مقسم الهاتف

مقسم الهاتف ، أو مفتاح الهاتف ، أو المكتب المركزي ، هو عنصر أساسي في نظام الاتصالات في شبكة الهاتف العامة (PSTN) أو في المؤسسات الكبيرة. يُسهّل إنشاء دوائر الاتصال، مما يُمكّن من إجراء المكالمات الهاتفية بين المشتركين. كما يُمكن أن يُشير مصطلح "المكتب المركزي" إلى موقع مركزي لمعدات الألياف الضوئية لمزود خدمة الإنترنت عبر الألياف. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

من منظور تاريخي، تطورت مصطلحات الاتصالات مع مرور الوقت. يُستخدم مصطلح "مقسم الهاتف" غالبًا كمرادف لمصطلح " المكتب المركزي" ، وهو مصطلح خاص بنظام بيل . يُعرَّف المكتب المركزي بأنه مقسم الهاتف الذي يتحكم في الاتصالات لرقم هاتف واحد أو أكثر. ومع ذلك، فإنه يشير أيضًا في كثير من الأحيان إلى المبنى الذي يضم معدات الشبكة الداخلية لعدة مناطق مقسم هاتف. في أمريكا الشمالية، قد يُستخدم مصطلح " مركز الأسلاك" للدلالة على موقع المكتب المركزي، مما يشير إلى منشأة توفر هاتفًا بنغمة اتصال . ^{[ 4 ]} كما تُحدد شركات الاتصالات مراكز الأسعار لأغراض الأعمال والفواتير، والتي قد تشمل في المدن الكبيرة مجموعات من المكاتب المركزية لتحديد المواقع الجغرافية لحسابات قياس المسافة.

في أربعينيات القرن العشرين، أدخل نظام بيل في الولايات المتحدة وكندا نظام ترقيم وطنيًا يُحدد المكاتب المركزية برمز فريد مكون من ثلاثة أرقام، بالإضافة إلى رمز منطقة ترقيم مكون من ثلاثة أرقام (رمز NPA أو رمز المنطقة)، مما جعل رموز المكاتب المركزية مميزة داخل كل منطقة ترقيم. وكانت هذه الرموز بمثابة بادئات لأرقام هواتف المشتركين. وشهد منتصف القرن العشرين جهودًا تنظيمية مماثلة في شبكات الهاتف عالميًا، مدفوعة بظهور خطوط الهاتف الدولية والعابرة للمحيطات والاتصال المباشر بالعملاء.

في تطبيقات الشركات والمؤسسات، يُطلق على مقسم الهاتف الخاص اسم مقسم فرعي خاص (PBX)، وهو متصل بشبكة الهاتف العامة. يخدم مقسم PBX هواتف المؤسسة وأي خطوط مؤجرة خاصة، وعادةً ما يكون موجودًا في المكاتب الكبيرة أو مجمعات المؤسسات. أما المؤسسات الأصغر حجمًا، فقد تستخدم مقسم PBX أو نظام هاتف رئيسي يُدار بواسطة موظف استقبال، لتلبية احتياجات الاتصالات الخاصة بها.

في عصر التلغراف الكهربائي، كان مستخدموه الرئيسيون مكاتب البريد، ومحطات السكك الحديدية، والمراكز الحكومية الهامة (الوزارات)، وبورصات الأوراق المالية، وعدد قليل جدًا من الصحف ذات التوزيع الوطني، وأكبر الشركات ذات الأهمية الدولية، والأفراد الأثرياء. ^{[ 5 ]} على الرغم من وجود أجهزة الهاتف قبل اختراع مقسم الهاتف، إلا أن نجاحها وتشغيلها بكفاءة اقتصادية كان مستحيلاً في ظل نفس مخطط وبنية التلغراف المعاصر. قبل تطوير لوحة مقسم الهاتف، كانت الهواتف الأولى تعمل كأجهزة اتصال داخلي ؛ حيث كان كل جهاز هاتف موصولًا سلكيًا للاتصال بجهاز هاتف واحد فقط، كما هو الحال عند ربط منزل الشخص بمكان عمله. ^{[ 6 ]}

مقسم الهاتف هو نظام هاتفي لمنطقة جغرافية صغيرة، يوفر خدمة تحويل (ربط) خطوط المشتركين لإجراء المكالمات فيما بينهم. وقد أتاحت هذه المقسمات إمكانية إنشاء دوائر مؤقتة فورية عند الطلب بين أي مشتركين، وهو ما يُعرف الآن بتحويل الدوائر . وقد جعل هذا من الهاتف تقنية عملية للاستخدام اليومي، وكان بمثابة حافز لإنشاء قطاع صناعي جديد: الاتصالات.

كما هو الحال مع اختراع الهاتف نفسه، فإن لقب "أول مقسم هاتفي" له عدة متنافسين. كان المجري تيفادار بوشكاش من أوائل من اقترحوا فكرة المقسم الهاتفي عام 1877 أثناء عمله لدى توماس إديسون . ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} استند أول مقسم هاتفي تجريبي إلى أفكار بوشكاش، وقامت شركة بيل للهواتف ببنائه في بوسطن عام 1877. ^{[ 12 ]} افتُتح أول مقسم هاتفي تديره الدولة في العالم في 12 نوفمبر 1877 في فريدريشسبرغ بالقرب من برلين تحت إشراف هاينريش فون ستيفان . ^{[ 13 ]} صمم جورج دبليو كوي وبنى أول مقسم هاتفي تجاري في الولايات المتحدة، والذي افتُتح في نيو هيفن، كونيتيكت في يناير 1878، كما بُني أول كشك هاتفي في بريدجبورت المجاورة . ^{[ 14 ]} صُنعت لوحة المفاتيح من "مسامير عربات، ومقابض أغطية أباريق الشاي، وسلك معدني"، وكانت قادرة على استيعاب مكالمتين متزامنتين. ^{[ 15 ]} يُنسب إلى تشارلز غليدن أيضًا تأسيس مركز اتصالات في لويل، ماساتشوستس، مع 50 مشتركًا في عام 1878.

