INSTITUTO
TECNOLÓGICO SUPERIOR DE TEPOSCOLULA
INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES
“Técnicas de Conmutación”
MATERIA:
Fundamentos de
Telecomunicaciones
UNIDAD:
IV. Técnicas de Conmutación
CATEDRATICO:
Ing. Marco Antonio Ruiz Vicente.
INTEGRANTES:
Doris Lázaro Chávez 10ISC0197
Ana Castro López 10ISC0189
Benjamín Cruz Rodríguez 10ISC0238
SEMESTRE: 5º
GRUPO “A”
San Pedro y San
Pablo Teposcolula, Oaxaca. A 06 de Noviembre de 2012.
Concepto de Conmutación: Se define como la acción necesaria para el
establecimiento de una vía de comunicación ente dos abonados o usuarios este
camino se estructura de extremo a extremo por nodos y equipos de transmisión.
CONMUTACION DE CIRCUITOS
Redes de conmutación de circuitos
Para cada conexión
entre dos estaciones, los nodos intermedios dedican un canal lógico a dicha conexión.
Para establecer el contacto y el paso de la información de estación a estación
a través de los nodos intermedios, se requieren estos pasos:
1.
Establecimiento del circuito:El emisor solicita a un cierto nodo el
establecimiento de conexión hacia una estación receptora. Este nodo es el
encargado de dedicar uno de sus canales lógicos a la estación emisora (suele
existir de antemano). Este nodo es el encargado de encontrar los nodos
intermedios para llegar a la estación receptora, y para ello tiene en cuenta
ciertos criterios de encaminamiento,coste, etc...
2.
Transferencia de datos:Una vez establecido el circuito exclusivo para esta
transmisión (cada nodo reserva un canal para esta transmisión), la estación se
transmite desde el emisor hasta el receptor conmutando sin demoras de nodo en
nodo (ya que estos nodos tienen reservado un canal lógico para ella).
3.
Desconexión del circuito:Una vez terminada la transferencia, el emisor o el
receptor indican a su nodo más inmediato que ha finalizado la conexión, y este
nodo informa al siguiente de este hecho y luego libera el canal dedicado. Así
de nodo en nodo hasta que todos han liberado este canal dedicado.
Debido a que cada
nodo conmutador debe saber organizar el tráfico y las conmutaciones, éstos
deben tener la suficiente "inteligencia" como para realizar su labor eficientemente.
La conmutación de
circuitos suele ser bastante ineficiente ya que los canales están reservados
aunque no circulen datos a través de ellos.
Para tráfico de voz,
en que suelen circular datos (voz)continuamente, puede ser un método bastante
eficaz ya que el único retardo es el establecimiento de la conexión, y luego no
hay retardos de nodo en nodo (al estar ya establecido el canal y no tener que
procesar ningún nodo ninguna información).
La red pública de
telefonía utiliza conmutación de circuitos. Su arquitectura es la siguiente:
Abonados: Son las estaciones de la red.
Bucle local: Es la conexión del abonado a la red. Esta conexión, como es de
corta distancia, se suele hacer con un par trenzado.
Centrales: Son aquellos nodos a los que se conectan los abonados (centralesfinales)
o nodos intermedios entre nodo y nodo (centralesintermedias).
Líneas principales: Son las líneas que conectan nodo a nodo. Suelen usar
multiplexación por división en frecuencias o por división en el tiempo.
La conmutación de circuitos,
a pesar de sus deficiencias es el sistema más utilizado para conectar sistemas
informáticos entre sí a largas distancias debido a la profusión e interconexión
que existe (debido al auge del teléfono) y a que una vez establecido el circuito,
la red se comporta como si fuera una conexión directa entre las dos estaciones,
ahorrando bastante lógica de control.
CONMUTACION DE
PAQUETES
Principios de conmutación de
paquetes
Debido al auge de
las transmisiones de datos, la conmutación de circuitos es un sistema muy
ineficiente ya que mantiene las líneas ocupadas mucho tiempo aun cuando no hay
información circulando por ellas. Además, la conmutación de circuitos requiere
que los dos sistemas conectados trabajen a la misma velocidad, cosa que no
suele ocurrir hoy en día debido a la gran variedad de sistemas que se comunican.
En conmutación de paquetes,
los datos se transmiten en paquetes cortos. Para transmitir grupos de datos más
grandes, el emisor trocea estos grupos en paquetes más pequeños y les adiciona
una serie de bits de control. En cada nodo, el paquete se recibe, se almacena
durante un cierto tiempo y se transmite hacia el emisor o hacia un nodo intermedio.
Las ventajas de la
conmutación de paquetes frente a la de circuitos son:
1.
La eficiencia de la línea es mayor: ya que cada enlace se comparte entre varios
paquetes que estarán en cola para ser enviados en cuanto sea posible. En
conmutación de circuitos, la línea se utiliza exclusivamente para una conexión,
aunque no haya datos a enviar.
2.
Se permiten conexiones entre estaciones de velocidades diferentes: esto es
posible ya que los paquetes se irán guardando en cada nodo conforme lleguen (en
una cola) y se irán enviando a su destino.
