交換機(jī)的硬件系統(tǒng)主要由用戶電路、中繼器、交換網(wǎng)絡(luò)、信令設(shè)備和控制系統(tǒng)（包括話路設(shè)備接口）等部分組成，如圖所示。
各部分的作用如下。
（1）用戶電路：用戶電路是交換機(jī)與用戶話機(jī)的接口。用戶電路一方面把語(yǔ)音信息傳遞給交換網(wǎng)絡(luò)；另一方面，也可以把用戶線上的其他信號(hào)和交換網(wǎng)絡(luò)隔離開來(lái)。
（2）中繼器：中繼器是交換機(jī)與交換機(jī)之間的接口。中繼器不僅具有用戶電路的功能，還具有制定信號(hào)形式和中繼線工作方向等功能。
（3）交換網(wǎng)絡(luò)：交換網(wǎng)絡(luò)用來(lái)完成任意兩個(gè)用戶之間、任意一個(gè)用戶與任意一個(gè)中繼器之間、任意兩個(gè)中繼器之間的連接。
（4）信令設(shè)備：用來(lái)接收和發(fā)送信令信息。
（5）控制系統(tǒng)：是交換機(jī)的指揮中心，接收各個(gè)話路設(shè)備發(fā)來(lái)的狀態(tài)信息、各個(gè)設(shè)備應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作并向各個(gè)設(shè)備發(fā)出驅(qū)動(dòng)命令，協(xié)調(diào)各設(shè)備共同完成呼叫處理和維護(hù)管理任務(wù)。
下面，詳細(xì)闡述各模塊的功能。
1.用戶電路模塊
用戶電路模塊是用來(lái)連接用戶回路，提供用戶終端設(shè)備的接口電路，完成用戶話務(wù)的集中和擴(kuò)散，并且完成呼叫處理的低層控制功能。
用戶電路模塊主要包括3個(gè)部分。
（1）用戶接口電路，是與模擬用戶線的接口。
（2）一個(gè)由一級(jí)T接線器組成的交換網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)話務(wù)量的集中和擴(kuò)散。
（3）用戶處理機(jī)，完成對(duì)用戶電路、用戶級(jí)T接線器的控制及呼叫處理的低層控制。
模擬用戶電話接口有7項(xiàng)基本功能，常用BORSCHT這7個(gè)字母來(lái)表示：
饋電（Battery Feed），交換機(jī)通過用戶線向共電式話機(jī)直流饋電；
過壓保護(hù)（Over Voltage Protection），防止用戶線上的電壓沖擊或過壓而損壞交換機(jī)；
振鈴（Ringing），向被叫用戶話機(jī)饋送鈴流；
監(jiān)視（Supervision），借助掃描點(diǎn)監(jiān)視用戶線通斷狀態(tài)，以檢測(cè)話機(jī)的摘機(jī)、掛機(jī)、撥號(hào)脈沖等用戶線信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)送給控制設(shè)備，以表示用戶的忙閑狀態(tài)和接續(xù)要求；
編解碼（Codec），利用編碼器和解碼器、濾波器，完成話音信號(hào)的模數(shù)與數(shù)模交換，以與數(shù)字交換機(jī)的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)接口；
混合（Hybrid），進(jìn)行用戶線的2/4線轉(zhuǎn)換，以滿足編解碼與數(shù)字交換對(duì)四線傳輸?shù)囊螅?/p>
測(cè)試（Test），提供測(cè)試端口，進(jìn)行用戶電路的測(cè)試。
2.中繼器
中繼器是數(shù)字程控交換機(jī)與其他交換機(jī)的接口。根據(jù)連接的中繼線的類型，中繼器可分成模擬中繼器和數(shù)字中繼器兩大類。
數(shù)字中繼器是程控交換機(jī)和局間數(shù)字中繼線的接口電路，它的入端/出端都是數(shù)字信號(hào)。數(shù)字中繼器的主要功能有：
碼型變換和反變換；
時(shí)鐘提取，從輸入的PCM碼流中提取時(shí)鐘信號(hào)，用來(lái)作為輸入信號(hào)的位時(shí)鐘；
