UNIDAD 3

Conmutacin de Circuitos & paquetesTELECOMUNICACIONES1RESUMEN DEFINICIONES2Conmutacin de circuitos (circuit switching)La conmutacin de circuitos es un tipo de comunicacin que establece o crea un canal dedicado (o circuito) durante la duracin de una sesin. Despus de que es terminada la sesin (e.g. una llamada telefnica) se libera el canal y ste podr ser usado por otro par de usuarios.

El ejemplo ms tpico de este tipo de redes es el sistema telefnico la cual enlaza segmentos de cable para crear un circuito o trayectoria nica durante la duracin de una llamada o sesin. Los sistemas de conmutacin de circuItos son ideales para comunicaciones que requieren que los datos/informacin sean transmitidos en tiempo real.Conmutacin de paquetes (packet switching)En los sistemas basados en conmutacin de paquetes, la informacin/datos a ser transmitida previamente es ensamblada en paquetes. Cada paquete es entonces transmitido individualmente y ste puede seguir diferentes rutas hacia su destino. Una vez que los paquetes llegan a su destino, los paquetes son otra vez re-ensamblados.

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Mientras que la conmutacin de circuitos asigna un canal nico para cada sesin, en los sistemas de conmutacin de paquetes el canal es compartido por muchos usuarios simltaneamente. La mayora de los protocolos de WAN tales como TCP/IP, X.25, Frame Relay, ATM, son basados en conmutacin de paquetes.

La conmutacin de paquetes es ms eficiente y robusto para datos que pueden ser enviados con retardo en la transmisin (no en tiempo real), tales como el correo electrnico, paginas web, archivos, etc.

4En el caso de aplicaciones como voz, video o audio la conmutacin de paquetes no es muy recomendable a menos que se garantice un ancho de banda adecuado para enviar la informacin. Pero el canal que se establece no garantiza esto, debido a que puede existir trfico y nodos cados durante el recorrido de los paquetes. Estos son factores que ocasionen que los paquetes tomen rutas distintas para llegar a su destino. Por eso se dice que la ruta que toman los paquetes es "probabilstica", mientras que en la conmutacin de circuitos, esta ruta es "determinstica".Existen dos vertientes en la conmutacin de paquetes:Virtual Circuit Packet Switching(e.g. X.25, Frame Relay)Datagram Switching(e.g. Internet)

5En general puede decirse que ambas tcnicas de conmutacin pueden emplearse bajos los siguientes criterios:Conmutacin de circuitos: Trfico constanteRetardos fijosSistemas orientados a conexinSensitivos a prdidas de la conexinOrientados a voz u otras aplicaciones en tiempo real

Conmutacin de paquetes: Trfico en rfagasRetardos variablesOrientados a no conexin (pero no es una regla)Sensitivos a prdida de datosOrientados a aplicaciones de datos

6Conmutacin de Circuitos7Conmutacin de CircuitosLa conmutacin de circuitos se usa en redes telefnicas pblicas. La tcnica de conmutacin de circuitos se desarroll para trfico de voz aunque tambin puede gestionar trfico datos de forma no muy eficiente.88En la conmutacin de circuitos se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos estaciones, en donde, se reservan recursos de transmisin y de conmutacin de la red para su uso exclusivo en el circuito durante la conexin.99La transmisin es transparente, ya que, una vez establecida la conexin es como si estuviesen directamente conectados los dispositivos

1010IntroduccinEl servicio telefnico bsico permite la comunicacin de voz entre dos puntos situados en cualquier punto de la red telefnica nacional o internacional.Este servicio apareci originalmente para transmisin de voz, actualmente hace posible tambin la transmisin de datos, como un servicio de valor aadido.

1111Cmo funciona?En la conmutacin de circuitos se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos estaciones, en donde, se reservan recursos de transmisin y de conmutacin de la red para su uso exclusivo en el circuito durante la conexin.

1212MultiplexadoEl ancho de banda disponible se multiplexa(TDM, FDM).Ancho de Banda disponible se divide entre el nmero de usuarios: ineficiente con baja carga.

