1876年2月，一个叫亚历山大·格雷厄姆·贝尔的29岁年轻人向美国专利局提交了一份发明专利申请并获批准，这项专利就是后来影响整个人类社会进程的通讯神器——电话。
亚历山大·格雷厄姆·贝尔
亚历山大·格雷厄姆·贝尔
次年，贝尔创立了贝尔电话公司（AT&T和朗讯的前身，也是贝尔实验室的发起者），开始了电话的商业运营，到年底，用户数量迅速达到3000户。
不久之后，贝尔又在波士顿和纽约（相距300多公里）之间完成了首次长途电话实验，进一步刺激了电话的迅速普及。
当时的宣传海报
随着电话通话数量和通话距离的迅速增加，人们发现传统的电话接通方式存在很大的问题。
当时的连接方式是直连模式，也就是一对一的模式。
这种模式适合初期，用户数较少，随着用户数的增加，会带来较高的成本。
当使用直连方式连接N部电话时，需要N*(N-1)/2条电话线。
例如，10,000 部电话将需要 49,995,000 条电话线。
于是，人们开始引入“switch”的概念。
所谓“交换”就是“进出”，交换机控制着消息从哪里来，到哪里去。有了交换机，电缆、电线杆的成本会大大减少，管理和维护也会更加方便。
N部手机，仅需N条线路
1878年，即电话发明两年后，世界上第一台电话交换机出现，这种交换机是由话务员手工操作的，所以叫“人工交换机”。
接线员和总机
手动交换机由用户线、用户插孔、软线（线和插头）、信号灯等设备组成。
如果用户想要拨打电话，他或她首先要与接线员通话，告诉接线员他或她想要呼叫谁，然后接线员就会将您接通。
人工交换机，按照当时电话的分类，也分为磁性交换机和普通电气交换机两种。
最早的电话是自备电力的，主要由送话器、受话器、手摇发电机、电铃、干电池等组成。因手摇发电机上有两块永久磁铁，故得名“磁力电话”。
早期的磁音机
1880年，“公用电源电话”出现，通话双方可以使用电话交换机的电源，这一改进大大简化了电话的结构，使用更加方便，拿起电话就可以打电话。
公用电话（曲柄已丢失）
手动开关的缺点是显而易见的：容量小，需要大量人力，工作繁重，效率低，容易出错。
1891年，一位名叫史段桥的殡仪馆老板，因人工调拨系统而遭受了巨大损失。
AB Strowger，阿尔蒙·布朗·斯特罗格
他发现打到自己店里的业务电话总是被接线员转到另一家殡仪馆，后来他才知道，当地的接线员是那家殡仪馆老板的堂兄，于是他非常生气，发誓要发明一种不需要人工操作的交换机。
结果他真的这么做了。
他在自己的车库里建造了世界上第一台步进式电话交换机。
为了纪念他，这个开关也被称为“Stefanie Switch”。
该类交换机由预选器、选择器和终结器组成，以机械动作代替操作人员的手动动作。当用户拨号时，选择器随着拨号盘送出的脉冲电流，逐级改变接通位置，从而自动接通主、被叫用户之间的电话线路。
步进开关工作原理图
据说史蒂夫确实是个发明天才，除了步进开关，电视上经常看到的旋转拨盘也是他发明的，甚至有人建了一个网站来纪念他（网站地址就是他的名字：）。
旋转拨盘
1892年，美国第一台“史蒂芬森电话交换机”投入使用。
后来，在史段桥的步进开关基础上，又出现了旋转开关、升降开关。
1909年，德国西门子公司对斯图加特步进式电话交换机进行了改进，主要是将三磁铁上升式旋转选择器改为二磁铁选择器，制成西门子步进式电话交换机。
1929年在澳门安装的西门子F1步进式电话交换机
步进开关虽然实现了对人工的替代，但其仍然存在着滑动接触、可靠性差、易损坏、动作速度慢、结构复杂、体积大等缺点。
富士通信制造株式会社制造的A29步进开关（1940年）