في أوروبا، كانت هناك مقاسم هاتفية مبكرة أخرى في لندن ومانشستر ، وكلاهما افتتح بموجب براءات اختراع بيل في عام 1879. ^{[ 16 ]} كان لدى بلجيكا أول مقاسم بيل الدولية (في أنتويرب ) بعد عام.

في عام 1887 قدم بوشكاش لوحة التبديل المتعددة . ^{[ 17 ]}

تألفت المقاسم اللاحقة من لوحة توصيل واحدة إلى عدة مئات، يديرها مشغلو المقاسم . يجلس كل مشغل أمام لوحة رأسية تحتوي على صفوف من مقابس ثلاثية الموصلات (طرف-حلقة- كم) بقياس ¼ بوصة، يمثل كل منها نقطة إنهاء محلية لخط هاتف المشترك . أمام لوحة المقابس، توجد لوحة أفقية تحتوي على صفين من أسلاك التوصيل، كل زوج متصل بدائرة سلكية . عندما يرفع المتصل سماعة الهاتف، يُضيء تيار الدائرة المحلية مصباح إشارة بالقرب من المقبس. ^{[ 18 ]} يستجيب المشغل بإدخال السلك الخلفي ( سلك الرد ) في مقبس المشترك، ثم يُفعّل سماعة الرأس الخاصة به ليسأل: "الرقم من فضلك؟". لإجراء مكالمة محلية، يُدخل المشغل السلك الأمامي ( سلك الرنين ) في مقبس المتصل به، ويبدأ دورة الرنين. أما لإجراء مكالمة دولية، فيتصل المشغل بدائرة رئيسية للتواصل مع مشغل آخر في مجموعة لوحات أخرى أو في مكتب مركزي بعيد. في عام 1918، كان متوسط ​​الوقت اللازم لإتمام الاتصال في المكالمات الدولية 15 دقيقة. ^{[ 18 ]}

كانت لوحات التحويل اليدوية القديمة تتطلب من المشغل الضغط على مفاتيح الاستماع ومفاتيح الرنين، ولكن بحلول أواخر العقد الثاني من القرن العشرين وبداية العقد الثالث منه، أدت التطورات في تكنولوجيا لوحات التحويل إلى ظهور ميزات تسمح بالرد التلقائي على المكالمة فور إدخال المشغل سلك الرد، ويبدأ الرنين تلقائيًا بمجرد إدخال المشغل سلك الرنين في مقبس المتصل به. يتم فصل المشغل عن الدائرة، مما يسمح له بالتعامل مع مكالمة أخرى، بينما يسمع المتصل إشارة رنين مسموعة، بحيث لا يضطر المشغل إلى الإبلاغ دوريًا عن استمرار رنين الخط. ^{[ 19 ]}

في طريقة الرنين المباشر ، يتصل المشغل الأصلي بمشغل وسيط آخر يقوم بدوره بالاتصال بالمشترك المطلوب، أو يحيل المكالمة إلى مشغل وسيط آخر. ^{[ 20 ]} لا يمكن إتمام هذه السلسلة من المشغلين الوسيطين إلا إذا كانت خطوط الربط الوسيطة متاحة بين جميع المراكز في الوقت نفسه. في عام 1943، عندما كانت المكالمات العسكرية لها الأولوية، قد تستغرق مكالمة دولية عبر الولايات المتحدة ما يصل إلى ساعتين لطلبها وجدولتها في المدن التي كانت تستخدم لوحات تحويل يدوية للمكالمات المدفوعة.

في العاشر من مارس عام ١٨٩١، حصل ألمون براون ستروجر ، وهو متعهد دفن موتى في مدينة كانساس سيتي بولاية ميسوري ، على براءة اختراع للمفتاح المتدرج ، وهو جهاز أدى إلى أتمتة تحويل دوائر الهاتف. وبينما ظهرت العديد من التوسعات والتعديلات على هذه البراءة الأصلية، فإن أشهرها يتكون من ١٠ مستويات أو مجموعات، تحتوي كل منها على ١٠ نقاط تلامس مرتبة على شكل نصف دائرة. عند استخدامه مع قرص هاتف دوار ، يتسبب كل زوج من الأرقام في تحريك محور "يد" التلامس المركزي للمفتاح المتدرج خطوة واحدة للأعلى مع كل نبضة في الرقم الأول، ثم يتأرجح أفقيًا في صف التلامس بدورة صغيرة واحدة مع كل نبضة في الرقم التالي.

لاحقًا، رُتِّبت مفاتيح التحويل المتدرجة في مجموعات، وكانت المرحلة الأولى منها عبارة عن مُحدِّد خط . إذا رُفِعَ سماعة أحد خطوط المشتركين (حتى مئة خط، أو مئتي خط في مُحدِّدات الخطوط اللاحقة)، يقوم مُحدِّد الخط بتوصيل خط المشترك بمُحدِّد أول حر، والذي يُعيد للمشترك نغمة اتصال للدلالة على جاهزيته لاستقبال الأرقام المطلوبة. كان قرص المشترك ينبض بمعدل عشر نبضات في الثانية تقريبًا، مع العلم أن السرعة كانت تعتمد على معايير إدارة الهاتف المُستخدمة.

