Conmutación de Circuitos

CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS

Redes conmutadas

Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias ( e incluso a no tan largas ) , generalmente deben pasar por varios nodos intermedios . Estos nodos son los encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino .

En conmutación de circuitos , los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna forma , sólo se encargan de encaminarlos a su destino .

En redes de comunicación conmutadas ,  los datos que entren en la red provenientes de alguna de las estaciones , son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino .Hay nodos sólo conectados a otros nodos y su única misión es conmutar los datos internamente a la red . También hay nodos conectados a estaciones y a otros nodos , por lo que deben de añadir a su función como nodo , la aceptación y emisión de datos de las estaciones que se conectan .

Los enlaces entre nodos están multiplexados en el tiempo o por división de frecuencias .

Generalmente hay más de un camino entre dos estaciones , para así poder desviar los datos por el camino menos colapsado .

Para redes de área amplia , generalmente se utilizan otras técnicas de conmutación : conmutación de circuitos y conmutación de paquetes .

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 :

v     Abonados : son las estaciones de la red .

v     Bucle local : es la conexión del abonado a la red . Esta conexión , como es de corta distancia , se suele hacer con un par trenzado .

v     Centrales : son aquellos nodos a los que se conectan los abonados ( centrales finales ) o nodos intermedios entre nodo y nodo ( centrales intermedias ) .

v     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 .

Conceptos sobre conmutación

Cada nodo de conmutación de circuitos consta básicamente de un conmutador digital , circuito que tiene una serie de conexiones al exterior ( cada una es un canal ) y una lógica de puertas interna que conecta unos canales con otros cuando se requieren estas conexiones . Por lo que dos canales conectados por el conmutador es como si estuvieran unidos sin interrupción . El conmutador posee la lógica de control suficiente para conectar y desconectar canales conforme sea necesario . Estos conmutadores deben permitir conexión full-duplex ( típica en telefonía ) .

El conmutador digital se compone de :

v     Interfaz de red : incluye las funciones y hardware para conectar los dispositivos digitales ( y analógicos ) a la red .

v     Unidad de control : establece , gestiona y corta las conexiones conforme se le requieran al sistema .

Hay dos tipos básicos de redes respecto a su capacidad o no de bloquear las comunicaciones entre dos estaciones :

1.      Bloqueantes: aquellas que impiden una conexión cuando no es posible dedicar canales para ella ( por ejemplo en telefonía ya que no suele haber muchos teléfonos funcionando a la vez al ser las conexiones relativamente cortas ) .

2.      No bloqueantes : aquellas que siempre disponen de algún canal para cada conexión ( esto debe ser así para conexiones entre sistemas informáticos en los que la conexión típica es de larga duración ) .

7.3.1. Conmutación por división en el espacio

Son conmutadores en los que las conexiones entre líneas de entrada y salida son conexiones físicas (generalmente con matrices de puertas físicas que se cierran o abren) .

Sus limitaciones principales son:

v     Al crecer  el número de líneas de conexión, deben crecer con el cuadrado, los puntos de cruce; algo muy costoso.

v     La pérdida de un punto de cruce interrumpe la conexión entre dos líneas.

v     Hay muchos puntos  de cruce que no se utilizan nunca. Por lo que es muy ineficiente.

Los conmutadores con múltiples etapas solucionan algunos de los inconvenientes anteriores :

v     Se reduce el número de puntos de cruce .

v     Hay más de un camino posible entre dos líneas .

Estos sistemas deben de ser bloqueantes .

7.3.2. Conmutación por división en el tiempo

Estos sistemas constan de las líneas de entrada ( una para cada canal de acceso al conmutador ) y lo que hacen es muestrear una a una cada línea y lo que encuentren ( ya sean bits , bytes o bloques ) lo pasan a unas memorias llamadas ranuras ( una por cada canal ) de donde serán pasados a sus correspondientes líneas de salida . Las líneas de entrada son fijas para cada emisor , pero las líneas de salida se irán conmutando dependiendo de las velocidades de asimilación de datos por las líneas de salida .

Las velocidades de trabajo del sistema deben de ser lo suficientemente altas para que ninguna entrada supere a ésta en velocidad .