Conmutación por Espacio, Tiempo y Paquetes: Conceptos Clave de Routing y Señalización en Redes

Conmutación por División en el Espacio (CDE)

La Conmutación por División en el Espacio fue desarrollada originalmente para ambientes analógicos. En este esquema, las rutas de la señal que se establecen son físicamente independientes entre sí, utilizando una matriz de conexiones metálicas (puntos de cruce).

Desventajas de la CDE

• El número de conexiones crece con el cuadrado del número de estaciones conectadas.
• La pérdida de un cruce impide la conexión de los dos dispositivos.
• Las conexiones se utilizan de forma ineficiente; aun cuando se encuentren conectadas todas las estaciones, se estará usando una pequeña fracción de los cruces.

Solución: Conmutadores Multietapas

Para mitigar las desventajas de la CDE, se implementan conmutadores multietapas:

• Reduce el número de conexiones.
• Existe más rutas para conectar dos puntos.

Desventajas de los Conmutadores Multietapas

• Esquema de control más complejo.
• Puede ser bloqueante.

Conmutación por División en el Tiempo (CDT)

La CDT implica la fragmentación de una cadena de bits de menor velocidad en segmentos que comparten una secuencia de mayor velocidad con otras cadenas de bits.

Conmutación mediante Bus TMD

• Basado en la Multiplexación por División en el Tiempo (TMD).
• Se relaciona una ranura de entrada con una ranura de salida.

Encaminamiento (Routing)

Muchas conexiones requieren una ruta a través de varios switches intermedios.

Requisitos para las Rutas

• Eficiencia: Minimizar la cantidad de equipos utilizados.
• Flexibilidad: Disponer de rutas alternativas.

En el sistema telefónico, la estructura es típicamente de árbol.

Tipos de Ruteo

Ruteo Estático

Utiliza las mismas rutas todo el tiempo, independientemente del estado de la red.

Ruteo Dinámico

• Permite cambios de rutas dependiendo del estado de los enlaces.
• Utiliza nodos "compañeros" para la toma de decisiones.

Ruteo Alternativo

• Existen posibles rutas preestablecidas.
• El conmutador de origen selecciona la ruta para la llamada.
• Las rutas pueden estar definidas por prioridades.
• Se pueden generar rutas específicas para distintos momentos del día o condiciones de tráfico.

Funciones de Señalización

La señalización es crucial para establecer y gestionar las comunicaciones. Sus funciones principales incluyen:

• Comunicación audible con el abonado (tono de marcado, ocupado, etc.).
• Transmisión del número marcado a la central.
• Transmisión de control entre centrales.
• Generación de la señal para que suene el teléfono.
• Transmisión de información al abonado (mensajes de error, estado).

Conmutación de Paquetes

Operación Básica

Los datos son transmitidos en pequeños paquetes:

• Tamaño típico: 1000 octetos (bytes).
• Mensajes grandes son divididos en un conjunto de paquetes.
• Cada paquete posee información de control además de los datos.

Información de Control

Incluye, principalmente, la información de la ruta (direcciones de origen y destino).

Cada paquete es recibido, almacenado completamente y luego retransmitido (proceso conocido como Store and Forward).

Ventajas de la Conmutación de Paquetes

• Eficiencia en la línea: La línea puede ser compartida por varios paquetes. Los paquetes son almacenados y retransmitidos lo más rápido posible.
• Conversión de velocidades: Cada estación se puede comunicar a una velocidad distinta. Se requieren buffers para mantener la velocidad.
• Se pueden aceptar paquetes aun estando la red ocupada.
• Se pueden implementar sistemas de prioridades para gestionar el tráfico.

Técnicas de Conmutación de Paquetes

La estación divide un mensaje en paquetes. Los paquetes son enviados uno a uno a la red y son tratados de dos formas principales:

• Datagramas.
• Circuitos Virtuales.

Datagramas

En el esquema de datagramas, cada paquete es tratado independientemente del resto.

• Cada paquete puede tomar cualquier ruta disponible.
• Pueden llegar desordenados al destino.
• Puede haber pérdida de paquetes.
• El receptor debe ordenar los paquetes y solicitar la recuperación de paquetes perdidos.