واجهت المقاسم القائمة على مفتاح ستروجر منافسة من أنواع أخرى ، ثم من تقنية المصفوفة المتقاطعة . وعدت هذه التصاميم الجديدة بسرعة تحويل أعلى، واستقبلت نبضات بين المفاتيح أسرع من معدل ستروجر المعتاد البالغ 10 نبضات في الثانية، ليصل عادةً إلى حوالي 20 نبضة في الثانية. وفي وقت لاحق، بدأ العديد منها أيضاً في استقبال نغمات DTMF أو أنظمة إشارات صوتية أخرى.

تضمنت التقنية الانتقالية (من النبض إلى DTMF) محولات لتحويل DTMF إلى نبض، لتغذية مفاتيح ستروجر القديمة، أو مفاتيح اللوحة، أو مفاتيح التوصيل المتقاطع. وقد استُخدمت هذه التقنية حتى منتصف عام 2002.

تختلف العديد من المصطلحات المستخدمة في تكنولوجيا الاتصالات في معناها واستخدامها بين مختلف المناطق الناطقة باللغة الإنجليزية. ولأغراض هذه المقالة، تُقدَّم التعريفات التالية:

• الخدمة اليدوية هي خدمة هاتفية يقوم فيها عامل الهاتف بتوجيه المكالمات وفقًا لتعليمات المشترك الذي لديه جهاز هاتف لا يحتوي على قرص دوار.
• خدمة الاتصال الهاتفي هي عندما يقوم مركز الاتصالات بتوجيه المكالمات عن طريق تفسير الأرقام التي يطلبها المشترك.
• مقسم الهاتف هو جهاز التحويل الخاص بالمركز التجاري.
• مركز الأسلاك هو المنطقة التي يخدمها مفتاح تحويل معين أو مكتب مركزي.
• المُركِّز هو جهاز يقوم بتجميع حركة البيانات ، سواء كانت بعيدة أو موجودة في نفس موقع المحول.
• تمثل حالة رفع السماعة دائرة قيد الاستخدام، على سبيل المثال، عندما تكون مكالمة هاتفية جارية.
• تشير حالة " وضع السماعة" إلى دائرة غير نشطة، أي لا توجد مكالمة هاتفية جارية.

كان المكتب المركزي في الأصل مركزًا رئيسيًا للتبادل في المدينة، وتخدم مراكز تبادل أخرى أجزاءً من المنطقة. وأصبح المصطلح يُشير إلى أي نظام تحويل، بما في ذلك مرافقه وموظفيه. كما يُستخدم عمومًا للإشارة إلى المبنى الذي يضم معدات التحويل والمعدات الداخلية ذات الصلة. في مصطلحات الاتصالات الأمريكية ، يُعرَّف المكتب المركزي (CO) بأنه مركز تحويل تابع لشركة اتصالات عامة، وهو عبارة عن مقسم هاتف من الفئة 5، حيث يتم فيه إنهاء وتحويل الخطوط الرئيسية والحلقات المحلية . ^{[ 21 ]} أما في المملكة المتحدة، فيُشير مصطلح مقسم الهاتف إلى مبنى المقسم، وهو أيضًا اسم مقسم الهاتف.

في الخدمة اليدوية ، يرفع العميل سماعة الهاتف ويطلب من الموظف تحويل المكالمة إلى الرقم المطلوب. إذا كان الرقم في نفس المكتب المركزي وموجودًا على لوحة تحويل الموظف، يقوم الموظف بتحويل المكالمة بتوصيل سلك الرنين بالمقبس الخاص بخط العميل. أما إذا كان خط العميل على لوحة تحويل مختلفة في نفس المكتب، أو في مكتب مركزي مختلف، يقوم الموظف بتوصيل السلك بجذع التحويل الخاص بلوحة التحويل أو المكتب المطلوب، ويطلب من الموظف الذي يرد على المكالمة (المعروف بموظف "ب") تحويلها.

كانت معظم مقاسم الاتصالات الحضرية توفر خدمة البطارية المشتركة ، ما يعني أن المكتب المركزي يزود دوائر هواتف المشتركين بالطاقة لتشغيل جهاز الإرسال، بالإضافة إلى الإشارات التلقائية باستخدام الأقراص الدوارة . في أنظمة البطارية المشتركة، يحمل زوج الأسلاك الواصل بين هاتف المشترك والمقسم جهدًا مستمرًا قدره 48 فولت (اسميًا) من طرف شركة الهاتف عبر الموصلات. يكون الهاتف في حالة انقطاع الدائرة عندما يكون في وضع الانتظار أو غير مستخدم. ^{[ 22 ]}

عندما يكون هاتف المشترك مرفوع السماعة، فإنه يُحدث مقاومة كهربائية عبر الخط، مما يؤدي إلى تدفق التيار عبر الهاتف والأسلاك إلى المكتب المركزي. في لوحة مفاتيح يدوية التشغيل، يتدفق هذا التيار عبر ملف مرحل، فيُشغل جرسًا أو مصباحًا على لوحة مفاتيح المشغل، مُشيرًا إليه بالبدء في تقديم الخدمة. ^{[ 22 ]}

في المدن الكبرى، استغرق تحويل جميع مكاتب الاتصالات إلى أنظمة آلية، مثل لوحة التبديل ، سنوات عديدة . خلال هذه الفترة الانتقالية، وبعد توحيد الأرقام وفقًا لصيغة 2L-4N أو 2L-5N (اسم المقسم المكون من حرفين، وأربعة أو خمسة أرقام)، أصبح بالإمكان الاتصال برقم موجود في مقسم يدوي دون الحاجة إلى طلب مساعدة موظف الاستقبال. وكانت سياسة نظام بيل تنص على أنه لا داعي لأن يهتم عملاء المدن الكبرى بنوع المقسم، سواء كان يدويًا أو آليًا.

