تبديل الدوائر

يُعدّ تبديل الدوائر طريقةً لتنفيذ شبكة اتصالات، حيث يُنشئ عقدان في الشبكة قناة اتصال مخصصة ( دائرة ) عبر الشبكة قبل أن يتمكنا من التواصل. تضمن هذه الدائرة النطاق الترددي الكامل للقناة، وتبقى متصلة طوال مدة جلسة الاتصال . ^{[ 1 ]} تعمل الدائرة كما لو كانت العقد متصلة فعليًا، كما هو الحال في الدوائر الكهربائية .

نشأت تقنية تبديل الدوائر في شبكات الهاتف التناظرية ، حيث كانت الشبكة تُنشئ دائرة مخصصة بين هاتفين طوال مدة المكالمة الهاتفية . ^{[ 2 ]} وهي تختلف عن تقنية تبديل الرسائل وتبديل الحزم المستخدمة في الشبكات الرقمية الحديثة، حيث تنقل خطوط الربط بين مراكز التبديل البيانات بين العديد من العقد المختلفة على شكل حزم بيانات دون دوائر مخصصة.

يُعدّ نظام الهاتف التناظري المبكر المثال الأبرز على شبكة تبديل الدوائر . فعند إجراء مكالمة من هاتف إلى آخر، تقوم المحولات الموجودة داخل مقاسم الهاتف بإنشاء دائرة سلكية مستمرة بين الهاتفين طوال مدة المكالمة.

في تقنية تبديل الدوائر، يكون تأخير البت ثابتًا أثناء الاتصال (على عكس تبديل الحزم، حيث قد تتسبب طوابير الحزم في تأخيرات متفاوتة، وربما طويلة جدًا، في نقل الحزم ). لا يمكن إضعاف أي دائرة بسبب المستخدمين المنافسين لأنها محمية من الاستخدام من قبل المتصلين الآخرين حتى يتم تحرير الدائرة وإنشاء اتصال جديد. حتى في حالة عدم وجود اتصال فعلي، تظل القناة محجوزة ومحمية من المستخدمين المنافسين.

على الرغم من شيوع استخدام تقنية تحويل الدوائر لربط دوائر الصوت، إلا أن مفهوم المسار المخصص المستمر بين طرفين أو عقدتين متصلتين يمكن توسيعه ليشمل محتوى الإشارة غير الصوتي. تكمن ميزة استخدام تحويل الدوائر في توفير نقل مستمر للبيانات دون العبء الإضافي المرتبط بالحزم ، مما يحقق أقصى استفادة من عرض النطاق الترددي المتاح لهذا الاتصال. أما عيبها، فهو انخفاض كفاءتها نسبيًا، إذ لا يمكن استخدام السعة غير المستخدمة المخصصة لاتصال ما من قِبل اتصالات أخرى على نفس الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، قد لا تُجرى المكالمات أو تُقطع في حال انقطاع الدائرة.

لأغراض إعداد المكالمات والتحكم بها (وغيرها من الأغراض الإدارية)، يُمكن استخدام قناة إشارة مخصصة منفصلة من العقدة الطرفية إلى الشبكة. تُعدّ خدمة ISDN إحدى هذه الخدمات التي تستخدم قناة إشارة منفصلة، ​​بينما لا تستخدمها خدمة الهاتف التقليدية (POTS).

قد تستخدم طريقة إنشاء الاتصال ومراقبة تقدمه وإنهائه عبر الشبكة أيضًا قناة تحكم منفصلة كما هو الحال في الروابط بين مقاسم الهاتف التي تستخدم بروتوكول الإشارة CCS7 لتحويل الحزم لنقل معلومات إعداد المكالمة والتحكم فيها وتستخدم TDM لنقل بيانات الدائرة الفعلية.

كانت مقاسم الهاتف القديمة مثالاً مناسباً على تقنية تحويل الدوائر. كان المشترك يطلب من المشغل توصيله بمشترك آخر، سواءً كان على نفس المقسم أو عبر وصلة بين المقاسم ومشغل آخر. وكانت النتيجة اتصالاً كهربائياً فعلياً بين هاتفي المشتركين طوال مدة المكالمة. ولم يكن بالإمكان استخدام سلك النحاس المستخدم في هذا الاتصال لنقل مكالمات أخرى في الوقت نفسه، حتى لو لم يكن المشتركان يتحدثان وكان الخط صامتاً.