因此工程师们继续寻找更好的解决方案。
1919年，瑞典工程师贝尔塔兰（Bertaland）和帕尔姆格伦（Palmgren）共同发明了一种名为“纵横连接器”的新型选择器，并为其申请了专利。
横梁
这种连接器将以前的滑动式改为点接触式，从而减少了磨损，增加了使用寿命。
纵横连接器交叉示意图
以“纵横连接器”为基础，世界上第一台大型纵横自动电话交换机于1926年在瑞典松兹瓦尔投入使用。1938年美国开通了第一号纵横自动电话交换机系统。不久之后，法国、日本等国家也生产并使用了此类系统。
从此人类正式进入了纵横交换时代，到了20世纪50年代，纵横交换系统已经非常成熟和完善。
纵横制交换机
“纵横制”和“步进制”都是采用电磁机械作用来连接导线，因此都属于“机电式自动电话交换机”的范畴。
在纵横制不断完善的同时，随着晶体管的发明，半导体技术和电子技术飞速发展，人们开始考虑将电子技术引入电话交换机。
世界上第一个晶体管
由于当时电子元器件的性能不能满足要求，因此出现了电子学与传统力学相结合的开关技术，称为“半电子开关”或“准电子开关”。
后来，微电子技术和数字电路技术进一步发展、成熟，最终形成了“全电子开关”。
1965年，贝尔公司成功生产出世界上第一台商用的存储程序交换机（又称“程控交换机”），型号为1号ESS（Electronic Switching System，电子交换系统）。
一号ESS程控交换机
1970年，法国在拉尼翁开通了世界上第一套程控数字交换系统E10，标志着人类数字交换新时代的开始。
程控交换系统的本质是电子计算机控制的交换机。
NEC程控交换机
它采用预先编制好的程序来控制交换机的连接动作，其优点非常明显：连接速度快、功能多、效率高、声音清晰、质量可靠，其容量可达10000个端口。
注：这里说的“门”是交换机容量的单位，可以简单理解为支持的最大接通呼叫数。
如此巨大的容量意味着更小的占地面积，程控交换机的机架数量仅为立卧式系统的十分之一，每个机架的重量减轻一半以上，安装、维护十分方便。
说到这里，我们有必要停下来，回顾一下我国交换机的发展历程。
其实我国的电话业起步并不晚，早在清朝末年，我国就有了电话和电话交换网，当然那时候还是人工交换机的时代。
清代的电话接线员和人工交换机
1882年，我国第一台磁性电话交换机在上海开通。
1904年，北京第一座官办电话局在东单二条胡同落成，为一台100线的人工电话交换机。
七七事变后，日军侵入北京，日伪政府为了统治，大量兴建了步进式自动电话交换机，以代替人工交换机。
日治时期的逐步转变
至1949年，我国电话普及率还不足0.05%，全国电话用户总数仅有26万户，使用电话只是少数人的特权。
解放后，由于条件所限，我国的电话交换机以人工交换机为主，步进交换机为辅，但也开始发展自己的纵、横电话交换机。
中华人民共和国成立初期邮电局工作人员
1960年，我国第一台千门纵横自动电话交换机在上海吴淞局投入使用。
后来，由于众所周知的原因，我国通信技术的发展进入了长期的停滞期，纵横交换机也开始了长达40年的服役。
纵横制交换机
直到改革开放初期，我们还在使用纵横开关、步进开关，甚至手动开关，根本就看不到程控开关的踪影。
改革初期的人工接线员
当时，我国电话交换网发展水平落后发达国家至少20年。
从数据可以看出，1978年，全国电话普及率仅为0.38%，我国电话总数占世界电话总数的不到1%。
直到 20 世纪 80 年代，我们的电话交换网络才开始恢复正常。
