Commutateur téléphonique

Un commutateur téléphonique public dans une salle d'équipements d'un opérateur. Il s'agit ici du commutateur numérique DMS-100 de Nortel

Dans le réseau téléphonique commuté, un commutateur téléphonique met en relation deux correspondants suivant des règles fondées sur le numéro composé par l'appelant.

Plusieurs commutateurs peuvent s'enchaîner entre l'appelant et le destinataire.

Le choix d'un canal sur un équipement périphérique destinataire d'un appel s'appelle la sélection. La sélection suit des règles d'acheminement qui sont programmées dans chaque commutateur. Un circuit s'établit de proche en proche entre l'appelant et l'appelé. Les ressources utilisées (intervalles de temps en commutation temporelle) sont occupées tout au long de la communication entre l'appelant et l'appelé.

On peut distinguer :

• Les commutateurs publics (ceux des opérateurs de télécommunications : commutateurs d'accès ou de transit)
• et les PABX ou « commutateurs privés » (ceux des entreprises clientes des opérateurs de télécommunications).

Le commutateur est un endroit privilégié pour l'enregistrement des conversations téléphoniques conformément à la législation en vigueur : commutateurs privés pour les numéros d'urgence et les établissements financiers, commutateurs publics pour les écoutes judiciaires. L'enregistrement s'effectue avec un équipement tiers spécialisé, relié au commutateur.

Historique des types de commutateurs

Les premiers commutateurs étaient de type rotatif. En France, il y a eu le :

• le Strowger^[1],
• le R6 et le R6 n1 (normalise 1),
• le L43 (même matériel que le R6 mais principe de sélection différente),
• le Rotary 7a et 7a normalisé,
• le Rotary 7b1.

Pour mémoire, trois bureaux en Rotary 7b type Enghien et 7a à chercheurs (Argenteuil et Belle-Epine).

Ensuite les commutateurs ont adopté la technologie à barres croisées (crossbar) :

• le Pentaconta type 1000 a et 1000 b et 1000 c (1040 et 2080 au niveau des éléments de sélection de groupe).
• le GCI (grand centre de communication interurbain) même sélecteur mais mise en œuvre différente.
• le CP400.

Puis sont arrivés les commutateurs électroniques :

• E10A, E10B de la société française Alcatel
• AXE10, de la société suédoise Ericsson
• Métaconta 11F des sociétés françaises CGCT et LMT
• E12, MT20 et MT25 de la société française Alcatel
• Famille DMS (DMS-100, DMS-200, DMS-250, DMS-300, DMS-500, DMS-GSP, DMS-MSC, DMS-MTX) de la société canadienne Nortel
• EWSD de la société allemande Siemens AG
• 4ESS et 5ESS de la société américaine Lucent

Disposition des lettres sur un clavier de téléphone

En France, les commutateurs sont aujourd'hui du type E10 en version 100 000 utilisateurs. (il reste cependant de nombreux AXE10, MT20 et MT25 en production). Cependant il existe des variations d'un pays à l'autre :

• Les systèmes EWSD sont majoritaires en Allemagne
• Les systèmes AXE10 sont majoritaires en Suède
• Les systèmes DMS et 4ESS/5ESS sont les principaux systèmes utilisés en Amérique du Nord.
• etc.

Auparavant un moyen mnémotechnique permettait grâce à un cadran regoupant des lettres sous un chiffre de composer les trois premiers chiffres selon les trois premières lettres du nom du central : exemple pour Paris Danton correspondait à 033 (normalement indicatif 326 si on transcrit D=3,A=2,N=6 sur les lettres correspondant aux chiffres sur un cadran ou des touches), en province Capitole correspondait à 265 (normalement indicatif 227...C=2,A=2,P=7), au Royaume-Uni à Londres Abbey : 222, à Manchester Altrincham à 928. (ici indicatif devrait être 258)

Si l'ordre des lettres est de nos jours celui de l'alphabet, sur les anciens téléphone les lettres O et Q étaient parfois placées sur la touche 0 (zéro), quelque fois accompagné de la mention « opérateur ».

Fonctionnement

La description qui suit, sans nuire à la généralité, utilise la terminologie et l'exemple du plan de numérotation français. Le principe peut ne pas être totalement identique dans d'autres pays (Canada, Suisse, Belgique, Maroc, Tunisie, Algérie...).

Quand un utilisateur décroche, sa ligne est reliée à un « enregistreur ». L'organe qui assure l'établissement de cette liaison est un « marqueur ». Quand l'utilisateur compose le numéro de son correspondant, l'enregistreur va analyser les chiffres les uns après les autres. Supposons que nous soyons en France en 1980, il y a 6 chiffres à cette époque dans ce pays. Chaque chiffre est nommé. Les différents noms sont PQMCDU (centaine de milliers, dizaines de milliers, etc., unité). Un commutateur à cette époque gère 20 000 clients. Ces enregistreurs sont cablés de telle façon que certaines combinaisons de PQ appartiennent aux clients de ce commutateurs, alors que les autres combinaisons ne sont pas gérées par ce commutateur. Dans notre exemple notre commutateur gère les PQ 35 et 36 (il ne gère que 2000 clients au maximum).

