电路交换(Circuit Switching)也称为线路交换,它是一种直接的交换方式,可以为一对需要进行通信的节点提供一条临时的专用通道,即在接通后提供一条专用的传输通道,该通道既可以是物理通道又可以是逻辑通道(使用时分或频分复用技术)。这条通道是由节点内部电路对节点间传输路径经过适当选择和连接而完成的,是一条由多个节点和多条节点间传输路径组成的链路。
从通信资源的分配角度来看,“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。在使用电路交换打电话之前,必须先拨号建立连接。当拨号的信号通过多个交换机到达被叫用户所连接的交换机时,呼叫即完成。这时,从主叫端到被叫端就建立了一条连接(物理通路),此后主叫和被叫双方才能进行通话。在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽。通话完毕挂机后,挂机信号传送到交换机,交换机才释放所使用的物理通路。这种必须经过“建立连接—通信—释放连接”三个步骤的联网方式称为面向连接(Connection-Orient)的交换方式。电路交换必定是面向连接的。
目前,公用电话交换网(Public Switched Telephone Network,PSTN)广泛使用的交换方式就是电路交换方式,如图2.26所示。电路交换链路的建立需要经过以下3 个阶段:
图2.26 电话交换
(1)电路建立阶段。该阶段是通过源节点请求建立链路完成交换网中相应节点的连接过程。这个过程建立了一条由源节点到目的节点的传输通道。首先,源节点A 发出呼叫请求信号,与源节点连接的交换节点1 收到这个呼叫,就根据呼叫信号中的相关信息寻找通向目的节点B 的下一个交换节点2;然后,按照同样的方式,交换节点2 再寻找下一个节点,最终到达节点6;最后,节点6 将呼叫请求信息发给目的节点B,若目的节点B 接受呼叫,则通过已建立的物理线路,并向源节点发回呼叫应答信号。这样,从源节点到目的节点之间就建立了一条传输通道。
(2)数据传输阶段。当电路建立完成后,就可以在这条临时的专用电路上传输数据,通常采用全双工方式传输。(www.xing528.com)
(3)电路拆除阶段。在完成数据传输后,源节点发出释放请求信息,请求终止通信。若目的节点接受释放请求,则发回释放应答信息。在电路拆除阶段,各节点相应地拆除该电路的对应连接,释放由该电路占用的节点和信道资源。
电路交换具有如下特点:
(1)呼叫建立时间长且存在呼损。在电路建立阶段,在两节点之间建立一条专用通路需要花费一段时间,这段时间称为呼叫建立时间。在电路建立过程中由于交换网通信繁忙等原因而使建立失败,对于交换网则要拆除已建立的部分电路,用户需要挂断重拨,这个过程称为呼损。
(2)电路连通后提供给用户的是“透明通路”,即交换网对用户信息的编码方法、信息格式以及传输控制程序等都不加以限制,但对通信双方而言,必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致时才能完成通信。
(3)一旦电路建立后,数据以固定的速率传输,除通过传输链路时的传输延迟以外,没有别的延迟,且在每个节点上的延迟是可以忽略的,因此传输速度快且效率高,适用于实时大批量连续的数据传输需求。
(4)电路信道利用率低。从建立链路,然后进行数据传输,直至通信链路拆除为止,信道是专用的,再加上通信建立时间、拆除时间和呼损,使其链路的利用率降低。
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