電路交換網

電路交換網主要有兩種，公共交換電話網(PSTN)和綜合業務數字網(ISDN)，下面分別進行介紹。

公共交換電話網(Public Switched Telephone Network，PSTN)是以模擬技術為基礎的電路交換網絡。它是自發明電話以來所有的電路交換式電話網絡的集合，是普及程度最高、成本最低的公用通信網絡。它主要提供語音通信服務，同時還提供數據通信業務，如數據交換、傳真、可視圖文等。

從功能角度來講，PSTN由國際交換局、長途交換局、中心交換局、端交換局和用户等層次構成。從設備構成角度來講，PSTN是由交換機、傳輸電路(用户線和局間中繼電路)和用户終端設備(如電話機)三部分組成。

通過PSTN可以實現網絡互聯，但PSTN以模擬技術為基礎，為接入設備提供模擬通道。當計算機等數字設備通過PSTN連接時，需要在兩端使用調制解調器來實現數字信號和模擬信號之間的轉換。

利用PSTN的數據通信是廉價的，但它的數據傳輸速率較低，不能提供流量控制、差錯控制等，所以傳輸質量較差。它只能用於通信速率要求不高的場合，而且中間沒有存儲轉發功能，難以實現變速傳輸。由於PSTN分佈範圍廣、費用小，因此是早期家庭用户和要求不高的小型網絡接入Internet的方案。 ^[1] 

綜合業務數字網(Integrated Services Digital Network，ISDN)的概念產生於20世紀70年代，成熟於80年代。當時各類不同的公共網絡同時並存，分別提供不同的業務，造成相對獨立的割裂狀態。例如，電話網提供語音業務、用户電報網提供文字通信業務、電路交換和分組交換網提供數據傳輸業務等。IsDN的目的就是應用單一網絡向公眾提供多種不同的業務，不僅可以提供語音業務，而且可以提供數據、圖像和傳真等各種非語音業務。綜合業務數字網(ISDN)有窄帶與寬帶之分，分別稱為N．ISDN(Narrow ISDN)和B．ISDN(Broadband ISDN)，無特殊説明ISDN是指N．ISDN。

綜合業務數字網(ISDN)是典型的電路交換網，它由電話綜合數字網(IDN)為基礎發展而成的通信網，能夠提供端到端的數字連接，用來支持語音、數據、圖形、視頻等綜合業務。ISDN使用單一網接口，利用此接口可實現多個終端同時進行數字通信連接。

ISDN與其他網絡的最大不同之處是，它能夠提供端到端的數字傳輸。所謂端到端的數字傳輸是指從一個用户終端到另一個用户終端之間的傳輸全部是數字化的。在傳統電話網中，從用户終端到交換機之間的傳輸是模擬的，如果用户要進行數據通信，需要使用調制解調器進行數模轉換後在用户線上傳輸，在接收端還需要通過調制解調器進行信號變換。而ISDN改變了傳統電話模擬用户環路的狀態，使全數字化變為現實，用户可以獲得數字化的優異性能。簡單地説，在現代PSTN中，主幹網已經完全實現了數字化，但是PSTN的用户終端仍然是模擬設備，ISDN則是在PSTN基礎上，將設備和傳輸的信息數字化以後產生的網絡。 ^[1] 

在大型的電路交換網如AT&T長途電話網中，大多數電路連接需要經過不止一個交換機的通路。當呼叫發生時，網絡必須建立一條路由，從呼叫用户開始，經過網絡到達被叫用户，這條路由經過多個交換機和中繼線。路由選擇策略對網絡體系結構主要有兩個要求：效率和適應性(resilience)。首先，人們希望在能夠處理預期負載的前提下，使網絡中所涉及到的設備(交換機和中繼線)減至最少。這個負載需求通常用術語忙時業務量負荷(busy-hour traffic load)來表示，它是指在全天中最忙的一個小時的時間裏使用的平均負荷。從功能的角度看，這個業務量負荷是必須要處理的。從費用的角度説，我們希望能夠使用最少的設備來處理這個負荷。不過還有另外一個要求，即適應性。雖然網絡的規模可能是針對忙時業務量的，但很有可能會出現超過該平均業務量水平出現短暫的業務量峯值(例如在高峯期間)。還有一種情況是，交換機和中繼線偶爾也會出現故障，並且在短時間內不能使用(可能不幸正好趕在同一個高峯期間)。我們希望在上述條件下，網絡所提供的服務水平同樣是可接受的。 ^[2] 

路由選擇策略作為一個主要的設計問題需要在網絡效率和適應性之問尋求平衡。傳統上，公用電信網絡中的路由選擇功能一直非常簡單。從本質上説，網絡的交換機被組織成樹型結構，或層次結構。一條通路的建立是從呼叫用户開始，沿樹型上行，到達第一個共同節點，然後再沿樹型下行到達被叫用户。為了提高這個網絡的適應性，另外又增加了一些使用率較高的中繼線貫穿在樹型結構中，用以連接那些具有業務量較大的交換局。一般來説，這是一種靜態的方式。附加的使用率高的幹線提供了冗餘以及額外的容量，但無論是效率還是適應性，它仍然有很大的侷限性。由於這種路由選擇機制無法適應條件的變化，因此網絡在設計時必須要滿足某些典型的大容量的需要。我們舉例來説明這種方式帶來的問題，從東到西忙時業務量與從北到南的忙時業務量並不相同，它們對系統的需要也是不同的。這些變化的影響是很難分析的，因而會導致系統設計容量過大，並最終引起效率過低。從適應性的角度來看，固定的層次結構加上輔助的中繼線對故障的反應能力可能較弱。通常在這種設計中，某一處故障帶來的結果是該地區大部份區域的擁塞。 ^[2] 

為了滿足公用電信網不斷增長的需要，幾乎所有的供應商都已經從靜態層次方式轉換到了動態方式。動態路由選擇方式指的是在決定選擇何種路由時，要受到當前業務量的影響。通常，電路交換各節點彼此之問是對等關係，而不是層次關係。所有節點都能處理相同的功能。在這種結構中，路由選擇更加複雜且更加靈活。説它更加複雜是因為這種結構沒有提供一條或一組基於層次結構的“自然形成”的通路，但是它也更加靈活，因此有更多的路由可供選擇。 ^[2] 

以傳統電話網為代表的面向連接的電路交換技術具有實時、低速率、對稱業務量的特徵和高質量的話音傳送、完善的管理以及計費等優勢，在可以預見的未來，它仍是大部分國家提供電話業務的基本手段。

我國的電話業務增長迅速，固定電話網規模位居世界第二，但人口基數大，普及率仍很低，在農村和經濟欠發達地區仍有很大的發展空間。第二代蜂窩移動網也是基於電路交換並以傳送話音業務為主的網絡，正處於高速發展的階段。受業務的驅動，在我國電路交換網在相當長一段時期內仍將穩步發展。

因特網業務的爆炸式增長對電話網造成了衝擊。口呼叫所具有的特點容易造成網絡的擁塞，雖可通過擴容來解決，但代價太高，何況由於碑業務的不對稱，對面向連接的電路交換網來説，擴容後會造成網絡資源利用率的進一步降低。採用口呼叫旁通的方案，即在交換機中嵌入接入服務模塊，用以直接處理瓔呼叫，並直接通過DDN或El通路與因特網骨幹網相連，從而減輕電路交換的處理負荷。

因特網及其業務的發展必然導致P業務與傳統電信業務的融合，例如口電話、口傳真等。對於現時普通電話用户之間的口電話業務而言，本地電話網通過VoIP網關與因特網互聯似乎成了因特網的接入網． ^[3]