في تقنية تحويل الدوائر، يُحجز مسار وعرض نطاقه الترددي من المصدر إلى الوجهة، مما يجعلها غير فعالة نسبيًا نظرًا لحجز السعة سواءً كان الاتصال قيد الاستخدام المستمر أم لا. وتختلف تقنية تحويل الدوائر عن تقنيتي تحويل الرسائل وتحويل الحزم . ^{[ 3 ]} إذ تُحسّن هاتان التقنيتان من استخدام عرض النطاق الترددي المتاح للشبكة بين جلسات الاتصال المتعددة في الظروف الاعتيادية لشبكات نقل البيانات .

تُوجّه تقنية تبديل الرسائل الرسائل كاملةً، خطوةً بخطوة، أي تخزين الرسالة كاملةً ثم إعادة توجيهها . أما تقنية تبديل الحزم فتقسم البيانات المراد إرسالها إلى حزم تُرسل عبر الشبكة بشكل مستقل. وبدلاً من تخصيص روابط الشبكة لجلسة اتصال واحدة في كل مرة، تُشارك الحزم من جلسات اتصال متعددة ومتنافسة روابط الشبكة، مما يؤدي إلى فقدان ضمانات جودة الخدمة التي توفرها تقنية تبديل الدوائر.

يمكن أن يعتمد تبديل الحزم على الاتصال الموجه أو الاتصال غير الموجه . أي أنه يعتمد على الدوائر الافتراضية أو حزم البيانات.

تستخدم الدوائر الافتراضية تقنية تبديل الحزم التي تحاكي تبديل الدوائر، بمعنى أنه يتم إنشاء الاتصال قبل نقل أي حزم، ويتم تسليم الحزم بالترتيب.

تقسم تقنية تبديل الحزم غير الموجهة البيانات المراد إرسالها إلى حزم، تُسمى مخططات البيانات ، تُرسل عبر الشبكة بشكل مستقل. يُوسم كل مخطط بيانات بوجهته ورقم تسلسلي لترتيب الحزم ذات الصلة، مما يُغني عن الحاجة إلى مسار مخصص لتوجيه الحزمة إلى وجهتها. يُرسل كل مخطط بيانات بشكل مستقل، وقد يُوجّه كل منها عبر مسار مختلف. عند الوصول إلى الوجهة، يُعاد ترتيب الرسالة الأصلية بناءً على رقم الحزمة لإعادة إنتاج الرسالة الأصلية. ونتيجة لذلك، لا تتطلب شبكات تبديل حزم مخططات البيانات إنشاء دائرة، وتسمح للعديد من أزواج العقد بالتواصل في وقت واحد عبر القناة نفسها.

لقد كان من الممكن منذ فترة طويلة دمج اتصالات الاتصالات المتعددة عبر نفس الموصل المادي، ولكن كل قناة على الرابط المتعدد كانت إما مخصصة لمكالمة واحدة في كل مرة أو كانت خاملة بين المكالمات.

• شبكة الهاتف العامة المحولة (PSTN)
• قناة B من ISDN
• خدمة البيانات المحولة بالدائرة (CSD) وخدمة البيانات المحولة بالدائرة عالية السرعة (HSCSD) في أنظمة الاتصالات الخلوية مثل GSM
• مجموعة البيانات
• X.21 (يستخدم في شبكة البيانات الألمانية DATEX-L وشبكة البيانات الإسكندنافية DATEX ذات الدوائر المحولة)
• شبكة بصرية متشابكة

• شبكة كلوز
• نظرية دوائر التبديل
• التبديل المعتمد على الوقت – أحد أنواع تبديل الدوائر

• كتاب "مهووسو الشبكات ضد مهووسي الأجراس" بقلم ستيف شتاينبرغ
• جامعة فرجينيا
• RFC 3439 بعض المبادئ التوجيهية والفلسفة المعمارية للإنترنت