عندما يتصل أحد المشتركين برقم محطة يدوية، يجيب موظف الاستقبال في مكتب الوجهة على المكالمة بعد رؤية الرقم على الشاشة ، ثم يوصل المكالمة بتوصيل سلك بدائرة الإرسال، ويرن جرس المحطة المقصودة. على سبيل المثال، إذا اتصل عميل من محطة تايلور (TAylor) برقم يخدمه مقسم يدوي، مثلاً ADams 1383-W، تُعتبر المكالمة، من وجهة نظر المشترك، مطابقة تماماً لمكالمة إلى LEnnox 5813 في مقسم آلي. تُستخدم الأحرف W وR وJ وM الخاصة بخطوط المشاركة فقط في المقاسم اليدوية المزودة بخطوط مشاركة قابلة للتوصيل.

على النقيض من تنسيق القائمة MAin 1234 للمكاتب الآلية بحرفين كبيرين، كان من الممكن التعرف على المكاتب اليدوية، التي تحتوي على قوائم مثل Hillside 834 أو East 23، من خلال التنسيق الذي لم يكن فيه الحرف الثاني كبيرًا.

كانت المناطق الريفية، وكذلك أصغر البلدات، تعتمد على الخدمة اليدوية، وكان يتم إرسال الإشارات عبر هواتف مغناطيسية مزودة بذراع تدوير لتشغيل مولد الإشارة. ولتنبيه عامل الهاتف، أو مشترك آخر على نفس الخط، كان المشترك يدير ذراع التدوير لتوليد تيار الرنين. تستجيب لوحة التوزيع بقطع الدائرة، مما يؤدي إلى سقوط لسان معدني فوق مقبس خط المشترك وإصدار صوت تنبيه. وكانت بطاريات الخلايا الجافة ، عادةً خليتان كبيرتان من نوع N. 6 في هاتف المشترك، توفر التيار المباشر لجهاز الإرسال. وقد ظلت هذه الأنظمة المغناطيسية مستخدمة في الولايات المتحدة حتى عام 1983، كما هو الحال في بلدة براينت بوند الصغيرة، وودستوك، مين .

كانت العديد من أنظمة الاتصالات المغناطيسية في البلدات الصغيرة تعتمد على خطوط مشتركة ، حيث يتشارك من مشتركين اثنين إلى عشرة مشتركين أو أكثر في خط واحد. عند الاتصال بمجموعة من المشتركين، كان المشغل يستخدم رنينًا مشفرًا، وهو عبارة عن تسلسل إشارات رنين مميز ، مثل رنتين طويلتين متبوعتين برنة قصيرة. وكان بإمكان جميع المشتركين على الخط سماع هذه الإشارات، والتقاط محادثات الآخرين ومراقبتها.

اخترع ألمون ستروجر المقاسم الآلية ، التي توفر خدمة الاتصال الهاتفي ، عام 1888. استُخدمت تجاريًا لأول مرة عام 1892، لكنها لم تنتشر على نطاق واسع إلا في العقد الأول من القرن العشرين. وقد ألغت هذه المقاسم الحاجة إلى مشغلي لوحات التحويل البشريين الذين كانوا يُجرون الاتصالات اللازمة لإجراء المكالمات الهاتفية . استبدلت الأتمتة المشغلين البشريين بأنظمة كهروميكانيكية، وزُودت الهواتف بقرص دوار يُرسل من خلاله المتصل رقم الهاتف المطلوب إلى نظام التحويل الآلي.

يستشعر مقسم الهاتف تلقائيًا حالة رفع سماعة الهاتف عندما يرفع المستخدم سماعة الهاتف من مكانها. يصدر المقسم نغمة اتصال في تلك اللحظة لإعلام المستخدم بأن المقسم جاهز لاستقبال الأرقام المطلوبة. تتم معالجة النبضات أو نغمات DTMF الصادرة من الهاتف، ويتم إنشاء اتصال بالهاتف المطلوب داخل نفس المقسم أو بمقسم آخر بعيد.

يحافظ نظام المقسم على الاتصال حتى يقوم أحد الطرفين بإنهاء المكالمة. وتُسمى هذه المراقبة لحالة الاتصال بالإشراف. كما يمكن دمج ميزات إضافية في نظام المقسم، مثل أجهزة الفوترة.

طبّقت خدمة الاتصال الهاتفي في نظام بيل ميزة تُسمى تحديد رقم المتصل تلقائيًا (ANI)، والتي سهّلت خدمات مثل الفوترة الآلية، وأرقام 800 المجانية، وخدمة الطوارئ 911. في الخدمة اليدوية، يعرف الموظف مصدر المكالمة من خلال الضوء الموجود على مقبس لوحة المفاتيح. قبل تطبيق ميزة تحديد رقم المتصل تلقائيًا، كانت المكالمات البعيدة تُوضع في قائمة انتظار الموظف، حيث كان الموظف يسأل عن رقم المتصل ويسجله على إيصال ورقي.

