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

3º Ingeniería de Telecomunicación


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Temario

Introducción

1. 
2.  Arquitecturas, protocolos y estándares
3.  Conmutación de paquetes
4.  Conmutación de circuitos
5.  Tecnologías
6.  Control de acceso al medio en redes de área local
7.  Servicios de Internet

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

Retardos en conmutación de

paquetes

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
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I



I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

tp

tp

ttx

tiempo


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I



I

I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Store-and-forward

•  El paquete completo debe llegar al conmutador de

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


o
p
m
e
i
t


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I



I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

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


o
p
m
e
i
t


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I



I

I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Store-and-forward

•  El paquete completo debe llegar al conmutador de

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


o
p
m
e
i
t


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I



I

I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Tiempo de procesado

•  El conmutador debe tomar una decisión para cada

paquete, la cual lleva tiempo (tr)

tr

tr


o
p
m
e
i
t


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

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

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

segundo

•  ¿ I > 1 ?
•  ¿ Llegadas periódicas ?
•  ¿ Llegadas en ráfagas ?


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I



I

I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

•  Llegan ! paquetes por segundo
•  Llegan !L bps

Intensidad del tráfico:

I =

"L
R

!


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

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


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I



I

I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Ejemplo
•  Conmutación de circuitos

CONNECT

OK

Datos


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I



I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Retardos
•  Conmutación de paquetes

d

R

d

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


o
p
m
e
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I



I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

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

Efecto del tamaño del paquete

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

and forward

(!)

1

1



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



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

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



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I



I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



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

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



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I



I

S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

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

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS

Área de Ingeniería Telemática

¿Circuitos o paquetes?

¿Circuitos o Paquetes?
•  Las prestaciones dependen de varios factores


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

–  Tiempo de propagación
–  Tiempo de transmisión
–  Tiempo de proceso del nodo

•  Muchas otras características:

–  Transparencia
–  Cantidad de overhead
–  Fiabilidad y robustez
–  Simplicidad de la arquitectura
–  !


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Tiempos

Datagramas

Circuitos


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

Implementaciones reales

•  Conmutación de circuitos:
–  Red Telefónica Básica (RTB)
–  Red Digital de Servicios Integrados (RDSI)

•  Conmutación de paquetes (circuitos virtuales)

–  X.25
–  Frame Relay (conmutación de paquetes asociada a RDSI)
–  ATM

•  Conmutación de paquetes (datagramas)

–  IP, IPX, CLNP

Problemas de redes de circuitos

•  Encaminamiento

–  Cuando se pide a la red establecer una llamada
–  A partir de la dirección de destino decidir por dónde reservar

enlaces desde el origen al destino.



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



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



•  Bloqueo

–  Si en algún punto la llamada necesita recursos no disponibles: no

se establecerá y el usuario no recibe servicio.

–  Diseñar las redes de circuitos para que el bloqueo no se produzca

o tenga una probabilidad baja

Problemas de redes de paquetes

•  Encaminamiento

–  Por cada paquete que debe reenviar un nodo debe decidir por qué

camino reenviarlo (a qué vecino entregárselo)

•  Bloqueo: No hay, la red acepta todos los paquetes.



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S

I



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

–  ¿Qué pasa si un paquete no se entrega?

–  ¿Qué pasa si llega un paquete a un destino que está muy ocupado

Nuevos problemas:
•  Transporte fiable

•  Control de flujo

para aceptarlo?

•  Congestión

–  ¿Qué pasa si la red está aceptando demasiados paquetes y el

retardo de entrega crece demasiado?

Resumen


a
c
i
t



,



S
E
D
E
R
E
D
A
R
U
T
C
E
T
U
Q
R
A

I

I

I



S
O
C
V
R
E
S
Y
S
A
M
E
T
S
S



I

l



á
m
e
e
T
a
í
r
e
n
e
g
n

i

I


e
d



a
e
r
Á

•  Redes de paquetes:

–  Store-and-forward
–  Retardo de procesado
–  Tiempo de espera en cola
–  Efecto del tamaño del paquete

•  Encaminamiento y bloqueo en redes de

circuitos

•  En redes de datagramas problemas
adicionales de control de flujo, congestión,
etc.