亞歷山大·格拉漢姆·貝爾
Alexander Graham Bell
在這之后的第二年，貝爾創(chuàng )辦了貝爾電話(huà)公司（也就是美國AT&T公司和朗訊公司的前身，貝爾實(shí)驗室的發(fā)起者），開(kāi)始了電話(huà)的商業(yè)化運營(yíng)。到了年底，用戶(hù)數很快就達到了3000戶(hù)。
沒(méi)過(guò)多久，貝爾又完成了波士頓和紐約之間的首次長(cháng)途電話(huà)實(shí)驗（相距300多公里），進(jìn)一步刺激了電話(huà)的快速普及。
當時(shí)的宣傳海報
隨著(zhù)電話(huà)數量和通話(huà)距離的迅速增加，人們發(fā)現，傳統的電話(huà)連線(xiàn)方式存在很大的問(wèn)題。
當時(shí)的連線(xiàn)方式，是直連模式，也就是1對1模式。
這種模式，適用于最早期用戶(hù)數量很少的情況。隨著(zhù)用戶(hù)數增加，就會(huì )帶來(lái)很高的成本。
當采用直連方式，連接N個(gè)電話(huà)，需要N*（N-1）/2條電話(huà)線(xiàn)
例如，10000個(gè)電話(huà)，就需要49,995,000條電話(huà)線(xiàn)
于是，人們開(kāi)始引入了“交換（switch）”的概念。
所謂“交換”，就是“進(jìn)和出”。交換機，就是控制消息從哪里來(lái)，到哪里去。有了交換機之后，將大幅減少線(xiàn)纜和線(xiàn)桿成本，并且有利于管理和維護。
N個(gè)電話(huà)，只需要N條線(xiàn)
1878年，也就是電話(huà)發(fā)明兩年后，世界上最早的電話(huà)交換機出現了。這種交換機，是由話(huà)務(wù)員進(jìn)行人工操作的，所以稱(chēng)為“人工交換機”。
話(huà)務(wù)員和人工交換機
人工交換機由用戶(hù)線(xiàn)、用戶(hù)塞孔、繩路（塞繩和插塞）和信號燈等設備組成。
用戶(hù)要打電話(huà)，先與話(huà)務(wù)員通話(huà)，告訴話(huà)務(wù)員要找誰(shuí)，然后由話(huà)務(wù)員幫你接續。
人工交換機，根據當時(shí)電話(huà)的分類(lèi)，也分為兩種：磁石式和共電式。
最初的電話(huà)機，電能由自身提供，主要由送話(huà)器、受話(huà)器、手搖發(fā)電機、電鈴、干電池等部件構成。因為手搖發(fā)電機上有兩塊永久磁鐵，所以得名“磁石電話(huà)機”。
早期的磁石電話(huà)機
1880年，出現了“共電式電話(huà)機”，通話(huà)雙方可以共同使用電話(huà)局的電源。這項改進(jìn)，使電話(huà)機的結構大大簡(jiǎn)化了，而且使用方便，拿起電話(huà)便可呼叫。
共電電話(huà)機（搖把沒(méi)了）
人工交換機的缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的：容量很小，需要占用大量人力，工作繁重，效率低下，而且容易出錯。
1891年，有一個(gè)名叫史端喬的殯儀館老板，就吃了人工交換機的大虧。
A.B.史端喬，Almon Brown Strowger
他發(fā)現，打到自己店里的生意電話(huà)，總會(huì )被話(huà)務(wù)員轉接到另一家殯儀館。后來(lái)才知道，原來(lái)當地話(huà)務(wù)員是那家殯儀館老板的堂弟。于是，他很生氣，發(fā)誓一定要發(fā)明一個(gè)不需要人工操作的交換機。
結果，他還真的做到了。
他在自己的車(chē)庫里，制作了世界上第一臺步進(jìn)制電話(huà)交換機。
為了紀念他，這種交換機也被稱(chēng)為“史端喬交換機”
這種交換機，由預選器、選組器和終接器等部件組成，以機械動(dòng)作代替話(huà)務(wù)員的人工動(dòng)作。當用戶(hù)撥號時(shí)，選擇器隨著(zhù)撥號發(fā)出的脈沖電流，一步一步地改變接續位置，從而將主叫和被叫用戶(hù)間的電話(huà)線(xiàn)路自動(dòng)接通。
步進(jìn)制交換機工作原理圖
