Conmutación circuito
La conmutación de circuitos se usa en redes telefónicas públicas. La técnica de conmutación de circuitos se desarrolló para tráfico de voz aunque también puede gestionar tráfico datos de forma no muy eficiente.
En la conmutación de circuitos se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos estaciones, en donde, se reservan recursos de transmisión y de conmutación de la red para su uso exclusivo en el circuito durante la conexión.
La transmisión es transparente, ya que, una vez establecida la conexión es como si estuviesen directamente conectados los dispositivos
Camino de comunicación dedicado entre dos estaciones
Características:
Ineficiente: la capacidad del canal está dedicada durante toda la duración de la conexión, si no hay transmisión de información, la capacidad está desaprovechada.
Necesidad de tiempo de establecimiento
Transparencia en la comunicación tras el establecimiento.
Desarrollado para tráfico de voz.
Una red pública conmutada se describe a través de 4 componentes que forman su arquitectura:
Abonados: dispositivos conectados a la red
Bucle de abonado: enlace entre abonado y red. Suelen ser enlaces dedicados.
Centrales (pbx): centros de conmutación de la red. Centrales finales, se conectan directamente los abonados. Centrales intermedias para dar conectividad entre centrales finales.
Enlaces principales (trunks): enlaces entre centrales. Los enlaces están multiplexados FDM y TDM síncrona.
Ventajas
• La transmisión se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicación de voz y video.
• Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión.
• No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.
• El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito físico específicamente para esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que pertenecen a una sesión específica.
• Simplicidad en la gestión de los nodos intermedios. Una vez que se ha establecido el circuito físico, no hay que tomar más decisiones para encaminar los datos entre el origen y el destino.
Desventajas
• Retraso en el inicio de la comunicación. Se necesita un tiempo para realizar la conexión, lo que conlleva un retraso en la transmisión de la información.
• Acaparamiento (bloqueo) de recursos. No se aprovecha el circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisión entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las partes no están comunicándose.
• El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicación, adaptándola en cada posible instante al camino de menor costo entre los nodos. Una vez que se ha establecido el circuito, no se aprovechan los posibles caminos alternativos con menor coste que puedan surgir durante la sesión.
• Poco tolerante a fallos. Si un nodo intermedio falla, todo el circuito se viene abajo. Hay que volver a establecer conexiones desde el principio.
Conmutación mensaje
Este método era el usado por los sistemas telegráficos, siendo el más antiguo que existe. Para transmitir un mensaje a un receptor, el emisor debe enviar primero el mensaje completo a un nodo intermedio el cual lo encola en la cola donde almacena los mensajes que le son enviados por otros nodos. Luego, cuando llega su turno, lo reenviará a otro y éste a otro y así las veces que sean necesarias antes de llegar al receptor. El mensaje deberá ser almacenado por completo y de forma temporal en el nodo intermedio antes de poder ser reenviado al siguiente, por lo que los nodos temporales deben tener una gran capacidad de almacenamiento. Esto es lo que se llama funcionamiento "store and forward" ("almacenar y reenviar").
Ventajas
• Se multiplican mensajes de varios procesos hacia un mismo destino, y viceversa, sin que los solicitantes deban esperar a que se libere el circuito
• El canal se libera mucho antes que en la conmutación de circuitos, lo que reduce el tiempo de espera necesario para que otro remitente envíe mensajes.
• No hay circuitos ocupados que estén inactivos. Mejor aprovechamiento del canal.
• Si hay error de comunicación se retransmite una menor cantidad de datos.
Desventajas
• Se añade información extra de encaminamiento (cabecera del mensaje) a la comunicación. Si esta información representa un porcentaje apreciable del tamaño del mensaje el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye.
• Mayor complejidad en los nodos intermedios:
• Ahora necesitan inspeccionar la cabecera de cada mensaje para tomar decisiones de encaminamiento.
• También deben examinar los datos del mensaje para comprobar que se ha recibido sin errores.
• También necesitan disponer de memoria (discos duros) y capacidad de procesamiento para almacenar, verificar y retransmitir el mensaje completo.
• Sigue sin ser viable la comunicación interactiva entre los terminales.
• Si la capacidad de almacenamiento se llena y llega un nuevo mensaje, no puede ser almacenado y se perderá definitivamente.
Conmutación paquetes
Conmutación de paquetes (packet switching)
En los sistemas basados en conmutación de paquetes, la información/datos a ser transmitida previamente es ensamblada en paquetes. Cada paquete es entonces transmitido individualmente y éste puede seguir diferentes rutas hacia su destino. Una vez que los paquetes llegan a su destino, los paquetes son otra vezre-ensamblados.
En las redes de conmutación de paquetes, como es Internet, los paquetes se enrutan a su destino por la ruta más oportuna, pero no todos los paquetes que viajan entre dos hosts siguen la misma ruta, ni siquiera los que pertenecen a un mismo mensaje. Esto prácticamente garantiza que los paquetes llegarán en diferentes momentos y desordenados. En una red de conmutación de paquetes, los paquetes (mensajes o fragmentos de mensajes) se enrutan individualmente entre los nodos en vínculos de datos que pueden estar compartidos por otros nodos. En la conmutación de paquetes, a diferencia de la conmutación de circuitos, las diferentes conexiones con nodos de la red comparten el ancho de banda disponible.
Las redes de conmutación de paquetes tienen su razón de ser para permitir la comunicación de datos mediante Internet en todo el mundo. Una red de datos pública o una red de conmutación de paquetes es el equivalente de datos de la PSTN.
En una LAN, la conmutación establece una conexión entre dos segmentos sólo durante el tiempo suficiente para enviar el paquete. Los paquetes entrantes se guardan en un área de memoria temporal o un búfer de la memoria. En una LAN basada en Ethernet, un marco de Ethernet contiene la carga o la porción de datos del paquete y un encabezado especial que incluye la información de dirección de control de acceso de medios (MAC) del origen y el destino del paquete. Cuando los paquetes llegan a su destino, un ensamblador de paquetes los vuelve a ordenar. El ensamblador de paquetes es necesario por las diferentes rutas que pueden seguir los paquetes.
Ventajas
• Si hay error de comunicación, se retransmite una cantidad de datos aun menor que en el caso de mensajes.
• En caso de error en un paquete, solo se reenvía ese paquete, sin afectar a los demás que llegaron sin error.
• Comunicación interactiva. Al limitar el tamaño máximo del paquete, se asegura que ningún usuario pueda monopolizar una línea de transmisión durante mucho tiempo (microsegundos), por lo que las redes de conmutación de paquetes pueden manejar tráfico interactivo.
• Aumenta la flexibilidad y rentabilidad de la red.
• Se puede alterar sobre la marcha el camino seguido por una comunicación (por ejemplo, en caso de avería de uno o más enrutadores).
• Se pueden asignar prioridades a los paquetes de una determinada comunicación. Así, un nodo puede seleccionar, de entre su cola de paquetes en espera de ser transmitidos, aquellos que tienen mayor prioridad.
Desventajas
• Mayor complejidad en los equipos de conmutación intermedios, que necesitan mayor velocidad y capacidad de cálculo para determinar la ruta adecuada en cada paquete.
• Duplicidad de paquetes. Si un paquete tarda demasiado en llegar a su destino, el host receptor(destino) no enviara el acuse de recibo al emisor, por el cual el host emisor al no recibir un acuse de recibo por parte del receptor este volverá a retransmitir los últimos paquetes del cual no recibió el acuse, pudiendo haber redundancia de datos.
• Si los cálculos de encaminamiento representan un porcentaje apreciable del tiempo de transmisión, el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye.