电路交换网

公用通信网络

电路交换是指按照需求建立连接并允许专用这些连接直至它们被释放这样一个过程。电路交换网络包含一条物理路径，并支持网络连接过程中两个终点间的单连接方式。传统的语音电话服务通过公共交换电话网 PSTN（而不是 IP 语音）实现电路交换过程。电话公司在用户呼叫期间为用户呼叫号码设定一条特定的物理路径，该路径专用于两终点双方间的连接。

分类

电路交换网主要有两种，公共交换电话网(PSTN)和综合业务数字网(ISDN)，下面分别进行介绍。

公共交换电话网(PSTN)

公共交换电话网(Public Switched Telephone Network，PSTN)是以模拟技术为基础的电路交换网络。它是自发明电话以来所有的电路交换式电话网络的集合，是普及程度最高、成本最低的公用通信网络。它主要提供语音通信服务，同时还提供数据通信业务，如数据交换、传真、可视图文等。

从功能角度来讲，PSTN由国际交换局、长途交换局、中心交换局、端交换局和用户等层次构成。从设备构成角度来讲，PSTN是由交换机、传输电路(用户线和局间中继电路)和用户终端设备(如电话机)三部分组成。

通过PSTN可以实现网络互联，但PSTN以模拟技术为基础，为接入设备提供模拟通道。当计算机等数字设备通过PSTN连接时，需要在两端使用调制解调器来实现数字信号和模拟信号之间的转换。

利用PSTN的数据通信是廉价的，但它的数据传输速率较低，不能提供流量控制、差错控制等，所以传输质量较差。它只能用于通信速率要求不高的场合，而且中间没有存储转发功能，难以实现变速传输。由于PSTN分布范围广、费用小，因此是早期家庭用户和要求不高的小型网络接入Internet的方案。

综合业务数字网（lSDN）

综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，ISDN)的概念产生于20世纪70年代，成熟于80年代。当时各类不同的公共网络同时并存，分别提供不同的业务，造成相对独立的割裂状态。例如，电话网提供语音业务、用户电报网提供文字通信业务、电路交换和分组交换网提供数据传输业务等。IsDN的目的就是应用单一网络向公众提供多种不同的业务，不仅可以提供语音业务，而且可以提供数据、图像和传真等各种非语音业务。综合业务数字网(ISDN)有窄带与宽带之分，分别称为N．ISDN(Narrow ISDN)和B．ISDN(Broadband ISDN)，无特殊说明ISDN是指N．ISDN。

综合业务数字网(ISDN)是典型的电路交换网，它由电话综合数字网(IDN)为基础发展而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用来支持语音、数据、图形、视频等综合业务。ISDN使用单一网接口，利用此接口可实现多个终端同时进行数字通信连接。

ISDN与其他网络的最大不同之处是，它能够提供端到端的数字传输。所谓端到端的数字传输是指从一个用户终端到另一个用户终端之间的传输全部是数字化的。在传统电话网中，从用户终端到交换机之间的传输是模拟的，如果用户要进行数据通信，需要使用调制解调器进行数模转换后在用户线上传输，在接收端还需要通过调制解调器进行信号变换。而ISDN改变了传统电话模拟用户环路的状态，使全数字化变为现实，用户可以获得数字化的优异性能。简单地说，在现代PSTN中，主干网已经完全实现了数字化，但是PSTN的用户终端仍然是模拟设备，ISDN则是在PSTN基础上，将设备和传输的信息数字化以后产生的网络。

路由选择

在大型的电路交换网如AT&T长途电话网中，大多数电路连接需要经过不止一个交换机的通路。当呼叫发生时，网络必须建立一条路由，从呼叫用户开始，经过网络到达被叫用户，这条路由经过多个交换机和中继线。路由选择策略对网络体系结构主要有两个要求：效率和适应性(resilience)。首先，人们希望在能够处理预期负载的前提下，使网络中所涉及到的设备(交换机和中继线)减至最少。这个负载需求通常用术语忙时业务量负荷(busy-hour traffic load)来表示，它是指在全天中最忙的一个小时的时间里使用的平均负荷。从功能的角度看，这个业务量负荷是必须要处理的。从费用的角度说，我们希望能够使用最少的设备来处理这个负荷。不过还有另外一个要求，即适应性。虽然网络的规模可能是针对忙时业务量的，但很有可能会出现超过该平均业务量水平出现短暂的业务量峰值(例如在高峰期间)。还有一种情况是，交换机和中继线偶尔也会出现故障，并且在短时间内不能使用(可能不幸正好赶在同一个高峰期间)。我们希望在上述条件下，网络所提供的服务水平同样是可接受的。

路由选择策略作为一个主要的设计问题需要在网络效率和适应性之问寻求平衡。传统上，公用电信网络中的路由选择功能一直非常简单。从本质上说，网络的交换机被组织成树型结构，或层次结构。一条通路的建立是从呼叫用户开始，沿树型上行，到达第一个共同节点，然后再沿树型下行到达被叫用户。为了提高这个网络的适应性，另外又增加了一些使用率较高的中继线贯穿在树型结构中，用以连接那些具有业务量较大的交换局。一般来说，这是一种静态的方式。附加的使用率高的干线提供了冗余以及额外的容量，但无论是效率还是适应性，它仍然有很大的局限性。由于这种路由选择机制无法适应条件的变化，因此网络在设计时必须要满足某些典型的大容量的需要。我们举例来说明这种方式带来的问题，从东到西忙时业务量与从北到南的忙时业务量并不相同，它们对系统的需要也是不同的。这些变化的影响是很难分析的，因而会导致系统设计容量过大，并最终引起效率过低。从适应性的角度来看，固定的层次结构加上辅助的中继线对故障的反应能力可能较弱。通常在这种设计中，某一处故障带来的结果是该地区大部份区域的拥塞。

为了满足公用电信网不断增长的需要，几乎所有的供应商都已经从静态层次方式转换到了动态方式。动态路由选择方式指的是在决定选择何种路由时，要受到当前业务量的影响。通常，电路交换各节点彼此之问是对等关系，而不是层次关系。所有节点都能处理相同的功能。在这种结构中，路由选择更加复杂且更加灵活。说它更加复杂是因为这种结构没有提供一条或一组基于层次结构的“自然形成”的通路，但是它也更加灵活，因此有更多的路由可供选择。

发展趋势

以传统电话网为代表的面向连接的电路交换技术具有实时、低速率、对称业务量的特征和高质量的话音传送、完善的管理以及计费等优势，在可以预见的未来，它仍是大部分国家提供电话业务的基本手段。

我国的电话业务增长迅速，固定电话网规模位居世界第二，但人口基数大，普及率仍很低，在农村和经济欠发达地区仍有很大的发展空间。第二代蜂窝移动网也是基于电路交换并以传送话音业务为主的网络，正处于高速发展的阶段。受业务的驱动，在我国电路交换网在相当长一段时期内仍将稳步发展。

因特网业务的爆炸式增长对电话网造成了冲击。口呼叫所具有的特点容易造成网络的拥塞，虽可通过扩容来解决，但代价太高，何况由于碑业务的不对称，对面向连接的电路交换网来说，扩容后会造成网络资源利用率的进一步降低。采用口呼叫旁通的方案，即在交换机中嵌入接入服务模块，用以直接处理璎呼叫，并直接通过DDN或El通路与因特网骨干网相连，从而减轻电路交换的处理负荷。

因特网及其业务的发展必然导致P业务与传统电信业务的融合，例如口电话、口传真等。对于现时普通电话用户之间的口电话业务而言，本地电话网通过VoIP网关与因特网互联似乎成了因特网的接入网．

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