كانت أنظمة التبادل المبكرة أنظمة كهروميكانيكية تستخدم المحركات، ومحركات الأعمدة، والمفاتيح الدوارة، والمرحلات . ومن أنواع أنظمة التبادل الأوتوماتيكية مفتاح ستروجر أو المفتاح التدريجي، والمرحل الشامل، ومفتاح اللوحة ، والنظام الدوار ، ومفتاح العارضة .

مهام الصيانة

كانت أنظمة التحويل الكهروميكانيكية تتطلب مصادر كهربائية على شكل تيار مستمر (DC) وتيار متردد (AC)، يتم توليدها في الموقع باستخدام مولدات ميكانيكية. بالإضافة إلى ذلك، كانت مقاسم الهاتف تتطلب ضبط العديد من الأجزاء الميكانيكية. وعلى عكس المقاسم الحديثة، كانت الدائرة التي تربط مكالمة هاتفية عبر مفتاح كهروميكانيكي تتمتع باستمرارية التيار المستمر داخل منطقة المقسم المحلي عبر موصلات معدنية.

تضمنت إجراءات تصميم وصيانة جميع الأنظمة أساليب لتجنب حدوث أي تغييرات غير مبررة في جودة الخدمة أو ملاحظة المشتركين لأي أعطال. تم توصيل مجموعة متنوعة من الأدوات، تُعرف باسم " أجهزة إشغال الخطوط "، بعناصر التبديل الكهروميكانيكية عند حدوث عطل وأثناء عمليات الإصلاح. تُحدد هذه الأجهزة الجزء الذي يتم العمل عليه على أنه قيد الاستخدام، مما يؤدي إلى توجيه منطق التبديل بعيدًا عنه. أداة مماثلة تُسمى " أداة الحجب المؤقت للخدمة". يتم حجب الخدمة مؤقتًا عن المشتركين المتأخرين عن السداد. يتم ذلك عن طريق توصيل أداة بمعدات مكتب المشترك في أنظمة Crossbar أو مجموعة الخطوط في المحولات المتدرجة. يستطيع المشترك استقبال المكالمات لكن لا يستطيع إجراء مكالمات صادرة.

كانت المكاتب المتدرجة القائمة على نظام ستروجر في شركة بيل تتطلب صيانة دورية، كالتنظيف مثلاً. وكانت أضواء المؤشرات الموجودة على حجرات المعدات تنبه الموظفين إلى أعطال مثل احتراق الفيوزات (عادةً ما تكون مصابيح بيضاء) أو إشارة دائمة (حالة رفع السماعة، وعادةً ما تكون مؤشرات خضراء). وكانت هذه المكاتب أكثر عرضةً للأعطال الفردية مقارنةً بالتقنيات الأحدث.

استخدمت مكاتب التقاطع دوائر تحكم مشتركة أكثر. على سبيل المثال، كان يتم توصيل جهاز استقبال الأرقام (جزء من عنصر يُسمى سجل الإرسال ) بالمكالمة لفترة كافية فقط لجمع أرقام المشترك المطلوبة. كان تصميم التقاطع أكثر مرونة من مكاتب الخط المتدرج. احتوت أنظمة التقاطع اللاحقة على أنظمة الإبلاغ عن الأعطال القائمة على البطاقات المثقبة. بحلول سبعينيات القرن العشرين، تم تحديث جميع محولات الخط المتدرج والتقاطع تقريبًا في نظام بيل بتقنية التعرف التلقائي على الأرقام .

تطورت أنظمة التحويل الإلكترونية تدريجياً على مراحل، من الأنظمة الهجينة الكهروميكانيكية ذات التحكم البرمجي المخزن إلى الأنظمة الرقمية بالكامل. استخدمت الأنظمة المبكرة مسارات معدنية يتم التحكم فيها بواسطة مرحلات ريد تحت تحكم رقمي. وكان يتم إنجاز اختبارات المعدات، وإعادة تعيين أرقام الهواتف، وإغلاق الدوائر، ومهام مماثلة عن طريق إدخال البيانات على طرفية.

من أمثلة هذه الأنظمة: محوّل Western Electric 1ESS ، وNorthern Telecom SP1 ، وEricsson AXE، وAutomatic Electric EAX-1 وEAX-2، وPhilips PRX /A، وITT Metaconta، وسلسلة British GPO/BT TXE ، بالإضافة إلى العديد من التصاميم المشابهة. كما طوّرت Ericsson نسخةً محوسبة بالكامل من مقسم ARF ذي المصفوفة المتقاطعة، أطلقت عليها اسم ARE. استخدمت هذه المصفوفة نظام تحويل متقاطع مع نظام تحكم محوسب بالكامل، ووفرت مجموعة واسعة من الخدمات المتقدمة. عُرفت النسخ المحلية باسم ARE11، بينما عُرفت النسخ المزدوجة باسم ARE13. استُخدمت هذه المصفوفة في الدول الاسكندنافية وأستراليا وأيرلندا والعديد من الدول الأخرى في أواخر السبعينيات وحتى الثمانينيات، حين استُبدلت بالتكنولوجيا الرقمية.

