Fundamentos y Mecanismos de Conmutación: Circuitos, Paquetes y Topologías Internas

Técnicas de Conmutación Internas en Nodos de Conmutación de Circuitos

1. Conmutación por División en el Espacio (Space Division Switching)

Es el mecanismo en el que las rutas de señal que se establecen son físicamente independientes entre sí (separadas en el espacio). Cada conexión necesita del establecimiento de un camino físico a través del conmutador que se dedique únicamente a la transferencia de señales entre los dos extremos. El bloque básico de un conmutador consiste en una matriz de conexiones metálicas (o puntos de cruce).

Desventajas de la Conmutación por División en el Espacio

• El número de conexiones crece exponencialmente, lo cual resulta costoso para conmutadores grandes.
• La pérdida de un cruce impide la conexión entre los dos dispositivos cuyas líneas intersecan en ese punto de cruce.
• Las conexiones se utilizan de forma ineficiente.

Para superar estas limitaciones se emplean conmutadores multietapa.

Ventajas de los Conmutadores Multietapa

• El número de conexiones se reduce, aumentando la utilización de las líneas de cruce.
• Existe más de una ruta a través de la red para conectar dos extremos.

2. Conmutación por División en el Tiempo (Time Division Switching)

Involucra la fragmentación de una cadena de bits de menor velocidad en segmentos que compartirán una secuencia de velocidad superior con otras cadenas de bits. Este método permite que múltiples comunicaciones compartan el mismo camino físico en diferentes instantes de tiempo.

Técnicas de Conmutación de Paquetes

1. Datagramas

En el modelo de Datagramas, cada paquete se trata de forma independiente, sin referencia alguna a los paquetes anteriores. Cada nodo elige el siguiente nodo en la ruta del paquete de acuerdo con información recibida de los nodos vecinos acerca de tráfico, fallos en las líneas, etc. De este modo, no todos los paquetes, aunque con el mismo destino, seguirán la misma ruta, pudiendo recibirse desordenados en el último nodo. El nodo final o el destino es el encargado de reordenarlos.

Ventajas del Uso de Datagramas

• Rapidez en el envío: No existe la fase de establecimiento de llamada. Si una estación desea enviar solo uno o pocos paquetes, el envío resulta más rápido.
• Flexibilidad: Como es más rudimentario, resulta más flexible. Si se congestiona una parte de la red, esta se puede evitar, a diferencia de los circuitos virtuales que siguen la ruta predefinida.
• Seguridad ante fallos: Con la utilización de circuitos virtuales, si un nodo falla se perderán todos los circuitos virtuales que atraviesan ese nodo. En el modelo de Datagramas, el tráfico puede ser redirigido.

2. Circuitos Virtuales (Virtual Circuits)

Se establece una ruta previa al envío de los paquetes. Una vez establecida esta ruta, todos los paquetes intercambiados siguen ese camino fijo a través de la red. Dado que el camino es fijo mientras dura la conexión lógica, este es similar a un circuito en redes de conmutación de circuitos, por lo que se le denomina circuito virtual. Además de los datos, cada paquete contiene un identificador de circuito virtual. Cada nodo de la ruta preestablecida sabe hacia dónde dirigir los paquetes, por lo que no necesita de la toma de decisiones de encaminamiento en tiempo real.

Ventajas de los Circuitos Virtuales

• La red puede ofrecer servicios sobre el circuito virtual, incluyendo el mantenimiento del orden secuencial y el control de errores.