교환기(telephone exchange/switch)는 전화회선의 효율적인 사용을 위해 가입자 사이에서 전화연결을 제어하는 장치이며, 요금 계산 등의 부가기능 또한 가지고 있다. 전화국이 한덩치 하는 이유도 과거에는 교환기가 거대했기 때문.
교환대
스위치보드라고도 부르는 수동 교환대는 전화 건 사람이 원하는 번호를 말하면 교환원이 교환대에서 그 번호를 찾아 플러그를 꽃으면 연결되는 방식으로 운영된다. 도시마다 망이 분리되어 있었기 때문에 장거리 전화를 할 때는 교환대를 여러번 거쳐야 했다. 교환원의 역량이 곧 회선용량이었으며 수요가 많은 곳은 수백대의 교환대를 두고 있었다. 전화요금 계산을 위해 타임스탬프를 찍을 수 있게 되어 있다.
초기 자석식 전화기와 함께 사용되었다. 자석식 전화기는 전화번호를 입력할 방도가 없었기 때문에 교환원이 반드시 필요했다. 다이얼이 도입된 이후에도 장거리 전화(시외전화) 등의 특수회선 연결을 위해 계속 유지되었으나, 1970년대를 지나면서 사라졌다.
기계식
Step-by-step switch, 또는 Strowger switch라고도 불리는 최초의 교환기는 매트릭스 형태의 전기회로를 갖추고 있었으며, 회전(다이얼)식 전화기와 함께 사용되었다. 회전식 전화기는 원판이 돌아갈 때 번호가 1씩 올라갈 때마다 펄스를 1회씩 송출하며, 이 펄스에 따라 교환기 내부의 기계장치가 번호를 찾아가는 구조로 작동한다.
Strowger는 발명자(Almon Brown Strowger)의 성을 딴 것으로, 발명 경위가 조금 골때린다. 경쟁자가 전화회사 교환원과 결탁하여 관련된 전화를 경쟁자에게 모두 빼앗기면서, 자신의 일머리를 죄다 뺏아가는 꼴을 보다못해 교환원이 사적으로 개입하지 못하도록 자동교환기를 최초로 개발한 것이다[1].
전자식
집적회로와 함께 등장한 전자식 교환기는 기계식 교환기와 달리 작은 부피로 막대한 회선용량을 감당할 수 있었으며, 구리 케이블 대신 광 케이블을 사용하여 백본의 용량도 비약적으로 확대되었다.
DTMF(버튼)식 전화기와 함께 등장했으며, 레거시 유지를 위해 펄스식으로도 다이얼이 가능하다. 전화기의 후크를 눌렀다 놓으면 펄스 1회에 해당하며, 10번하면 0에 해당한다.