يمكن لهذه الأنظمة استخدام أساليب الإشارة القديمة الموروثة من مفاتيح التبديل الكهروميكانيكية ذات المصفوفة المتقاطعة والمفاتيح المتدرجة. كما أنها أدخلت شكلاً جديداً من اتصالات البيانات: إذ يمكن لمركزَي تبادل بيانات من نوع 1ESS التواصل فيما بينهما باستخدام وصلة بيانات تُسمى إشارة القناة المشتركة بين المكاتب (CCIS) . وتستند هذه الوصلة إلى معيار CCITT 6، وهو معيار سابق لمعيار SS7 . وفي الأنظمة الأوروبية، كان يُستخدم عادةً نظام الإشارة R2.

طُوّرت المفاهيم الأولى للتحويل والإرسال الرقميين في مختبرات مختلفة في الولايات المتحدة وأوروبا بدءًا من ثلاثينيات القرن العشرين. طوّرت مختبرات بيل أول نموذج أولي لمفتاح رقمي ضمن مشروع إسيكس، بينما صمّم مختبر الاتصالات المركزي (LCT) في باريس أول مقسم رقمي حقيقي مُدمج مع أنظمة الإرسال الرقمي. وكان أول مفتاح رقمي يُوضع في شبكة عامة في إنجلترا هو مقسم إمبراس في لندن ، الذي صمّمته مختبرات أبحاث مكتب البريد العام . وكان مفتاحًا مزدوجًا يربط ثلاثة مقاسم ستروجر . أما أول تطبيق تجاري لنظام تحويل محلي رقمي بالكامل فكان نظام E10 من شركة ألكاتيل ، الذي بدأ خدمة العملاء في بريتاني بشمال غرب فرنسا عام 1972.

من الأمثلة البارزة على المفاتيح الرقمية ما يلي:

• يُعدّ نظام مقسم الهاتف AXE من إريكسون منصة التحويل الرقمي الأكثر استخدامًا في العالم، ويتواجد في جميع أنحاء أوروبا ومعظم دول العالم. كما أنه يحظى بشعبية واسعة في تطبيقات الهواتف المحمولة. طُوّر هذا النظام عالي المرونة في السويد خلال سبعينيات القرن الماضي كبديل لمجموعة مقسمات إريكسون المتقاطعة ARF وARM وARK وARE، التي كانت شائعة الاستخدام في العديد من الشبكات الأوروبية منذ خمسينيات القرن الماضي.
• ورثت شركة ألكاتيل-لوسنت ثلاثة من أكثر أنظمة التحويل الرقمي شهرة في العالم  : ألكاتيل E10، و1000-S12 ، و Western Electric 5ESS .

طوّرت شركة ألكاتيل نظام E10 في فرنسا خلال أواخر الستينيات والسبعينيات. تُعدّ هذه العائلة من المحولات الرقمية، واسعة الانتشار، من أوائل محولات TDM التي استُخدمت على نطاق واسع في الشبكات العامة. بدأ توصيل المشتركين بمحولات E10A في فرنسا عام 1972. يُستخدم هذا النظام في فرنسا وأيرلندا والصين والعديد من الدول الأخرى. وقد خضع للعديد من التحسينات، حتى أن الإصدارات الحالية منه مُدمجة في شبكات IP بالكامل .

استحوذت شركة ألكاتيل أيضاً على نظام ITT System 12 عند شرائها عمليات ITT الأوروبية. وتم دمج نظامي S12 وE10 في منصة واحدة خلال تسعينيات القرن الماضي. ويُستخدم نظام S12 في ألمانيا وإيطاليا وأستراليا وبلجيكا والصين والهند والعديد من الدول الأخرى حول العالم.

وأخيراً، عندما اندمجت شركتا ألكاتيل ولوسنت، استحوذت الشركة على أنظمة 5ESS و 4ESS التابعة لشركة لوسنت والتي كانت تستخدم في جميع أنحاء الولايات المتحدة الأمريكية وفي العديد من البلدان الأخرى.

• تُستخدم تقنية Nokia Siemens Networks EWSD، التي طورتها في الأصل شركات Siemens و Bosch و DeTeWe للسوق الألمانية، في جميع أنحاء العالم.
• ثم شركة نورتل، ثم شركة جينباند ، والآن شركة ريبون كوميونيكيشنز، وجهاز DMS100 والإصدارات الأخرى تحظى بشعبية كبيرة لدى المشغلين في جميع أنحاء العالم.
• تم تطوير GTD-5 EAX بواسطة GTE Automatic Electric، واستحوذت عليها شركة لوسنت التي أصبحت فيما بعد ألكاتيل-لوسنت، ثم أصبحت نوكيا.
• تُستخدم تقنية NEC NEAX في اليابان ونيوزيلندا والعديد من البلدان الأخرى.
• نظام ماركوني إكس الذي طورته في الأصل هيئة البريد البريطانية (لاحقًا بي تي)، وجي إي سي، وبليسي، وإس تي سي، هو نوع من التبادل الرقمي الذي تستخدمه مجموعة بي تي في شبكة الهاتف العامة في المملكة المتحدة.

