电路交换的原理及其应用
现代通信网技术第二章电路交换
专用通信网
01
专用通信网是指为特定行业或企 业提供的内部通信网络，如银行 、证券、保险等金融机构的专用 通信网络。
02
专用通信网通常需要高可靠性和 安全性，因此电路交换技术在此 领域具有广泛应用，可以提供稳 定的语音和数据传输服务。
随着多媒体通信的普及，用户对 通信的实时性要求越来越高，电 路交换技术需要进一步提高传输
速度和降低延迟。
高效压缩技术
为了满足多媒体通信的数据量需求， 需要发展更高效的音视频压缩技术， 以减小传输带宽和存储空间占用。
适应性传输
针对不同网络环境和通信需求，电 路交换技术需要具备自适应传输能 力，以实现高质量的多媒体通信。
随着数字信号处理技术的发展，数字 电路交换技术逐渐取代了模拟电路交 换技术。
电路交换技术的特点
稳定性
可靠性
实时性
电路交换技术能够提供 稳定、可靠的通信服务，
通信质量较高。
在电路交换中，通信双 方之间的连接是固定的， 因此可以保证数据的可
靠传输。
电路交换技术适用于需 要实时通信的场景，如 语音通话、视频通话等。
数字电路交换
采用数字信号传输，具有抗干扰 能力强、传输质量稳定、可复用 等优点，是现代通信网的主流交 换方式。
频分多址电路交换与时分多址电路交换
频分多址电路交换
将通信频带分成若干个小的频带，每 个用户占用一个特定的频带进行通信 ，可以实现多路通信。
时分多址电路交换
将时间分割成若干个小的时隙，每个 用户占用一个特定的时隙进行通信， 可以实现动态分配通信资源。
电路交换和分组交换(包交换)的基本原理与区别
从传输技术来说，电话网是采用电路交换方式，即电话通信的电路一旦接通后，电话用户就占用了一个信道，无论用户是否在讲话，只要用户不挂断，信道就一直被占用着。
一般情况下，通话双方总是一方在讲话、另一方在听，听的一方没有讲话也占用着信道，而且讲话过程中也总会有停顿的时间。
因此用电路交换方式时线路利用率很低，至少有50%以上的时间被浪费掉。
而因特网的信息传送是采用分组交换方式，所谓分组交换，是把数字化的信息，按一定的长度“分组”、打“包”，每个“包”加上地址标识和控制信息，在网络中以“存储—转发“的方式传送，即遇到电路有空就传送，并不占用固定的电路或信道，因此被称为是“无连接”的方式。
这种方式可以在一个信道上提供多条信息通路；此外在因特网上传送信息通常还采用数据压缩技术，被压缩的语音信息分组在到达目的地后再复原、合成为原来的语音信号送到接收端用户。
因此，利用因特网传送语音信息要比电话网传送语音的线路利用率提高许多倍，这也是电话费用大大降低的重要原因。
请简述电路交换和分组交换(包交换)的基本原理与区别电路交换每部电话都连接到交换机上，而交换机使用交换的方法，让电话用户之间可以很方便地通信。
一百多年来，电话交换机虽然经过了多次更新换代，但交换的方式一直都是电路交换。
当电话机数量增多，就使用彼此连接起来的交换机来完成全网的交换工作。
注意，是这种交换机采用了电路交换的方式，后来的分组交换也是采用了一样的电信网，只是不一样类型的交换机（当然协议也不同）。
从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
在使用电路交换打电话之前，先拨号建立连接：当拨号的信令通过许多交换机到达被叫用户所连接的交换机时，该交换机就向用户的电话机振铃；在被叫用户摘机且摘机信号传送回到主叫用户所连接的交换机后，呼叫即完成，这时从主叫端到被叫端就建立了一条连接。
通话过程。
通话结束挂机后，挂机信令告诉这些交换机，使交换机释放刚才这条物理通路。
02 电路交换原理-合
2.3 时间(T)接线器基本原理
