電路交換網(wǎng)絡(luò)比較及優(yōu)勢(shì)

每部電話都連接到交換機(jī)上，而交換機(jī)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(lái)，電話交換機(jī)雖然經(jīng)過(guò)了多次更新?lián)Q代，但交換的方式一直都是電路交換。 當(dāng)電話機(jī)數(shù)量增多，就使用彼此連接起來(lái)的交換機(jī)來(lái)完成全網(wǎng)的交換工作。注意，是這種交換機(jī)采用了電路交換的方式，后來(lái)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(jī)（當(dāng)然協(xié)議也不同）。

從通信資源的分配角度來(lái)看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)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(hào)建立連接：當(dāng)撥號(hào)的信令通過(guò)許多交換機(jī)到達(dá)被叫用戶所連接的交換機(jī)時(shí)，該交換機(jī)就向用戶的電話機(jī)振鈴；在被叫用戶摘機(jī)且摘機(jī)信號(hào)傳送回到主叫用戶所連接的交換機(jī)后，呼叫即完成，這時(shí)從主叫端到被叫端就建立了一條連接。通話過(guò)程。通話結(jié)束掛機(jī)后，掛機(jī)信令告訴這些交換機(jī)，使交換機(jī)釋放剛才這條物理通路。這種必須經(jīng)過(guò)“建立連接--通信--釋放連接”三個(gè)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(jī)之間的叫用戶線，歸電話用戶專用。交換機(jī)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(gè)話路，在通話的全部時(shí)間里，通話的兩個(gè)用戶始終占用端到端的固定傳輸帶寬。

例如：我們假設(shè)有A、B兩個(gè)城市，每個(gè)城市都有一部交換機(jī)并有一千個(gè)用戶，兩個(gè)交換機(jī)之間用1000條中繼線連接著。那么，如果我們說(shuō)：在A城的兩個(gè)用戶之間建立一條電路，我們指的是把兩條用戶線路通過(guò)A城的交換機(jī)聯(lián)接起來(lái)。但當(dāng)我們說(shuō)：在A城的一個(gè)用戶和B城的一個(gè)用戶之間建立一條電路時(shí)，我們指的就是由A城的用戶線路經(jīng)A城交換機(jī)聯(lián)接到A、B城之間的一條中繼線路，再經(jīng)B城交換機(jī)聯(lián)接到B城的用戶線路上。由于經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(diǎn)。

在電話通信中，由于講話雙方總是一個(gè)在說(shuō)，一個(gè)在聽(tīng)，因此電路空閑時(shí)間占大約50%。

第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所使用的是什么工作機(jī)制？ 電路交換就是通信的過(guò)程中維持的是實(shí)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(shí)分交換（Time Division Switching，TDS）和空分交換（Space Division Switching，SDS）兩種方式。

• 時(shí)分交換是將通信的時(shí)間劃分為許多獨(dú)立的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙都對(duì)應(yīng)一個(gè)子信道，通過(guò)時(shí)隙的交換，實(shí)現(xiàn)時(shí)隙所承載的數(shù)據(jù)的傳輸。時(shí)分交換的關(guān)鍵在于時(shí)隙的交換，由主叫撥號(hào)所控制的。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換，必須設(shè)置話音存儲(chǔ)器。在抽樣周期內(nèi)有n個(gè)時(shí)隙分別存入n個(gè)存儲(chǔ)器單元中，輸入按時(shí)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(shí)隙的次序，實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換。

• 空分交換是指在交換過(guò)程中，入線通過(guò)空間位置選擇出線，建立連接并完成通信。通信結(jié)束后，隨即拆除。例如在早期的語(yǔ)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(jī)出現(xiàn)后才被自動(dòng)的機(jī)械動(dòng)作所取代。

整個(gè)電路交換的過(guò)程包括建立線路、占用線路并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和釋放線路三個(gè)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(guò)撥號(hào)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(guò)呼叫過(guò)程建立一條端到端的電路。它的具體過(guò)程如下。

①發(fā)起方向某個(gè)終端站點(diǎn)（響應(yīng)方站點(diǎn)）發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，該請(qǐng)求通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)傳輸至終點(diǎn)。

②如果中間節(jié)點(diǎn)有空閑的物理線路可以使用，接收請(qǐng)求，分配線路，并將請(qǐng)求傳輸給下一中間節(jié)點(diǎn)；整個(gè)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，直至終點(diǎn)。如果中間節(jié)點(diǎn)沒(méi)有空閑的物理線路可以使用，整個(gè)線路的連接將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。僅當(dāng)通信的兩個(gè)站點(diǎn)之間建立起物理線路之后，才允許進(jìn)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(diǎn)將無(wú)法使用，即使某一時(shí)刻，線路上并沒(méi)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(diǎn)發(fā)送到中間節(jié)點(diǎn)，再由中間節(jié)點(diǎn)交換到終端節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然終端節(jié)點(diǎn)也可以經(jīng)中間節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)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(méi)有阻塞的問(wèn)題，除非有意外的線路或節(jié)點(diǎn)故障而使電路中斷。但要求在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)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(hào)沿媒體傳輸?shù)难舆t。

電路交換電路拆除

當(dāng)站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸完畢，執(zhí)行釋放電路的動(dòng)作。該動(dòng)作可以由任一站點(diǎn)發(fā)起，釋放線路請(qǐng)求通過(guò)途經(jīng)的中間節(jié)點(diǎn)送往對(duì)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。