幀同步，在數(shù)字中繼器的發(fā)送端，在偶幀TS0（時(shí)隙0）插入幀同步碼，在接收端檢出幀同步碼，以便識(shí)別一幀的開始；
復(fù)幀同步，在采用隨路信令時(shí)，需完成復(fù)幀同步，以便識(shí)別各個(gè)話路的線路信令；
信令的提取和插入，在采用隨路信令時(shí)，數(shù)字中繼器的發(fā)送端要把各個(gè)話路的線路信令插入到復(fù)幀中相應(yīng)的TS16（時(shí)隙16）；在接收端將線路信令從TS16中提取出來(lái)送給控制系統(tǒng)。
3.信令設(shè)備
信令設(shè)備的主要功能是接收和發(fā)送信令。程控?cái)?shù)字交換機(jī)中主要的信令設(shè)備有：
信號(hào)音發(fā)生器，用于產(chǎn)生各種類型的信號(hào)音，如忙音、撥號(hào)音、回鈴音等；
DTMF接收器，用于接收用戶話機(jī)發(fā)出的DTMF信號(hào)；
多頻信號(hào)發(fā)生器和多頻信號(hào)接收器，用于發(fā)送和接收局間的MFC信號(hào)；
No.7信令終端，用于完成No.7信令的第二級(jí)功能。
4.控制部分
控制部分的功能主要包括兩部分：一是對(duì)呼叫進(jìn)行處理；二是對(duì)整個(gè)交換系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行管理、監(jiān)督和維護(hù)?？刂撇糠值慕M成類似于通常的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由中央處理器（CPU）部件、存儲(chǔ)部件和輸入輸出系統(tǒng)構(gòu)成。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，控制部分的性能已經(jīng)得到了大幅度的提高。
5.交換網(wǎng)絡(luò)
（1）時(shí)分接線器的原理
交換網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)交換系統(tǒng)的核心，交換網(wǎng)絡(luò)由數(shù)字接線器組成。數(shù)字接線器有兩種：時(shí)分接線器和空分接線器。它們的基本分工是：時(shí)分接線器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)時(shí)隙的交換；空分接線器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)母線的交換。
時(shí)分接線器又叫T接線器，由動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）組成。它包括話音存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器及計(jì)數(shù)器3部分。T接線器的結(jié)構(gòu)如圖1-4（a）和（b）所示。
話音存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)話音的PCM碼字，控制存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)話音存儲(chǔ)器的
控制信息。
時(shí)分交換有兩種方式：控制寫入，順序讀出；順序?qū)懭耄刂谱x出。
首先，參照?qǐng)D，考察輸出控制方式是如何工作的。
設(shè)輸入話音信號(hào)在時(shí)隙TS18上，要求經(jīng)過T接線器后交換到TS28上去，然后輸出到下一級(jí)。CPU根據(jù)這一請(qǐng)求，通過軟件在控制存儲(chǔ)器的28號(hào)單元寫入“18”。因?yàn)檫@個(gè)寫入是由CPU控制的，所以稱它為“控制寫入”?？刂拼鎯?chǔ)器的讀出是由定時(shí)脈沖控制，按照時(shí)隙號(hào)讀出相應(yīng)單元的內(nèi)容。如0#時(shí)隙，讀出0#單元的內(nèi)容，1#時(shí)隙讀出1#單元內(nèi)容??這種工作方式被稱之為“順序讀出”。
