传统固定电话和今天的VoIP都可以完成实时语音通信，但它们使用网络资源的方式并不相同。传统PSTN长期以电路交换为基础，一通电话建立以后，网络为这次通信分配相应的话路资源；VoIP则把编码后的语音组织成一个个IP数据包，与其他业务共享分组网络。
两种交换方式真正的区别，不是“一个只能传语音、一个只能传数据”，而是通信资源什么时候分配、是否长期为一次会话保留，以及数据在网络中以连续话路还是独立分组的形式传输。
现代网络中两种思想也不是完全割裂。传统电话网络可以通过媒体网关进入IP网络，实时语音也可以利用QoS、抖动缓冲和RTP等机制在分组网络中获得稳定体验。理解这两种交换方式，更重要的是看它们各自怎样处理资源和实时性。
电路交换和分组交换首先差在资源怎样使用
电路交换在通信开始前先建立连接，并在通信期间为这次会话保留相应交换和传输资源。即使通话双方暂时都没有讲话，这些已经分配的时隙或通路仍然属于当前连接。
分组交换则没有必要长期为每一对用户保留一段固定带宽。多个业务产生的数据被组织成分组，在需要发送时共同使用网络链路，这种方式通常称为统计复用。
| 对比项目 | 电路交换 | 分组交换 |
|---|---|---|
| 通信前 | 先建立端到端连接 | 数据可以按照分组网络规则直接转发，部分网络也可建立逻辑连接 |
| 资源使用 | 通信期间保留相应话路或带宽资源 | 多个业务统计共享链路资源 |
| 数据形式 | 连续话路或数字时隙 | 带地址和控制信息的数据分组 |
| 时延特点 | 连接建立后较稳定 | 可能受到排队和拥塞影响 |
| 典型网络 | 传统PSTN电路语音 | IP网络、Internet、企业数据网 |
传统电话怎样通过电路交换建立连接
在传统电话网中，用户A拨打用户B以后，本地交换机首先收集号码并确定被叫方向。如果呼叫需要经过其他交换局，网络继续选择对应的局间中继，直到找到被叫用户。
整个过程可以简化成三个阶段：
建立连接 → 传送语音 → 释放连接
连接建立以后，数字PSTN可以为这次电话分配相应的64kbit/s PCM时隙。用户讲话产生的语音沿已经建立的话路连续传输，直到一方挂机。
这种方式的特点是资源关系明确。只要网络已经接受呼叫并成功建立话路，后续语音不需要和其他用户的数据包在每个路由节点重新竞争同一输出队列。
它的代价也很直接：用户没有讲话时，已经分配的资源仍然不能随意交给另一通电话使用。大量用户同时存在而实际讲话具有间歇性时，网络资源利用率受到限制。
所以电路交换并不是“每两名用户之间永久铺设一条独立物理线”，而是交换系统在呼叫期间为双方建立并维持一条专用的逻辑通信通路。
分组交换怎样让多个业务共享同一链路
分组交换采用不同思路。应用数据进入网络以后，被组织成适合传输的数据分组，每个分组携带必要的地址和协议控制信息，再由路由器或交换节点按照当前网络状态继续转发。
假设三个用户同时通过一条100Mbit/s链路传输数据，并不需要提前永久划出三段固定带宽。某个用户暂时没有数据时，其他用户可以继续使用空闲网络容量。
这种资源共享尤其适合计算机数据，因为网页访问、文件传输和大部分业务流量本身就具有明显的突发性。
需要注意的是，IP分组的长度并不是固定的。原文“分组长度固定，因此存储管理简单”的表述不适合继续用来解释现代IP网络。
分组交换也不意味着每一个网络节点都会自动进行可靠重传。以IP为例，网络层主要提供数据报转发；是否需要确认、排序和重传，可以由TCP等上层协议根据业务要求进一步完成。
分组网络还可以进一步采用不同工作方式。例如IP是典型的数据报网络，而X.25等历史分组网络则可以建立虚电路。关于数据报与虚电路的具体区别，可参考PSDN分组交换数据网，本页不再重复展开。
为什么分组网络会出现时延、抖动和丢包
分组交换提高了链路共享能力，但同时意味着一个数据包到达网络节点以后，可能需要等待其他数据先发送出去。
一条端到端路径上的时延通常包括：
- 处理时延：设备读取分组并进行转发判断所需时间；
- 排队时延：出口繁忙时，分组等待发送的时间；
- 发送时延：把整个数据包送入链路需要的时间；
- 传播时延：信号在实际介质中传播需要的时间。
网络业务量发生变化以后，不同RTP包经历的排队时间可能不同，由此产生抖动。如果网络节点缓存已经满，新到达的分组还可能被丢弃。
这些问题对文件下载和实时语音的影响并不一样。文件传输通常可以等待TCP重传，而实时电话如果为了一个已经错过播放时间的语音包等待很久，反而会破坏通话连续性。
因此VoIP更重视：
- 控制端到端时延；
- 减少抖动；
- 降低持续丢包；
- 合理设置抖动缓冲；
- 在受管理网络中配置QoS。
这说明“分组交换存在时延”不等于“分组网络不能传实时语音”。真正决定体验的是网络质量、媒体编码和实时通信机制怎样配合。
VoIP为什么能够把电话搬到分组网络
传统电话已经完成了语音数字化，例如G.711可以把一路语音编码成64kbit/s PCM数据。VoIP进一步把这些连续音频数据切分成较短的媒体数据块，并封装进RTP、UDP和IP数据包，在分组网络中发送。
一个常见VoIP媒体过程可以表示为：
声音 → Codec编码 → RTP → UDP → IP网络 → RTP → Codec解码 → 声音
SIP则负责另一条逻辑链路：
SIP注册/呼叫控制 → SDP协商 → 建立媒体 → BYE结束会话
所以现代IP电话不需要像传统PSTN那样在每两个用户之间预先保持一个固定64kbit/s电路时隙。多个电话、视频、网页和其他数据业务可以共享同一个IP网络。
共享网络也意味着VoIP必须处理电路交换时代不明显的问题，例如RTP包可能晚到、丢失或因为NAT无法到达正确地址。
关于SIP建立会话以后真正的语音媒体怎样经过RTP传输，可以继续参考VoIP中的媒体是什么？RTP、RTCP、Codec与SIP信令的关系。
电路交换与分组交换今天应该怎样理解
电路交换与分组交换并不是简单的“旧技术”和“新技术”标签，而是两种不同的资源组织方式。
传统PSTN使用电路交换，是因为早期电话网络需要在有限技术条件下提供连续、可预测的实时语音。数字TDM网络进一步把固定时隙和程控交换结合起来，使大规模电话网获得稳定的业务模型。
IP网络则依靠分组交换和统计复用，让语音、视频和数据能够共享统一承载网络。网络利用率和业务灵活性提高以后，实时通信质量更多依靠QoS、媒体编码、缓冲和网络控制保证。
今天的通信网络还经常同时存在两种体系。例如传统PBX使用E1/PRI电路中继，新IP PBX使用SIP Trunk，中间通过数字语音网关完成：
TDM电路语音 ↔ Gateway ↔ SIP / RTP分组语音
因此，企业从传统电话迁移到VoIP时，并不一定要一次性拆除全部电路设备。旧电话、数字中继和IP平台可以在网关支持下逐步互通。
如果需要从交换技术整体角度继续了解电路交换、分组交换、帧中继和ATM等历史技术，可以参考电路交换与分组交换；本页重点只回答传统电话为什么采用电路交换，以及VoIP为什么能够转向IP分组承载。
