Illustriamo ora l’architettura di dispositivi che consentono la cosiddetta commutazione di circuito, ovvero la creazione di un collegamento stabile tra due porte del commutatore, con un impegno permanente di risorse fisiche per tutta la durata del collegamento. Un’altra modalità di commutazione, quella di pacchetto, sarà illustrata al Capitolo 17↑.

Individuano gli organi di commutazione che realizzano un collegamento fisico (elettrico) tra uno degli N ingressi ed una delle M uscite. Nel caso in cui N > M, la rete è un concentratore [990]  [990] come ad esempio un centralino (PBX, private branch exchange) con 8 derivati (interni) e 2 linee esterne: se due interni parlano con l’esterno, un terzo interno che vuole anche lui uscire trova occupato. Si dice allora che si è verificata una condizione di blocco., mentre se N < M la rete è un espansore; se N = M la rete è quadrata e non bloccante.

...di cui in figura è riportato un esempio a 3 stadi, in cui gli N ingressi sono ripartiti su r₁ reti più piccole con n ingressi, e le M uscite su r₃ reti con m uscite. Nel mezzo ci sono r₂ reti con r₁ ingressi ed r₃ uscite. Si può dimostrare che la rete complessiva è non bloccante se il numero di matrici dello stadio intermedio è almeno r₂  ≥ n + m − 1 (condizione di clos [991]   [991] E’ una condizione sufficiente a scongiurare il blocco anche nella condizione peggiore. Tale circostanza si verifica quando:

▷ una matrice del primo stadio (i) ha n  − 1 terminazioni occupate

▷ una matrice del terzo stadio (j) ha m  − 1 terminazioni occupate e

▷ tali terminazioni non sono connesse tra loro, anzi le connessioni associate impegnano ognuna una diversa matrice intermedia e

▷ si richiede la connessione tra le ultime due terminazioni libere di i e j
 ⇒  in totale si impegnano allora m − 1 + n − 1 + 1 = m  + n − 1 matrici intermedie.

↓). Una connessione da sinistra a destra ha ora la possibilità di scegliere attraverso quale matrice intermedia passare.

Consideriamo il caso in cui si debbano commutare le comunicazioni associate ai singoli time-slot presenti in diversi flussi [992]   [992] Le comunicazioni presenti in uno stesso flusso, ovvero appartenenti alla stessa trama, condividono la stessa origine/destinazione. numerici organizzati in trame. Avendo a disposizione solamente una matrice di commutazione spaziale, quest’ultima può essere riprogrammata alla stessa frequenza dei time-slot, consentendo alle comunicazioni entranti di dirigersi verso i flussi uscenti in direzione delle rispettive destinazioni finali. La matrice spaziale, però, non può alterare l’ordine temporale dei dati in ingresso! Come rappresentato nella figura a lato, non può (ad esempio) inviare le conversazioni B e D sulla stessa linea uscente, in quanto si verifica un conflitto temporale. E’ quindi evidente la necessità di introdurre uno stadio di commutazione temporale.

Questo dispositivo è indicato come tsi↓ (Time Slot Interchanger) ed ha la funzione di produrre in uscita una sequenza di dati identica a quella in ingresso, tranne per averne cambiato l’ordine temporale. In figura è mostrato un possibile schema di funzionamento: una trama entrante viene scritta, agli indirizzi ottenuti leggendo sequenzialmente la tabella di scambio, in un buffer di memoria (es.: entra E e lo scrivo al 4^o posto, poi entra D e va al 1^o posto, etc.). Prima dell’inizio di una nuova trama, il primo buffer è copiato in un secondo [993]  [993] La tecnica prende il nome di Double Buffering., che a sua volta viene letto con ordine sequenziale (partendo dall’alto), per creare la nuova trama in uscita. Ovviamente, è possibile anche la realizzazione opposta, con scrittura sequenziale e lettura secondo il nuovo ordinamento.

Così come un commutatore spaziale non è sufficiente, anche un tsi “da solo” è di scarsa utilità, non potendo instradare le comunicazioni su vie diverse. Combinando assieme le due funzioni, si giunge a realizzare commutatori sia di tempo che di spazio, come la struttura a 3 stadi in figura, chiamata “tst” perché alterna uno stadio temporale, uno spaziale ed uno temporale.