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13Un poco de historiaCon la invencin del telgrafo nacen las telecomunicaciones, pero este presentaba varios inconvenientes: No estaba disponible para usuarios finales. Las lneas de telgrafo solo poda enviar un mensaje a la vez. No serva para mensajes urgentes.

1414Un poco de historiaDebido a estos problemas y con la finalidad de aumentar el ancho de banda de las lneas telegrficas, Alexander Graham Bell, consigue el ancho de banda suficiente para pasar el espectro de voz humana.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20141515Un poco de historiaAs aparecen los primeros telfonos que permitan la comunicacin punto a punto.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20141616Un poco de historiaEsto se convierte en un problema cuando todos quieren tener un telfono.

N*(N-1)/2Para N = 4 necesitamos 6 enlaces.Para N = 100 necesitamos 4950 enlaces.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20141717Conmutacin de CircuitosLa solucin al enorme incremento de enlaces de comunicacin fue la aparicin de las centrales locales, que usaban un panel de conmutacin.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20141818Conmutacin de CircuitosEs aplicado a la telefona, opera a nivel fsico de OSI.

ABTELECOMUNICACIONES15 de julio de 20141919Conmutacin de CircuitosEs aplicado a la telefona, opera a nivel fsico de OSI.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 201420

20Centrales de Conmutacin

Central manualCentral paso a pasoTELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142121Conmutacin de CircuitosVentajas:La transmisin se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicacin de voz y video.Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicacin disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesin.No hay contencin. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la mxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito fsico especficamente para esa sesin de comunicacin, una vez establecido el circuito no hay prdidas de tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que pertenecen a una sesin especfica.Simplicidad en la gestin de los nodos intermedios. Una vez que se ha establecido el circuito fsico, no hay que tomar ms decisiones para encaminar los datos entre el origen y el destino.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142222DesventajasRetraso en el inicio de la comunicacin. Se necesita un tiempo para realizar la conexin, lo que conlleva un retraso en la transmisin de la informacin.Acaparamiento (bloqueo) de recursos. No se aprovecha el circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisin entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las partes no estn comunicndose.El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicacin, adaptndola en cada posible instante al camino de menor costo entre los nodos. Una vez que se ha establecido el circuito, no se aprovechan los posibles caminos alternativos con menor coste que puedan surgir durante la sesin.Poco tolerante a fallos. Si un nodo intermedio falla, todo el circuito se viene abajo. Hay que volver a establecer conexiones desde el principio.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142323Conmutacin de CircuitosDiversos aspectos importantes de las redes de conmutacin de circuitos han cambiado de forma drstica con el incremento de la complejidad y digitalizacin de las redes de telecomunicaciones pblicas, haciendo que las tcnicas de encaminamiento jerrquico hayan sido reemplazadas por otros no jerrquicas, ms flexibles y potentes, que permiten mayor eficiencia y flexibilidadTELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142424Conmutacin de CircuitosUna comunicacin mediante circuitos conmutados posee tres etapas bien definidas.

Establecimiento del circuitoTransferencia de datosCierre del circuito

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142525

Establecimiento del circuito

Cuando un usuario quiere obtener servicios de red para establecer una comunicacin se deber establecer un circuito entre la estacin de origen y la de destino. En esta etapa dependiendo de la tecnologa utilizada se pueden establecer la capacidad del canal y el tipo de servicio.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142626Transferencia de datosUna vez que se ha establecido un circuito puede comenzar la transmisin de informacin. Dependiendo del tipo de redes y del tipo de servicio la transmisin ser digital o analgica y el sentido de la misma ser unidireccional o full dplex.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142727Cierre del CircuitoUna vez que se ha transmitido todos los datos, una de las estaciones comienza la terminacin de la sesin y la desconexin del circuito. Una vez liberado los recursos utilizados por el circuito pueden ser usados por otra comunicacin.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20142828Elementos de la Conmutacin de CircuitosTELECOMUNICACIONES

15 de julio de 20142929

Red de Abonado

Red analgica

6 a 7 km. de distancia (usuario a la central)

Gran cantidad de cableado

Red que transporta poco trfico

2 hilos

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20143030Red de enlaceEsta formado por las troncales que enlazan las centrales de conmutacin, pueden tener miles de kilmetros y transportan gran cantidad de llamadas multiplexadas. Red digital Buena calidad Alto trfico 4 hilos

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20143131Central telefnica de conmutacinEs el nodo que establece, mantiene y termina las conexiones (llamadas) entre 2 usuarios. Se encarga de la sealizacin as como de facilitar la informacin sobre su progreso.

