Perspectivas en el desarrollo tecnológico de las redes conmutadas

Introducción

"CONCEPTUALIZACIONES"

COMUNICACIÓN ENTRE NODOS EN LAS REDES
CONMUTADAS

Los nodos de conmutación son la parte primordial de una red, de manera que se encargan de cumplir con todas las funciones de procesamiento que necesitan cada una de las señales o mensajes que transitan o viajan a través de las conexiones de la red. Desde un punto de vista topológico, los nodos proporcionan los enlaces físicos entre los diversos canales que forman la red. Tienen la función de prestar servicio de conmutación para trasladar los datos de un nodo al otro hasta alcanzar el destino final. Este tipo de redes se denomina redes de comunicación conmutadas. Los datos provenientes de una de las estaciones (computadoras, terminales, servidores o cualquier dispositivo de comunicación) entran a la red conmutada y se encaminan hasta la estación de destino conmutándolos de nodo en nodo. A los nodos de conmutación no les concierne el contenido de los datos que se están transmitiendo, sino solo la transmisión hacia el otro extremo.

La conmutación permite que todos los nodos que deseen establecer una comunicación no tengan que estar conectados por un enlace en forma directa. Por lo tanto normalmente la red no está totalmente conectada, es decir no todo par de nodos está conectado mediante un enlace directo.

TIPOS DE NODOS DE CONMUTACIÓN

Según los tipos de conexión que posean, se pueden distinguir dos tipos de nodos dentro de una red conmutada:

• Nodos que solo se conectan con otros nodos. Su tarea es únicamente la conmutación interna de los datos.

• Nodos que se conectan con otros nodos y con una o más estaciones. Estos nodos además de proveer conmutación interna de los datos dentro de la red de conmutación, se encargan de distribuir los datos desde y hacia las estaciones a las cuales están conectados.

TIPOS DE CONMUTACIÓN

Existen tres tipos de conmutación:

"Ilustración 1. Simulación De conmutación de circuitos"

Fuente: Autor

Conmutación de circuitos

En la conmutación de circuitos, el camino (llamado "circuito") entre los extremos del proceso de comunicación se mantiene de forma permanente mientras dura la comunicación, de forma que es posible mantener un flujo continuo de información entre dichos extremos. Este es el caso de la telefonía convencional.

Características

Los enlaces que utilizan conmutación por circuito presentan un retraso en el inicio de la comunicación.

Se necesita un tiempo para realizar la conexión, lo que conlleva un retraso en la transmisión de la información, además existe un acaparamiento de recursos debido al no aprovechamiento del circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisión entre las partes.

Se desperdicia ancho de banda mientras las partes no están comunicándose.

Una vez establecida la ruta de comunicación, el circuito no cambia por lo que es imposible reajustar la ruta de comunicación en cada momento para lograr el menor costo entre los nodos, es decir, una vez que se ha establecido el circuito, no se aprovechan los posibles caminos alternativos con menor coste que puedan surgir durante la sesión.

En la conmutación de circuitos la transmisión no se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicación de voz y video, en la misma los nodos que intervienen en la comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión, no hay contención, una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.

Ventajas

• La transmisión se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicación de voz y video.

• Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión.

• No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la máxima 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 físico específicamente para esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas 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 sesión específica.

• Simplicidad en la gestión de los nodos intermedios. Una vez que se ha establecido el circuito físico, no hay que tomar más decisiones para encaminar los datos entre el origen y el destino.

Desventajas

Retraso en el inicio de la comunicación. Se necesita un tiempo para realizar la conexión, lo que conlleva un retraso en la transmisión de la información.

• Acaparamiento (bloqueo) de recursos. No se aprovecha el circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisión entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las partes no están comunicándose.

• El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicación, adaptándola 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 sesión.

• Poco tolerante a fallos. Si un nodo intermedio falla, todo el circuito se viene abajo. Hay que volver a establecer conexiones desde el principio.

CONMUTACIÓN DE PAQUETES

"Ilustración 2. Simulación De conmutación de paquetes"

Fuente: Autor

La conmutación de paquetes se trata del procedimiento mediante el cual, cuando un nodo quiere enviar información a otro lo divide en paquetes, todos del mismo tamaño, los cuales contienen la dirección del nodo destino, en este caso, no existe un circuito permanente entre los extremos y, la red, simplemente, se dedica a encaminar paquete a paquete la información entre los usuarios.

Características

Es la conmutación más usadas, en caso de error en un paquete solo se reenvía ese paquete, sin afectar a los demás que llegaron sin error, se limita el tamaño de los paquetes a enviar de manera que ningún usuario pueda monopolizar una línea de transmisión durante mucho tiempo, por lo que las redes de conmutación de paquetes pueden manejar tráfico interactivo, esto hace que aumente la aumenta la flexibilidad y rentabilidad de la red.

