30. 디지털 교환기의 기본 구조
가. 디지털 교환기의 구성요소
디지털 전자교환기는 6개의 기능블록으로 대별할 수 있다. 가
입자선 정합장치는 교환기가 가입자선을 정합(interface)하는 기능을, 중계선 정합장
치는 타 교환기와 정합하는 기능을, 그리고 스위치 네트워크는 디지털신호 채널을 시
분할방식(time division switching)에 의해 교환하는 기능을 수행한다. 가입자선 신
호장치와 중계선 신호장치는 호처리(call processing)를 위해 가입자선과 중계선에
필요한 각종 신호처리 기능을 수행하는 신호 서비스 장치이다.
제어장치는 축적프로그램제어(SPC : Stored Program Control) 기능을 갖는 프로
그램에 의해 모든 교환절차를 제어하고, 교환기 내부관리의 제어 등 각종 기능을 수행
한다. 여기서 스위치 네트워크, 가입자선 정합장치, 중계선 정합장치, 가입자선 신호
장치 및 중계선 신호장치를 통화로계라고 하고, 제어장치를 제어계라고 한다.
전자교환기의 주요 특징을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 프로세서(컴퓨터)로 구성된
제어장치에 의해 모든 교환절차가 제어되므로, 교환 속도가 빠르고 오접속의 확률이
낮으며 교환기의 신뢰도가 높다. 둘째, 제어장치 내에 있는 프로그램의 조작으로 새로
운 가입자 서비스 기능의 추가와 교환기의 운용관리가 용이하다. 셋째, DTMF 전화기
가입자의 수용으로 보다 신속하고 용이하게 상대 가입자를 호출할 수 있으며, 또한 단
축다이얼과 호전환 등 특수 서비스 기능을 제공받을 수 있다. 넷째, 제어장치에 의한
과금이 수행되므로 과금의 정확성이 있으며, 교환기 내부에 고장이 발생할 경우에도
고장의 발생위치와 원인들이 즉시 출력되고, 운용요원이 교환기에 연결된 단말기를 이
용하여 쉽게 대처할 수 있다. 다섯째, 반도체 및 전자부품의 사용으로 교환기 크기가
작아지며, 설치면적과 전력소모량이 감소되고 환경조건이 개선된다.
나. 스위치 네트워크
통화로계의 중심을 이루는 스위치 네트워크는 임의의 입력회선(입선)에서 임의의
출력회선(출선)으로 선택해서 접속하는 것이 가능해야 하며, 이러한 접속을 위한 기본
적인 스위치 네트워크의 구성은 [그림 3-22]와 같이 격자스위치(matrix switch) 구
조이다. 이러한 격자스위치의 각 교차점을 공간적으로 배치해서 교환한다는 점에서 공
간분할방식(space division switching)이라고 부르고, 또한 격자스위치의 각 교차점
을 다중화 전송기술을 이용한 시간분할 개념으로 배치해서 교환한다는 점에서 시분할
방식이라 부른다.
디지털 교환은 PCM(Pulse Code Modulation) 방식 등에 의해 부호화시킨 디지털
신호를 다중화시킨 시분할 통화로 간의 교환을 실행해 주는 것으로, 서로 다른 시분할
통화로 상에서 서로 다른 타임슬롯(time slot) 간을 연결하는 것이며, 이를 위해서는 시
간적 교환과 공간적 교환이 모두 필요하다. 시간적 교환은 버퍼(buffer) 메모리에 의해
이루어지며 시간스위치(time switch)라고 하고, 공간적 교환은 교차점 매트릭스
(cross-point matrix)에 의해 이루어지며 공간스위치(space switch)에서 이루어진다.
따라서 디지털 교환을 통한 연결은 통화하고자 하는 두 통화자의 부호화된 음성 정
보가 다중화된 데이터열(data stream) 상의 임의의 타임슬롯을 상호 교환에 줌으로
써 이루어진다. 여기서, 다중화된 데이터열이 전달되는 회선을 하이웨이(highway)라
고 하는데, 스위치 네트워크는 입력하이웨이 상의 타임슬롯을 지정된 출력하이웨이 상
의 타임슬롯으로 전환해 주는 역할을 하게 된다. 이러한 두 통화자의 입력하이웨이 타
임슬롯과 출력하이웨이 타임슬롯 간에 상호교환(interchange)은 시간적 교환과 공간
적 교환의 어떠한 순서에 의해 이루어진다.
[그림 3-23]은“3×3”규모의 공간스위치(S-SW) 1개를 중심으로 해서, 전단에 입
력하이웨이(HWi)와 연결된 3개의 시간스위치(T-SW)와 후단에 출력하이웨이(HWo)
와 연결된 3개의 시간스위치(T-SW)가 배치된 T-S-T 구조를 갖는 스위치 네트워크
의 구성 예를 나타낸 것이다. 등가회로와 같이 입력 회선 타임슬롯(채널이라고도 함)
과 출력회선 타임슬롯이 각각 9개인 등가회로에서 임의의 입력 타임슬롯이 임의의 출
력 타임슬롯으로 전환될 수 있어야 하며, 이를 위해 T-S-T 구조의 스위치 네트워크
를 구현한 것이다. 여기서, 각 하이웨이는 3개의 타임슬롯이 다중화된 회선이다.