عندما كانت الهواتف الأرضية التناظرية هي السائدة في مجال الاتصالات ، كان التحويل الرقمي يتم في مرحلة التحويل. تقوم المحولات الرقمية بتشفير كلام المشتركين المسجل بواسطة ميكروفون سماعة الهاتف المرسل، بمعدل 8000 مقطع زمني في الثانية (أي بمعدل أخذ عينات 8 كيلوهرتز). في كل مقطع زمني، يتم إنشاء تمثيل رقمي لإشارة PCM للإشارة الكهربائية التناظرية. ثم تُرسل إشارات PCM الرقمية إلى الطرف المستقبل للخط، حيث تحدث العملية العكسية في المحول الآخر باستخدام محول رقمي تناظري (DAC ) . ينتج عن ذلك إشارة كهربائية تناظرية مطابقة تقريبًا للإشارة الأصلية، والتي بدورها تُشغل مكبر الصوت في سماعة الهاتف المستقبل. بعبارة أخرى، عندما يستخدم شخص ما الهاتف، يتم تشفير الموجات الصوتية للمتحدث إلى PCM للتحويل، ثم تُعاد بناء هذه الموجات الصوتية فورًا وتُشغل على الطرف الآخر. يتأخر صوت المتحدث في هذه العملية جزءًا صغيرًا من الثانية  - فهو ليس "مباشرًا"، بل مُعاد بناؤه  - بتأخير طفيف للغاية. إن نشر تقنية الاتصالات الهاتفية الرقمية يعني أن كل هذا التحويل يحدث الآن في الهواتف نفسها، وأن المحولات الرقمية الموجودة بينها موجودة فقط لتوجيه حزم البيانات.

تُوصَّل خطوط الهاتف المحلية الفردية بمُجمِّع بعيد . وفي كثير من الحالات، يُوضع المُجمِّع في نفس مبنى المُبدِّل. وقد قامت المنظمة الأوروبية لمعايير الاتصالات (ETSI) بتوحيد واجهة الربط بين المُجمِّعات البعيدة ومُبدِّلات الهاتف في بروتوكول V5 . تُستخدم المُجمِّعات لأن معظم الهواتف تكون غير مُستخدمة معظم اليوم، وبالتالي يُمكن تركيز حركة البيانات من مئات أو آلاف الهواتف في عشرات أو مئات من الاتصالات المُشتركة فقط.

لا تحتوي بعض مقاسم الهاتف على مُركِّزات متصلة بها مباشرةً، بل تُستخدم لتوصيل المكالمات بين مقاسم هاتف أخرى. تُعرف هذه الأجهزة المعقدة باسم مقاسم "مستوى الناقل" أو مقاسم الترادف .

تضم بعض مباني مقاسم الهاتف في المدن الصغيرة محولات فرعية أو تابعة فقط ، وترتبط بمحول رئيسي، عادةً ما يكون على بعد عدة كيلومترات. يعتمد المحول الفرعي على المحول الرئيسي لتوجيه المكالمات. وعلى عكس ناقل الحلقة الرقمية ، يستطيع المحول الفرعي توجيه المكالمات بين الهواتف المحلية مباشرةً، دون الحاجة إلى استخدام خطوط ربط إلى المحول الرئيسي.

تُعدّ مقاسم الهاتف جزءًا صغيرًا من شبكة كبيرة. ويُشكّل الجزء الأكبر من نظام الهاتف، من حيث التكلفة والصيانة واللوجستيات، البنية التحتية الخارجية ، أي الأسلاك الممتدة خارج المكتب المركزي. وبينما كان العديد من المشتركين يستخدمون خطوطًا مشتركة في منتصف القرن العشرين، كان الهدف هو ربط كل محطة هاتفية للمشترك بزوج أسلاك مستقل من نظام المقاسم.

قد يحتوي مكتب مركزي نموذجي على عشرات الآلاف من أزواج الأسلاك المتصلة بلوحات توزيع تُسمى لوحة التوزيع الرئيسية (MDF). ومن مكونات هذه اللوحة الحماية: الصمامات أو غيرها من الأجهزة التي تحمي المحول من الصواعق، أو التماس الكهربائي مع خطوط الطاقة، أو الفولتيات الخارجية. في شركات الاتصالات، تُستخدم قاعدة بيانات ضخمة لتتبع معلومات كل زوج من أسلاك المشتركين وحالة كل وصلة. قبل حوسبة سجلات نظام بيل في ثمانينيات القرن الماضي، كانت هذه المعلومات تُسجل يدويًا بقلم رصاص في دفاتر المحاسبة.

لتقليل تكلفة البنية التحتية الخارجية، تستخدم بعض الشركات أجهزة " تعزيز الأزواج " لتوفير خدمة الهاتف للمشتركين. تُستخدم هذه الأجهزة لتوفير الخدمة في المناطق التي استُنفدت فيها خطوط النحاس الحالية، أو من خلال وضعها في الأحياء السكنية، مما يُقلل من طول أزواج النحاس، ويُمكّن من استخدام الخدمات الرقمية مثل شبكة الخدمات الرقمية المتكاملة (ISDN) أو خط المشترك الرقمي (DSL).

توجد حوامل الحلقة الرقمية (DLCs) خارج المكتب المركزي، وعادة ما تكون في حي كبير بعيد عن المكتب المركزي. وغالبًا ما يشار إلى حوامل الحلقة الرقمية باسم حوامل حلقة المشترك (SLCs)، نسبة إلى منتج خاص بشركة لوسنت .

يمكن تهيئة وحدات الاتصال الموزعة (DLCs) لتكون عالمية (UDLCs) أو متكاملة (IDLCs). تحتوي وحدات الاتصال الموزعة العالمية على طرفيتين، طرفية المكتب المركزي (COT) وطرفية التحكم عن بُعد (RT)، تعملان بشكل مشابه. تتصل كلتا الطرفين بالإشارات التناظرية، وتحولانها إلى إشارات رقمية، ثم تنقلانها إلى الطرف الآخر حيث تتم العملية العكسية.