3.
No se bloquean llamadas: ya que todas las conexiones se aceptan, aunque si hay muchas,
se producen retardos en la transmisión.
4.
Se pueden usar prioridades: un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes en
espera de ser transmitidos, aquellos más prioritarios según ciertos criterios
de prioridad.
Técnica de conmutación
Cuando un emisor
necesita enviar un grupo de datos mayor que el tamaño fijado para un paquete,
éste los trocea en paquetes y los envía uno a uno al receptor.
Hay dos técnicas
básicas para el envío de estos paquetes:
1.
Técnica de datagramas: Cada paquete se trata de forma independiente, es decir,
el emisor enumera cada paquete, le añade información de control (por ejemplo
número de paquete,nombre, dirección de destino, etc...) y lo envía hacia su destino.
2.
Técnica de circuitos virtuales : Antes de enviar los paquetes de datos , el emisor
envía un paquete de control que es de Petición de Llamada , este paquete se
encarga de establecer un camino lógico de nodo en nodo por donde irán uno a uno
todos los paquetes de datos . De esta forma se establece un camino virtual para
todo el grupo de paquetes.
Las ventajas de los circuitos virtuales frente a los
datagramas son:
El encaminamiento en cada nodo sólo se hace una vez para todo el grupo de paquetes.
Por lo que los paquetes llegan antes a su destino.
Todos los paquetes llegan en el mismo orden del de partida ya que siguen el
mismo camino.
En cada nodo se realiza detección de errores, por lo que si un paquete llega
erróneo a un nodo, éste lo solicita otra vez al nodo anterior antes de seguir
transmitiendo los siguientes.
Desventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas:
En datagramas no hay que establecer llamada (para pocos paquetes, es más rápida
la técnica de datagramas).
Los datagramas son más flexibles, es decir que si hay congestión en la red una
vez que ya ha partido algún paquete, los siguientes pueden tomar caminos
diferentes (en circuitos virtuales, esto no es posible).
El envío mediante datagramas es más seguro ya que si un nodo falla, sólo un
paquetes se perderá (en circuitos virtuales se perderán todos).
Tamaño del paquete
Un aumento del tamaño de los paquetes implica que es
más probable que lleguen erróneos. Pero una disminución de su tamaño implica
que hay que añadir más información de control, por lo que la eficiencia
disminuye. Hay que buscar un compromiso entre ambos.
Comparación de las técnicas de
conmutación de circuitos y conmutación de paquetes
Hay 3 tipos de retardo:
1.
Retardo de propagación: tiempo despreciable de propagación de la señal de un
nodo a otro nodo.
2.
Tiempo de transmisión: tiempo que tarda el emisor en emitir los datos.
3.
Retardo de nodo: tiempo que emplea el nodo desde que recibe los datos hasta que
los emite (gestión de colas, etc...).
Las prestaciones de
conmutación de circuitos y conmutación de paquetes:
En conmutación de circuitos hay un retardo inicial hasta establecer la conexión
(en cada nodo se produce un retardo). Tras el establecimiento de la conexión,
existe el retardo del tiempo de transmisión y el retardo de propagación. Pero
toda la información va a la vez en un bloque sin más retardos adicionales.
En conmutación de paquetes mediante circuitos virtuales, existe el mismo
retardo inicial que en conmutación de circuitos. Pero además, en cada nodo,
cada paquete sufre un retardo hasta que le llega su turno de envío de entre la
cola de paquetes a emitir por el nodo. A todo esto, habría que sumar el retardo
de transmisión y el retardo de propagación.
En datagramas, se ahorra el tiempo de establecimiento de conexión, pero no los
demás retardos que hay en circuitos virtuales. Pero existe el retardo de
encaminamiento en cada nodo y para cada paquete. Por tanto, para grupos grandes
de datos, los circuitos virtuales son más eficaces que los datagramas, aunque
para grupos pequeños sean menos eficaces que los datagramas.
TIPOS DE PAQUETES
X.25. Es el protocolo más utilizado. Se usa en conmutación
de paquetes, sobre todo en RDSI.
Este protocolo especifica funciones de tres capas
del modelo OSI: capa física, capa de enlace y capa de paquetes.
El terminal de usuario es llamado DTE, el nodo de
conmutación de paquetes es llamado DCE La capa de paquetes utiliza servicios de
circuitos virtuales externos.
Servicio de
circuito virtual. Este sistema ofrece
dos tipos de circuitos virtuales externos: llamadas virtuales y circuitos
virtuales permanentes. En el primer caso, se requiere establecimiento de
conexión o llamada inicial, mientras que en el segundo no.
Formato de paquete.
Cada paquete
contiene cierta información de control, como por ejemplo el número de circuito virtual.
Además de paquetes de datos, se transfieren paquetes de control en los que
figura el número de circuito virtual además del tipo de información de control.
Frame Relay. Proporciona conexiones entre usuarios a través de
una red pública, del mismo modo que lo haría una red privada punto a punto, esto quiere decir que es orientado a la conexión.