1. T接线器的结构和功能 2. T接线器的工作原理 3. T接线器的复用和分路 4. T接线器的容量
2.3 时间(T)接线器基本原理
交换网络是交换机能实现任意两个用户通话最关键的部件，数字交换网络的 基本单元都是接线器。接线器按其功能不同，可分为时间接线器和空间接线器。 本节主要讲述时间接线器。时间接线器用来完成在一条复用线上时隙交换的基本 功能，可简称为Ｔ接线器。
图2.6 交换单元按信息流向Fra bibliotek类2.2.3 交换单元的连接特性
交换单元的连接特性 1. 连接的表示形式
连接是指交换单元连接入线和出线的“内部通道”。交换单元 的基本特性是连接特性，它反映交换单元入线到出线的连接；对连接 特性有效而正确的描述，就可以反映交换单元的特性。 ✓ (1) 函数表示形式。
(3)空间接线器一般用于构成数字电话交换系统中的交换网络，用来完成对 PCM 信号的交换。
2.5 交换网络
• 2.5.1 T-S-T型交换网络 • 2.5.2 S-T-S交换网络 • 2.5.3 CLOS网络 • 2.5.4 DSN网络 • 2.5.5 BANYAN 网络
2.5 交换网络
•
交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网
第2章 电路交换原理
教学提示：电路交换是一种实时交换，固定分配带宽，主 被叫建立连接后，一直占用电路，直到一次通话结束，才 释放这条电路。电路交换必须事先建立连接，对传送的信 息不进行差错控制，适合实时传送信息的要求。交换的基 本功能是在任意的入线和出线之间建立连接。在交换系统 中完成这一基本功能的部件就是交换单元。交换单元是交 换系统的核心，而各种交换单元组成了交换网络。
电路交换技术和特点
电路交换技术和特点电路交换技术是一种在电信网络中使用的通信方式，它的特点是通过建立专用的通信路径来传输数据，每个通信路径都是独占的，只有发送和接收数据的两个节点可以使用该路径进行通信。
下面将从原理、特点和应用方面详细介绍电路交换技术。
一、原理电路交换技术的原理是在通信前需要建立一条专用的通信路径，该路径在整个通信过程中都会被占用。
当通信开始时，发送方和接收方之间的通信路径会被预先分配，并在通信过程中始终保持连接。
在通信结束后，该通信路径会被释放，可以被其他通信所使用。
整个通信过程中，通信路径只能由发送方和接收方使用，其他节点无法干扰。
二、特点1. 独占性：电路交换技术为通信双方建立了一条独占的通信路径，通信过程中该路径不会被其他节点占用。
这种独占性保证了通信的稳定性和可靠性。
2. 时延低：由于通信路径被预先分配，通信数据可以直接在该路径上传输，减少了数据传输的时延。
这使得电路交换技术在实时通信场景中表现出色。
3. 高带宽：由于通信路径是专用的，它可以提供较高的带宽，能够满足大流量数据传输的需求。
4. 支持端到端连接：电路交换技术可以在通信的两个节点之间建立端到端的连接，确保数据的完整性和可靠性。
5. 适用于长时间通信：电路交换技术适用于长时间的通信，因为通信路径在通信开始时就被分配，并且在通信结束后才会被释放，可以持续进行数据传输。
三、应用电路交换技术主要应用于传统的电话通信网络中，如公共交换电话网（PSTN）。
在电话通信中，通信双方需要建立一条专用的通信路径，然后进行语音或数据的传输。
此外，电路交换技术也可以用于视频会议、实时视频传输等需要高带宽和实时性的应用场景中。
总结起来，电路交换技术是一种通过建立专用的通信路径来传输数据的通信方式。
它具有独占性、时延低、高带宽、支持端到端连接等特点，适用于长时间通信和实时通信场景。
在传统的电话通信网络和一些需要高带宽和实时性的应用中得到广泛应用。
电路交换技术四
