電路交換於

1. 電路交換的特點

電路交換介紹

電路交換（CS:circuit switching）是通信網中最早出現的一種交換方式，也是應用最普遍的一種交換方式，主要應用於電話通信網中，完成電話交換，已有100多年的歷史。

電話通信的過程是：首先摘機，聽到撥號音後撥號，交換機找尋被叫，向被叫振鈴同時向主叫送回鈴音，此時表明在電話網的主被叫之間已經建立起雙向的話音傳送通路；當被叫摘機應答，即可進入通話階段；在通話過程中，任何一方掛機，交換機毀拆除已建立的通話通路，並向另一方送忙音提示掛機，從而結束通話。

從電話通信過程的描述可以看出，電話通信分為三個階段：呼叫建立、通話、呼叫拆除。電話通信的過程，即電路交換的過程，因此，相應的電路交換的基本過程可分為連接建立、信息傳送和連接拆除三個階段。1、信息傳送的最小單位是時隙；

2、面向連接；

3、同步時分復用；

4、信息傳送無差錯控制；

5、基於呼叫損失的流量控制；

6、信息具有透明性。

電路交換的特徵：

（電路交換中電路可能是固定存在的，也可以是根據需要建立的。） 一旦電路建立，通信雙方的所有資源（包括線路資源）均用於本次通信，除了少量的傳輸延遲之外，不再有其他延遲，具有較好的實時性。從電路交換的工作原理看出，電路交換會佔用固定帶寬，因而限制了在線路上的流量以及連接數量。電路交換設備簡單，無需提供任何緩存裝置。用戶數據透明傳輸，要求收發雙方自動進行速率匹配。

電路交換方式的優點是數據傳輸可靠、迅速，數據不會丟失，且保持原來的序列。缺點是在某些情況下，電路空閑時的信道容量被浪費；另外，如數據傳輸階段的持續時間不長，電路建立和拆除所用的時間就得不償失。因此，它適用於遠程批處理信息傳輸或系統間實時性要求高的大量數據傳輸的情況。這種通信方式的計費方法一般按照預訂的帶寬、距離和時間來計算。 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，數據通信的電路交換方式在傳輸數據之前也要先經過呼叫過程建立一條端到端的電路。它的具體過程如下。

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

②如果中間節點有空閑的物理線路可以使用，接收請求，分配線路，並將請求傳輸給下一中間節點；整個過程持續進行，直至終點。如果中間節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。僅當通信的兩個站點之間建立起物理線路之後，才允許進入數據傳輸階段。

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，線路上並沒有數據傳輸。 當站點之間的數據傳輸完畢，執行釋放電路的動作。該動作可以由任一站點發起，釋放線路請求通過途經的中間節點送往對方，釋放線路資源。被拆除的信道空閑後，就可被其他通信使用。

