PDF de programación - Paradigmas de conmutación

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Paradigmas de conmutación

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

4º Ingeniería Informática



Redes


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Temario

Introducción a las redes

1. 
2.  Encaminamiento
3.  Transporte extremo a extremo
4.  Arquitectura de conmutadores de paquetes
5.  Tecnologías para redes de área local
6.  Tecnologías para redes de área extensa y última

milla

7.  Conmutación de circuitos

REDES

Área de Ingeniería Telemática

Retardos en conmutación de

paquetes

Transmisión y propagación

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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)

tr

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
•  Si no queda espacio en memoria para almacenar un paquete,

normalmente éste se pierde (drop-tail policy)

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
.
.

1Mbps

Paquetes en cola

Memoria
disponible

Retardo en cola

Si I > 1
•  Llega más tráfico del que se

puede cursar

•  La cola crece indefinidamente
•  Pérdidas al llenarse la cola del

interfaz de salida

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Intensidad del tráfico:

I =

λL
R


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Retardo en cola

Si I < 1 y llegadas periódicas
•  Supongamos paquetes de igual

tamaño

•  El tiempo de transmisión es

menor al tiempo entre llegadas

•  No se forma cola

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Intensidad del tráfico:

I =

λL
R

€

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Retardo en cola

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Intensidad del tráfico:

I =

λL
R

Si I < 1 y llegadas “aleatorias”
•  En media entra menos tráfico del

que puede salir

•  Pero pueden llegar dos paquetes

muy próximos
•  Se forma cola
•  Depende de cómo lleguen los

paquetes y sus tamaños (...)

.
.
.

tiempo


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Retardo en cola

•  R = tasa de transmisión
•  L = longitud del paquete
•  λ = tasa media de llegadas por

segundo

•  Llegan λ paquetes por segundo
•  Llegan λL bps

Si I < 1 y llegadas “aleatorias”
•  En media entra menos tráfico del

que puede salir

•  Pero pueden llegar dos paquetes

muy próximos
•  Se forma cola
•  Depende de cómo lleguen los

paquetes y sus tamaños (...)

Intensidad del tráfico:

Forma típica

I =

λL
R

€

tiempo


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Retardos

Encolado

Transmisión

.
.
.

Propagación

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

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

€

= L/R, significativo en enlaces de baja velocidad

dtrans = retardo transmisión
• 
dprop = retardo propagación
•  De unos microseg a centenares de mseg


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Ejemplo
•  Conmutación de circuitos

CONNECT

OK

Datos


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Retardos
•  Conmutación de paquetes

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R

d

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R

d

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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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Efecto del tamaño del paquete

Mayor tamaño:
•  Menos cabeceras, más eficiencia
Menor tamaño:
•  Menos tiempo a esperar por store

and forward

(…)

1

1

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Efecto del tamaño del paquete

Mayor tamaño:
•  Menos cabeceras, más eficiencia
Menor tamaño:
•  Menos tiempo a esperar por store

and forward

(…)

1

2

2

1

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Efecto del tamaño del paquete

Mayor tamaño:
•  Menos cabeceras, más eficiencia
Menor tamaño:
•  Menos tiempo a esperar por store

and forward

(…)

1

2

3

3

2

1

Efecto del tamaño del paquete

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Throughput

•  Throughput instantáneo: tasa a la cual se transmiten o

transfieren o reciben datos

•  Throughput medio: cantidad de datos transferidos en un

intervalo de tiempo divididos por ese tiempo

•  Ejemplo: transferencia de fichero de tamaño F bits en un tiempo

T segundos ha sido a F/T bps

•  En realidad, throughput instantáneo medido por debajo del

tiempo de un paquete es el bit rate del enlace

•  Medido por encima de esa escala es un throughput medio

Ejemplo

Servidor

•  Cliente, servidor y un conmutador de paquetes

•  Capacidades de los enlaces CS y CC
•  Cliente se descarga un fichero de tamaño F del

•  No hay más tráfico
•  ¿Cuál es el mínimo tiempo que tardará el cliente en

obtenerlo?


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intermedio

servidor

•  Máximo throughput: mín{CS,CC}
•  Mínimo tiempo: F/mín{CS,CC}
• 
“Cuello de botella” (Bottleneck)

Cs

Cc

Cliente


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Ejemplo 2

Servidor

•  Cliente, servidor y un conjunto de conmutadores

de paquetes intermedios

•  Capacidades de los enlaces CS, CC y Ci i=1...n
•  Cliente se descarga un fichero de tamaño F del

servidor

•  No hay más tráfico
•  Máximo throughput: mín{CS,CC,Ci}i=1..n
•  Hoy en día los enlaces en el núcleo de la red son

de mucha mayor capacidad que los del acceso

•  Con eso de nuevo máximo throughput: mín{CS,CC}

Cs

C1

C2

...

Cn

Cc

Cliente


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Ejemplo 3

N servidores

•  N Clientes y servidores
•  Cada cliente descarga un fichero de un

•  Comparten un enlace en la red de

servidor

capacidad CB

•  La capacidad en el resto de enlaces en el

núcleo de la red es superior

•  No hay más tráfico

•  ¿Dónde está ahora el cuello de botella?
•  Supongamos CC < CS < CB
•  Supongamos que la capacidad CB se
reparte equitativamente entre los N flujos

•  Máximo throughput: mín{CC,CB/N}
•  El cuello de botella puede estar en el

acceso o en el núcleo

Cs

Cs

Cs

CB

Cc

Cc

Cc

N Clientes

Packet Delay Variation

•  Variación en el retardo (jitter)
Ejemplo 1
•  Paquetes equiespaciados
• 

(...)

tint

tint


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Packet Delay Variation

•  Variación en el retardo (jitter)
Ejemplo 1
•  Paquetes equiespaciados
•  Retardo medido entre el
tiempo de inicio de envío de
primer bit y tiempo de fin de
recepción del último bit (dT)
•  Todos sufren igual retardo

hasta el punto de medida
(...)

• 

tint

tint


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Packet Delay Variation

•  Variación en el retardo (jitter)
Ejemplo 1
•  Paquetes equiespaciados
•  Retardo medido entre el
tiempo de inicio de envío de
primer bit y tiempo de fin de
recepción del último bit (dT)
•  Todos sufren igual retardo

hasta el punto de medida

•  En ese otro extremo (o punto
de medida) los paquetes
están equiespaciados

•  No hay