話(huà)說(shuō)，史端喬確實(shí)是一個(gè)發(fā)明天才，除了步進(jìn)制交換機之外，大家經(jīng)常在電視上看到的旋轉式撥號盤(pán)，也是他發(fā)明的。有人還專(zhuān)門(mén)給他建了一個(gè)網(wǎng)站，以示紀念（網(wǎng)址就是他的名字：www.almonbrownstrowger.com）。
旋轉式撥號盤(pán)
1892年，第一個(gè)“史端喬步進(jìn)制電話(huà)局”在美國投入使用。
后來(lái)，在史端喬步進(jìn)制交換機的基礎上，又出現了旋轉式和升降式的交換機。
1909年，德國西門(mén)子公司對史端喬步進(jìn)制電話(huà)交換機進(jìn)行了改進(jìn)，主要是將三磁鐵上升旋轉型選擇器改為二磁鐵的選擇器，制成西門(mén)子步進(jìn)制電話(huà)交換機。
1929年在澳門(mén)安裝使用的西門(mén)子F1步進(jìn)制電話(huà)交換機
步進(jìn)制交換機雖然實(shí)現了替代人工，但是仍然存在很多缺點(diǎn)，例如接點(diǎn)是滑動(dòng)式的，可靠性差，易損壞，動(dòng)作慢，結構復雜，體積大等。
日本富士通信機制造株式會(huì )社生產(chǎn)的A29步進(jìn)制交換機（1940年）
于是，工程師們繼續尋求更好的解決方案。
1919年，瑞典工程師貝塔蘭德和帕爾姆格倫共同發(fā)明了一種“縱橫接線(xiàn)器”的新型選擇器，并為之申請了專(zhuān)利。
縱橫制接線(xiàn)器
這種接線(xiàn)器，將過(guò)去的滑動(dòng)式改成了點(diǎn)觸式，從而減少了磨損，提高了使用壽命。
縱橫連接器交叉點(diǎn)示意圖
在“縱橫連接器”的基礎上，1926年，世界上第一個(gè)大型縱橫制自動(dòng)電話(huà)交換機在瑞典松茲瓦爾市投入使用。到了1938年，美國開(kāi)通了1號縱橫制自動(dòng)電話(huà)交換系統。緊接著(zhù)，法國、日本等國家也相繼生產(chǎn)和使用該類(lèi)系統。
從此，人類(lèi)正式進(jìn)入縱橫制交換機的時(shí)代。到20世紀50年代，縱橫制交換系統已經(jīng)非常成熟和完善。
縱橫制交換機
“縱橫制”和“步進(jìn)制”，都是利用電磁機械動(dòng)作接線(xiàn)的，所以它們同屬于“機電制自動(dòng)電話(huà)交換機”。
就在縱橫制不斷完善的同時(shí)，隨著(zhù)晶體管的發(fā)明，半導體技術(shù)和電子技術(shù)飛速發(fā)展，人們開(kāi)始考慮，在電話(huà)交換機中引入電子技術(shù)。
世界上第一個(gè)晶體管
由于當時(shí)電子元件的性能還無(wú)法滿(mǎn)足要求，所以出現了電子和傳統機械結合的交換機技術(shù)，被稱(chēng)為“半電子交換機”、“準電子交換機”。
后來(lái)，微電子技術(shù)和數字電路技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展成熟，終于有了“全電子交換機”。
1965年，美國貝爾成功生產(chǎn)了世界上第一臺商用存儲程式控制交換機（也就是“程控交換機”），型號為No.1 ESS（Electronic Switching System）。
No.1 ESS程控交換機
1970年，法國在拉尼翁開(kāi)通了世界上第一個(gè)程控數字交換系統E10，標志著(zhù)人類(lèi)開(kāi)始了數字交換的新時(shí)期。
程控交換機的實(shí)質(zhì)，就是電子計算機控制的交換機。
NEC程控交換機
它以預先編好的程序來(lái)控制交換機的接續動(dòng)作，優(yōu)點(diǎn)非常明顯：接續速度快、功能多、效率高、聲音清晰、質(zhì)量可靠，其容量可大至萬(wàn)門(mén)。
注：這里所說(shuō)的“門(mén)”，是交換機容量的一種單位，可以簡(jiǎn)單理解為最大支持的接續電話(huà)數量。
如此巨大的容量，意味著(zhù)占地面積更小。程控交換機的機架數僅為縱橫制的1/10，而且每個(gè)機架的重量減輕一半多，非常有利于安裝和維護。
說(shuō)到這里，我們需要暫停一下，回過(guò)頭來(lái)看看我們國家的交換機發(fā)展情況。