当时，改革刚刚开始，经济社会正在恢复，人民的通讯需求十分迫切，但邮电部门没有技术（国际封锁）、没有资金（自身贫困），只能引进“落后”的国外技术，甚至是淘汰产品，仓促应对。
邮电局的公用电话亭挤满了人
当时安装一部电话要花费几万元，还要有公司的介绍信，即便如此，安装也要几个月，甚至一两年的时间。
1982年，福建福州引进并开通了日本富士通F型150万口程控电话交换机，在全国引起轰动。
1984年，上海贝尔电话设备有限公司成立，这是我国第一家研制程控电话交换机的合资企业。
当时冷战尚未结束，包括程控交换机在内的通讯技术都被COCOM（总部设在巴黎的出口管制协调委员会）封锁限制，买不到，通过上海贝尔制造也算是一条救国的迂回之路。
1985年，AT&T、诺基亚和爱立信闻讯而来，在北京设立了办事处。
结果，在这些国外通信公司的“帮助”下，我国很快就进入了“七国八系统”的混乱发展阶段。
七个国家、八种标准：当时中国通信市场上一共有八种机型，来自七个国家。
七个国家八种制度
全国都使用进口设备，这些不同标准的交换机不能互通，造成了中国通信网络的混乱。
然而，乱中有序，中国的独立传播产业开始崛起。
越来越多的中国技术人员通过进口设备和技术学习和成长，越来越多的国有资本和民营资本开始进入利润丰厚的通信行业。
通信技术人员在计算机室学习
20世纪80年代中后期，中国一大批通信设备制造公司如雨后春笋般涌现。
他们的主要研发对象是可编程交换机，特别是技术含量较低的小端口数用户交换机。
其中，有两家公司后来成长为世界级通信巨头——华为和中兴。
任正非（左一）早年经历。他创办的华为，最初是为一家香港公司代理小型交换机。
中兴通讯创始人侯为贵（左四）也曾先做代理商，后开发产品
当时，虽然“七国八制”瓜分了中国通信市场，但是有一个市场空白却被这些巨头“遗忘”了，那就是农村。
由于农村线路条件差、利润低，外来厂商没有精力、也不屑去扩张。
中国开关制造商抓住了这个宝贵的机会。
1992年1月，中兴通讯ZX500A农话终端交换机试验站顺利开通，由于性价比高、符合要求，获得了巨大的成功。
中兴通讯可编程交换系统开发
至1993年，中兴通讯2000端口数字交换机的装机容量占全国农村电话年新增容量的18％。
ZX500生产鉴定会
无独有偶，C&C08A型正是华为公司1993年自主研发的第一代数字程控交换系统，并且也在农村电话市场获得了巨大的利润。
华为C&C08
仅靠农村市场是不够的，小端口交换机也没有什么前景，因此两家中国公司迅速调整战略，很快推出了万端口以上的程控交换机。
1995年11月，中兴通讯自主研发的ZXJ10市局用大容量数字程控交换系统获得原邮电部电信总局的进网许可证，系统终端容量可达17万线。
中兴ZXJ10
同年，华为还推出了万门机的C&C08C型号。
华为C&C08
也是在1995年，原电子工业部第五十四研究所与华中科技大学联合研制的EIM-601大容量数字交换机通过了部级鉴定，凭借EIM-601技术，金鹏电子诞生了。
与从小作坊起家的中兴、华为相比，大唐电信的起点要高得多。
大唐电信虽然成立于1993年，但背靠原邮电部电信研究院，技术和人员均来自后者。1986年，邮电部第一研究所研制出DS-2000型程控数字交换机，1991年，第十研究所研制出DS-30万线市话程控交换机，次年投入商用。1995年，新成立的大唐又推出SP30型超级数字程控交换机，容量超过10万线。
这里还有一个人必须提到，他就是为中国通信史作出重要贡献的吴江兴。
吴江兴
1991年，时年38岁的解放军信息工程学院院长吴江兴牵头研制成功HJD04（简称04型）万线数字程控交换机，一举打破了国外厂商的垄断，而当时中兴、华为等厂商还停留在千线交换机的水平。