電路交換的優缺點：

優點：

信息傳輸時延小，為實時通信。

對數據信息的格式和編碼沒有限制。

交換家處理開銷小，傳輸速率較高。

硬體實現較容易。

缺點：

信道利用率低。

電路的接續時間較長。

存在呼損。

不同類型的用戶終端不能相互通信。

通信雙方必須同時處於激活可用狀態，方可完成通信。

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2. 什麼是電路交換

：（1）電路交換：由於電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路（由通信雙方之間的交換設備和鏈路逐段連接而成），因而有以下優缺點。 優點： ①由於通信線路為通信雙方用戶專用，數據直達，所以傳輸數據的時延非常小。 ②通信雙方之間的物理通路一旦建立，雙方可以隨時通信，實時性強。 ③雙方通信時按發送順序傳送數據，不存在失序問題。 ④電路交換既適用於傳輸模擬信號，也適用於傳輸數字信號。 ⑤電路交換的交換的交換設備（交換機等）及控制均較簡單。 缺點： ①電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。 ②電路交換連接建立後，物理通路被通信雙方獨占，即使通信線路空閑，也不能供其他用戶使用，因而信道利用低。 ③電路交換時，數據直達，不同類型、不同規格、不同速率的終端很難相互進行通信，也難以在通信過程中進行差錯控制。 （2）報文交換：報文交換是以報文為數據交換的單位，報文攜帶有目標地址、源地址等信息，在交換結點採用存儲轉發的傳輸方式，因而有以下優缺點： 優點： ①報文交換不需要為通信雙方預先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時延，用戶可隨時發送報文。 ②由於採用存儲轉發的傳輸方式，使之具有下列優點：a.在報文交換中便於設置代碼檢驗和數據重發設施，加之交換結點還具有路徑選擇，就可以做到某條傳輸路徑發生故障時，重新選擇另一條路徑傳輸數據，提高了傳輸的可靠性；b.在存儲轉發中容易實現代碼轉換和速率匹配，甚至收發雙方可以不同時處於可用狀態。這樣就便於類型、規格和速度不同的計算機之間進行通信；c.提供多目標服務，即一個報文可以同時發送到多個目的地址，這在電路交換中是很難實現的；d.允許建立數據傳輸的優先順序，使優先順序高的報文優先轉換。 ③通信雙方不是固定佔有一條通信線路，而是在不同的時間一段一段地部分佔有這條物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。 缺點： ①由於數據進入交換結點後要經歷存儲、轉發這一過程，從而引起轉發時延（包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發送時間等），而且網路的通信量愈大，造成的時延就愈大，因此報文交換的實時性差，不適合傳送實時或互動式業務的數據。 ②報文交換只適用於數字信號。 ③由於報文長度沒有限制，而每個中間結點都要完整地接收傳來的整個報文，當輸出線路不空閑時，還可能要存儲幾個完整報文等待轉發，要求網路中每個結點有較大的緩沖區。為了降低成本，減少結點的緩沖存儲器的容量，有時要把等待轉發的報文存在磁碟上，進一步增加了傳送時延。 （3）分組交換：分組交換仍採用存儲轉發傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然後把這些分組（攜帶源、目的地址和編號信息）逐個地發送出去，因此分組交換除了具有報文的優點外，與報文交換相比有以下優缺點： 優點： ①加速了數據在網路中的傳輸。因為分組是逐個傳輸，可以使後一個分組的存儲操作與前一個分組的轉發操作並行，這種流水線式傳輸方式減少了報文的傳輸時間。此外，傳輸一個分組所需的緩沖區比傳輸一份報文所需的緩沖區小得多，這樣因緩沖區不足而等待發送的機率及等待的時間也必然少得多。 ②簡化了存儲管理。因為分組的長度固定，相應的緩沖區的大小也固定，在交換結點中存儲器的管理通常被簡化為對緩沖區的管理，相對比較容易。 ③減少了出錯機率和重發數據量。因為分組較短，其出錯機率必然減少，每次重發的數據量也就大大減少，這樣不僅提高了可靠性，也減少了傳輸時延。 ④由於分組短小，更適用於採用優先順序策略，便於及時傳送一些緊急數據，因此對於計算機之間的突發式的數據通信，分組交換顯然更為合適些。 缺點： ①盡管分組交換比報文交換的傳輸時延少，但仍存在存儲轉發時延，而且其結點交換機必須具有更強的處理能力。 ②分組交換與報文交換一樣，每個分組都要加上源、目的地址和分組編號等信息，使傳送的信息量大約增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了處理的時間，使控制復雜，時延增加。 ③當分組交換採用數據報服務時，可能出現失序、丟失或重復分組，分組到達目的結點時，要對分組按編號進行排序等工作，增加了麻煩。若採用虛電路服務，雖無失序問題，但有呼叫建立、數據傳輸和虛電路釋放三個過程。 總之，若要傳送的數據量很大，且其傳送時間遠大於呼叫時間，則採用電路交換較為合適；當端到端的通路有很多段的鏈路組成時，採用分組交換傳送數據較為合適。從提高整個網路的信道利用率上看，報文交換和分組交換優於電路交換，其中分組交換比報文交換的時延小，尤其適合於計算機之間的突發式的數據通信

3. 電路交換和分組交換的概念和區別

1、定義不同：

（1）電路交換（CS:circuit switching）是通信網中最早出現的一種交換方式，也是應用最普遍的一種交換方式，主要應用於電話通信網中，完成電話交換，已有100多年的歷史。

（2）在通信過程中，通信雙方以分組為單位、使用存儲-轉發機制實現數據交互的通信方式，被稱為分組交換（PS:packet switching）。

2、內涵不同：

（1）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，實現時隙所承載的數據的傳輸。空分交換是指在交換過程中，入線通過空間位置選擇出線，建立連接並完成通信。通信結束後，隨即拆除。

（2）分組交換也稱為包交換，它將用戶通信的數據劃分成多個更小的等長數據段，在每個數據段的前面加上必要的控制信息作為數據段的首部，每個帶有首部的數據段就構成了一個分組。首部指明了該分組發送的地址，當交換機收到分組之後，將根據首部中的地址信息將分組轉發到目的地，這個過程就是分組交換。能夠進行分組交換的通信網被稱為分組交換網。