實(shí)際上，我國的電話(huà)事業(yè)起步并不算晚。早在清朝末年，我國就有了電話(huà)和電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )。當然，那個(gè)時(shí)候還是人工交換機時(shí)代。
清朝的話(huà)務(wù)員和人工交換機
1882年，我國第一部磁石電話(huà)交換機在上海開(kāi)通。
1904年，北京的第一個(gè)官辦電話(huà)局在東單二條胡同開(kāi)通，當時(shí)是100門(mén)人工交換機。
七七事變后，日本軍隊攻入北京。出于統治需要，日偽政府新建了大量的步進(jìn)制自動(dòng)電話(huà)交換機，替換了人工交換機。
日偽時(shí)期的步進(jìn)制交換機
到1949年，當時(shí)我國的電話(huà)普及率不到0.05%，全國的電話(huà)總用戶(hù)數只有26萬(wàn)。使用電話(huà)，只是少數人的特權。
解放后，限于條件，我國電話(huà)交換機主要以人工交換機為主，步進(jìn)制交換機為輔。不過(guò)，我們也開(kāi)始研制自己的縱橫制電話(huà)交換機。
建國初期郵電機房的工作人員
1960年，我國自行研制的第一套1000門(mén)縱橫制自動(dòng)電話(huà)交換機在上海吳淞局開(kāi)通使用。
后來(lái)，因為眾所周知的原因，我國的通信技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了長(cháng)期的停滯階段。縱橫制交換機，也開(kāi)始了長(cháng)達40年的服役。
縱橫制交換機
一直到改革開(kāi)放初期，我們都還在使用縱橫制、步進(jìn)制交換機，甚至是人工交換機，完全看不到程控交換機的影子。
改革初期的人工交換機話(huà)務(wù)員
當時(shí)我國電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展水平，至少落后發(fā)達國家20年。
從數據就能看出來(lái)，1978年，全國電話(huà)普及率僅僅為0.38%，中國擁有的話(huà)機總數，還不到世界話(huà)機總數的1%。
直到進(jìn)入80年代，我們的電話(huà)交換網(wǎng)絡(luò )才算開(kāi)始重新艱難起步。
當時(shí)改革剛剛開(kāi)始，經(jīng)濟和社會(huì )復蘇，老百姓的通信需求非常迫切。而郵電相關(guān)部門(mén)一沒(méi)技術(shù)（國際封鎖），二沒(méi)資金（自己窮），只能引進(jìn)國外的“落后”技術(shù)，甚至是淘汰下來(lái)的產(chǎn)品，倉促應對。
郵電局的公共電話(huà)亭，人滿(mǎn)為患
當時(shí)安裝一部電話(huà)需要上萬(wàn)元，還要單位介紹信，就算這樣，還要等好幾個(gè)月，甚至一年半載
1982年，福建福州引進(jìn)并開(kāi)通了日本富士通的F-150萬(wàn)門(mén)程控電話(huà)交換機，轟動(dòng)全國。
1984年，上海貝爾電話(huà)設備有限公司成立。這是我國第一個(gè)研制程控電話(huà)交換機的合資企業(yè)。
當時(shí)冷戰尚未結束，包括程控交換機在內的通信技術(shù)都受到“巴統”（輸出管制統籌委員會(huì )，總部在巴黎）的封鎖和限制，我們是買(mǎi)不到的。通過(guò)上海貝爾來(lái)制造，都屬于曲線(xiàn)救國。
1985年，聞風(fēng)而動(dòng)的AT&T、諾基亞、愛(ài)立信，紛紛跑來(lái)設立辦事處。
于是乎，在這些國外通信企業(yè)的“幫助”下，我們國家很快就進(jìn)入了“七國八制”的混亂發(fā)展階段。
七國八制：當時(shí)中國通訊市場(chǎng)上，總共有8種制式的機型，分別來(lái)自7個(gè)國家。
七國八制
全國上下，都是用的國外進(jìn)口設備。而這些不同制式的交換機互不相通，造成了中國通信網(wǎng)絡(luò )的一片混亂。
然而，在混亂之下，中國的自主通信產(chǎn)業(yè)開(kāi)始崛起了。
越來(lái)越多的中方技術(shù)人員通過(guò)引進(jìn)的設備技術(shù)進(jìn)行學(xué)習、成長(cháng)，越來(lái)越多的國營(yíng)和民營(yíng)資本開(kāi)始進(jìn)入利潤豐厚的通信產(chǎn)業(yè)。
