Conmutación de paquetes.

Conmutación telefónica
Conmutación
Conmutación
Justificación y definición
Conmutación de circuitos
Conmutación de mensajes
Conmutación de paquetes
Comparación de las técnicas de conmutación
Justificación y definición.
Si se atiende a las arquitecturas y técnicas utilizadas en la conexión entre
terminales telefónicos, la red telefónica se encontraría entre las denominadas
redes de telecomunicación conmutadas, formada por un conjunto de nodos
interconectados, de forma que la información se transmite de un origen a un
destino mediante su encaminamiento a través de distintos nodos que se
encuentran conectados mediante rutas de transmisión. La información que accede
a la red desde un terminal se encamina a su destino, siendo conmutada de un
nodo a otro.
Aparece así la conmutación como uno de los primeros conceptos que se
necesitó desarrollar para conseguir interconectar entre sí a los usuarios de los
diferentes sistemas de telecomunicación a un coste razonable, pudiendo ser
definida la conmutación como la parte de la telecomunicación que estudia los
sistemas que permiten establecer conexiones semipermanentes entre dos
terminales cualesquiera enlazados al sistema.
Las redes conmutadas se pueden clasificar en base a los procedimientos que
se utilizan en la conmutación de la información de un enlace a otro, dando lugar a
las redes conmutadas en circuitos, mensajes y paquetes.
Conmutación telefónica
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Grupo de Electromagnetismo
Conmutación de circuitos.
La telecomunicación por conmutación de circuitos implica que en un momento
dado hay una ruta dedicada entre dos terminales. Esta ruta se compone de una
secuencia de enlaces entre nodos, dedicándose en cada enlace físico un canal a la
conexión.
Para llevar a cabo la comunicación por conmutación de circuitos se necesita
seguir las tres fases siguientes: establecimiento del circuito, transmisión de la
información y desconexión del circuito.
Puesto que la ruta de conexión se establece antes del comienzo de la
transmisión de la información, habrá de reservarse la capacidad de un canal entre
cada par de nodos de la ruta y cada nodo habrá de disponer de la necesaria
capacidad interna de conmutación para manejar la conexión requerida. Así pues, la
capacidad del canal está totalmente asignada aun cuando no haya transferencia de
datos.
En las comunicaciones telefónicas la utilización del canal puede ser alta. Sin embargo, en
una conexión de transmisión de datos el canal puede no estar utilizado durante la mayor
parte del tiempo.
En este tipo de conmutación, desde el punto de vista del rendimiento, va a
existir una demora previa a la transferencia de información debida al
establecimiento de la llamada. Una vez que el circuito se ha establecido la red es
transparente a los usuarios, transmitiéndose la información a una velocidad
determinada sin otro retardo que el de propagación a través de los enlaces,
considerándose que el retardo en cada nodo es despreciable.
Cada nodo en una red de conmutación de circuitos es una central de
conmutación.
Conmutación de mensajes.
En este tipo de comunicación conmutada, cuando un terminal requiere enviar
un mensaje incorpora a éste una dirección de destino. El mensaje pasa a través de
la red de un nodo a otro, recibiéndose en cada uno de ellos el mensaje completo
que es almacenado y retransmitido al nodo siguiente. De esta forma no se necesita
establecer una ruta dedicada entre dos terminales.
Un nodo de conmutación de mensajes es típicamente un miniordenador con
algunas características de entrada/salida que lo hacen particularmente adecuado
para el tratamiento de los mensajes entrantes y salientes.
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Conmutación
Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
Conmutación de paquetes.
La conmutación de paquetes trata de combinar las ventajas de las
conmutaciones de mensajes y circuitos, minimizando las desventajas de ambas. Es
una técnica similar a la de mensajes, con la diferencia de que la longitud de las
unidades de información (paquetes) está limitada, en tanto que en la conmutación
de mensajes la longitud de estos es mucho mayor.
Las longitudes típicas de los paquetes oscilan entre 1000 y varios miles de bits. En algunas
recomendaciones los tamaños máximos de los paquetes están normalizados a 128, 256 ó
512 caracteres.
En el caso de las redes de conmutación de paquetes, los mensajes que
superan la máxima longitud preestablecida deben ser divididos en unidades de
información más pequeñas por los equipos terminales. Cuando una estación
terminal desglosa un mensaje en paquetes y envía estos a su nodo, existen dos
métodos de tratamiento de los paquetes por parte de la red:
 Método datagrama, en el que cada paquete es tratado
independientemente, de forma análoga a como se tratan los mensajes en
las redes de conmutación de mensajes, dándose el caso de que paquetes
con la misma dirección de destino no siguen la misma ruta, lo que puede
dar lugar a que los paquetes se reciban en una secuencia distinta a la que
han sido emitidos, por lo que el terminal de destino será el encargado de
reordenar los paquetes en la secuencia original.
Sea la red de la figura siguiente. Supongamos que la estación A tiene un mensaje de tres (3)
paquetes para el equipo terminal D.
