PDF de programación - Paradigmas de conmutación

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Paradigmas de conmutación

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Redes

4º Ingeniería Informática


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

Temario

Introducción a las redes

1. 
2.  Tecnologías para redes de área local
3.  Conmutación de circuitos
4.  Tecnologías para redes de área extensa y última

milla

5.  Encaminamiento
6.  Arquitectura de conmutadores de paquetes
7.  Control de acceso al medio
8.  Transporte extremo a extremo


a
c
i
t

Núcleo de la red

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

• 
Interconexión de conmutadores
•  ¿Cómo se transfieren los datos

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

Ejemplo:
2 usuarios


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

Núcleo de la red

Conmutación de circuitos
•  Tres
Establecimiento,

fases:

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


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

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


a
c
i
t

Núcleo de la red

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

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

llegar al destino

1000010101010101110010 … … 010101111000010100101

1000010101010101

110010 …

…

… 010101111000

010100101


a
c
i
t

Núcleo de la red

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

diferentes comunicaciones

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

enlace…


a
c
i
t

Núcleo de la red

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

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

se envíen antes

•  Multiplexación estadística

–  Mejor aprovechamiento de recursos
–  Dimensionamiento más complicado

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

Multiplexación estadística

Ejemplo
•  Cada usuario:

–  100 Kbps cuando está

activo (recibe de servidor)
–  Activo un 10% del tiempo

•  Conm. Paquetes:

–  Supongamos N=35 usuarios
–  ¿ Cuál es la probabilidad de
que más de 10 usuarios
transmitan a la vez ? (…)

•  Conm. Circuitos:

–  10 usuarios

.
.
.

N usuarios

.
.
.

1Mbps

P(>10activos) < 0.0005

€

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 ?


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



S
E
D
E
R

a
e
r
Á



L
S
D
A

s
o
i
r
a
u
s
u



5
3

Activo

Lee e-mail

Inactivo

Navega

tiempo

.
.
.

1Mbps

9/44

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


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

Ejemplo

•  Usuario activo un 10% del

tiempo (es interpretable)

•  Supongamos pues que en un
momento cualquiera:
P(usuario_ activo) = 0.1 = p
•  Probabilidad de más de 10
P(>10activos) =1− P(≤10activos)

activos:

€

€



L
S
D
A

s
o
i
r
a
u
s
u



5
3

.
.
.

1Mbps

10/44


a
c
i
t

Ejemplo

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

¿ 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

€



L
S
D
A

s
o
i
r
a
u
s
u


5
3

.
.
.

1Mbps

11/44


a
c
i
t

Ejemplo

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

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



S
E
D
E
R

a
e
r
Á



L
S
D
A

s
o
i
r
a
u
s
u



5
3

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

P(i_ activos) =

N
⎛
⎜
i
⎝

p2(1− p)N −2

2
⎞
⎟ pi(1− p)N −i
⎠

€

€

€

€

.
.
.

1Mbps

12/44


a
c
i
t

Ejemplo

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

P(≤10activos) =

⎞
⎟ pi(1− p)N −i
⎠

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

10
∑
i= 0

N
⎛
⎜
i
⎝
N
⎛
⎜
i
⎝

P(>10activos) =1−

€

10
∑
i= 0

⎞
⎟ pi(1− p)N −i
⎠

€

€



L
S
D
A

s
o
i
r
a
u
s
u


5
3

.
.
.

P(>10activos) < 0.0005

1Mbps

13/44


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



S
E
D
E
R

a
e
r
Á

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



L
S
D
A

s
o
i
r
a
u
s
u



5
3

.
.
.

1Mbps

14/44


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

Ejemplo

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



L
S
D
A

s
o
i
r
a
u
s
u



5
3

.
.
.

1Mbps

15/44

 Conmutación de paquetes

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

a
c
i
t

•  Circuitos Virtuales
•  Datagramas

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

Conmutación de paquetes

Circuitos virtuales
•  Se establece un camino

extremo a extremo

•  Los paquetes siguen el

camino establecido

•  Orientado a conexión

1 2 3

3

2

1

3

2

1

3

2

1

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

Conmutación de paquetes

Datagramas
•  Cada nodo toma la

decisión de
encaminamiento para
cada datagrama

•  Sin conexión

1 2 3

3

2

1

3

2

1

3

2

1


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

Conmutación de paquetes

Circuitos virtuales
•  Se establece un camino extremo a extremo
•  Los paquetes siguen el camino establecido
•  Orientado a conexión

123


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

Conmutación de paquetes

Datagramas
•  Cada

•  Sin conexión

decisión
encaminamiento para cada datagrama

nodo

toma

la

de

123

 Circuitos virtuales y datagramas

a
c
i
t

•  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

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I



S
E
D
E
R

e
d



a
e
r
Á

a que caiga un enlace)

•  Datagramas

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

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Retardos


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

Retardo de transmisión

•  Tiempo que tarda el transmisor en colocar los bits en el canal
•  Bits por segundo (…)
•  Ejemplo:

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

L

0 1 1 0 0 1 0 1

Tb

0 1 0 1 0 1 0 1


a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

transmisión (…)

•  Ejemplo:

Retardo de propagación

•  Tiempo que tarda la señal en llegar al otro extremo del sistema de

–  Longitud del enlace físico d = 2.000Km
–  Velocidad de propagación en el medio s = 200.000 Km/seg
–  Retardo de propagación = d/s = 2x106 m / (2x108 m/seg) = 10 mseg

•  La velocidad de transmisión y la velocidad de propagación son

conceptos muy diferentes

0101010101

 Retardos de transmisión y propagación

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

Tiempo de
propagación

Tiempo de

Transmisión (L/R)

Tiempo de

Propagación (d/s)

L

tiempo

distancia

 Retardos de transmisión y propagación

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

L

L = 1500 Bytes

Ejemplo
• 
•  R = 10 Mbps
• 
• 
•  ¿Cuándo empieza a recibirse?
•  ¿Cuándo se ha terminado de recibir?

s = 200.000 km/s
d = 100 m

100 m

tiempo

 Retardos de transmisión y propagación

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á



S
E
D
E
R

L

L = 1500 Bytes

Ejemplo
• 
•  R = 10 Mbps
• 
• 
•  ¿Cuándo empieza a recibirse?
•  ¿Cuándo se ha terminado de recibir?

s = 200.000 km/s
d = 100 m

• 
• 

ttx = L/R = 1500x8/107 = 1.2 ms
tp = d/s = 100/(2x108) = 0.5 µs

1.  Empieza transmisión (t=0)
2.  Empieza recepción primer bit (tp)
3.  Termina transmisión (ttx)
4.  Termina recepción (ttx+tp = 1.2005ms)

100 m

1

2

3

4

tp

tp

ttx

tiempo

 Retardos de transmisión y propagación

a
c
i
t

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e