機房正在學(xué)習的通信技術(shù)人員
80年代中后期，大量的中國通信設備制造企業(yè)如雨后春筍一般涌現。
它們的主要研發(fā)目標，就是程控交換機，尤其是技術(shù)含量較低的小門(mén)數用戶(hù)交換機。
這里面，就有兩家日后成長(cháng)為世界級通信巨頭的企業(yè)——華為和中興。
創(chuàng )業(yè)早期的任正非（左一），他創(chuàng )辦的華為，最開(kāi)始就是代理香港一家公司的小型交換機起家。
中興通訊創(chuàng )始人侯為貴（左四），中興也是先代理，后研發(fā)
當時(shí)，雖然“七國八制”瓜分了中國通信市場(chǎng)，但是，有一塊市場(chǎng)空白被這些巨頭給“遺忘”了，那就是農村。
由于農村線(xiàn)路條件差、利潤薄，國外廠(chǎng)商都沒(méi)有精力或者不屑去拓展。
而中國交換機廠(chǎng)商抓住了這個(gè)寶貴的機會(huì )。
1992年1月，中興通訊ZX500A農話(huà)端局交換機的實(shí)驗局順利開(kāi)通，由于性?xún)r(jià)比高，符合要求，獲得了巨大的成功。
中興的程控交換機研發(fā)
到1993年，中興2000門(mén)局用數字交換機的裝機量已占全國農話(huà)年新增容量的18%。
ZX500生產(chǎn)鑒定會(huì )
無(wú)獨有偶，C&C08A型機是華為公司1993年自主開(kāi)發(fā)的第一代數字程控交換機，也在農話(huà)市場(chǎng)大賺特賺。
華為C&C08
僅靠農村市場(chǎng)是不夠的，而且，小門(mén)數交換機也不可能有很好的未來(lái)。于是，兩家中國企業(yè)迅速調整戰略，很快推出了萬(wàn)門(mén)以上的程控交換機。
1995年11月，中興通訊自行研制的ZXJ10大容量局用數字程控交換機獲原郵電部電信總局頒發(fā)的入網(wǎng)許可證，該機終局容量可達17萬(wàn)線(xiàn)。
中興ZXJ10
同年，華為也推出了萬(wàn)門(mén)機的C&C08C型機。
華為C&C08
也是在1995年，由原電子工業(yè)部第五十四研究所和華中科技大學(xué)聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)的EIM-601大容量局用數字交換機通過(guò)了部級鑒定。憑借EIM-601技術(shù)，金鵬電子誕生了。
與中興和華為的小作坊起家相比，大唐電信的起點(diǎn)要高得多。
雖然大唐電信于1993年成立，但是它背靠原郵電部電信科學(xué)研究，技術(shù)與人員均來(lái)源于后者。1986年郵電部一所就研制出了DS-2000程控數字交換機，而1991年10所又研發(fā)出了DS-30萬(wàn)門(mén)市話(huà)程控交換機，并于次年投入商用。1995年，新成立的大唐推出了SP30超級數字程控交換機，容量可達10萬(wàn)門(mén)以上。
這里還有一個(gè)人物不得不提，他就是在中國通信史上寫(xiě)下重要一筆的鄔江興。
鄔江興
1991年，年方38歲的解放軍信息工程學(xué)院院長(cháng)鄔江興主持研制出了HJD04（簡(jiǎn)稱(chēng)04機）萬(wàn)門(mén)數字程控交換機，從而一舉打破了國外廠(chǎng)商的壟斷。當時(shí)，中興與華為仍處于千門(mén)交換機的水平。
HJD04（04機）
04機鑒定會(huì )
后來(lái)，在04機技術(shù)基礎上，成立了巨龍通信設備有限公司。短短3年之內，其累計總銷(xiāo)售額高達100多億元，銷(xiāo)量超過(guò)1300萬(wàn)線(xiàn)，成績(jì)相當驚人。
就這樣，巨龍、大唐、中興、華為和金鵬五朵交換機領(lǐng)域的金花（也稱(chēng)為“巨大金中華”）突破了國外廠(chǎng)商的重圍，憑借低廉的價(jià)格和政府支持，站住了腳跟，并一步一步改變了中國通信行業(yè)的格局。
不過(guò)，后來(lái)因為種種原因，五朵金花有的早早凋謝，有的更加艷麗，完全走向了不同的命運。現在看來(lái)，實(shí)在令人唏噓。
到了90年代，信息技術(shù)的發(fā)展速度簡(jiǎn)直可以用“一躍千里”來(lái)形容。