3、優缺點不同：

（1）電路交換方式的優點是數據傳輸可靠、迅速，數據不會丟失，且保持原來的序列。缺點是在某些情況下，電路空閑時的信道容量被浪費；另外，如數據傳輸階段的持續時間不長，電路建立和拆除所用的時間就得不償失。因此，它適用於遠程批處理信息傳輸或系統間實時性要求高的大量數據傳輸的情況。這種通信方式的計費方法一般按照預訂的帶寬、距離和時間來計算。

（2）分組交換方式的優點是不同的數據分組可以在同一條鏈路上以動態共享和復用方式進行傳輸，通信資源利用率高，從而使得信道的容量和吞吐量有了很大的提升，一個分組交換網路可以實行數據率的轉換，在同一個鏈路上可以同時傳輸不同類型和規格的數據，當分組網路上有大量的分組時，可以根據設定數據傳輸的排隊機制，保證優先順序高的分組優先傳輸。缺點是有時延抖動、開銷大。

(3)電路交換於擴展閱讀

網路中的數據交換可以分為電路交換，分組交換（數據包交換）、ATM交換、全光交換，標記交換。其中電路交換有預留，且分配一定空間，提供專用的網路資源，提供有保證的服務，應用於電話網；而分組交換無預留，且不分配空間，存在網路資源爭用，提供有無保證的服務。分組交換可用於數據報網路和虛電路網路。我們常用的Internet就是數據報網路，單位是Bit,而ATM則用的是虛電路網路，單位是碼元。

4. 電路交換和分組交換的區別及優缺點

一. 電路交換：

電路交換是以電路連接為目的的交換方式，通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通道。

電路交換的三個階段：

（1）建立連接 （2）通信 （3）釋放連接

電路交換具有以下優缺點：

優點：

（1）由於通信線路為通信雙方用戶專用，數據直達，所以傳輸數據的時延非常小。

（2）通信雙方之間的屋裡通路一旦建立，雙方可以隨時通信，實時性強。

（3）雙方通信時按發送順序傳送數據，不存在失序問題。

（4）電路交換既適用於傳輸模擬信號，也適用於傳輸數字信號。

（5）電路交換的交換設備及控制均比較簡單。

缺點：

（1）電路交換平均連接建立時間對計算機通信來說較長。

（2）電路交換家裡連接後，物理通路被通信雙方獨占，即使通信線路空閑，也不能供其他用戶使用，因而信道利用率低。

（3）電路交換時，數據直達，不同類型，不同規格，不同速率的終端很難相互進行通信，也難以在通信過程中進行差錯控制。

電路交換舉例：

二. 分組交換

分組交換是以分組為單位進行傳輸和交換的，它是一種存儲——轉發交換方式，即將到達交換機的分組先送到存儲器暫時存儲和處理，等到相應的輸出電路有空閑時再送出。

分組交換具有以下優缺點。

優點：

（1）分組交換不需要為通信雙反預先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時延，用戶可隨時發送分組。

（2）由於採用存儲轉發方式，加之交換節點具有路徑選擇，當某條傳輸線路故障時可選擇其他傳輸線路，提高了傳輸的可靠性。

（3）通信雙反不是固定的戰友一條通信線路，而是在不同的時間一段一段地部分佔有這條物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。

（4）加速了數據在網路中的傳輸。因而分組是逐個傳輸，可以使後一個分組的存儲操作與前一個分組的轉發操作並行，這種流水線式傳輸方式減少了傳輸時間。

（5）分組長度固定，相應的緩沖區的大小也固定，所以簡化了交換節點中存儲器的管理。

（6）分組較短，出錯幾率減少，每次重發的數據量也減少，不僅提高了可靠性，也減少了時延。

缺點：

（1）由於數據進入交換節點後要經歷存儲轉發這一過程，從而引起的轉發時延（包括接受分組、檢驗正確性、排隊、發送時間等），而且網路的通信量越大，造成的時延就越大，實時性較差。

（2）分組交換只適用於數字信號。

（3）分組交換可能出現失序，丟失或重復分組，分組到達目的節點時，對分組按編號進行排序等工作，增加了麻煩。

綜上，若傳輸的數據量很大，而且傳送時間遠大於呼叫時間，則採用電路交換較為合適；當端到端的通路有很多段鏈路組成是，採用分組交換較為合適。從提高整個網路的信道利用率上看，分組交換優於電路交換。