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



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Objetivos

•  Diferenciar y saber trabajar con retardos de
propagación y transmisión en redes con
almacenamiento y reenvío

•  Comprender el origen y comportamiento general del

retardo en cola

•  Saber que existe la variación del retardo en redes
de conmutación de paquetes, a qué se debe y qué
efectos tiene

•  Conocer la existencia y los motivos de las pérdidas

en redes de conmutación de paquetes
•  Entender qué es un cuello de botella


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Contenido

•  Retardos

– Retardo de procesado
– Retardo en cola

•  Efectos del tamaño del paquete
•  Throughput
•  Packet Delay Variation
•  Pérdidas
•  Problemas de circuitos y paquetes

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

Retardos en conmutación de

paquetes

 Transmisión y propagación

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tiempo


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Store-and-forward

•  El paquete completo debe llegar al conmutador de

paquetes antes de que lo pueda retransmitir (. . .)


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Store-and-forward

•  El paquete completo debe llegar al conmutador de

paquetes antes de que lo pueda retransmitir (. . .)

Mismo tamaño, diferente velocidad del
enlace ! diferente tiempo de transmisión


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Store-and-forward

•  El paquete completo debe llegar al conmutador de

paquetes antes de que lo pueda retransmitir (. . .)


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Tiempo de procesado

•  El conmutador debe tomar una decisión para cada

paquete, la cual lleva tiempo (tr)

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Retardo en cola

•  Los paquetes pueden llegar al router a una velocidad mayor

que la capacidad del enlace de salida

•  O pueden llegar varios simultáneamente por enlaces diferentes

pero solo puede salir uno a la vez

•  El router los almacena en memoria hasta poder enviarlos
•  Esperan en una cola (normalmente en el interaz de salida)
•  Si no queda espacio en memoria para almacenar un paquete,

normalmente éste se pierde (drop-tail policy)

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
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Paquetes en cola

Memoria
disponible


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Planificación

•  ¿ En qué orden se atiende a los paquetes que hay

en la cola ?

•  FCFS: First Come First Served

–  También llamado FIFO (First In First Out)
–  Trato equitativo a diferentes flujos/usuarios/aplicaciones
–  Un paquete que requiera bajo retardo (voz) tiene que

esperar a que se sirvan todos los anteriores en la cola

–  Asegurar límites en el retardo requiere caracterizar todas las

fuentes de tráfico

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
.
.

1Mbps

Paquetes en cola

Memoria
disponible

Planificación

•  ¿ En qué orden se atiende a los paquetes que hay


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en la cola ?

•  ¿Otras alternativas?
•  Prioridades:

–  Clasificar los paquetes de entrada
–  Cada clase tiene una prioridad diferente
–  Solo se envían paquetes de una clase si las clases de
prioridad superior no tienen paquetes en la memoria del
router

Paquete siendo transmitido

N usuarios

Alta prioridad

Baja prioridad

.
.
.

1Mbps

Paquetes en cola

Memoria
disponible


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Planificación

•  ¿ En qué orden se atiende a los paquetes que hay

en la cola ?

•  ¿Otras alternativas?

–  Round Robin
–  Weigthed Round Robin
–  Deficit Round Robin
–  Generalized Processor Sharing
–  Weigthed Fair Queueing
–  ...

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
.
.

1Mbps

Paquetes en cola

Memoria
disponible

Planificación

•  ¿ En qué orden se atiende a los paquetes que hay


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en la cola ?

•  ¿Otras alternativas?
•  Buscan:

–  Hacer un reparto “justo” (max-min fair)
–  Protección: un flujo no pueda acaparar todos los recursos
–  Asegurar límites (al retardo, jitter, pérdidas...) predecibles
–  Simplicidad de implementación

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
.
.

1Mbps

Paquetes en cola

Memoria
disponible

Planificación

•  ¿ En qué orden se atiende a los paquetes que hay

–  Ofrecer Calidad de Servicio (QoS, Quality of Service)


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en la cola ?

•  ¿Otras alternativas?
•  Necesario para:

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
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.

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Paquetes en cola

Memoria
disponible


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Retardos

Encolado

Transmisión

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Propagación

Procesado
en el nodo
dnodo = dproc + dcola + dtrans + dprop

dproc = tiempo de procesado
•  Unos µs
€
dcola = retardo en cola
•  Depende de la congestión

= L/R, significativo en enlaces de baja velocidad

dtrans = retardo transmisión
• 
dprop = retardo propagación
•  De unos µs a centenares de ms


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Retardos constantes

•  Por cada salto intermedio habrá

–  Tiempo de transmisión (serialización)
–  Tiempo de propagación
–  Tiempo de procesado/conmutación

•  Ejemplo comparativo

–  Paquete de 1500 bytes
–  Unos 200Km de fibra : 1ms de propagación


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Ejemplo

•  Conmutación de paquetes

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R

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L

R

d

R

Ejemplo:
•  R=R>R
•  s=s=s
•  tr=tr
•  no encola

Delay = L/R + d/s + tr + L/R + d/s + tr + L/R + d/s =

= 2L/R + L/R + (d+d+d)/s +2tr


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Comparar con...

•  Conmutación de circuitos

CONNECT

OK

Datos


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Contenido

•  Retardos

– Retardo de procesado
– Retardo en cola

•  Efectos del tamaño del paquete
•  Throughput
•  Packet Delay Variation
•  Pérdidas
•  Problemas de circuitos y paquetes



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Efecto del tamaño del paquete

Mayor tamaño:
•  Menos cabeceras, más eficiencia
Menor tamaño:
• 

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