국내 1902년 첫선... 1982년 TDX국산장비 첫 운용
1877년 미국의 A.C.벨에 의해 전화기가 처음 제작됐다는 사실은 이제 상식이다. 그러나 전화를 가장 효율적으로 사용할 수 있게 만드는 전화교환기가 언제 어떻게 개발, 설치됐는지 아는 사람은 흔치 않다.
근에는 인터넷을 통한 음성·데이터통신이 붐을 이루면서 전화통신은 구닥다리로 치부돼 버린다. 하지만 아직도 전화가 통신의 주요 수단으로 사용되고 있고 이는 앞으로도 지속될 것이라는 것을 부정하는 견해는 많지 않다. 전화통신이 어떤 수단보다도 편리하기 때문이다.
그리고 이런 전화통신을 위해서는 교환기가 필수적이다. 최초로 설치됐던 자석식교환기에서 최근 IP기반 교환기, 무선 교환기 등 교환기의 역사와 구조, 시장 현황 등에 대해 알아봤다.
▲왜 필요한가
교환기라 함은 다수의 가입자가 상대방 가입자와 임의의 시간에 임의의 통로를 통해 통화를 할 수 있도록 해주는 장비다.
만약 교환기가 없다면 전화를 어떻게 사용해야 될까. 통신을 위해 1:1로 각각의 전화를 연결하는 방법 밖에는 없다. 간단히 비교해보면 단말기 A, B, C, D 3대가 있을 경우 각각 통화를 해야 한다면 A-B, A-C, A-D, B-C, B-D, C-D 등 6개의 전화선이 필요하다. 하지만 중간에 교환기를 설치해 연결한다면 4개 회선이면 가능하다.
물론 이 수치에 대해 교환기 가격이 더 비싸지 않냐고 반문할 수도 있지만 4,000만 명의 인구가 서로 각기 다른 100명씩하고만 통화를 원한다고 해도 20억개의 회선이 필요하게 되는 만큼 N:N으로 연결한다면 회선수는 상상을 초월한다.
이러한 단점을 보완하기 위해 필요한 것이 교환기다. 교환기를 중간지점에 설치하게 되면 전화단말기 수가 많더라도 교환기가 통화를 원하는 두 가입자간의 회선을 스위칭해 연결시켜 주므로 전화단말기 1대당 교환기와 연결할 수 있는 1개의 전용회선만 있으면 되는 것이다.
이처럼 경제성과 사용의 편리성 등 전화를 가장 효율적으로 사용할 수 있도록 만드는 장치가 교환기다.
▲역사
교환기는 당연히 전화의 발명 후에 개발됐다. 1877년 전화기가 처음 상용화된 이후 늘어나는 가입자들을 수용하기 위해 교환기의 필요성이 대두됐고, 1878년 1월 미국의 코넥티컷 주 뉴 헤븐(New Heaven)시에 처음으로 교환원에 의해 수동으로 전화를 연결 시켜주는 자석식 수동교환기가 설치됐다. 초기 수용가입자 수가 21가입자였다 한다.
이후 전화의 편리함이 널리 알려지면서 가입자수도 급속히 증가하게 됐고 이 수요를 충족하기 위해 복식교환기가 1887년 개발됐다.
국내에서는 1902년 3월 서울 인천사이에 통신원(通信院)에 의해 전화가 처음 개통됐는데 당시 설치된 교환기는 미국 웨스턴 전기회사 제품인 자석식 100회선 단식교환기와 소형 벽걸이형이었다.
그런데 자석식 교환기는 전화통화용 전류의 공급을 위해 가입자별로 축전지를 달아야 해 관리에 애로사항이 많았다고 한다. 이를 보완한 것이 가입자가 개별적으로 비치하던 축전지를 없애고, 교환국에 집중시켜 모든 가입자가 필요로 하는 전원을 교환국에서 공급하는 방식으로 개발된 공전식 교환기다.
국내에 공전식 교환기가 처음 설치된 것은 1908년 경성우편국이었다. 공전식 교환기의 경우 자석식에 비해서는 편리하기는 했지만 교환원의 손을 일일이 거쳐야 하는 만큼 불편하기는 마찬가지였다.
이런 불편을 일시에 해소할 수 있는 자동식 교환기가 나온 것은 1889년이었다. 자동식은 가입자가 다이얼을 이용해 직접 자동교환기를 조작해 착신가입자를 호출해 통화를 하는 방식으로 교환원을 거칠 필요가 없고 공전식에 비해 통화품질이 좋고, 수용능력 또한 크게 향상돼 당시 획기적인 발명품으로 취급을 받았다.
이미 미국의 경우에는 1903년 1만 가입자 용량의 스트로져 교환기가 설치됐지만 국내에서는 1935년 나진 우편국에 400회선의 자동식교환기가 처음 설치됐다.
교환기가 국산화된 것은 1965년 EMD 자동식 교환기로 1960년대 초 독일 지멘스의 EMD 교환기가 국내 설치된 후 5년 만이었다.
한편 기계식 교환기의 제어부분이 전자식으로 바뀐 것은 컴퓨터가 등장하기 시작한 1966년 미국에서부터다. 아날로크 통화계를 컴퓨터에 축적된 프로그램이 제어하는 반전자교환기 NO.1 ESS가 처음 개발된 것으로 1970년대 NO.1A ESS로 발전됐다.
