电路交换原理、技术及应用

电路交换（也称线路交换）是一种广泛应用的传统数据交换方式。电路交换技术与电话交换机类似，电话交换网是采用电路交换技术的典型实例。

1.电路交换过程

电路交换通信的基本过程可分为电路建立、数据传输、电路拆除三阶段。

（1）电路建立阶段

如同打电话先要通过拨号在通话双方间建立起一条通路一样，该阶段是在数据传输之前，主叫用户发出呼叫请求，由交换装置沿途接通一条物理通路，即建立站点到站点的线路，如图2-24所示。

图2-24 电路交换

例如，主机H1要与主机H4互相传输数据，首先要通过通信子网，在H1与H4之间建立一个连接。主机Hl以“呼叫请求包”的形式，先向与之连接的结点A发出建立线路连接请求，然后结点A根据目的主机地址，利用路径选择算法在通向结点D的路径中选择下一个结点。比如，根据路径信息，结点A选择经结点B的电路，在此电路上分配一个未用的通道，并把“呼叫请求包”发送给结点B；结点B接到呼叫请求后，也用路径选择算法选择下一个结点C，建立电路BC，然后向结点C发送“呼叫请求包”；结点C接到呼叫请求后，继续用路径选择算法选择下一个结点D，建立电路CD，再向结点D发送“呼叫请求包”；结点D接到呼叫请求后，向与其连接的主机H4发送“呼叫请求包”；H4如接受H1的呼叫连接请求，则通过已经建立的物理电路连接，向H1发送“呼叫应答包”。这样，在A与D之间就建立了一条专用电路连接ABCD，该连接用于主机H1与H4之间的数据传输。

（2）数据传输阶段

在H1与H4通过通信子网的物理电路建立连接以后，数据就可以在主机H1与H4之间进行实时、双向的交换。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须保持连接状态。

（3）电路拆除阶段

在数据传输结束后，要进行线路的拆除，即终止连接，释放电路。由某一方（H1或H4）发出“释放请求包”，另一方同意结束传输并拆除线路时，发送“释放应答包”，然后逐点拆除到对方结点，结束此次通信。被拆除的线路空闲后，可被其他通信使用。

电路交换的特点：

●在通信开始时要首先建立连接。

●一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某时刻没有数据传送，该电路也不能被其他连接使用，因此，电路利用率较低。

●交换机对传输的数据不做处理，交换机的功能只是路由选择和保持链接，交换机对传输中出现的错误不能纠正。

●连接建立以后，数据在系统中的传输时延基本上为一个恒定值。因此，电路交换适合传输信息量较大且传输速率恒定的业务，不适合突发业务和对差错敏感的数据业务。

2.电路交换原理(www.xing528.com)

电路交换按其交换原理可分为时分交换和空分交换两种。

（1）时分交换

时分交换是时分多路复用方式在交换上的应用。交换系统通常包括若干条PCM复用线，用HW表示，每条复用线又可以有若干个串行通信时隙，用TS表示。时分交换是交换系统中PCM复用线上时间片的交换，即时隙的交换。假设主叫用户A发送的时隙为TS1，而到被叫用户B接收的已是TS5了。在相反方向，B端发送时隙为TS5，经过交换网络交换后，在A端接收的已是时隙TS1了。时隙交换通过时间接线器（T）来实现。

T接线器的作用是完成在同一条复用线上的不同时隙之间的交换，也就是将T接线器中输入复用线上某个时隙的内容交换到输出复用线上的指定时隙。T接线器主要由话音存储器（SM）、控制存储器（CM）以及必要的接口电路（如串—并、并—串转换等）组成，如图2-25所示。SM和CM都包含若干个存储器单元，存储器单元数量等于复用线的复用度。由于SM用来存放语音信号的PCM编码，所以每个单元的位元数至少为8位。控制存储器的作用是存储处理机控制命令字，控制命令字的主要内容用来指示写入或读出的语音存储器地址。假设控制存储器的位元数为i，复用线的复用度为j，则应满足2i≥j条件。

图2-25 T接线器结构

T接线器有两种控制方式：输出控制方式和输入控制方式，如图2-26所示。设输入信息S在TS15上，要求经过T接线器交换至TS30上，计算机根据这一要求在控制存储器的30号单元写入15。写入由计算机控制进行，因此称为“控制写入”。控制存储器的读出由定时脉冲控制，按照时隙号读出对应单元内容，即在第i个时隙，将控制存储器中第i个单元内容读出，因此叫做“顺序读出”。

语音存储器工作方式正好和控制存储器方式相反，即“顺序写入，控制读出”。它的输入线的输入信息按照顺序写入语音存储器（SM）的相应单元，即输入线上第j时隙的内容就写入SM的第s单元。而语音存储器的读出则要根据控制存储器的控制信息（读出数据）来决定。

图2-26a是输出控制方式，输入线TS15的内容按顺序写入语音存储器的第15单元，而在时隙30时，读出控制存储器30单元的内容，由于控制存储器的30单元的内容是15，把它作为语音存储器的读出地址，就将语音存储器15单元的内容S输出到输出线的TS30上，从而把TS15的信息交换到TS30上，实现了时隙交换。

图2-26 T接线器的工作原理图

a）输出控制方式 b）输入控制方式

在输入控制方式中，语音存储器的写入受控制存储器的控制，而读出则按定时脉冲控制顺序读出，即“控制写入，顺序读出”，其工作原理如图2-26b。图中，要将TS15上的输入信息S，经过T接线器交换至TS30上。计算机控制在控制存储器的15单元写入30，然后控制存储器按顺序读出，在TS15时读出30，作为语音存储器的写入地址，将输入线TS15的信息S写入30单元中。语音存储器按顺序读出，在TS30读出30单元的内容，这样就完成了时隙TS15到TS30的交换。

（2）空分交换

空分交换是指按空间划分的交换。即各次连接采用不同的物理线路，从信息交换开始直至结束，这条物理连接都是实际存在的；交换结束后，这条线路就拆除释放。

空分交换可以通过空间接线器（S）来实现。空间接线器的作用是完成在不同复用线之间同一时隙内容的交换，也就是将某条输入复用线上某个时隙的内容交换到指定的输出复用线的同一时隙。由于交换前后发生变化的是被交换内容所在的复用线，而其所在的时隙并不发生变化，因此称其为空间交换。