Las conexiones pueden ser del tipo permanente, (PVC, Permanent Virtual Circuit) o conmutadas (SVC, Switched Virtual Circuit). Por ahora sólo se utiliza la permanente. De
hecho, su gran ventaja es la de reemplazar las líneas privadas por un sólo
enlace a la red.
El uso de conexiones implica que los nodos de la red
son conmutadores, y las tramas deben llegar ordenadas al
destinatario, ya que todas siguen el mismo camino a través de la red, puede
manejar tanto tráfico de datos como de voz.
Al contratar un servicio Frame Relay, contratamos un
ancho de banda determinado en un tiempo determinado. A este ancho de banda se
le conoce como CIR (Commited Information Rate). Esta velocidad, surge de la
división de Bc (Committed Burst), entre Tc (el intervalo de tiempo). No
obstante, una de las características de Frame Relay es su capacidad para
adaptarse a las necesidades de las aplicaciones, pudiendo usar una mayor
velocidad de la contratada en momentos puntuales, adaptándose muy bien al
tráfico en ráfagas. Aunque la media de tráfico en el intervalo Tc no deberá superar
la cantidad estipulada Bc.
Estos bits de Bc serán enviados de forma
transparente. No obstante, cabe la posibilidad de transmitir por encima del CIR
contratado, mediante los Be (Excess Burst). Estos datos que superan lo
contratado, serán enviados en modo best-effort, activándose
el bit DE de estas tramas, con lo que serán las primeras en ser descartadas en
caso de congestión en algún nodo.
Para realizar control de congestión de la red, Frame
Relay activa unos bits, que se llaman FECN (forward explicit congestion
notification), BECN (backward explicit congestion notification) y DE (Discard
Eligibility). Para ello utiliza el protocolo LAPF,
un protocolo de nivel de enlace que mejora al protocolo LAPD.
FECN se activa, o lo que es lo mismo, se pone en 1,
cuando hay congestión en el mismo sentido que va la trama.
BECN se activa cuando hay congestión en el sentido
opuesto a la transmisión. DE igual a 1 indica que la trama será descartable en
cuanto haya congestión. Se utiliza el llamadoAlgoritmo del Cubo Agujereado, de
forma que se simulan 2 cubos con un agujero en el fondo: Por el primero de
ellos pasan las tramas con un tráfico inferior a CIR, el que supera este límite
pasa al segundo cubo, por el que pasará el tráfico inferior a CIR+EIR (y que
tendrán DE=1). El que supera este segundo cubo es descartado.
En cada nodo hay un gestor de tramas, que decide, en
caso de congestión, a quien notificar, si es leve avisa a las estaciones que
generan más tráfico, si es severa le avisa a todos. Siguiendo el algoritmo
anterior, podríamos descartar en el peor de los casos el tráfico que pasa a
través del segundo cubo. Este funcionamiento garantiza que se cumplen las
características de la gestión de tráfico.
Por otro lado, no lleva a cabo ningún tipo de
control de errores o flujo, ya que delega ese tipo de responsabilidades en
capas superiores, obteniendo como resultado una notable reducción del tráfico
en la red, aumentando significativamente su rendimiento. Esta delegación de
responsabilidades también conlleva otra consecuencia, y es la reducción del
tamaño de su cabecera, necesitando de menor tiempo de proceso en los nodos de
la red y consiguiendo de nuevo una mayor eficiencia. Esta delegación de control
de errores en capas superiores es debido a que Frame Relay trabaja bajo redes digitales en
las cuales la probabilidad de error es muy baja.
Aplicaciones y Beneficios
§ Reducción de complejidad en la red elecciones
virtuales múltiples son capaces de compartir la misma línea de acceso.
§ Equipo a costo reducido. Se reduce las necesidades
del “hardware” y el procesamiento simplificado ofrece un mayor rendimiento por
su dinero.
§ Mejora del desempeño y del tiempo de respuesta. Penetración
directa entre localidades con pocos atrasos en la red.
§ Mayor disponibilidad en la red. Las conexiones a la
red pueden redirigirse automáticamente a diversos cursos cuando ocurre un
error.
§ Se pueden utilizar procedimientos de Calidad de
Servicio (QoS) basados en el funcionamiento Frame Relay.
§ Tarifa fija. Los precios no son sensitivos a la
distancia, lo que significa que los clientes no son penalizados por conexiones
a largas distancias.
§ Mayor flexibilidad. Las conexiones son definidas por
los programas. Los cambios hechos a la red son más rápidos y a menor costo si
se comparan con otros servicios.
§ Ofrece mayores velocidades y rendimiento, a la vez
que provee la eficiencia de ancho de banda que viene como resultado de los múltiples
circuitos virtuales que comparten un puerto de una sola línea.
§ Los servicios de Frame Relay son confiables y de
alto rendimiento. Son un método económico de enviar datos, convirtiéndolo en
una alternativa a las líneas dedicadas.
§ Opcionales WEB, Libros virtuales: redes...
PÁGINAS
CONSULTADAS
http://www.dednet.net/institucion/itba/cursos/000183/demo/unidad01/conmutaciondecircuitos.htm
No hay comentarios:
Publicar un comentario