伴隨計算機的普及，互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始興起，并迅速發(fā)展壯大，逐漸影響我們的生活。
程控數字交換與數字傳輸相結合，構成了綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)（ISDN）。它通過(guò)普通的銅纜，以更高的速率和質(zhì)量傳輸語(yǔ)音和數據，不僅實(shí)現電話(huà)交換，還能實(shí)現傳真、數據、圖像通信等的交換。多媒體時(shí)代，正式到來(lái)。
在技術(shù)的不斷進(jìn)步下，我們的交換方式，從空分，逐漸變成了時(shí)分，頻分（波分）。我們的通信介質(zhì)，也從電纜逐漸變成光纜。
最重要的一個(gè)變化，就是通信方式。以前只有電報、電話(huà)，現在，移動(dòng)通信崛起，手機開(kāi)始成為人們的新寵。
手機（大哥大）
這一切的背后，是交換技術(shù)的更新迭代。
以語(yǔ)音為主的電路交換機，逐漸開(kāi)始退居二線(xiàn)。以數據業(yè)務(wù)為主的分組交換機，開(kāi)始占據主導地位。
進(jìn)入21世紀后，傳統電話(huà)交換機淘汰提速，程控交換機陸續開(kāi)始退出歷史舞臺。
程控交換機下電退網(wǎng)
而NGN，可以說(shuō)是固定電話(huà)網(wǎng)絡(luò )最后的謝幕了。
說(shuō)到NGN這個(gè)詞，大家一定都聽(tīng)說(shuō)過(guò)。但是實(shí)際上，很少有人能夠準確說(shuō)出NGN到底是什么。和NGN經(jīng)常一起出現的概念名詞，還有“軟交換”，也經(jīng)常讓人迷糊，分不清它和NGN之間的關(guān)系。
NGN，就是Next Generation Network（下一代網(wǎng)絡(luò )）。
之所以大家對這個(gè)概念分不清，就是因為它的名字取得不好，非常有混淆性。
從廣義上來(lái)說(shuō)，NGN是在“這一代網(wǎng)絡(luò )”的基礎上，采用新技術(shù)，演進(jìn)出來(lái)的“新一代網(wǎng)絡(luò )”。“這一代網(wǎng)絡(luò )”，就是指傳統PSTN（公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )）網(wǎng)絡(luò )，可以簡(jiǎn)單理解為程控電話(huà)交換機網(wǎng)絡(luò ) 。
從狹義上來(lái)說(shuō)，NGN是一種網(wǎng)絡(luò )模型，由很多設備組成。這些設備里面，就包括軟交換設備。
傳統電路交換和NGN的對應關(guān)系
坑爹的是，“軟交換”也是一個(gè)帶有廣義和狹義多重理解的概念。
從廣義來(lái)說(shuō)，“軟交換”是相對“硬交換”而言的。什么是硬交換呢？就是傳統程控交換機那種，所有的功能都做在一起，集合在一個(gè)設備里面。相當于一個(gè)黑盒（可以看上面的圖，左邊的黑框），對外不可見(jiàn)。
軟交換，就是把這個(gè)黑盒給打破了，拆分開(kāi)，分為不同的功能實(shí)體。拆開(kāi)的目的，就是各司其職，靈活調度，有利于功能和容量擴展。
狹義的“軟交換”，就是指的具體一種設備。例如華為的SoftX3000，中興的SS1B，就是軟交換設備，主要負責呼叫和會(huì )話(huà)控制。
華為SoftX3000
如今，NGN也要退出歷史舞臺了。即將取代它的，就是大名鼎鼎、令人膽寒的IMS（IP多媒體子系統）。
總而言之，如今已經(jīng)是分組交換的天下，傳統語(yǔ)音交換早已成了昨日黃花，漸漸離我們遠去。
交換技術(shù)，一路走過(guò)了140年的發(fā)展歷程，不斷更新?lián)Q代，不得不讓人感慨技術(shù)的日新月異，科技的飛速進(jìn)步。
當然，這離不開(kāi)一輩又一輩通信人的執著(zhù)追求和努力付出。沒(méi)有傳承和積累，何來(lái)今日之輝煌？
展望未來(lái)，交換技術(shù)將走向何方？會(huì )不會(huì )出現新的顛覆性的交換方式？何時(shí)出現？這一切問(wèn)題，就只能讓時(shí)間來(lái)告訴我們答案了。
（全文完）