灵活性
分组交换具有较强的灵活性，能够动态调整数据 传输的带宽和速度，而电路交换则较为固定。
05 电路交换技术的发展趋势 与展望
5G网络中的电路交换技术
5G网络中的电路交换技术将进 一步优化和改进，以满足更高的 数据传输速率和更低的延迟需求。
人工智能技术可以与电路交换技术进行深度融合，实现更加智能化的网络管理和调 度，提高网络资源的利用率。
人工智能技术在电路交换中的应用前景广阔，未来将有更多的研究和应用成果涌现， 推动电路交换技术的不断发展和创新。
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03 电路交换的关键技术
呼叫建立与释放技术
呼叫建立
在电路交换中，当用户需要进行通信时，需要通过一系列的信令交互来建立通 信链路。这个过程包括主叫和被叫之间的互相寻址、鉴权、以及资源分配等步 骤。
呼叫释放
当通信结束后，需要通过信令交互来释放已建立的通信链路，以便于其他用户 使用。这个过程包括拆线、资源回收等步骤。
5G网络中的电路交换技术将更 加灵活和智能化，能够根据不同 的业务需求进行动态调整和优化。
5G网络中的电路交换技术将与 云计算、大数据等新兴技术进行 深度融合，实现更高效、智能的
数据处理和传输。
软件定义网络（SDN）与电路交换的结合
1
SDN技术将为电路交换提供更加灵活和可编程的 控制平面，实现更加智能化的网络管理和调度。
电路交换技术四
目录
• 电路交换技术概述 • 电路交换的基本原理 • 电路交换的关键技术 • 电路交换的优缺点分析 • 电路交换技术的发展趋势与展望
各种交换技术的原理及应用
各种交换技术的原理及应用1. 电路交换•原理：电路交换是一种建立和保持通信路径的方法，当通信发起者与接收者建立连接时，通信路径将被保持直到通信结束。
•应用：电路交换主要用于传输实时语音和视频数据，如传统电话网络和视频会议系统。
2. 报文交换•原理：报文交换是一种将分组数据从源节点传输到目标节点的方法，数据被分割成固定大小的报文，每个报文包含发送和接收的地址信息。
•应用：报文交换是互联网传输数据的基础，广泛应用于电子邮件、网页访问和文件传输等。
3. 分组交换•原理：分组交换是将数据分割成小的数据块，每个数据块称为一个分组，每个分组独立发送，并通过网络根据目标地址进行路由选择。
•应用：分组交换主要用于数据通信网络，如局域网和广域网，常见的应用包括互联网传输和即时通讯。
4. 纵横交换•原理：纵横交换是一种将交换机按照不同的功能进行分层连接，每层负责不同的任务，通过纵向和横向的交换机连接实现数据的传输。
•应用：纵横交换通常用于大型局域网中，可以提高网络吞吐量和降低延迟。
5. ATM交换•原理：异步传输模式（ATM）交换是一种将数据划分成固定长度的小单元（细胞）并以异步方式传输的交换技术，每个细胞包含一个头部和有效载荷。
•应用：ATM交换主要用于高速宽带网络，如视频传输、数字电视和在线游戏等。
6. 数据包交换•原理：数据包交换是一种将数据分割成称为数据包的小块并进行传输的交换技术，每个数据包包含源和目标地址以及有效载荷。
•应用：数据包交换广泛应用于计算机网络和互联网，包括传输文件、发送电子邮件和浏览网页等。
7. 多路复用交换•原理：多路复用交换是一种将多个通信信道复用到一个物理链路上的技术，通过分时或分频将不同的信号传输到目标节点。
•应用：多路复用交换常用于电话网络和移动通信网络，可以提高链路利用率和通信质量。
8. 统计交换•原理：统计交换是一种根据网络流量和路由状态进行动态调整的交换技术，根据实时数据流量和路由选择进行分组交换。
互换定律的原理及应用