Utilizan conceptos de conmutacin a nivel fsico del modelo OSI para encaminar adecuadamente las llamadas.

Utilizan tcnicas de multiplexacin para enviar varias conversaciones a travs de las troncales.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20143232Conmutacin de Mensajes33Conmutacin de MensajesEl mensaje es una unidad lgica de datos de usuario, de datos de control o de ambos que el terminal emisor enva al receptor.El mensaje consta de los siguientes elementos llamados campos: Datos del usuario. Depositados por el interesado. Caracteres SYN. (Caracteres de Sincrona). Campos de direccin. Indican el destinatario de la informacin. Caracteres de control de comunicacin. Caracteres de control de errores.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20143434Adems de los campos citados, el mensaje puede contener una cabecera que ayuda a la identificacin de sus parmetros (direccin de destino, enviante, canal a usar, etc.).TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20143535La conmutacin de mensajes se basa en el envo de mensaje que el terminal emisor desea transmitir al terminal receptor, a un nodo o centro de conmutacin en el que el mensaje es almacenado y posteriormente enviado al terminal receptor o a otro nodo de conmutacin intermedio, si es necesario. Este tipo de conmutacin siempre conlleva el almacenamiento y posterior envo del mensaje lo que origina que sea imposible transmitir el mensaje al nodo siguiente hasta la completa recepcin del mismo en el nodo precedente.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20143636El tipo de funcionamiento hace necesaria las existencias de memorias de masas intermedias en los nodos de conmutacin para almacenar la informacin hasta que sta sea transferida al siguiente nodo. As mismo se incorpora los medios necesarios para la deteccin de mensajes errneos y para solicitar la repeticin de los mismos al nodo precedente.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20143737Esquema de la Conmutacin de MensajesTELECOMUNICACIONES15 de julio de 201438

38Uso principalEste mtodo era el usado por los sistemas telegrficos, siendo el ms antiguo que existe. Para transmitir un mensaje a un receptor, el emisor debe enviar primero el mensaje completo a un nodo intermedio el cual lo encola en la cola donde almacena los mensajes que le son enviados por otros nodos. Luego, cuando llega su turno, lo reenviar a otro y ste a otro y as las veces que sean necesarias antes de llegar al receptor. El mensaje deber ser almacenado por completo y de forma temporal en el nodo intermedio antes de poder ser reenviado al siguiente, por lo que los nodos temporales deben tener una gran capacidad de almacenamiento.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES3939VentajasSe multiplexan mensajes de varios procesos hacia un mismo destino, y viceversa, sin que los solicitantes deban esperar a que se libere el circuitoEl canal se libera mucho antes que en la conmutacin de circuitos, lo que reduce el tiempo de espera necesario para que otro remitente enve mensajes.No hay circuitos ocupados que estn inactivos. Mejor aprovechamiento del canal.Si hay error de comunicacin se retransmite una menor cantidad de datos.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES4040DesventajasSe aade informacin extra de encaminamiento (cabecera del mensaje) a la comunicacin. Si esta informacin representa un porcentaje apreciable del tamao del mensaje el rendimiento del canal (informacin til/informacin transmitida) disminuye.Mayor complejidad en los nodos intermedios: Ahora necesitan inspeccionar la cabecera de cada mensaje para tomar decisiones de encaminamiento.Tambin deben examinar los datos del mensaje para comprobar que se ha recibido sin errores.Tambin necesitan disponer de memoria (discos duros) y capacidad de procesamiento para almacenar, verificar y retransmitir el mensaje completo.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES4141Conmutacin de Paquetes42

Topologa de las redes de paquetes43Topologa en busRed cuya topologa se caracteriza por tener un nico canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre s.

