1.1 交换与通信网

通信的目的是实现信息的传递。在电信系统中，信息是以电信号的形式传输的。一个电信系统至少应由终端和传输媒介组成，如图1.1所示。终端将含有信息的消息，如话音、图像、计算机数据等转换成可被传输媒介接受的电信号形式，同时将来自传输媒介的电信号还原成原始消息；传输媒介则把电信号从一个地点传送至另一地点，这样一种仅涉及两个终端的单向或交互通信称为点对点通信。

当存在多个终端，且希望它们中的任何两个都可以进行点对点通信时，最直接的方法是把所有终端两两相连，如图1.2所示。这样的一种连接方式称为全互连式。全互连式存在下列一些缺点：

（1）当存在N个终端时需用线对数为N（N-1）/2，即线对数量随终端数的平方增加。

（2）当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大量的长途线路。

（3）每个终端都有N-1对线与其他终端相接，因而每个终端需要N-1个线路接口。

（4）增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。

因此，在实际中，全互连式仅适合于终端数目较少，地理位置相对集中，且可靠性要求很高的场合。

这些问题将随着用户数量增加而增加。为解决这些问题，可以设想，在用户分布密集的中心安装一个设备，把每个用户的电话机或其他终端设备都用各自专用的线路连接在这个设备上，如图1.3所示。

在图1.3中，在用户的密集中心区域，安装的设备用交叉接点“*”示意，此交叉接点相当于一个开关接点，平时是打开的，当任意两个用户之间要交换信息时，该设备就把连接这两个用户的有关开关接点合上，也就是说，将这两个用户的通信线路连通。当两个用户通信完毕，才把相应的接点断开，两个用户间的连线就断开了。从这可以看出，该设备能够完成任意两个用户之间交换信息的任务，所以称其为交换设备。有了交换设备，对N个用户只需要N对线就可以满足要求，使线路的投资费用大大降低。尽管增加了交换设备的费用，但它的利用率很高，相比之下，总的投资费用将下降。

最简单的通信网仅由一台交换机组成，如图1.4所示。每一台电话机或通信终端通过一条专门的用户环线（或简称用户线）与交换机中的相应接口连接。实际中的用户线常是一对绞合的塑胶线，线径在0.4～0.7mm之间。

根据电子和电气工程师协会（IEEE）的定义，交换机应能在任意选定的两条用户线之间建立和（而后）释放一条通信链路。换句话说，任一台电话机均可请求交换机在本用户线和所需用户线之间建立一条通信链路，并能随时令交换机释放该链路。

交换式通信网的一个重要优点是较易于组成大型网络。例如，当终端数目很多，且分散在相距很远的几处时，可用交换机组成如图1.5所示的通信网。网中直接连接电话机或终端的交换机称为本地交换机或市话交换机，相应的交换局称为端局或市话局；仅与各交换机连接的交换机称为汇接交换机。当距离很远时，汇接交换机也称为长途交换机。交换机之间的线路称为中继线。显然，长途交换设备仅涉及交换机之间的通信，而市内交换设备既涉及到交换设备之间又涉及到与终端的通信，市内的汇接交换设备，根据需要，也设有与终端通信的功能。

图1.5中的用户交换机（PBX）常用于一个集团的内部。PBX与市话交换机之间的中继线数目常远比PBX所连接的用户线数目少，因此当集团中的电话主要用于内部通信时，采用PBX要比将所有话机都连至市话交换机更经济。当PBX具有自动交换能力时，又称为PABX。PBX与普通市话交换机的主要差别在于，前者的中继线与后者的用户线相连。因此，PBX的每条中继线对于市话交换机只相当于一个普通的电话机，仅话务量较大。由于公共电话网只负责接续到用户线，进一步从PBX到话机的接续常需要由人工完成，或采用特殊的“直接拨入”（DID）设备。