話音存儲(chǔ)器的工作方式正好和控制存儲(chǔ)器的方式相反，即是“順序?qū)懭?，控制讀出”。也就是說，由定時(shí)脈沖控制，按順序?qū)⒉煌瑫r(shí)隙的話音信號(hào)寫入相應(yīng)的單元中去。寫入的單元號(hào)和時(shí)隙號(hào)一一對(duì)應(yīng)，而讀出時(shí)則要根據(jù)控制存儲(chǔ)器的控制信息（讀出數(shù)據(jù)）而進(jìn)行。由于向話音存儲(chǔ)器輸入話音信號(hào)不受CPU的控制，而輸出話音信號(hào)（讀出時(shí)）受到由CPU控制的控制存儲(chǔ)器的控制，因此把它總稱為“控制輸出”方式。
前面已經(jīng)說過，CPU在控制存儲(chǔ)器中的28號(hào)單元已寫入內(nèi)容“18”。在定時(shí)脈沖控制下，在TS28這一時(shí)間，從控制存儲(chǔ)器的地址28中讀出內(nèi)容為“18”，把它作為話音存儲(chǔ)器的讀出地址，立即讀出話音存儲(chǔ)器第18號(hào)單元。這正好是原來(lái)在18號(hào)時(shí)隙寫入的話音信號(hào)的內(nèi)容，因此在話音信號(hào)18單元讀出時(shí)已經(jīng)是TS28了，即將話音信號(hào)從TS18交換到TS28，實(shí)現(xiàn)了時(shí)隙的交換。
中的T接線器是按“輸入控制”方式工作的，也就是說，話音存儲(chǔ)器的寫入是要受控制存儲(chǔ)器的控制，而其讀出則受定時(shí)脈沖控制按順序讀出?？刂拼鎯?chǔ)器的工作方式仍然是“控制寫入，順序讀出”。即由CPU控制寫入，由定時(shí)脈沖控制按順序讀出。但CPU寫入控制存儲(chǔ)器的內(nèi)容卻不同了。
上例中，CPU要在控制存儲(chǔ)器的18號(hào)單元寫入內(nèi)容“28”。然后控制存儲(chǔ)器按順序讀出，在TS18時(shí)讀出內(nèi)容“28”，作為話音存儲(chǔ)器的寫入地址，將輸入端TS18中的話音內(nèi)容寫入到28號(hào)單元中去。話音存儲(chǔ)器按順序讀出，TS28讀出28號(hào)單元內(nèi)容，這就是TS18的輸入內(nèi)容，這樣完成了時(shí)隙交換。
空分接線器的基本原理
空分接線器又叫S接線器，它由電子開關(guān)矩陣組成，共有N個(gè)入端和N個(gè)出端，形成N×N矩陣，由N個(gè)控制存儲(chǔ)器控制。每個(gè)控制存儲(chǔ)器控制同號(hào)輸出端的所有交叉點(diǎn)，這叫做“輸出控制”?？刂拼鎯?chǔ)器的工作方式和以前的一樣為“控制寫入，順序讀出”。接線器的接點(diǎn)控制過程如圖1-5所示。
① CPU根據(jù)路由選擇結(jié)果在控制存儲(chǔ)器上寫入了如圖1-5所示的內(nèi)容。
② 控制存儲(chǔ)器按順序讀出，在TS1讀出各個(gè)控制存儲(chǔ)器的1號(hào)單元內(nèi)容，即1號(hào)控制存儲(chǔ)器的1號(hào)單元內(nèi)容為“2”，表示1號(hào)出線與2號(hào)入線接通；2號(hào)控制存儲(chǔ)器的1號(hào)單元內(nèi)容為“1”，表示2號(hào)出線與1號(hào)入線接通；3號(hào)控制存儲(chǔ)器的1號(hào)單元內(nèi)容為“3”，表示3號(hào)出線與3號(hào)入線接通。
③ 在TS2時(shí)，則按控制存儲(chǔ)器2號(hào)單元讀出內(nèi)容控制交叉點(diǎn)的接通。
對(duì)于大容量的交換網(wǎng)，采用單T網(wǎng)或單S網(wǎng)都是不夠的，往往采用T網(wǎng)與S網(wǎng)的組合。使用較多的為三級(jí)組合，即S—T—S和T—S—T，最常用的是T—S—T方式。
圖1-5 S接線器結(jié)構(gòu)示意圖
