回線交換とパケット交換の違い ― 交換方式とは

回線交換とパケット交換の違いは、回線を占有するか共有するかです。回線交換は、通信の間ずっと回線を占有します。パケット交換は、1本の回線を複数の通信で共有します。

従来の固定電話網は、回線交換を使ってきました。いまのインターネットは、パケット交換を使います。どちらを選ぶかで、回線の使い方の効率と、通話の途切れにくさが変わります。

固定電話で電話をかけると、電話局の交換機が発信者から相手までの回線をつなぎます。この回線は、通話中ずっと確保されたままになります。電話を切るまで、回線は空きません。

代表例は、従来の固定電話網です。正式名はPSTN（Public Switched Telephone Network）です。日本のNTT東西の固定電話網は、2024年1月から順次IP網へ移行しました。

回線を占有している間は、ほかの人がその回線を使えません。通話中に無言の時間があっても、回線は空きません。確保した帯域を、そのまま使い続けられます。

そのため、回線交換は通信の速度や遅延が安定します。

パケット交換は、送りたいデータをパケットという単位に分ける方式です。それぞれのパケットに、宛先のアドレスを付けます。ルータは、このアドレスを見て次に送る先を決めます。

回線は占有しません。複数の通信のパケットが、同じ回線を交互に流れます。

音声通話をパケット交換のネットワークで送る技術を、VoIP（Voice over Internet Protocol）と呼びます。

VoIPを使った電話サービスを、IP電話と呼びます。企業の内線電話にも使われ、スマートフォンの通話アプリも同じVoIPの仕組みで音声を送っています。

4Gの携帯電話の通話も、VoLTEという方式でIPのパケットとして送られます。携帯電話の網の仕組みは、携帯電話がつながる仕組みで説明しています。

同じ1本の回線に何が起きるかで比べると、違いがはっきりします。

回線交換は、通信の間ずっと帯域を確保できます。そのため、音声通話のように途切れず流れ続ける通信に向きます。

パケット交換は、回線を複数の通信で分け合います。そのため、Web閲覧のように途切れ途切れに発生する通信を効率よく扱えます。その代わり、回線が混むとパケットは順番待ちになり、遅延が増えたり、パケットが捨てられたりします。

1本の回線を複数の通信で分け合う仕組みを、多重化と呼びます。WDM（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）は、光ファイバの中で波長（光の色）ごとにチャンネルを分ける多重化の方式です。複数の通信を、同時に流せます。

TDMA（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）は、時間を短く区切る方式です。区切った時間を、複数の端末が順番に使います。

TDMAは、多重化ではなく多元接続の方式です。多元接続は、離れた場所にある複数の端末が1つの伝送路を分け合う仕組みです。携帯電話の端末と基地局の間の電波が、その例です。

1台の装置が複数の通信をまとめて送る場合は、TDM（時分割多重）と呼びます。時間を区切る考え方は、TDMAと同じです。違うのは、通信をまとめる場所が1か所か、端末ごとに分かれているかです。

WDMは、光通信の幹線回線で使われてきました。TDMAは、第2世代の携帯電話で使われました。

回線交換でも、交換局どうしを結ぶ太い回線は多重化で複数の通話を運びます。1つの通話が占有するのは、その中の1チャンネルです。パケット交換は、決まった順番ではなく、送るデータがあるときだけ回線を使います。

公衆回線は、不特定多数の契約者が共有する回線です。電話網やインターネットが、公衆回線の例です。専用線は、通信事業者が、契約者の2地点間だけのために割り当てる回線です。

専用線の帯域は、契約者だけで使えます。

公衆回線と専用線の違いは、誰と回線を共有するかです。回線交換かパケット交換かという交換方式とは、別の軸です。

電話網のような交換回線では、データを送る前に相手までの回線をつなぐ段取りが要ります。専用線はつながったままなので、この段取りがありません。つないでから切るまでの手順は、伝送制御の記事にまとめています。

専用線は、拠点間を結ぶ昔ながらの方法です。ほかの契約者と共有しないため安全ですが、距離が伸びるほど費用が高くなります。この専用線を、共有のネットワークの上に仮想的に作る技術がVPNです。

インターネットは、公衆回線です。この上で、暗号化によって専用線に近い安全性を確保するのが、インターネットVPNです。

ここまでの「交換」は、交換方式を指す言葉です。交換方式は、電話網やデータ通信で経路を作る方法です。LANの機器のスイッチは、これとは別のものです。

このスイッチは、L2スイッチとも呼びます。MACアドレスを見て、フレームを送り分けます。

英語のswitchは、交換機も指す言葉です。ただし、交換方式はネットワーク全体で回線を占有するか共有するかの方式です。L2スイッチは、その中で働く1台の機器です。

L2スイッチは、届いたフレームを1つずつ送り分けます。回線を占有しないので、パケット交換のネットワークの中で働く機器です。