Conmutación

UCLV 1
Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras
Conmutación
Los dos tipos principales son la conmutación de circuito y la conmutación de paquetes.
De Circuito
Ruta dedicado de “cobre”
Ancho de banda disponible
Si
Fijo
De Paquete
No
Dinámico
Posibilidad de malgastar el ancho de banda Si
No
Transmisión de store-and-forward
No
Si
Cada paquete toma la misma ruta
Si
No
Iniciación de la ruta
Necesario
No necesario
Puntos donde la congestión puede ocurrir
En inicialización Con cada paquete
Cobrar
Por minuto
Por paquete
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Conmutadores de crossbar (travesaño). Tiene N inputs, N outputs, y N2 intersecciones.
Problema: la escalabilidad. Si N=1000, tenemos 1.000.000 intersecciones.
 Conmutadores de división de espacio. Consisten en tres (o más) etapas de conmutadores
de crossbar. En la primera etapa hay N/n crossbars con n inputs y k outputs cada uno. En la
segunda hay k crossbars de N/n × N/n. La tercera etapa es el revés de la primera. El número
de intersecciones es 2kN + k(N/n)2. Si N=2000, n=50, y k=10, hay solamente 24.000
 Conmutadores de división de tiempo. Es digital. La operación tiene unas etapas:
 Se examinan los n canales de input sucesivamente para construir un marco de input con n
entradas de k bits. (En una línea T1 k=8 y se procesan 8000 marcos por segundo.)
 El intercambiador de entradas de tiempo acepta los marcos de input. Ubica las entradas
en orden en una tabla de RAM y entonces lee las entradas a un marco de output usando la
tabla de mapping.
 Se mandan los contenidos del marco de output a los canales de output.
La limitación de conmutadores de división de tiempo, es el tiempo de ciclo de la memoria. Si cada
acceso requiere T microsegundos, el tiempo para procesar un marco es 2nT, y debe ser menos de
125 microsegundos. Si T es 100 nanosegundos, n=625.
Se puede construir conmutadores con etapas múltiples para solucionar este problema.
Conmutadores de ATM
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Las celdas de ATM llegan con una velocidad de alrededor de 150 Mbps, o 360.000 celdas por
segundo (una celda cada 2,7 microsegundos; con el ATM más rápido, cada 700
nanosegundos). Un conmutador tiene desde 16 a 1024 líneas de input. Para poder construir
los conmutadores es necesario que las celdas sean cortas (53 bytes).
Requerimientos:
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 La taza de perder paquetes debe ser muy baja (1 celda en 1012, por ejemplo).
 Nunca se puede cambiar el orden de las celdas en un circuito virtual.
Un problema básico: ¿Qué pasa cuando dos celdas quieren ir por la misma línea de output en
el mismo ciclo?
 No podemos descartar una de las celdas.
 Podemos usar una cola para cada línea de input. Introduce el efecto de bloqueo de la
cabeza de cola: Puede ser celdas que se pueden rutear tras de la cual está bloqueada.
 Otra posibilidad es una cola para cada línea de output.
Conmutador de knockout. Tiene un bus de broadcast para cada línea de input. La
activación de las intersecciones determinan las líneas de output. Cada línea de output tiene
una sola cola virtual que se representa con n reales y un shifter. Porque n es normalmente
menos que el número de líneas de input, un concentrador escoge las celdas a descartar si
demasiadas llegan.
Conmutador de Batcher-banyan. El problema con el conmutador de knockout es que
semejante a un conmutador de crossbar. El Batcher-banyan es un conmutador de etapas
múltiples para los paquetes.