في بعض الأحيان، تتم معالجة النقل بواسطة معدات منفصلة. في نظام DLC المتكامل ، يتم الاستغناء عن وحدة COT. وبدلاً من ذلك، يتم توصيل وحدة RT رقميًا بالمعدات الموجودة في مقسم الهاتف. وهذا يقلل من إجمالي كمية المعدات المطلوبة.

تُستخدم المحولات في كل من المكاتب المركزية المحلية ومراكز الاتصالات بعيدة المدى . يوجد نوعان رئيسيان في شبكة الهاتف العامة (PSTN): محولات الفئة الرابعة المصممة للاتصالات المباشرة أو بين المحولات، ومحولات الفئة الخامسة أو محولات المشتركين، التي تُدير الاتصالات من هواتف المشتركين. ومنذ تسعينيات القرن الماضي، شاع استخدام أنظمة التحويل الهجينة من الفئتين الرابعة والخامسة التي تُؤدي كلا الوظيفتين.

يُعدّ الوقت والتوقيت عنصرًا أساسيًا آخر في شبكة الهاتف. قد تكون معدات التحويل والإرسال والفوترة مرتبطة بمعايير دقيقة للغاية بتردد 10 ميجاهرتز ، والتي تُزامن الأحداث الزمنية بفواصل زمنية متقاربة جدًا. قد تشمل معدات معايير الوقت معايير تعتمد على الروبيديوم أو السيزيوم، بالإضافة إلى جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS ).

قد تستخدم محولات المسافات الطويلة خوارزمية تخصيص محولات أبطأ وأكثر كفاءة من تلك المستخدمة في المكاتب المركزية ، لأنها تستخدم ما يقارب 100% من قنوات الإدخال والإخراج. أما المكاتب المركزية، فتبقى لديها أكثر من 90% من سعة قنواتها غير مستخدمة.

كانت مقاسم الهاتف التقليدية تربط الدوائر الفيزيائية (مثل أزواج الأسلاك)، بينما تستخدم مقاسم الهاتف الحديثة مزيجًا من التبديل المكاني والزمني. بمعنى آخر، تُمثَّل كل قناة صوتية بفترة زمنية (مثلاً 1 أو 2) على زوج من الأسلاك الفيزيائية (A أو B). ولربط قناتين صوتيتين (مثلاً A1 وB2)، يتبادل مقاسم الهاتف المعلومات بين A1 وB2، حيث يُبدِّل كلاً من الفترة الزمنية والوصلة الفيزيائية. وللقيام بذلك، يتبادل البيانات بين الفترات الزمنية والوصلات 8000 مرة في الثانية، تحت سيطرة منطق رقمي يُجري دورات متكررة عبر قوائم إلكترونية للوصلات الحالية. إن استخدام كلا النوعين من التبديل يجعل المقاسم الحديثة أصغر بكثير من مقاسم التبديل المكاني أو الزمني وحده.

يتكون هيكل المحوّل من عدد فردي من طبقات من المحوّلات الفرعية الأصغر والأبسط. وترتبط كل طبقة بشبكة من الأسلاك تمتد من كل محوّل فرعي إلى مجموعة من المحوّلات الفرعية في الطبقة التالية. في بعض التصاميم، تتناوب طبقة التبديل الفيزيائي (المكاني) مع طبقة التبديل الزمني. وتكون الطبقات متناظرة، لأنه في نظام الهاتف، يمكن الاتصال بالمتصلين أيضًا . بينما تستخدم تصاميم أخرى التبديل الزمني فقط في جميع أنحاء المحوّل.

يقوم مفتاح فرعي لتقسيم الوقت بقراءة دورة كاملة من الفترات الزمنية في الذاكرة، ثم يكتبها بترتيب مختلف، وذلك أيضاً تحت سيطرة ذاكرة حاسوب دورية. وهذا يتسبب في بعض التأخير في الإشارة.

يقوم مفتاح تقسيم الفضاء الفرعي بتبديل المسارات الكهربائية، وغالبًا ما يستخدم نوعًا من أنواع مفاتيح الامتداد الأدنى غير المانعة ، أو مفتاح التقاطع .

التعافي من الحرائق والكوارث

يُعدّ المكتب المركزي في أغلب الأحيان نقطة ضعف رئيسية للمكالمات المحلية. ومع ازدياد سعة المحولات الفردية والألياف الضوئية التي تربطها، يتفاقم احتمال حدوث انقطاعات نتيجة تعطل أحد المكاتب المحلية. يمكن استخدام وصلات ألياف متعددة لتوفير نسخ احتياطية لاتصالات الصوت والبيانات بين مراكز التحويل، ولكن يتطلب ذلك تصميمًا دقيقًا للشبكة لتجنب الحالات التي يمر فيها كل من خط الألياف الرئيسي وخط النسخ الاحتياطي عبر نفس المكتب المركزي المتضرر، ما قد يؤدي إلى عطل مشترك . ^{[ 23 ]}

• تاريخ الاتصالات السلكية واللاسلكية
• تبادل البوابات الدولية
• قائمة مقاسم الهاتف
• نظام كسب الزوج
• سوفت سويتش
• مخطط شبكة PSTN
• التسلسل الهرمي الرقمي شبه المتزامن
• أسماء مقاسم الهاتف
• موزع المكالمات الآلي
• مبنى المرافق العامة
• معدات الشبكة - نظام المبنى
• نقطة التواجد

• براءة الاختراع رقم 252,576 لأول لوحة مفاتيح هاتفية في عام 1881