通信工程师考试交换技术基础

2.3 交换技术基础

本节介绍交换在通信中的作用。交换使信息可以在两个通信终端之间互换，而不需要在这些通信终端之间提供专用的、一直的连接。相反，每个通信终端都连接到交换网络，由网络为通信终端传输信息。

在现代电信网络中主要有两种交换方式，这就是电路交换和分组交换。电路交换提供了两个通信终端之间的端到端连接，我们最为熟悉的电路交换网络就是电话网。分组交换是一种存储转发交换，每个数据分组在每台交换机上进行处理时，都会产生时延。Internet就是分组交换网络。在本节也将对数据通信网中的报文交换作一简单介绍。

复用技术无论对于电路交换网络，还是分组交换网络都是重要的。复用需要合并多个信道到一个公共传输介质。也就是说，复用使若干单独信号可以同时传输。这些信号在复用器设备上被合并。为了保持每个信号在信道上的完整性，信号可以通过时分复用（TDM）、频分复用（FDM）以及空分复用（SDM）进行传输。

2.3.1 电路交换技术

电路是语音、图形或数据传输的物理路径。电路交换是在一个呼叫期间仅用于连接此呼叫的电路，即用户在通话期间自始至终占用固定的一条电路。

当-个人或一个调制解调器拨通一个呼叫时，网络在呼叫和被呼叫之间建立一条通路。重要的是，在这个呼叫期间，这条路径是被独占的，不被共享，它不能用于其他的语音或数据呼叫，即使是在交谈或数据交换的正常停顿期间也不能被其他呼叫占用。在整个传输过程中，数据被保存在网络中。当呼叫结束后，路径被释放，此时其他的电话呼叫可以占用此路径。显然，这种独占性造成了网络容量的大量浪费。

电路交换主要用于传输语音信息的电话网。通过呼叫建立过程为通信各方分配固定的带宽连接，在谈话进行过程中，这些连接一直被分配给它们，直到终止过程释放该呼叫所使用的设施。因此，在谈话进行过程中，这些电路就像是端到端的专线连接。一旦连接建立后，电路交换网络就不会产生信息传输时延，而只有设施传输时延。

当电路交换网络中的所有可用的连接路径都分配给用户之后（出现网络拥塞时），网络会阻止新的用户，直到有路径可以用来供其使用，电话网络拥塞时会给出“忙”信号。电路交换提供的专线连接对于很多通信应用系统非常有用，而对时延很敏感的应用系统则必须使用电路交换，如语音通信。

在图2-2中，给出了两个电路交换机，围电路交换原理示意围每个交换机都有一个本地环连接的两部电话。每条本地连接都是专门分配给单个用户的。当用户从电话A呼叫电话C的用户时，交换机之间的中继线就被这条连接占用，因此被A和C独享，直到两个用户结束谈话。即使B电话和D电话拥有自己的专用本地设施，两个用户在A和C通话期间也不能打电话，因为中继线已经被占用。当A和C结束通话之后，中继线又可以被使用。

事实上，大多数电话网并不以这种方式工作，这些网络在交换机之间有许多中继线，并非只有一条。电话运营公司使用许多对音频铜线，每对铜线传输单个通话，音频电缆中有许多对这样的铜线。

前面已经提到，在电路交换中主要采用两种复用方法。频分复用（FDM）用于通过载波调制技术通过单一带宽设施传输多个窄带信号。由于信号的频谱通过滤波技术可以限制为指定的通带内，因此FDM-般用于传输这种信号。

今天，大多数电话网络都是数字式的，并且使用时分复用（TDM）在单路带宽设施上传输多路数字信号。由于数字信号的频谱不能限制，因此这种信号只能在时域实现复用。在TDM技术中，单路带宽设施被划分为多个时隙。在呼叫建立时，每对用户都被分配一个时隙，这个时隙在整个通话期间都供这对用户专用。

因此，无论是FDM还是TDM,都要向用户提供专用路径。在这一点上与电路交换的目标是一样的。此外，用户之间的关系要在呼叫建立时确定（即分配一个频率或一个时隙）。

第3章的“程控交换技术”中介治的内容就是电路交换的基本原理。

返回目录：通信工程师考试交换技术基本概念