• Si l'utilisateur a composé le 37 87 38, alors le commutateur sait qu'il ne pourra gérer l'acheminement de ce numéro. Il va donc confier la gestion de ce numéro à un commutateur qui est centralisé et qui interconnecte de nombreux commutateurs d'abonnés. Ce commutateur qui interconnecte les autres est appelé « commutateur de transit ». La façon dont notre commutateur d'abonné confie la gestion de l'appel au commutateur de transit est très simple, il va se comporter comme un simple poste téléphonique vis-à-vis de celui-ci et lui envoyer tous les chiffres du numéro.

• Si l'utilisateur a composé le 35 87 38, alors le commutateur sait qu'il doit gérer ce numéro. Il va donc examiner les chiffres suivants.

Il sait que tous les numéros locaux dont le M correspond à 8 sont gérés par un marqueur qui se trouve au deuxième étage (PQ 35), huitième rangée de matériel. Dans cette rangée qui fait 10 mètres de long et 2 de haut, il y a 10 marqueurs spécialisés dans le traitement des C. Le chiffre 7 (C) est traité par un marqueur se trouvant donc dans la septième baie de cette rangée. Le 3 (D) est traité par le troisième rack à partir du sol. Dans ce rack il y a la connexion du client qui doit recevoir l'appel. L'enregistreur ayant complètement déterminé le chemin entre l'abonné demandeur et l'abonné demandé, va donc ordonner à un marqueur de sélection d'établir un chemin entre les deux abonnés.

• Comment se fait l'établissement de ce chemin?

Quand un marqueur veut établir un chemin correspondant à un chiffre, il doit demander à un élément d'établir une connexion entre une ligne d'entrée donnée et une ligne de sortie vers une certaine direction.

La ligne en entrée est déterminée par le cablage du client appelant. Il faut déterminer la ligne en sortie vers la bonne direction. Pour simplifier on va dire qu'il y a 4 lignes en entrée (4 clients) L1 à L4 et 4 directions supportant un seul client à la fois D1 à D4. Le marqueur se demande s'il existe pour la ligne L2 qui est reliée à l'abonné demandeur par une paire de fil en cuivre, une sortie vers la direction D1. En fait le marqueur possède une mémoire de l'état occupé ou libre de tous les points de connexion. S'il y a un point de connexion libre, il va donc lui demander de passer en état occupé, c’est-à-dire relier la ligne L2 à la sortie D1.

Dans les commutateurs rotatifs les points de connexions sont matérialisés par des myriades de connecteurs électriques assemblés de façon concentrique autour d'un axe.

Dans les commutateurs crossbars, les éléments mécaniques sont organisés en tableau à deux entrées comme dans le schéma.

Pour les commutateurs spatiaux les éléments mécaniques du crossbar sont remplacés par des éléments électronique ou électromécanique.

Pour les commutateurs temporels, les éléments du crossbars sont remplacés par des commutateurs basés sur le multiplexage temporel plutôt que spatial. Le multiplexage temporel est inspiré du MIC.

Dernières évolutions

Les commutateurs téléphoniques dits « numériques » (en anglais « TDM ») sont en fin de vie.

• Dans de nombreux pays, les opérateurs ont commencé à les remplacer par des réseaux de type NGN (voir Next Generation Network) qui utilisent un plan de transport en mode paquet, aujourd'hui le plus souvent avec une architecture de type pre-« IMS » (basée sur des « softswitches ») et à terme basé sur une architecture normalisée « IMS » IP Multimedia Subsystem.
• De même, les entreprises, remplacent leurs PABX « numériques » par des systèmes IP PABX IP et par des systèmes de communications unifiées.

Dans les réseaux de téléphonie sur IP, la commutation s'effectue en mettant en relation des « end points » qui sont aux frontières du réseau IP support du service. Ces « end points » sont des téléphones, des passerelles (voice gateways) ou des équipements spécialisés dans le traitement de la parole (MCU ou IVR). Le commutateur est mis à contribution pour assurer la gestion de la numérotation (envoi des appels vers les « end points », connexion avec le RTC), pour la mise en œuvre de certains services supplémentaires et pour assurer l'élaboration des éléments de facturation et autoriser l'accès au service aux usagers.

Notes et références

Voir aussi

• Téléphone
• RTC = Réseau téléphonique commuté
• RNIS/Numéris
• PABX
• en:List of telephone switches
• en:Digital Multiplex System
• en:DMS-100
• en:4ESS switch
• en:5ESS switch
• Next Generation Network
• Communications unifiées
• Commutation de circuits
• Commutation de paquets

• Portail de l’électricité et de l’électronique
• Portail des télécommunications