למעשה, מספיק לחבר שני מכשירי טלפון בכבל, כדי שתוכל להיווצר ביניהם שיחה.

במכשיר הטלפון הפשוט ביותר, יוצרים מעגל חשמלי סגור בין המיקרופון בצד המשדר לאוזניה בצד הקולט. במעגל זה, שינויי הזרם הנגרמים במכשיר השולח, כאשר מדברים אל תוך המיקרופון, גורמים לשינויי זרם מקבילים במכשיר המקבל, וגורמים כתוצאה מכך להשמעת הקול באוזניה.

בשיטה זו, כדי ליצור מערכת בה שני הצדדים יכולים גם לדבר וגם לשמוע באותו זמן (Full Duplex), יש צורך ב 4 תיילים המחברים בין כל שני מנויים.

השכלול הראשון שבוצע, הוא כאשר המיקרופון והאוזניה בכל צד הוכנסו על אותו קו, עם פילטר המונע מהמשדר לשמוע באוזניה שלו את מה שהוא מדבר. בצורה זו הספיקו 2 חוטים לחיבור בין 2 מכשירי הטלפון.

הבעיה היא, שעם הגדלת מספר החיבורים מכל מנוי לכל מנוי, מסתבכת המערכת.

לצורך כך ייצרו צמתים בהם מתבצעים הקישורים בין מנויי הטלפון. צמתים אלו הן המרכזיות.

מרכזיית טלפון ידנית

בתחילה היה מכשיר הטלפון מחובר פיזית ממנוי למנוי.

כדי להימנע מהעברת קווי חיבור בין כל מנוי לכל מנוי אחר, היה צורך בצמתים, בהם הוקמה מרכזיה לניתוב השיחות.

כל מנוי מחובר למרכזיה בקו ישיר. במרכזיה, מחברים את המנוי אל המנוי האחר המבוקש, באמצעות חיבור זמני לצורך השיחה. בתום השיחה מנתקים חיבור זה.

במרכזיות הראשונות יצרו את החיבור הפיזי בין הטלפונים המעוניינים בקשר באמצעות אדם (מרכזן).

המרכזייה (מרכזת) הייתה לוח חיבורים ובו שקעים, כמספר המנויים המחוברים למרכזיה. לכל מנוי היה שקע פרטי.

כאשר מנוי הרים את שפופרת מכשיר הטלפון בביתו, נדלקה במרכזיה נורית, המסמנת את השקע שלו. המרכזנית הייתה מתחברת עם אוזניה לשקע זה, ושומעת מהמנוי לאיזה מנוי אחר הוא רוצה להתחבר. בצורה ידנית היא הייתה מחברת כבל מהשקע של המנוי המבקש, לשקע של המנוי המבוקש, תוך השמעת צילצול בטלפון של המנוי המבוקש.

בתום השיחה, הייתה המרכזנית מנתקת את חיבור הכבל.

דוגמא למרכזיית טלפון ידנית.

מרכזיות מסוג דומה היו בשימוש בבסיסים צבאיים בישראל, עד שנות השבעים של המאה ה 20.

אחת העבודות המקובלות לנשים, הייתה במרכזיות הטלפון הידניות, כפי שרואים בתמונה:

בהמשך פותחה המרכזת האוטומטית, אשר איפשרה תקשורת מהירה ואמינה, ללא תלות בכוח אדם. לשם כך הוסיפו למכשיר הטלפון חוגת מספרים, אשר הוחלפה לאחר מכן במערכות האלקטרוניות הספרתיות, בהן המשתמש מקליד את המספרים על מקלדת מתאימה.

חיבור מודרני

מכל מכשיר טלפון יוצאים 2 חוטים המחוברים אל תיבת סעף.

אל תיבת סעף מחוברים 100-200 קווי טלפון.

בהתאם למיקום תיבת הסעף, לעומת מיקום מרכזיית הטלפון, יש שתי אפשרויות:

1. שהחיבור מתיבת הסעף למרכזיה יהיה עם כבל ובו כל קווי הטלפון.
2. כאשר המרחק גדול, יבוצע קודם בתוך תיבת הסעף תהליך הפיכה של האות החשמלי האנלוגי של כל שיחה לאות חשמלי דיגיטלי = דיגיטציה (סיפרות), ואז יוצא מתיבת הסעף קו טלפון יחיד למרכזייה, כלומר תפקיד הפיכת האותות לדיגיטלי הוא לחסוך במספר הקווים המובילים מתיבת הסעף למרכזיה.