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人工電話交換時(shí)代 隨著時(shí)代的發(fā)展，對電話有需求的用戶越來越多，甚至普通家庭都希望擁有自己的電話。但是，為每對欲通話的家庭之間都鋪設(shè)電話線是不可能的。因此，一種稱為交換機(jī)（Switch，又稱Exchange）的設(shè)備誕生了。它位于整個(gè)電話網(wǎng)的中心，用于連接每個(gè)用戶。用戶想打電話時(shí)，先拿起電話連接到管理交換機(jī)的接線員，由接線員負(fù)責(zé)接通到對方的線路。這便是最早的電話交換網(wǎng)，交換接續(xù)工作全部由人工完成。通過使用交換機(jī)，交換網(wǎng)上需要的線路大大減少了。
自動(dòng)電話交換時(shí)代 1889年到1891年期間，美國阿爾蒙· B·史端喬（Almon B Strowger）發(fā)明了步進(jìn)式自動(dòng)電話交換機(jī)。有趣的是，他發(fā)明自動(dòng)交換機(jī)的目的并不是為了把接線員從繁忙的人工交換機(jī)上解放下來，而是來源于另外一則故事：他本是一個(gè)殯儀館老板。他發(fā)覺每當(dāng)城里發(fā)生死亡事件，用戶給“殯儀館”打電話時(shí)，不知接線員是有意還是無意的，總會(huì)把電話接到另一家殯儀館。這使史端喬非常郁悶，發(fā)誓要將電話交換自動(dòng)化。功夫不負(fù)有心人，史端喬憑他那過人的聰明和毅力，終于發(fā)明了一種步進(jìn)式的自動(dòng)電話交換機(jī)，并申請了專利。人們?yōu)榱思o(jì)念他，故又稱這種電話交換機(jī)為“史端喬交換機(jī)”。這種交換機(jī)的特點(diǎn)是由用戶話機(jī)的撥號(hào)脈沖直接控制交換機(jī)的動(dòng)作，屬于“直接控制”方式。
以后，又出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)式和升降式的交換機(jī)。這類交換機(jī)采用了一個(gè)稱為“記發(fā)器”的部件來接收用戶的撥號(hào)脈沖，然后將其通過譯碼器譯成電碼來控制接線器的動(dòng)作，這屬于“間接控制”方式。在采用記發(fā)器后，增加了選擇的靈活性，從而使交換機(jī)的容量得到了提高。
1919年，瑞典的電話工程師帕爾姆格倫和貝塔蘭德發(fā)明了“縱橫制接線器”，并申請專利。這種交換機(jī)將過去使用滑動(dòng)摩擦方式的觸點(diǎn)改成了壓接觸，減少了磨損，從而提高了交換機(jī)的壽命；而且，由于采用了導(dǎo)電性好的貴金屬（如銀）做金屬觸點(diǎn)，也大大提高了接觸的可靠性。這種交換機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)是把控制部分和話路部分分開。控制部分由標(biāo)志器和記發(fā)器來完成，稱為公共控制。公共控制對用戶撥號(hào)盤要求低，而中繼部署的靈活性大大提高。瑞典和美國分別在1926年和1938年開通了縱橫制交換機(jī)，接著，法國、日本和英國也相繼生產(chǎn)出縱橫制交換機(jī)。
半電子交換機(jī)時(shí)代 隨著電子技術(shù)，尤其是半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，人們開始在交換機(jī)內(nèi)引入電子技術(shù)，產(chǎn)生了電子交換機(jī)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，僅在控制部分引入了電子技術(shù)，而話路部分在較長的一段時(shí)間內(nèi)仍然采用機(jī)械觸點(diǎn)。這種交換機(jī)一般稱為半電子交換機(jī)或準(zhǔn)電子交換機(jī)（區(qū)別是后者采用了速度較快的笛簧接線器）。
空分交換機(jī)時(shí)代 1946年，第一臺(tái)由存儲(chǔ)程序控制的電子計(jì)算機(jī)誕生，這對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)起到了劃時(shí)代的作用。通過在交換機(jī)中引入“存儲(chǔ)程序控制”的概念，1965年5月，美國貝爾系統(tǒng)的1號(hào)電子交換機(jī)（ESS No.1）問世了，這是世界上第一部開通使用的程控電話交換機(jī)。當(dāng)時(shí)的交換機(jī)話路部分還保留了機(jī)械觸點(diǎn)，以“空分”方式工作，因此稱為空分交換機(jī)。并且，它交換的還是模擬信號(hào)。
數(shù)字交換機(jī)時(shí)代 20世紀(jì)60年代初以來，脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術(shù)成功地應(yīng)用于傳輸系統(tǒng)中，它通過將“模擬”的信號(hào)數(shù)字化，提高了通話質(zhì)量、增加了傳輸距離，同時(shí)，節(jié)約了許多線路成本。1970年，法國開通了世界上第一部程控?cái)?shù)字交換機(jī)E10，開始了數(shù)字交換的新時(shí)代。