국내에 반전자교환기가 설치된 곳은 1977년 영동과 당산전화국으로 당시 기종은 벨기에의 M10CN이였고, 이어 NO.1A ESS도 도입됐다.
한편 현재 가장 많이 사용되고 있는 전전자 교환기의 시초는 E-10으로 1970년 프랑스에서 최초로 개발했다. 국내에서도 한국통신기술연구소에서 1977년 국산화 연구에 돌입 후 1982년 용인군 송정우체국에 처음 시험 운용 됐는데 이것이 현재까지도 사용하고 있는 TDX 전전자식교환기의 시작이었다. 당시 설치된 것은 TDX-1으로 이후 지속적인 발전을 거듭, 현재 TDX-100 교환기가 나오고 있다. 지금은 삼성전자, LG전자 등 대형업체에서 차세대 교환기를 생산해 내고 있다.
단순 음성전달에서 데이터 전송까지 역할 확대
VoIP기술접목 고성능 기능 갖춘 PBX도 잇따라
▲교환기의 구성
교환기는 제어부와 스위치부로 구성된다. 제어부는 프로세서가 탑재돼 있어 교환동작에 필요한 프로그램 등을 통해 스위치부 제어, 각종 서비스 제어, 유지보수 등을 담당하고 통화부는 실제 교환동작을 담당한다.
제어부의 경우에는 중앙 컴퓨터가 고장시 교환기 전체의 고장으로 진행되는 단점을 보완하기 위해 교환기내에 프로세서를 여러개로 분산시켜 동일한 프로그램을 가지고 교환기 내부의 부하를 분담처리하고 또한 서로 다른 프로그램을 가지고 있기도 해 상호간 부하를 맡아 처리하는 분산제어방식을 채택하고 있다.
통화로부는 실제로 교환동작이 이뤄지는 부분으로 크게 스위치부와 회선정합부로 나눌 수 있다.
스위치부는 전화 호출자와 전화 피호출자, 전화 호출자와 중계선, 중계선과 중계선을 연결해 통화로를 구성하는 실제의 교환동작을 담당하는 부분으로 전전자식교환기들은 PCM 시분할 방식이 사용되고 있다.
두 통화자 사이의 디지털화된 음성정보는 당주화된 데이터열상에서 임의의 두 타임슬롯을 점유하게 되고 전전자식 교환기의 스위치부는 이 두 개의 타임슬롯을 상호 교환해 줌으로써 통화가 이뤄지는 것이다.
회선정합부는 전화단말과 연결된 전송로 또는 타교환기와 연결된 전송로와 통화로부를 연결해주는 것으로 실제교환기 하드웨어 중 가장 많은 부분을 차지하고 가격도 가장 고가로 알려져 있다.
회선정합부는 전화단말과 연결되고 디지털 통화로의 전단에 비치돼 통화전류공급, 과전압으로부터의 교환기 보호, 호출신호공급, 아날로그와 디지털 음성신호의 상호변환, 전송방식 상호변환, 시험장치 연결 등의 기능을 담당하는 가입자선 정합장치와 가입자선이 가입자 정합회로와 무조건 1:1로 구성될 경우 교환기 전체 효율면에서 상당한 무리가 가는데 이를 다중화를 통해 집선을 하게 하는 가입자선 집선장치로 구성된다.
이런 장치들로 구성된 전전자식 교환기는 발착신자가 통화하는 동안 실제적으로 물리적 연속성을 갖는 아날로그 교환기와는 달리 짧은 간격의 일정 주기마다 짧은 시간동안 유지되는 가상회선을 이용한다.
즉 아주 빠른 속도로 전구 스위치를 껐다 켰다 하면 계속 켜져 있는 것처럼 보이는 것과 같이 반도체 스위치 소자가 가지는 초당 수백만 이상의 아주 빠른 동작속도를 이용해 한정된 교환기 내에서 아주 짧은 순간 A-B사이의 통화가 꺼졌을 경우 C-D를 연결하고 C-D 통화가 꺼졌을 경우 A-B가 연결되는 방식이다.
▲기술추이
최근 전화교환망은 기존 음성위주의 전화망에서 데이터와 영상 정보를 추가로 수용하기 위해 음성통신 중심의 회선모드 전화망에서 패킷모드 데이터 서비스를 통합할 수 있는 종합정보통신망 교환기가 도입되고 있다.
그리고 최근 사설교환기(Private Branch Exchange)의 기술 발전 추이를 보면 앞으로 광대역 교환기가 나아가야 할 방향을 쉽게 파악할 수 있다.
최근 사설교환기의 경우 인터넷 및 인트라넷을 이용해 Voice통신이 가능한 VoIP기술 접목시키고, 휴대전화와의 연결고리를 좀더 안정적으로 유지할 수 있는 고성능 기능들이 빠르게 부가되고 있다.
또한 멀티미디어 및 통합메시징 기능, ISDN 기능, LAN(TCP/IP) 프로토콜을 이용해 데이터 처리 애플리케이션을 위한 고객전산시스템과의 연동 기능 및 콜센터 등의 CTI(Computer Telephony Integration) 통합을 위한 CSTA(Computer Supported Telephony Association) 표준을 지원하고 있다.
그리고 앞으로도 음성보다는 데이터 전송 위주로 통신이 나아갈 것이 확실하기 때문에 전화교환기의 기술 발전이 이들 기술을 어떻게 빨리 접목시키는가가 관건이 될 전망이다.
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