回線交換（Circuit Switching）

📌

回線交換とは

回線交換は、通信開始前に送信元から受信先までの専用経路を確保し、通信中はその経路を占有する方式です。確保された回線は他の通信に一切使われないため、帯域と遅延が一定に保たれます。身近な例で言えば「電話」がまさに回線交換です。ダイヤルすると交換機が専用回線を確保し、「ツー...ツー...」という呼び出し音が鳴る間に経路がセットアップされています。電話がつながった後は、あなたと相手の間に専用の通信路が確保され、会話の品質が安定します。電話を切ると、その回線は解放されて他の人が使えるようになります。

回線交換の最大の特徴は品質の安定性です。専用回線が確保されているため、途中でルーティング判断が不要で、遅延が極めて安定しています。パケット交換のように到着順序がバラバラになることもありません。一方で、データを送っていない間も回線を占有し続けるため、帯域利用効率は低くなります。上のツールで「回線交換の仕組み」シナリオを再生すると、回線確立→データ転送→回線解放の3フェーズが順番に確認できます。各交換機で回線が確保される過程に注目してください。

📌

特徴

• 🔒専用回線確保：通信開始前に送信元から受信先までの完全な経路を確保します。この経路は通信が終了するまで他の通信に使われることはありません。経路上の各交換機が回線を予約し、帯域を100%保証します。電話をかけたとき、回線がつながるまでの時間がこの回線確立にかかるオーバーヘッドです。
• 📊品質保証（QoS）：専用回線のため、帯域と遅延が一定に保たれます。パケット交換のようにネットワーク混雑の影響を受けることがなく、リアルタイム通信（音声通話、ビデオ会議）に適しています。ジッター（遅延のゆらぎ）もほぼゼロです。
• ⚠️回線占有（効率低下）：通信していない時間（無音区間など）も回線を占有し続けるため、帯域利用効率が低くなります。電話の会話では実際にデータが流れているのは全体の35〜40%程度と言われており、残りの時間は回線が無駄に占有されています。パケット交換ではこの空き時間を他の通信に使えるため、効率が圧倒的に高くなります。
• 🔄3フェーズ（確立/転送/解放）：回線交換は「回線確立→データ転送→回線解放」の3フェーズで構成されます。回線確立フェーズでは各交換機が順番に回線を予約するため、通信開始前にオーバーヘッドが発生します。データ転送フェーズでは経路が固定されているためルーティング判断が不要で高速です。回線解放フェーズでは確保していたリソースを返却します。

📌

ユースケース

📌

用語解説

📌

回線交換の手順

回線交換の通信は3つのフェーズで構成されています。

📌

回線交換 vs パケット交換