La estación A envía todos los paquetes en su orden correcto al nodo 1, al que está
conectada. Este nodo realiza una decisión de encaminamiento a nivel de cada paquete. Así,
puede ocurrir que el nodo 1 determine que para el paquete 1 la cola más corta es la
correspondiente al nodo 5. Sin embargo, para los paquetes 2 y 3 el nodo 1 decide que la
cola más corta es la correspondiente al nodo 4. De esta forma el paquete 1 ha seguido la
ruta determinada por el encaminamiento a través de los nodos 1-5-4, en tanto que la ruta
seguida por los paquetes 2 y 3 ha sido la determinada por el encaminamiento entre nodos 14. Además, es posible que los paquetes 2 y 3 lleguen a su destino antes que el paquete 1.
Conmutación telefónica
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Grupo de Electromagnetismo
 Método de circuitos virtuales. En este caso se establece una conexión
lógica antes de proceder a la transmisión de la información, pudiendo ser
esta conexión permanente o transitoria, denominándose respectivamente
circuito virtual permanente o conmutado.
En el caso del circuito virtual permanente la ruta está predeterminada para
un par de terminales, lo que implica que está dedicada. En el caso del
circuito virtual conmutado la ruta se establece en la fase de establecimiento
de la llamada, siendo necesario en cualquiera de los dos casos que cada
paquete contenga un identificador de circuito virtual además de la
información.
Supongamos nuevamente que el terminal A de la red de la figura siguiente tiene
información que enviar a D.
El nodo 1 decide encaminar, en base a un paquete de petición de llamada emitido por A,
todos los paquetes enviados en la conexión al nodo 5, y éste, al nodo 4. Si D está preparado
para aceptar la llamada envía un paquete de llamada aceptada al terminal A, a través de la
ruta establecida (nodos 4-5-1). Los terminales A y D pueden ahora intercambiar datos sobre
la conexión lógica o circuito virtual establecido.
La principal característica del método de circuito virtual es que la ruta entre
terminales se establece con anterioridad a la transferencia de información,
lo que no significa que haya una ruta dedicada. Los paquetes se almacenan
en cada nodo y se aseguran a la línea de la cola de salida. La diferencia con
el método datagrama estriba en que cada nodo no necesita realizar una
decisión de encaminamiento para cada paquete, sino que se realiza una sola
vez la decisión por cada conexión.
Comparación de las técnicas de conmutación.
En la figura 1 se realiza una comparación gráfica de las técnicas de
conmutación de circuitos, mensajes y paquetes (método de circuito virtual conmutado), desde un punto de vista cualitativo. En dicha figura se representa la
transmisión de un mensaje a través de cuatro nodos.
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Conmutación
Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
Figura 1. Comparativa de diferentes tipos de conmutación.
En la gráfica comparativa se aprecian tres tipos de demoras, a saber: retardo
de propagación (RP), que es el tiempo que requiere una señal para propagarse de
un nodo a otro, tiempo de transmisión, que es el tiempo que precisa un terminal
emisor para enviar un bloque de información, y retardo nodal (RN), que es el
tiempo requerido en un nodo para conmutar la información.
Conmutación telefónica
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Grupo de Electromagnetismo
A continuación, en la tabla 1, se indican un conjunto de características que,
junto con el rendimiento, se deben tener en cuenta a la hora de efectuar un
análisis de utilización de las distintas técnicas de conmutación en aplicaciones de
telecomunicación.
Conmutación
de circuitos
Vía de transmisión
dedicada
Transmisión
transparente de
información
Adecuada para uso
interactivo
Mensajes no
almacenados
Conmutación
de mensajes
Conmutación
Conmutación
de paquetes
de paquetes
(Datagrama)
(Cto. Virtual)
Vía de transmisión no dedicada
Transmisión de
mensajes
Transmisión de paquetes
No adecuada para
Adecuada para uso interactivo
uso interactivo
Almacenamiento de
Almacenamiento de paquetes hasta su
mensajes para envío
envío
diferido
Ruta establecida
Ruta establecida
Ruta establecida
Ruta establecida
para toda la
para cada mensaje para cada paquete
para toda la
comunicación
comunicación
Retardo de llamada. Retardo de transmi- Retardo de
Retardo de llamada
Retardo de
sión de mensajes
transmisión de
en circuitos virtuales
transmisión
paquetes
conmutados.
despreciable
Retardo de
transmisión de
paquetes
Sobrecarga puede
Sobrecarga
Sobrecarga
Sobrecarga puede
bloquear la llamada. incrementa el
incrementa el
bloquear la llamada.
No hay retardo una retardo de los
retardo de los
Incrementa el
vez establecida la
mensajes
paquetes
retardo de los
llamada
paquetes
No hay conversión
Conversión de velocidad y código
de velocidad y
código
Ancho de banda fijo
Ancho de banda dinámico (función del tráfico)
No hay caracteres
Caracteres de
Caracteres de control en cada paquete
de control una vez
control en cada
realizada la llamada mensaje
Tabla 1. Características de los distintos tipos de conmutación.
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Conmutación