En caso de algún fallo se puede alterar sobre la marcha el camino seguido por una comunicación así, un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes en espera de ser transmitidos aquellos que tienen mayor prioridad.

Los equipos de conmutación utilizados son de mayor complejidad ya que necesitan mayor velocidad y capacidad de cálculo para determinar la ruta adecuada en cada paquete, también es capaz de retrasmitir paquetes en caso de que un paquete tarde demasiado en llegar a su destino, en este caso el receptor no envía el acuse de recibo al emisor, por lo cual el receptor volverá a retransmitir los últimos paquetes del cual no recibió el acuse, pudiendo haber redundancia de datos.

Ventajas

• Si hay error de comunicación, se retransmite una cantidad de datos aún menor que en el caso de mensajes.

• En caso de error en un paquete, solo se reenvía ese paquete, sin afectar a los demás que llegaron sin error.

• Comunicación interactiva. Al limitar el tamaño máximo del paquete, se asegura que ningún usuario pueda monopolizar una línea de transmisión durante mucho tiempo (microsegundos), por lo que las redes de conmutación de paquetes pueden manejar tráfico interactivo.

• Aumenta la flexibilidad y rentabilidad de la red.

Desventajas

• Mayor complejidad en los equipos de conmutación intermedios, que necesitan mayor velocidad y capacidad de cálculo 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 volverá a retransmitir los últimos paquetes del cual no recibió el acuse, pudiendo haber redundancia de datos.

• Si los cálculos de encaminamiento representan un porcentaje apreciable del tiempo de transmisión, el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye.

Conmutación De Mensajes

"Ilustración 3. Simulación De conmutación de mensajes"

Fuente: Vazart D. (2010).

Es el tipo de conmutación menos utilizada, 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 reenviará a otro y éste a otro y así las veces que sean necesarias antes de llegar al receptor. El mensaje deberá 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.

Características

La conmutación de mensaje presenta un mejor aprovechamiento del canal de transmisión comparado con la conmutación de circuito y por paquetes, en este caso se unen mensajes de orígenes diferentes que van hacia un mismo destino, y viceversa, todos al mismo tiempo sin necesidad de esperar a que se libere el circuito, esto provoca que el canal se libera mucho antes que en la conmutación de circuitos, lo que reduce el tiempo de espera necesario para que otro remitente envíe mensajes.

El tamaño del mensaje es mayor en la conmutación de mensaje ya que se añade información extra de encaminamiento (cabecera del mensaje) a la comunicación, lo que implica disminución del rendimiento del canal y una mayor complejidad en los nodos intermedios puesto que tienen que analizar además del mensaje la cabecera de cada uno para tomar decisiones y examinar los datos del mensaje para comprobar que se ha recibido sin errores, debido a esto es necesario contar con capacidad de almacenamiento para poder verificar y retransmitir el mensaje completo, en caso de que la capacidad de almacenamiento se agote y llegue un nuevo mensaje, no puede ser almacenado y se perderá definitivamente.

Ventajas

• Se multiplexan mensajes de varios procesos hacia un mismo destino, y viceversa, sin que los solicitantes deban esperar a que se libere el circuito.

• El canal se libera mucho antes que en la conmutación de circuitos, lo que reduce el tiempo de espera necesario para que otro remitente envíe mensajes.

• No hay circuitos ocupados que estén inactivos. Mejor aprovechamiento del canal.

• Si hay error de comunicación se retransmite una menor cantidad de datos.

Desventajas

• Se añade información extra de encaminamiento (cabecera del mensaje) a la comunicación. Si esta información representa un porcentaje apreciable del tamaño del mensaje el rendimiento del canal (información útil/información transmitida) disminuye.

• Mayor complejidad en los nodos intermedios:

• Ahora necesitan inspeccionar la cabecera de cada mensaje para tomar decisiones de encaminamiento.

• También deben examinar los datos del mensaje para comprobar que se ha recibido sin errores.

• Sigue sin ser viable la comunicación interactiva entre los terminales.

• Si la capacidad de almacenamiento se llena y llega un nuevo mensaje, no puede ser almacenado y se perderá definitivamente.

Protocolos de las redes conmutadas

Vazart D. (2010). La señal en las centrales conmutadas, es utilizada como el lenguaje de comunicación para así poder mantener una comunicación entre ellas y también para interferir con los usuarios.

Para aquello existen también protocolos que rigen y que se deben cumplir en las comunicaciones y uno de ellos es el protocolo utilizado actualmente es el ISUP que opera sobre líneas digitales y es capaz de maniobrar tanto llamadas convencionales como RDSI.