互换定律的原理及应用1. 什么是互换定律？互换定律是电路中一个重要的基本定律，也称作“电路等效定律”或者“奥姆定律”。
它是电路分析的基础，用于简化电路的分析与计算。
互换定律有两个基本原理，分别是电流互换定律和电压互换定律。
下面分别介绍这两个原理以及它们的应用。
2. 电流互换定律电流互换定律也称为KCL（Kirchhoff’s Current Law），它规定了在电路中一个节点的电流代数和为零。
换句话说，一个节点中进入的电流等于离开的电流。
电流互换定律的应用：•用于分析并计算多个电流分支的和。
当一个电路有多个分支的电流需要计算时，可以选择一个节点作为参考点，并利用电流互换定律列出方程，解方程得到结果。
•用于分析并计算电流传输与分布。
在电路中，电流可以通过不同的路径传输与分布，通过应用电流互换定律，可以方便地计算节点与分支的电流。
•用于判断电路中未知电流的方向。
当一个电路有一些未知电流的方向需要确定时，可以通过应用电流互换定律，在不同的节点上列出方程，并解方程来确定未知电流的方向。
3. 电压互换定律电压互换定律也称为KVL（Kirchhoff’s Voltage Law），它规定了在闭合回路中电压代数和为零。
换句话说，一个闭合回路中所有电压上升与下降的代数和为零。
电压互换定律的应用：•用于分析并计算多个电压源的和。
当一个电路中有多个电压源需要计算时，可以选择一个闭合回路，并利用电压互换定律列出方程，解方程得到结果。
•用于分析并计算电压传输与分布。
在电路中，电压可以通过不同的路径传输与分布，通过应用电压互换定律，可以方便地计算闭合回路中各个元件的电压。
•用于判断电路中未知电压的极性。
当一个电路中有一些未知电压的极性需要确定时，可以通过应用电压互换定律，在闭合回路上列出方程，并解方程来确定未知电压的极性。
4. 总结互换定律是电路分析的基础，通过电流互换定律和电压互换定律，可以简化电路的分析与计算。
电流互换定律适用于分析多个电流分支的和、电流传输与分布以及判断未知电流的方向；电压互换定律适用于分析多个电压源的和、电压传输与分布以及判断未知电压的极性。
电路等效变换的原理及应用
电路等效变换的原理及应用1. 引言在电路分析中，电路等效变换是一种常见且重要的技术。
它允许我们将复杂的电路转化为简化的等效电路，从而简化分析过程并提高设计效率。
本文将介绍电路等效变换的基本原理，并探讨其在电路分析和设计中的应用。
2. 电路等效变换的基本原理电路等效变换的基本原理是基于电路中不同元件的等效关系。
通过将电阻、电容和电感等元件按照一定的规则进行等效替换，我们可以将复杂的电路简化为一个等效电路，这个等效电路具有与原电路相同的特性和行为，但更加简单和易于分析。
2.1 电阻的等效替换电路中的电阻可以通过欧姆定律进行等效替换。
欧姆定律表明，电阻与电流和电压之间存在线性关系，即V = IR，其中V为电阻两端的电压，I为通过电阻的电流，R为电阻的阻值。
因此，我们可以将电阻简化为一个等效电阻，其阻值与原电路中的电阻相同。
2.2 电容的等效替换电路中的电容可以通过等效电容进行替换。
等效电容是一个具有与原电容相同等效电容值的电路元件。
在稳态情况下，电容器的电压不发生变化，因此可以将电容简化为一个等效电容，其电容值与原电路中的电容相同。
2.3 电感的等效替换电路中的电感可以通过等效电感进行替换。
等效电感是一个具有与原电感相同等效电感值的电路元件。
在稳态情况下，电感器中的电流不发生变化，因此可以将电感简化为一个等效电感，其电感值与原电路中的电感相同。
3. 电路等效变换的应用电路等效变换在电路分析和设计中有着广泛的应用。
下面将介绍其在以下几个方面的具体应用：3.1 电路分析电路等效变换在电路分析中起到简化复杂电路的作用。
