一、什么是电路交换

之前我们讨论过将大文件分成一个个小的分组，然后进行传输。在向路由器传输的过程中，由于路由器正在发送别的分组，此时就会有排队时延。

而不同于分组交换，电路交换是不会有排队时延出现的，因为在主机A和主机B之间已经建立了一条专用的只能我用的通道，就是下面这条绿色的通道。

在建立完成专用通道以后，其他的消息就不能使用这条道路了。传统的电话网络其实就是利用的电路交换。

现在，来看一下每条链路的传输速率，这个对后面分组交换和电路交换的效率对比而言是很重要。

如果路由器1和路由器2之间的传输容量为1Mbps，但是它们之间有4条链路，那么每条链路具有得传输速率是1/4 Mbps。

二、电路交换中的频分/时分复用

通信链路中的电路是通过频分/时分复用来实现的，不管是分组交换还是电路交换都要遵循这个规定。其中频分复用和时分复用的样子用下面这张图来表示。

📎 频分电路：两个路由器之间的链路，其频率域被分割为4个片段，每个频段的带宽是4kHz。如果主机A和主机B之间建立了一条0-4Hz专用通道，那么它们之间的消息只会通过该频段的通道进行发送。

📎 时分电路：时分电路将1s时间分割为1帧的片段，每1帧会有4个时隙，每个时隙代表一个建立好的专用通道。如果主机A和主机B建立好一条专用通道，那么每1帧的时隙1这个时间段就是主机A和主机B之间发送的消息。

📎 时分电路的传输速率：对于时分复用电路，一条电路的传输速率等于帧速率乘以一个时隙中的比特数量。例如，如果链路每秒传输8000个帧，每个时隙由8比特组成，每条电路的传输速率是64k bps.

三、分组交换与电路交换的对比

📎 分组交换缺点：

• 相较于电路交换，由于其排队时延所以分组交换不适合实时服务（例如视频电话和视频会议）

📎 分组交换优点：

• 提供了比电路交换更好的带宽共享
• 比电路交换更简单、更有效，实现成本更低。

现在来看一下为什么分组交换相比于电路交换而言，为什么更加高效。

例子：现在有1条1M bps的电路，这条电路被10个用户共享。对于电路交换而言，要为每个用户分配100k bps的容量。如果是使用的是时分复用电路类型的电路交换，这个时候1s时间1个帧的情况下，要划分为10个时隙，每个时隙所占的时间就是100ms，每个时隙传输的数据大小就是100k。

但是，并不是每个用户一直在活跃，相反，划水的时间才是大多数。假如一个特定用户活跃的概率是0.1，那么在某个时间内有11个或更多的用户活跃的概率是0.0004。所以，在某个时间段内有0.9996大小的概率是10个以下用户在活跃，这个时候并不会产生延迟，就已经基本等于电路交换这种情况了。