HJD04（04机）
04 机台鉴定会
随后，以04机技术为基础，成立了巨龙通信设备有限公司，短短三年时间，其累计总销售额达到100多亿元，销售量突破1300万线，相当惊人。
就这样，交换机领域的五朵金花——聚龙、大唐、中兴、华为、金鹏（又称“金鹏巨花”），突破了国外厂商的围攻，凭借低价、政府扶持站稳了脚跟，并逐渐改变了中国通信业的格局。
然而，由于种种原因，五朵金花有的早早凋谢了，有的则更加美丽，各自走向了截然不同的命运，现在回想起来，真的令人唏嘘不已。
到了20世纪90年代，信息技术的发展速度可以用“飞跃千里”来形容。
随着计算机的普及，互联网开始兴起，并且迅速成长，逐渐影响着我们的生活。
程控数字交换与数字传输相结合，构成了综合业务数字网（ISDN），它通过普通的铜缆以更高的速率和质量传送语音和数据，不仅实现了电话交换，而且实现了传真、数据、图像通信，多媒体时代正式到来。
随着科技的不断进步，我们的交换方式逐渐由空间分割变为时间分割、频率分割（波长分割），我们的通信媒介也逐渐由电缆变为光缆。
最重要的变化就是通讯方式，过去只有电报和电话，但现在随着移动通讯的兴起，手机成为了人们的新宠。
移动电话（老大哥）
这一切的背后，是交换技术的更新和迭代。
主要提供语音业务的电路交换机逐渐开始退居第二位，而主要提供数据业务的分组交换机则开始占据主导地位。
进入21世纪后，传统电话交换机的淘汰速度加快，可编程交换机逐渐开始退出历史舞台。
关闭程控交换机电源，退出网络
NGN可以说是固定电话网的最后谢幕。
说到NGN这个名词，想必大家都有所耳闻。但事实上，很少有人能够准确解释NGN到底是什么。另外一个经常与NGN一起出现的概念名词是“软交换”，这个名词常常让人混淆，难以区分它与NGN的关系。
NGN 代表下一代网络。
人们之所以对这个概念感到困惑，是因为它的名称选择不当，而且非常令人困惑。
广义上讲，NGN是利用新技术在“现一代网络”基础上发展起来的“新一代网络”，其中的“现一代网络”是指传统的PSTN(Public Switched Telephone Network，公共交换电话网)网络，可以简单理解为程控电话交换网。
从狭义上讲，NGN是一种由很多设备组成的网络模型，其中就包括软交换机。
传统电路交换与NGN的对应关系
可气的是，“软交换”也是一个有多种理解的概念，有广义的，也有狭义的。
广义上讲，“软交换”是相对于“硬交换”而言的。什么是硬交换？就是传统的程控交换机，所有功能都集成在一个设备里。它相当于一个黑匣子（见上图左边的黑匣子），外界是看不到它的。
软交换打破了这个黑盒子，将其拆分成不同的功能实体，拆分的目的是让各个实体各司其职，灵活调度，有利于功能和容量的扩展。
狭义的“软交换”是指一类具体设备，例如华为的SoftX3000、中兴的SS1B等都属于软交换设备，主要负责呼叫和会话的控制。
华为SoftX3000
如今，NGN也即将退出历史舞台，取而代之的是大名鼎鼎、令人望而生畏的IMS(IP多媒体子系统)。
总之，分组交换已经成为当今的主导技术，而传统的语音交换早已成为过去的事情并逐渐离我们远去。
交换技术已经历了140年的发展历程，不断更新升级，让人感叹科技发展的日新月异。
当然，这与一代代通信人的执着追求和艰苦奋斗是分不开的，没有传承和积累，哪有今天的辉煌？
展望未来，交换技术将走向何方？是否会有新的颠覆性交换方法？它们何时会出现？只有时间才能告诉我们所有这些问题的答案。
（全文完）