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44Ventajas y Desventajas del BusVentajas Facilidad de implementacin y crecimiento.Simplicidad en la arquitectura.DesventajasLongitudes de canal limitadas.Un problema en el canal usualmente degrada toda la red.El desempeo se disminuye a medida que la red crece.El canal requiere ser correctamente cerrado (caminos cerrados).Altas prdidas en la transmisin debido a colisiones entre mensajes.Es una red que ocupa mucho espacio.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES4545Topologa en AnilloTopologa de red en la que cada estacin est conectada a la siguiente y la ltima est conectada a la primera. Cada estacin tiene un receptor y un transmisor que hace la funcin de repetidor, pasando la seal a la siguiente estacin.En este tipo de red la comunicacin se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de informacin, de esta manera se evitan eventuales prdidas de informacin debidas a colisiones.Cabe mencionar que si algn nodo de la red deja de funcionar, la comunicacin en todo el anillo se pierde.En un anillo doble, dos anillos permiten que los datos se enven en ambas direcciones. Esta configuracin crea redundancia (tolerancia a fallos).

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES4646Topologa en anillo15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES47

47Ventajas y desventajas del anilloVentajas Simplicidad de arquitectura. Facilidad de implementacin y crecimiento.

DesventajasLongitudes de canales limitadas.El canal usualmente degradar a medida que la red crece.Lentitud en la transferencia de datos.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES4848Topologa en estrellaUna red en estrella es una red en la cual las estaciones estn conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a travs de ste.Dado su transmisin, una red en estrella activa tiene un nodo central activo que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco.Se utiliza sobre todo para redes locales. La mayora de las redes de rea local que tienen un enrutador (router), un conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topologa. El nodo central en estas sera el enrutador, el conmutador o el concentrador, por el que pasan todos los paquetes.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES4949Topologa en estrella15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES50

50Ventajas y Desventajas de la topologa en estrellaVentajas Tiene los medios para prevenir problemas.Si una PC se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red esa PC.Fcil de agregar, reconfigurar arquitectura PC.Fcil de prevenir daos o conflictos.Permite que todos los nodos se comuniquen entre s de manera conveniente.El mantenimiento resulta mas econmico y fcil que la topologa busDesventajas Si el nodo central falla, toda la red se desconecta.Es costosa, ya que requiere ms cable que las topologas bus o anillo.El cable viaja por separado del hub a cada computadora

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES5151Topologa en rbolTopologa de red en la que los nodos estn colocados en forma de rbol. Desde una visin topolgica, la conexin en rbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los dems nodos. Es una variacin de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupcin en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES5252VentajasEl Hub central al retransmitir las seales amplifica la potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la seal.Permite conectar mas dispositivos.Permite priorizar las comunicaciones de distintas computadoras.Se permite conectar ms dispositivos gracias a la inclusin de concentradores secundarios.Permite priorizar y aislar las comunicaciones de distintas computadoras.Cableado punto a punto para segmentos individuales.Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES5353DesventajasSe requiere ms cable.La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado.Si se viene abajo el segmento principal todo el segmento se viene abajo con l.Es ms difcil su configuracin.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES5454Topologa en rbol15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES55

55Topologa en MallaLa topologa en malla es una topologa de red en la que cada nodo est conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla est completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupcin en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los dems servidores.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES5656Topologa en malla15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES57

