換機的快速多頻按鍵話機所發送的撥號信號，不再用脈衝而用同時發送的“雙音”表示一個數字。

1.7.2 局間信令
此信令是在交換機或交換局之間中繼線上傳送的信號，用以控制呼叫的接續。由於目前使用的交換機制式和中繼傳輸信道類型很多，組網涉及面廣，因而局間信令比較複雜。爲保證通信網中交換機互通，必須建立統一的國際與國內標準。
根據信令通道與話音通路的關係，可將局間信令分爲隨路信令(CAS,Channel Associated Signalling)與共路信令(CCS,Common Channel Signalling);若按信道與信號的形式，又可分爲直流，交流與數字型信令。如同用戶線信令，也可將局間信令按功能分爲監視信令，地址信令與管理信令。
各種機電式交換機都採用隨路信令，雖然目前程控數字交換機仍多采用隨路信令，但它一般具有采用共路信令的功能與潛力。爲充分發揮程控數字交換系統的優點，採用先進的共路信令是當前程控交換技術的一個重要發展方向。
一. 隨路信令
將話路所需要的控制信號由該話路本身或與之有固定聯繫的一條信令通道來傳送，即用同一通路傳送話音信息和與其相應的信令。
二.共路信令
將一組話路所需的各種控制信號集中到一條與話音通路分開的公共信號數據鏈路上進行傳送。CCITT No.7號信令是一種目前最先進，應用最廣泛的國際標準化共路信令系統，由於它將信令和話音通路分開，可採用高速數據鏈路傳送信令，因而具有傳送速度快，呼叫建立時間短，信號容量大，更改與擴容靈活及設備利用率高等特點，最適用於程控數字交換與數字傳輸相結合的綜合數字網和未來綜合業務數字網。