電路交換網(wǎng)絡

每部電話都連接到交換機上，而交換機使用交換的方法，讓電話用戶之間可以很方便地通信。一百多年來，電話交換機雖然經(jīng)過了多次更新?lián)Q代，但交換的方式一直都是電路交換。 當電話機數(shù)量增多，就使用彼此連接起來的交換機來完成全網(wǎng)的交換工作。注意，是這種交換機采用了電路交換的方式，后來的分組交換也是采用了一樣的電信網(wǎng)，只是不一樣類型的交換機（當然協(xié)議也不同）。

從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。

在使用電路交換打電話之前，先撥號建立連接：當撥號的信令通過許多交換機到達被叫用戶所連接的交換機時，該交換機就向用戶的電話機振鈴；在被叫用戶摘機且摘機信號傳送回到主叫用戶所連接的交換機后，呼叫即完成，這時從主叫端到被叫端就建立了一條連接。通話過程。通話結束掛機后，掛機信令告訴這些交換機，使交換機釋放剛才這條物理通路。這種必須經(jīng)過“建立連接--通信--釋放連接”三個步驟的連網(wǎng)方式稱為面向連接的。電路交換必定是面向連接的。

用戶到交換機之間的叫用戶線，歸電話用戶專用。交換機之間、許多用戶共享的叫中繼線，擁有大量的話路，正在通話的用戶只占用其中的一個話路，在通話的全部時間里，通話的兩個用戶始終占用端到端的固定傳輸帶寬。

例如：我們假設有A、B兩個城市，每個城市都有一部交換機并有一千個用戶，兩個交換機之間用1000條中繼線連接著。那么，如果我們說：在A城的兩個用戶之間建立一條電路，我們指的是把兩條用戶線路通過A城的交換機聯(lián)接起來。但當我們說：在A城的一個用戶和B城的一個用戶之間建立一條電路時，我們指的就是由A城的用戶線路經(jīng)A城交換機聯(lián)接到A、B城之間的一條中繼線路，再經(jīng)B城交換機聯(lián)接到B城的用戶線路上。由于經(jīng)濟上的原因，中繼線路總是大大少于用戶線路，并且為所有用戶所共享。那么，當我們占用了一條中繼線路以后，即使我們不傳送信息，別人也不能使用，這就是電路交換最主要的缺點。

在電話通信中，由于講話雙方總是一個在說，一個在聽，因此電路空閑時間占大約50%。

第一代計算機網(wǎng)絡所使用的是什么工作機制？ 電路交換就是通信的過程中維持的是實際的電子電路（物理線路），這條電子電路建立后用戶始終占用從發(fā)送端到接收端的固定傳輸帶寬。

電路交換分為時分交換（Time Division Switching，TDS）和空分交換（Space Division Switching，SDS）兩種方式。

• 時分交換是將通信的時間劃分為許多獨立的時隙，每個時隙都對應一個子信道，通過時隙的交換，實現(xiàn)時隙所承載的數(shù)據(jù)的傳輸。時分交換的關鍵在于時隙的交換，由主叫撥號所控制的。為了實現(xiàn)時隙交換，必須設置話音存儲器。在抽樣周期內有n個時隙分別存入n個存儲器單元中，輸入按時隙順序存入。若輸出端是按特定的次序讀出的，這就可以改變時隙的次序，實現(xiàn)時隙交換。

• 空分交換是指在交換過程中，入線通過空間位置選擇出線，建立連接并完成通信。通信結束后，隨即拆除。例如在早期的語音通話中，中間的線路連接是要由接線員完成的，接線員將主叫的線路另一端按呼叫要求插入到被叫的呼出線路上，而這些操作直到程控交換機出現(xiàn)后才被自動的機械動作所取代。

整個電路交換的過程包括建立線路、占用線路并進行數(shù)據(jù)傳輸和釋放線路三個階段。下面分別予以介紹。

電路交換電路建立

如同打電話先要通過撥號在通話雙方間建立起一條通路一樣，數(shù)據(jù)通信的電路交換方式在傳輸數(shù)據(jù)之前也要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。它的具體過程如下。

①發(fā)起方向某個終端站點（響應方站點）發(fā)送一個請求，該請求通過中間節(jié)點傳輸至終點。

②如果中間節(jié)點有空閑的物理線路可以使用，接收請求，分配線路，并將請求傳輸給下一中間節(jié)點；整個過程持續(xù)進行，直至終點。如果中間節(jié)點沒有空閑的物理線路可以使用，整個線路的連接將無法實現(xiàn)。僅當通信的兩個站點之間建立起物理線路之后，才允許進入數(shù)據(jù)傳輸階段。

③線路一旦被分配，在未釋放之前，其他站點將無法使用，即使某一時刻，線路上并沒有數(shù)據(jù)傳輸。

電路交換數(shù)據(jù)傳輸

電路交換連接建立以后，數(shù)據(jù)就可以從源節(jié)點發(fā)送到中間節(jié)點，再由中間節(jié)點交換到終端節(jié)點。當然終端節(jié)點也可以經(jīng)中間節(jié)點向源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)傳輸有最短的傳播延遲，并且沒有阻塞的問題，除非有意外的線路或節(jié)點故障而使電路中斷。但要求在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)，通信雙方的信息傳輸延遲僅取決于電磁信號沿媒體傳輸?shù)难舆t。

電路交換電路拆除

當站點之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢，執(zhí)行釋放電路的動作。該動作可以由任一站點發(fā)起，釋放線路請求通過途經(jīng)的中間節(jié)點送往對方，釋放線路資源。被拆除的信道空閑后，就可被其他通信使用。