57Ventajas de la topologa en mallaEs posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.No puede existir absolutamente ninguna interrupcin en las comunicaciones.Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los dems servidores.Si falla un cable el otro se har cargo del trafico.No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento.Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los dems nodos.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES5858Desventajas de la topologa en mallaEsta red es costosa de instalar ya que requiere de mucho cable.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES5959Datagramas y Circuitos Virtuales60DatagramaUn datagrama es un fragmento de paquete que es enviado con la suficiente informacin como para que la red pueda simplemente encaminar el fragmento hacia el Equipo Terminal de Datos (ETD) receptor, de manera independiente a los fragmentos restantes. Esto no garantiza que los paquetes lleguen en el orden adecuado o que todos lleguen a destino.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES6161Protocolos basados en datagramas: IPX, UDP, IPoAC, CL. Los datagramas tienen cabida en los servicios de red no orientados a la conexin (como por ejemplo UDP o Protocolo de Datagrama de Usuario).15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES6262Agrupacin lgica de informacin que se enva como una unidad de capa de red a travs de un medio de transmisin sin establecer con anterioridad un circuito virtual. Los datagramas IP son las unidades principales de informacin de Internet. Los trminos trama, mensaje, paquete de red y segmento tambin se usan para describir las agrupaciones de informacin lgica en las diversas capas del modelo de referencia OSI y en los diversos crculos tecnolgicos.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES6363Como funcionaEl servicio de datagramas ofrece una conexin no estable entre una mquina y otra. Los paquetes de datos son simplemente enviados o difundidos (broadcasting) de una mquina a otra, sin considerar el orden en que estos llegan al destino, o si han llegado todos. 15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES6464El uso de datagramas no incrementa tanto el trafico de la red como el uso de sesiones, aunque pueden echar abajo una red si se usan indebidamente .Los datagramas, por tanto, son empleados para enviar rpidamente sencillos bloques de datos a una o ms mquinas. El servicio de datagramas comunica usando las primitivas simples mostradas en la siguiente tabla.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES6565Primitivas del servicio de DatagramasPrimitivaDescripcinSend DatagramEnva paquete datagrama a mquina o grupos de mquinas.Send Broadcast DatagramDifunde (broadcast) datagrama a cualquier mquina, esperando un datagrama de acuse de recibo.Receive DatagramRecibe un datagrama de una mquina.Receive Broadcast DatagramEspera por un datagrama de difusin.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES6666Circuito VirtualUn circuito virtual (VC por sus siglas en ingls) es un sistema de comunicacin por el cual los datos de un usuario origen pueden ser transmitidos a otro usuario destino a travs de ms de un circuito de comunicaciones real durante un cierto periodo de tiempo, pero en el que la conmutacin es transparente para el usuario.Un ejemplo de protocolo de circuito virtual es el ampliamente utilizado TCP (Protocolo de Control de Transmisin).15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES6767

Ventajas respecto a la conmutacin de circuitos

Eficiencia de la lnea. Se comparten enlaces formando colas. Los enlaces entre nodos pueden usarse continuamente.Cada nodo se conecta a la red a su propia velocidad.Los paquetes son aceptados incluso cuando la red est ocupada. Tcnicas de buffering o de colas.Se pueden utilizar prioridades (a mas prioridad, menos retardo).TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20146868

Tcnica de conmutacin

La estacin divide los mensajes largos en varios paquetes. Tiene mucha importancia en clculos de CIR etc.La estacin los enva secuencialmente