Transmisión de voz y datos

La transmisión se la define como el medio de comunicación físico que guía y direcciona las señales de voz o datos por la red para la comunicación y también a los equipos electrónicos que integran y que forman parte de la transmisión. Los medios de transmisión físicos por los que se puede realizar las comunicaciones son los siguientes: 1) aire, 2) cable coaxial, 3) fibra óptica, 4) cable de cobre, etc.

Para todos estos medios de transmisión existen protocolos que se deben tener presente y que se deben cumplir para que la comunicación pueda realizarse y así puedan intercambien información entre equipos.

Topología de la red telefónica:

Todas las redes se diseñan y se implementan teniendo en cuenta la cantidad de presupuesto que se utilizara en la instalación de centrales y sus medios de conexión o enlaces. Así mismo se tiene presente el lugar donde se va a implementar la red y a la población que tiene que brindarles un buen servicio, es decir un gran número de características que viene desde el análisis de la implementación de la empresa hasta la cantidad clientes que van a ser beneficiados ya sea a corto o largo plazo.

Red jerárquica

Se hace este tipo de análisis debido a que cada central depende de solo una central de jerarquía seguidamente superior, por lo tanto están conectadas entre sí. De tal manera y de acuerdo al autor (Redondo A, 2004) La red jerárquica es el conjunto de estaciones de abonados y centrales unidas entre sí entonces cada una depende de una única central de jerarquía superior.

Red complementaria

Este tipo de red permite un encaminamiento mejor de los datos y los enlaces de las centrales de comunicación están conectadas de manera directas, que desde el punto vista de la red jerárquica este tipo de conexiones no se deben de realizar.

Diferencias entre red conmutada y no conmutada

Redes  Conmutadas: 

Redes que deben conectarse a través de un enlace por solicitud, como por ejemplo una llamada telefónica. Los datos provienen de dispositivos finales que desean comunicarse conmutando de nodo a nodo objetivo facilitar la comunicación.

Consisten en un conjunto de nodos interconectados entre sí, a través de medios de transmisión (cables), formando la mayoría de las veces una topología mallada, donde la información se transfiere encaminándola del nodo de origen al nodo destino mediante conmutación entre nodos intermedios. Una transmisión de este tipo tiene 3 fases:

• Establecimiento de la conexión.

• Transferencia de la información.

• Liberación de la conexión.

Redes No Conmutadas:

En este tipo de redes no existen nodos intermedios de conmutación; todos los nodos comparten un medio de transmisión común, por el que la información transmitida por un nodo es conocida por todos los demás. Ejemplo de redes de difusión son:

• Comunicación por radio.

• Comunicación por satélite.

• Comunicación en una red local.

Ventajas y desventajas generales de las redes conmutadas

Ventajas:

• Es fácil de instalar

• Fácil de configurar

• Bajo coste de mantenimiento

• Permite servicios suplementarios incluso el acceso a internet.

• La comunicación con este tipo de líneas es muy amplia debido a que existen mundialmente más de 600 millones de subscriptores.

• El costo de contratación es relativamente barato.

• No se necesita ningún equipo especial, solo un modem y una computadora.

• El costo depende del tiempo que se use (tiempo medido) y de larga distancia.

Desventajas:

• La conexión se obstruye cuando contesta una llamada

• Línea telefónica

• Cuando se utiliza internet la línea telefónica está
  ocupada.

• Velocidad que ofrece es hasta 56kbps

Referencias

Vazart D. (2010). 

Convergencia tecnológica (Triple Play) (Doctoral dissertation).

OÑATE, F. R. A., & VELASCO, C. A. H.

DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA APLICANDO TECNOLOGÍA WIMAX PARA

LOS CANTONES DE CAYAMBE, PEDRO MONCAYO Y OTAVALO PARA LA CORPORACIÓN NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES CNT SA.

Hernández, V., & Alberto, C. (2014). 

Convergencia tecnológica (Triple Play) (Doctoral dissertation).

Preciado Romero, A., Rubiano, L., Yesid, E., & Méndez Murillo, J. G. (2011). Diseño y construcción de un intercomunicador inalámbrico.

Autores

Macías Carreño Kelvin Enrique

Tumbaco Murillo Ingrid

Baque Baque Shirley E.

Sellan Caliz Wilson José

UNIVERSIDAD ESTATAL DEL SUR DE MANABI

ING. EN COMPUTACION Y REDES

FACULTAD DE CIENCIAS TECNICAS

"Ing. Christian Ruperto Caicedo Plúa Mg.Sc"

TUTOR

Ciencias Técnicas – Ingeniería En Computación
Y Redes – 6to Semestre