첫 번째 입력하이웨이 HWi#0의 세 번째 타임슬롯의 데이터“3”
이 두 번째 출력하이웨이 HWo#1의 두 번째 타임슬롯으로 교환되기 위해서는 공간적
위치가 첫 번째 입력하이웨이에서 두 번째 출력하이웨이로 교체되어야 하고, 시간적
위치가 세 번째에서 두 번째로 교체되어야 한다. 이를 위해서는 공간적 위치 전환은
공간스위치에서, 그리고 시간적 위치 전환은 전단 또는 후단의 시간스위치에서 수행되
어야 한다. [그림 3-23]에서는 일단 전단의 시간스위치에서 첫 번째 입력하이웨이의
세 번째 타임슬롯이 첫 번째 타임슬롯으로 전환되는데, 이것은 첫 번째 타임슬롯의 위
치에서 공간스위치를 통해 두 번째 출력하이웨이로 전환되기 위함이며, 다시 후단의
시간스위치에서 하이웨이는 변함없이 첫 번째 타임슬롯이 두 번째 타임슬롯으로 전환
된다.
이와같이 공간스위치는 하이웨이 상에서 타임슬롯은 변하지 않고 입력하이웨이와
출력하이웨이를 교체하는 것이며, 시간스위치는 동일한 하이웨이 상에서 타임슬롯만
을 교체하는 것이다. 이러한 스위치 네트워크의 동작은 제어장치의 관리 및 제어를 통
해 이루어지게 된다.
다. 디지털 사설교환기(PBX)
기업이나 관공서 및 호텔 등의 구내에서 전화, 팩스 등 내부 통신 서비스를 제공하
는 구내 교환기를 총칭해서 사설교환기(PBX : Private Branch eXchange)라 하고,
자동식을 별도로 PABX(Private Automatic Branch eXchange)라 구분하기도 하며,
마이크로프로세서나 IC 메모리 등을 이용한 축적 프로그램 제어방식의 전자식 구내교
환기(EPBX : Electronic PBX)로 발전해 왔다. EPBX는 디지털 사설교환기(PBX)라
고도 한다. 그리고, 사설교환기와 상대적인 용어로서, 일반 통신사업자가 운용하는 공
중통신망 내의 교환기를 국설교환기라고 부른다.
PBX는 회사에서 사용되는 일정 수의 외부 전화회선을 모든 직원이 공유하고, 내선
에 연결되어 있는 내부 사용자들 간에 전화를 자동으로 연결해주기 위한 전화교환 시
스템이다. PBX를 사용하는 주요 목적은 회사의 모든 종업원들에게 일일이 일반 전화
회선을 배정할 경우 들어가게 될 비용을 절감하는 것이다. PBX는 일반 통신사업자가
아닌 PBX가 설치된 관련 기관의 소유로서 자체 책임 하에 운용관리된다.
일반적인 PBX는 사업장에서 내선 전화기 상호간 또는 내선 전화기와 국선(전화국
전화회선) 간의 접속을 가능하게 해주는 교환기로서, 국선에서 내선으로 착신접속, 내
선에서 국선으로 발신접속, 내선 간 상호접속 등을 수행한다. 그리고, 전자식 구내교
환기(EPBX)는 지정시간 호출, 데이터의 동시 전송 등 다양한 서비스를 수행할 뿐 아 니라, 지역통신망인 LAN은 물론 종합정보통신망(ISDN)을 구축하는데 있어서 중심적
인 설비로 역할을 하고 있다. 특히, 디지털 PBX를 이용하여 LAN을 구축하는 경우에
는 버스형이나 링형 토폴로지가 아닌, 스타형 토폴로지로 구성되어 중앙집중제어를 수
행할 수 있으며, 디지털 PBX에서 데이터 교환이 이루어지는 일종의 LAN 스위치 역
할을 한다.
음성신호(아날로그 신호)를 부호화해서 교환하는 디지털 방식의 디지털 PBX는 구
내에서 사용하는 PC, 워드프로세서, 팩시밀리 등의 사무자동화기기와도 접속해 데이
터와 음성을 디지털 신호로 변환하게 해주고 있다. 따라서, 디지털 PBX는 현재의 디
지털 시대를 맞아 확실하고도 전망이 밝은 고도의 통신 수단인 디지털 네트워크의 핵
심 기기로 부상하고 있다.
이와같은 기능을 수행하는 디지털 PBX의 구조는 기본적으로 디지털 교환기와 비교
하여 대부분의 기능과 구성요소를 구비하고 있지만, 상대적으로 규모가 작다. 또한,
전화기 이외에 다양한 단말기를 수용하기 위한 단말 인터페이스 장치가 요구되고, 다
양한 서비스를 제공할 수 있도록 공중전화망과 전용회선 등에 접속하기 위한 외부 회
선 인터페이스 장치가 필요하며, 효율적인 자체 운용관리를 위해 중계대 등의 콘솔
(console)이 포함되어 있다.
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