Los paquetes se tratan de dos maneras:DatagramasCircuitos VirtualesTELECOMUNICACIONES15 de julio de 20146969Caractersticas de los DatagramasCada paquete es tratado independientemente.Los paquetes pueden tomar cualquier ruta.Los paquetes pueden llegar desordenados.Algn paquete puede perderse.El nodo destino debe reordenar paquetes y solicitar paquetes perdidos (si la red ofrece servicio orientado a conexin).Se gestiona por colas.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20147070Caractersticas del Circuito VirtualSe establece una ruta fija antes de enviar cualquier paquetePaquetes de llamada y aceptacin establecen la conexin.Cada paquete contiene un identificador de circuito virtual en vez de una direccin destino.No se toman decisiones de enrutado para cada paquete. En datagramas s.Un paquete de liberacin libera el camino.No son rutas dedicadas pues se siguen utilizando colas. La misma ruta la pueden establecer distintos Circuitos Virtuales. Puede haber varios circuitos virtuales entre un mismo origen y destino.Se gestiona por tablas.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20147171Comparacin Datagramas - Circuitos VirtualesCircuitos Virtuales:La red proporciona secuenciamiento y control de errores.Los paquetes se reenvan mas rpidamente (no es necesario un procesamiento de rutas).Menos fiable (si un nodo falla, fallan todos los CV de ese nodo).Datagramas:No hay fase de establecimiento.Mas flexible.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20147272VentajasSi hay error de comunicacin se retransmite una cantidad de datos aun menor que en el caso de mensajes.En caso de error en un paquete solo se reenva ese paquete, sin afectar a los dems que llegaron sin error.Comunicacin interactiva. Al limitar el tamao mximo del paquete, se asegura que ningn usuario pueda monopolizar una lnea de transmisin durante mucho tiempo (microsegundos), por lo que las redes de conmutacin de paquetes pueden manejar trfico interactivo.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES7373Aumenta la flexibilidad y rentabilidad de la red. Se puede alterar sobre la marcha el camino seguido por una comunicacin (p.ej. en caso de avera de uno o ms enrutadores).Se pueden asignar prioridades a los paquetes de una determinada comunicacin. As, un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes en espera de ser transmitidos aquellos que tienen mayor prioridad.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES7474DesventajasMayor complejidad en los equipos de conmutacin intermedios, que necesitan mayor velocidad y capacidad de clculo para determinar la ruta adecuada en cada paquete.Duplicidad de paquetes. Si un paquete tarda demasiado en llegar a su destino, el host receptor(destino) no enviara el acuse de recibo al emisor, por el cual el host emisor al no recibir un acuse de recibo por parte del receptor este volvera a retransmitir los ultimos paquetes del cual no recibio el acuse, pudiendo haber redundancia de datos.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES7575Si los clculos de encaminamiento representan un porcentaje apreciable del tiempo de transmisin, el rendimiento del canal (informacin til/informacin transmitida) disminuye.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES7676Estructura de Conmutadores77ConmutadoresLos conmutadores son sofisticados dispositivos que, nos permiten reducir la saturacin de nuestras redes, a base de "segmentar" las mismas, reduciendo el nmero de puestos o nodos conectados a cada segmento, y ampliando por tanto el ancho de banda disponible para cada uno de ellos.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES7878Los conmutadores (switches), son, en cierto modo, puentes multipuerto, aunque pueden llegar a tener funciones propias de encaminadores.Incrementan la capacidad total de trfico de la red dividindola en segmentos mas pequeos, y filtrando el trfico innecesario, bien automticamente o bien en funcin de filtros definidos por el administrador de la red, hacindola, en definitiva, ms rpida y eficaz.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES7979Cuando un paquete es recibido por el conmutador, ste determina la direccin fuente y destinataria del mismo; si ambas pertenecen al mismo segmento, el paquete es descartado; si son direcciones de segmentos diferentes, el paquete es retransmitido (a no ser que los filtros definidos lo impidan).La diferencia fundamental, tericamente, entre puentes y conmutadores, es que los puentes reciben el paquete completo antes de proceder a su envo al puerto destinatario, mientras que un conmutador puede iniciar su reenvo antes de haberlo recibido por completo; ello redunda, evidentemente, en una mejora de prestaciones.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES8080CaractersticasLos conmutadores ofrecen la posibilidad de realizar transferencias simultneas entre diferentes pares de puertos, a la velocidad de la red. En cualquier caso, el nmero mximo de transferencias simultneas que un conmutador puede realizar, es una de las caractersticas fundamentales para determinar sus prestaciones reales.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES8181As, un conmutador de 24 puertos, puede simultanear 12 "conversaciones", y si estas son Ethernet (10Mbps), su capacidad total ser de 120Mbps; en el caso de que la combinacin de su hardware/software no permita dicha capacidad terica, se produce su bloqueo interno, y por tanto, podramos hablar de un conmutador defectuosamente diseado.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES8282FuncionesDeterminar que el paquete ha sido recibido.Verificar que el paquete no contiene errores.Actualizar las estadsticas de recepcin.Determinar si el paquete ha de sufrir bridging o routing.Determinar el destino del paquete.Ejecutar el algoritmo de bridging.Verificar las tablas y aprender las direcciones.Realizar el filtrado lgico.Seguridad: grupos de trabajo, bloqueo de direcciones, ...Ejecutar el algoritmo de routing.Buscar en las tablas de routing.Actualizar la cabecera MAC.Actualizar la cabecera IP.Verificar casos especiales.Spanning-Tree.ARP.RIP.TCP/Telnet.SNMP.ICMP PING.Guiar el paquete hacia la interfaz de transmisin apropiada. Proporcionar los buffers "limpios" a la interfaz de recepcin. Actualizar las estadsticas de transmisin. Determinar cuando ha sido completada la transmisin. Verificar que no hay errores. Actualizar las estadsticas de errores.Reclamar los buffers de transmisin.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES8383Conmutacin de Paquetes84FuncionesCada nodo intermedio realiza las siguientes funciones:Almacenamiento y retransmisin (store and forward): hace referencia al proceso de establecer un camino lgico de forma indirecta haciendo "saltar" la informacin de origen al destino a travs de los nodos intermedios.Control de ruta (routing): hace referencia a la seleccin de un nodo del camino por el que deben retransmitirse los paquetes para hacerlos llegar a su destino.Los paquetes en fin, toman diversas vas, pero nadie puede garantizar que todos los paquetes vayan a llegar en algn momento determinado. En sntesis, una red de conmutacin de paquetes consiste en una "malla" de interconexiones facilitadas por los servicios de telecomunicaciones, a travs de la cual los paquetes viajan desde la fuente hasta el destino.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES8585Conmutacin de PaquetesLa conmutacin de paquetes es una tcnica de conmutacin que nos sirve para hacer un uso eficiente de los enlaces fsicos en una red de computadoras. Un paquete es un grupo de informacin que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la informacin de control, en la que est especificado la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete. Mil octetos es el lmite de longitud superior de los paquetes, y si la longitud es mayor el mensaje se fragmenta en otros paquetes.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20148686Conmutacin de Paquetes

