數字交換
數字交換是指以數字信號為交換對象的交換，即不必變換成模擬信號，而直接用數字信號建立接續的過程。傳輸和交換的信號是數字信號的交換機稱為數字交換機。 [1]
中文名：數字交換
定 義:適用於數字信號的交換方式
交換對象:數字信號
所屬學科:通信科學技術
目錄
簡述
在數字通信基礎上發展起來的數字程控交換系統，其交換網絡交換的信號是數字信號，連接的線路是時分復用PCM線路。數字交換是一種新的交換方式，進行交換的每個話路(用戶)在一條公共的導線上占有一個指定的時隙，其信息(二進制編碼的數字信號)在這個時隙內傳送，多個話路的時隙按一定次序排列，沿這條公共導線傳送。[2]
通過交換網絡在通信用戶間建立數字信息通道的技術。是實現數字通信的基礎。大多採用時分多路通信方式。分為電路交換和分組交換。電路交換，需在主叫和被叫終端之間建立一條固定電路連接，直至通信結束，適合實時業務。分組交換，不建立固定電路連接，只在傳送分組時才占用電路，可提高網絡利用率。採用數字交換技術，通信設備體積小，傳輸質量高，接續速度快，易於進行信息加密，便於集中維護。 [3]
相關概念
數字信號：數字信號的特點是：其幅度值被限制在有限個數值之內，它不是連續的而是離散的。例如，計算機處理的信號，電報傳送的信號，手機收、發處理的信號，網絡傳輸的數據信號等均屬於數字信號。[4]
數字交換機：數字交換機是針對傳統模擬交換機而言的。首先我們先了解交換機的概念：用戶級交換機（Private Branch Exchange），即公司內部使用的電話業務網絡，系統內部分機用戶分享一定數量的外線。傳統的PBX利用電路交換的原理來實現集團電話的功能，而IP PBX則使用TCP/IP協議，利用包交換的原理，語音和圖象等信息轉化為由0和1表示的二進制的字節，在以太網上實現了相同的功能，所以IP PBX或者說基於IP協議的PBX是數字交換機。
數字交換網：在數字交換機中採用的是數字交換網絡。數字交換網絡的主要特點是它能夠將從數字傳輸設備進來的數字信號直接進行交換，而不必像過去那樣，需要進行數/模和模/數轉換了。
時分多路通信：時分多路通信常用的復用方式有頻分復用和時分復用兩種。它們分別按頻率和時間劃分信道。
頻分復用方式是將信道的可用頻帶劃分為若干互不交疊的頻段，每路信號的頻譜占用其中的一個頻段，以實現多路傳輸。
時分復用方式是把一條物理通道按照不同的時刻分成若干條通信信道(如話路)，各信道按照一定的周期和次序輪流使用物理通道。這樣從宏觀上看，一條物理通路就可以「同時」傳送多條信道的信息。 [5]
發展歷史
數字交換方面，早在50年代末就由美國BELL實驗室發表了數字電路交換實驗成果，並指出了數字交換和數字傳輸綜合的發展前景，但限於當時的元器件條件，僅能停留在實驗室而無法投入實際應用。
70年代初，在數字PCM傳輸大量應用的基礎上，法國成功地發展了對PCM數字信號直接交換的交換機，它在控制方面採用程控方式，通話接續則採用電子器件實現的時分交換方式，由於控制部分和接續部分都採用了電子器件，也就實現了全電子交換，這種全電子時分式數字程控交換技術，表現出種種優點，促使世界各國都競相發展這種程控數字交換技術，其優越性不斷得到改進而性能更加優越，成本卻不斷下降，到了80年代中期，已經發展到不考慮傳輸和交換的綜合，而在全部模擬環境下使用它也比其它交換制度來得便宜；已取代空分模擬程控交換而處於發展全盛時期。
我國在80年代中期引進程控數字交換技術，直接跳越了空分模擬和用戶級空分先集中後時分數字化等階段，一下就從機電式縱橫制進入程控數字制式；到90年代中期，已有數幹部萬門多種制式(如1240、F-150、NEIOX-61、AXE-10、DMSl00、EWSD、ESS5等)程控數字交換機在我國各地電話網內使用，國產的程控數字交換機如C&C08等機型在生產和應用上也已有相當規模。[6]
原理
數字交換的基本原理可說明如下：用戶話音的8000Hz樣值，經集線器編碼成8比特碼字以時分復用方式占用複合信號的某一個時隙傳送到中央交換機，為用戶尋找空閒時隙的操作叫做「時隙匹配」，中央交換機用脈衝移相器把用戶話音編碼中的某時隙數字作短暫遲延，並連接到被叫用戶側可以占用的空閒時隙隨多路復用數字信號傳送到被叫集線器，經過解碼成為話音信號，使主叫用戶與被叫用戶可以通話。整個交換接續的過程是在數字信號的基礎上進行的，叫做「時隙轉換」。這種對隙轉換操作由計算機控制。 [7]
優點
數字交換採用先進的程控方式，除了具有程控方式的優點以外還有以下優越性。
①體積小、重量輕，節省機房面積。
②由於採用LSI甚至VLSI，機間布線簡化，使得可靠性提高。
③交換網絡阻塞率小，容量大，動作速度快。
阻塞率是指由於找不到空閒通路而使呼叫不能成功的次數與呼叫總次數之比。由於時分多路復用，使得數字交換網絡的容量大而阻塞率甚微，甚至可做到完全無阻塞，從而提高了服務質量。由於阻塞率很小，可以適應較大的話務波動，中繼線可以有很高的利用率。
④便於採用PCM傳輸和靈活地赳網。數字交換可以直接交換數字信號，與PCM傳輸配合時不需要模數和數模轉換，數字交換和數字傳輸結合在一起，可形成綜合數字網。
⑤可適應綜合業務數字網的發展。
視頻
什麼是模擬信號？數字信號？區別是什麼？它們又是如何完成轉換的？
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參考文獻
- ↑ [范興娟，張震強，韓靜等主編．程控交換與軟交換技術：北京郵電大學出版社，2011.08]
- ↑ [黃欣萍主審；及德增主編．現代通信概論：中國鐵道出版社，2010.12]
- ↑ [夏征農主編；鄭中俠編著．大辭海 軍事卷：上海辭書出版社，2007.07]
- ↑ [孫青卉，董廷山編著．通信技術基礎：人民郵電出版社，2008.4]
- ↑ [桂海源編．現代交換原理 （第二版）：人民郵電出版社，2005年05月]
- ↑ [濮榮強,汪炳權.數字交換技術的現狀與前景[J].安徽大學學報(自然科學版),1999,(第4期)：49-54]
- ↑ [張煦主編．光纖通信技術詞典：上海交通大學出版社，1990年02月]
- ↑ [彭永法，薛興華編．程控用戶交換機 傳真機選型使用指南：東南大學出版社，1992.09]