PDF de programación - Paradigmas de conmutación

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

Paradigmas de conmutación

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es



Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

Grado en Ingeniería en Tecnologías de

Telecomunicación, 2º


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Temario

Introducción

1. 
2.  Arquitecturas de conmutación y protocolos
Elementos, protocolos y arquitecturas de protocolos
Arquitecturas OSI y TCP/IP
Servicios, interfaces, funcionalidades
Conmutación de circuitos y de paquetes
Retardos de transmisión, propagación, procesado, cola
Variación del retardo, pérdidas y throughput

– 
– 
– 
– 
– 
– 

Introducción a las tecnologías de red

3. 
4.  Control de acceso al medio
5.  Conmutación de circuitos
6.  Transporte fiable
7.  Encaminamiento
8.  Programación para redes y servicios


Objetivos

•  Comprender el funcionamiento de los paradigmas de

conmutación de circuitos y de paquetes

•  Diferenciar y saber trabajar con retardos de

transmisión y de propagación


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Núcleo de la red

Interconexión de conmutadores

• 
•  ¿Qué es conmutar?

–  Reenviar la información
–  De un nodo de conmutación a

otro

–  De un nodo de conmutación al

end host

•  ¿Cómo se transfieren los datos

por la red?
–  Conmutación de circuitos
–  Conmutación de paquetes


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Núcleo de la red

Conmutación de circuitos
•  Tres fases: Establecimiento,

Transferencia y Desconexión
•  RTT en el establecimiento (…)
•  Comunicación transparente (...)
•  Reserva de recursos:

–  Recursos “extremo-a-extremo”
–  Ancho de banda, capacidad en los

conmutadores

–  Recursos (camino) dedicados: no

se comparten aunque no se usen

–  Garantías de calidad
Ineficiente
–  Capacidad del canal dedicada

• 

durante la vida del circuito

–  Si no se envían datos la capacidad

se desperdicia

Ejemplo:
2 usuarios

RTT = Round Trip Time


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Conmutación de circuitos

•  Caso típico: red telefónica conmutada (…)
•  Enlaces troncales permiten cursar múltiples llamadas

simultáneamente

Central local

Bucle
local

Troncal entre
centrales

Central primaria

Central local

Bucle local

Abonado

Abonado


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Núcleo de la red

Conmutación de paquetes
•  La información se divide en bloques (...)
•  Datos + información de control (…)
•  Cada paquete contiene información para
•  No se suelen reservar recursos (hay

llegar al destino

arquitecturas en que sí se puede)

1000010101010101110010 … … 010101111000010100101

1000010101010101

110010 …

…

… 010101111000

010100101


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Núcleo de la red

diferentes comunicaciones

Conmutación de paquetes
•  Enlaces compartidos por paquetes de
•  Conversión de velocidad
•  Store-and-forward
•  Cada paquete usa toda la capacidad del

enlace…

Red de

Conmutación de

Paquetes


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Núcleo de la red

Conmutación de paquetes
•  …pero puede tener que esperar a que otros

se envíen antes

•  Multiplexación estadística

–  Mejor aprovechamiento de recursos
–  Dimensionamiento más complicado


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Ejemplo

Cada usuario:
•  Recibe de un servidor a

100Kbps cuando está activo

•  Activo cada uno un 10% del

tiempo

10 usuarios a 100Kbps=1Mbps

(conmutación de circuitos)

¿ Cuál es la probabilidad de que
más de 10 usuarios reciban
tráfico a la vez ?

Activo

Lee e-mail

Inactivo

Navega

tiempo


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Ejemplo

•  Usuario activo un 10% del

tiempo (es interpretable)

•  S u p o n g a m o s q u e e n u n
momento cualquiera:
P(usuario_ activo) = 0.1 = p
•  Probabilidad de más de 10
P(>10activos) =1− P(≤10activos)

activos:

¿ Cuál es la probabilidad de que
más de 10 usuarios reciban
tráfico a la vez ?


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3

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1Mbps

Ejemplo

¿ Cuál es la probabilidad de que
más de 10 usuarios reciban
tráfico a la vez ?

P(>10activos) =1− P(≤10activos)

P(≤10activos) = P(0_ activos) + P(1_ activo) + ...+ P(10_ activos) =

€

P(i_ activos)

10
∑
i= 0


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Ejemplo

P(0_ activos) = (1− p)N
P(1_ activo) = Np(1− p)N −1
N(N −1)
P(2_ activos) =

p2(1− p)N −2

2
%
' pi(1− p)N −i
&

¿ Cuál es la probabilidad de que
más de 10 usuarios reciban
tráfico a la vez ?

€

€

€

€


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P(i_ activos) =

N
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#

1Mbps

Ejemplo

¿ Cuál es la probabilidad de que
más de 10 usuarios reciban
tráfico a la vez ?

P(≤10activos) =


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( pi(1− p)N −i
'

10
∑
i= 0

N
#
%
i
$
N
#
%
i
$

P(>10activos) =1−

€

10
∑
i= 0

&
( pi(1− p)N −i
'

€

€


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P(>10activos) < 0.0005

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Ejemplo

•  35 usuarios x 128 Kbps/usuario = 4,48Mbps
•  4,48Mbps > 1Mbps
•  Congestión en enlace de acceso sin dar 128Kbps a todos los
•  Sobresuscripción (overbooking)

usuarios


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Ejemplo

•  Si ahora un usuario quiere emplear una aplicación de voz
•  Pérdidas
•  Excesivo retardo


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 Conmutación de paquetes

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Tipos
•  Circuitos Virtuales
•  Datagramas



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Conmutación de paquetes

Circuitos virtuales
•  “Orientado a conexión”
•  Se establece un camino extremo a extremo (…)
•  Los paquetes siguen el camino establecido (…)

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Conmutación de paquetes

Datagramas
•  Cada nodo toma la decisión de encaminamiento para


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cada datagrama (...)

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•  Sin conexión

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 Circuitos virtuales y datagramas

•  Circuitos virtuales

–  La red puede proporcionar entrega en orden y

control de errores

–  Los paquetes se reenvían más rápido (hay que

pensar menos por cada paquete)

–  Menos fiabilidad de la red (es más dificil adaptarse



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a que caiga un enlace)

•  Datagramas

–  No hay establecimiento de circuito (más rápido)
–  Más flexible
–  Más fiable

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

Retardos


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Retardo de transmisión

•  Tiempo que tarda el transmisor en colocar los bits en el canal
•  También llamado retardo de serialización
•  Bits por segundo (bps) (…)
•  Ejemplo:

–  Longitud del paquete L = 1.500 Bytes = 12.000 bits
–  Tasa de transmisión R = 57.600 bps (Tb=17.36 µseg)
–  Tiempo de transmisión = L/R = 12.000 bits / 57.600 bps ≈ 208 mseg

L

0 1 0 1 0 1 0 1

0 1 1 0 0 1 0 1

Tb

Retardo de propagación

•  Tiem