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20148787Conmutacin de paquetesLos datos son transmitidos en pequeos paquetes tpicamente de 1000 octetos como lmite superior.Si los mensajes son mas grandes, se dividen en varios paquetes.Cada paquete contiene informacin de datos mas informacin de controlTELECOMUNICACIONES15 de julio de 20148888Conmutacin de paquetesLa informacin de control contiene como mnimo informacin para enviar el paquete y alcanzar el destino.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20148989ENCAMINAMIENTO EN REDES DE PAQUETES90EncaminamientoBsqueda de un camino a travs de los nodos de la red hacia el destino.Habilidad para enviar paquetes en caso de fallos y sobrecargas.Por ejemplo la siguiente imagen, los nmeros encima de cada enlace indican su coste.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149191Esquema de una red de conmutacin de paquetesTELECOMUNICACIONES

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Diversas estrategias de encaminamiento

Encaminamiento fijo:Es necesario conocer la topologa de redUtiliza el algoritmo de Dijkstra.Fcil, rpido, posibilidad de poner nodos alternativos para ser mas seguros.Tablas de enrutamiento fijo.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149393Encaminamiento por inundacinSe prueban todos los caminos: robustez.Un paquete habr usado el camino de menor distancia:Prioridades y establecimiento de circuito virtual. Todos los nodos son visitados (propaga informacin deencaminamiento)Mucho trfico.No es necesario conocer la topologa de la red.Para evitar retransmisiones, que cada nodo recuerde elid del paquete, o incluir un contador de saltos (TTL en IP).TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149494

Encaminamiento aleatorio

Se selecciona aleatoriamente una cola de salida para el paquete.No es necesario conocer la topologa de red.Robusto, pero con gran retardo, poco seguro (seguridad de datos, espas) y poco utilizado.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149595