通过将复杂的电路转化为简化的等效电路，我们可以减少分析过程中的计算量，使得分析更加简单和高效。
3.2 电路设计在电路设计中，电路等效变换可以帮助我们优化电路结构。
通过将电路中的一些元件进行等效替换，可以实现电路的简化和优化，从而提高电路的性能和效率。
3.3 故障诊断电路等效变换在故障诊断中也有应用。
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浅谈电路交换的原理及其应用
物理与电子工程学院08通信工程包家蔚0815010108 100多年前出现的电报以及电话，改变了古代简单效率极低的通信方式，让沟通变得迅捷无比。
沟通方式的改变，极大限度得改变了世界，让信息得以在世界极大范围极小时间得到共享，可以说，通信的进步，是世界进步最强有力的支持之一。
进过100多年的演变，电话至今在我们的生活中扮演着举足轻重的角色，可以说，一个在社会上产于生存建设的人，若没有电话，那会是一种怎样的不便。
在着一百多年以来，出现了很多更为合理更为复杂的交换方式，然而，一百多年来，电话交换机虽然数经换代，依然还是电路交换方式。
虽然相对其他交换技术而已传输速率比较低，但是其交换处理简单，延时性低是其他交换技术不可比拟的优势。
利用电路交换进行一次通信一般分为三个阶段，即呼叫建立，通话以及拆线三个过程。
呼叫建立连接：当拨号的信令通过许多交换机到达被叫用户所连接的交换机时，该交换机就向用户的电话机振铃；在被叫用户摘机且摘机信号传送回到主叫用户所连接的交换机后，呼叫即完成，这时从主叫端到被叫端就建立了一条连接。
通话过程。
通话结束挂机后，挂机信令告诉这些交换机，使交换机释放刚才这条物理通路。
这种必须经过“建立连接--通信--释放连接”三个步骤的连网方式称为面向连接的。
电路交换必定是面向连接的。
电路交换又分为时分交换和空分交换两种方式。
时分交换是把时间划分为若干互不重叠的时隙，由不同的时隙建立不同的子信道，通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。
时分交换的关键在于时隙位置的交换，而此交换是由主叫拨号所控制的。
为了实现时隙交换，必须设置话音存储器。
在抽样周期内有n 个时隙分别存入n个存储器单元中，输入按时隙顺序存入。
若输出端是按特定的次序读出的，这就可以改变时隙的次序，实现时隙交换。
空分交换是指在交换过程中的入线通过在空间的位置来选择出线，并建立接续。
通信结束后，随即拆除。
比如，人工交换机上塞绳的一端连着入线塞孔，由话务员按主叫要求把塞绳的另一端连接被叫的出线塞孔，这就是最形象的空分交换方式。
此外，机电式（电磁机械或继电器式）、步进制、纵横制、半电子、程控模拟用户交换机及宽带交换机都可以利用空分交换原理实现交换的要求.。
电路交换的最主要也是最重要的应用就是公共电话交换网了。
电话网就是我们所说的传递电话信息的电话网。
在众多的广域网互连技术中，通过PSTN进行互连所要求的通信费用最低，但其数据传输质量及传输速度也最差，同时PSTN的网络资源利用率也比较低。
时PSTN的网络资源利用率也比较低。
通过PSTN可以实现的访问：-拨号上Internet/Intranet/LAN；-两个或多个LAN之间的网络互连；-和其它广域网技术的互连尽管PSTN在进行数据传输时存在这样或那样的问题，但这是一种仍不可替代的联网介质（技术）。
特别是Bellcore发明的建立在PSTN基础之上的xDSL技术和产品的应用拓展了PSTN 的发展和应用空间，使得联网速度可达到9Mbps～52Mbps之间。
PSTN采用的技术PSTN 提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。
当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在两端的网络接入侧（即用户回路侧）必须使用调制解调器（Modem）实现信号的模/数、数/模转换。
从OSI七层模型的角度来看，PSTN可以看成是物理层的一个简单的延伸，没有向用户提供流量控制、差错控制等服务。
而且，由于PSTN是一种电路交换的方式，所以一条通路自建立直至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使他们之间并没有任何数据需要传送。
因此，这种电路交换的方式不能实现对网络带宽的充分利用。
通过PSTN进行网络互联举例下图是一个通过PSTN连接两个局域网的网络互连的例子。
在这两个局域网中，各有一个路由器，每个路由器均有一个串行端口与Modem相连，Modem再与PSTN相连，从而实现了这两个局域网的互连。
在从家庭中的电话机传送到中央局的过程中，语音要么以基本服务的模拟形式存在，要
么在通过PBX访问时以数字形式存在。
但是，一旦到达中央局以后，语音在PSTN上都是以数字形式存在—每路都是64Kbps的时分多路复用通道，传送脉冲编码调制语音采样信号。
在TDM网络上拨打电话时永远不会经历语音质量之类的困惑，而且呼叫的语音质量也是个不容商量的参数。
但是，这种语音质量传输的代价是服务供应商的巨大开销，不管交谈双方实际使用的带宽是多少，都要在整个呼叫过程中绑定网络资源。
即使用基本的爱尔朗模型进行的简单流量分析也显示出网络资源和网络所服务的人群数量之间的线形依赖关系。
进一步讲，过去几年中，Web访问的巨大吸引力在TDM网络中引起了更大的问题—网络资源。
从本世纪80年代中期以来，人们普遍认为应该用通用的、无处不在的基于包的网络节点和链路来代替TDM公用网络，这种网络的带宽可以按照用户的要求在传输的整个过程中以动态的方式管理。
这个承诺的一部分看来已经由ATM技术实现。
ATM技术现在仍然是修补网络使之实现应用合成的关键。
但是当ATM技术人员花了好多年开发了正确而又广泛的、支持公用网络新时代的标准时，因特网却面临着爆炸性的增长，也带来集成和合成服务到底是什么样子的概念，前提是只要我们可以合并各种技术和得到假定的足够的带宽。
因特网网际协议—我们最钟爱的IP协议，现在是所有网络协议之首。
虚拟地提高到该协议的层次，所有的应用看起来都可能成为新的合成网络的一部分。
首当其冲的是语音电话和数据应用。
尽管如此，语音电话呼叫和要求带宽管理的数据应用的简单合成也被证明不是个轻松的任务。
不同的需求经常发生冲突，合成网络的早期的专有实现最终都必须在公用网络中变成互相可操作的，这样才能赢得客户的广泛接受。
与此同时，每个供应商都试图在市场份额上获得飞跃。
这些问题是所有问题的核心，解决这些问题的努力也一直在进行着。
公共电话交换网的前景。
早先提出的三网合一的重大课题还再继续，即公共电话交换网，互联网以及公共广播电视网的合一，虽然在技术上还有着许多难以克服的困难，但是这一天终究回很快到来。
下一阶段主要集中于NGN基础结构的建设和现有PSTN向NGN的持续演进，以及采用软交换技术进行交换机的网改和替换。
NGN又称为次世代网络。
主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务，整合现有的市内固定电话、移动电话的基础上，增加多媒体数据服务及其他增值型服务。
其中话音的交换将采用软交换技术，而平台的主要实现方式为IP技术，逐步实现统一通信其中voip将是下一代网络中的一个重点。
交换技术的发展日新月异。
未来全面的数字化与高速率与多元服务话讲进一步改变世界的变化。