Encaminamiento adaptativo

El encaminamiento se adapta en funcin de determinada informacin disponible en el nodo (habitualmente fallos y congestiones)Suele usar el retardo como criterio de prestaciones y lo mide el propio nodoEmpez a usarse en ARPANET de segunda generacin. El retardo promedio se mide en cada lnea de salida cada 10 seg.Si se mide un cambio significativo en el retardo, se enva la informacin a los dems nodos mediante inundaciones.Cada nodo mantiene una estimacin del retardo de cada enlace de la red, con la nueva informacin se actualiza la tabla de encaminamiento mediante el algoritmo de Dijkstra.Mayor coste de procesamiento.Es el mas usado, retrasa la aparicin de congestionesTELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149696Transmisin contnua, Ventana de transmisinCaracterstica de algunos protocolos de conmutacin de paquetes (X.25).En otros protocolos a veces se imita poniendo nmeros de secuencia en los campos de datos.Ser necesario para aprovechar la caracterstica, tener un sistema denumeracin de tramas (Frame Relay, X25, etc).TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149797Se trata de que el asentimiento de un paquete (desde que sale el ltimo bit del paquete hasta que llega el asentimiento) tarde menos que el envo de toda una secuencia de tramas numeradas (o de una parte de la misma).As se aprovecha siempre el canal y se puede realizar envo contnuo.Ventana de transmisin:Wt= 1 + TAS/RITAS = Tiempo transcurrido desde que se enva el ultimo bit de una trama hasta que se recibe el ltimo bit del asentimiento.RI = Retardo de transmisin de una trama.

TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149898Fragmentacin y ensambladoMTU, Maximum Transfer Unit (unidad de transferencia mxima). Es el tamao mximo de paquete que se puede dar en una capa de la arquitectura de protocolos (generalmente la capa de enlace de datos)TELECOMUNICACIONES15 de julio de 20149999Por tanto si algn paquete que viene de una red con un tamao mayor que la MTU de la red actual, el Gateway entre la primera y la segunda red debe adaptar el tamao de dicho paquete a la MTU de la red actual mediante una fragmentacin.TELECOMUNICACIONES15 de julio de 2014100100Gestin de Trafico101Principios de gestin de trfico Mantener todos los circuitos ocupados con llamadas exitosas.Utilizar todos los circuitos disponibles.Dar prioridad a aquellas llamadas que para su conexin requieren el mnimo nmero de circuitos o enlaces cuando todos los circuitos disponibles estn ocupados.Inhibir congestin central y evitar que se difunda.Basado en estos principios, el departamento de gestin de red del operador telefnico desarrolla planes y estrategias para controlar y manejar el trfico telefnico.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES102102Control de Congestin103Caudal de una redEl caudal depende del tipo de red y tiene un valor nominal mximo, que no podremos superar en ningn caso. Pero adems, la red no ofrece el mismo caudal real si se le ofrece poco trfico o si se le ofrece mucho. 15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES104104Caudal en funcin del trfico ofrecido

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105La curva 1 representa el comportamiento ideal de la red: hay linealidad hasta llegar a la capacidad nominal de la red, momento en el que el trfico cursado se satura. La curva 2 siguiente representa el comportamiento real tpico de una red. Como puede observarse, al llegar a la zona de saturacin, cuanto ms trfico se ofrece menos trfico se cursa.

15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES106106Esto es debido, por ejemplo, a que los paquetes tardarn mucho tiempo en llegar a su destino, y mientras tanto sern retransmitidos por la fuente, pensando que se han perdido por el camino. Esto, a su vez, origina una explosin de trfico, ya que cada paquete es retransmitido varias veces, hasta que consigue llegar a tiempo al destino. Para evitar esa degradacin, se introduce el control de congestin que trata de aproximar el comportamiento de la red al dado por la curva 3, evitando as entrar en una zona de degradacin.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES107107Grafica 215 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES108

108Causas de la congestinMemoria insuficiente de los conmutadoresInsuficiente CPU en los nodos. Puede que el nodo sea incapaz de procesar toda la informacin que le llega, con lo que har que se saturen las colas.15 de julio de 2014TELECOMUNICACIONES109109