PDF de programación - Conmutación de paquetes

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Conmutación de paquetes

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación

Basadas parcialmente en el material docente de Lawrie Brown sobre el libro de William
Stallings (Data and Computer Communications)

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I



Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes
4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Paradigmas de conmutación

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Núcleo de la red

•
Interconexión de conmutadores
• ¿Cómo se transfieren los datos

por la red?
– Conmutación de circuitos
– Conmutación de paquetes

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Núcleo de la red

Ejemplo:
2 usuarios

10
0

0

0101101010

0

0101010111

Conmutación de circuitos
• Tres

Establecimiento,

fases:

Transferencia y Desconexión
• RTT en el establecimiento (…)
• Comunicación transparente (...)
• Reserva de recursos:

– Recursos “extremo-a-extremo”
– Ancho de banda, capacidad en los

conmutadores

– Recursos (camino) dedicados: no

se comparten aunque no se usen

– Garantías de calidad
Ineficiente
– Capacidad del canal dedicada

durante la vida del “circuito”

•

– Si no se envían datos la capacidad

se desperdicia

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Conmutación de circuitos
Caso típico: red telefónica conmutada

Más en profundidad más adelante

Núcleo de la red

Ejemplo:
2 usuarios

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0101101010

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0101010111

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Conmutación de circuitos
• ¿ Cómo emplean el mismo medio

de transmisión al mismo tiempo ?

• Técnicas de multiplexación
• Ej:

– Frequency Division Multiplexing

(FDM) (. . .)

FDM

Sin asignar

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tiempo

Núcleo de la red

Ejemplo:
2 usuarios

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0

0

0101101010

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0101010111

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Conmutación de circuitos
• ¿ Cómo emplean el mismo medio

de transmisión al mismo tiempo ?

• Técnicas de multiplexación
• Ej:

– Time Division Multiplexing (TDM) (.

. .)

TDM

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tiempo

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Núcleo de la red

Conmutación de paquetes
• La información se divide en bloques (...)
• Datos + información de control (…)
• Cada paquete contiene información para

llegar al destino

• No se reservan recursos

1000010101010101110010 … … 010101111000010100101

1000010101010101

110010 …

…

… 010101111000

010100101

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Núcleo de la red

Conmutación de paquetes
• Enlaces compartidos por paquetes de

diferentes comunicaciones

• Conversión de velocidad
• Store-and-forward
• Cada paquete usa toda la capacidad del

enlace…

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Núcleo de la red

Conmutación de paquetes
• …pero puede tener que esperar a que otros

se envíen antes

• Multiplexación estadística

– Mejor aprovechamiento de recursos
– Dimensionamiento más complicado

,

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a Multiplexación estadística
Ejemplo
• Cada usuario:

• Conm. Paquetes:

l

– Supongamos N=35 usuarios
– ¿ Cuál es la probabilidad de
que más de 10 usuarios
transmitan a la vez ? (…)

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– 100 Kbps cuando está

activo

– Activos un 10% del tiempo

• Conm. Circuitos:

– 10 usuarios

...

N usuarios

.
.
.

1Mbps

P(> 10activos) < 0.0005

!

a Conmutación de paquetes

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Circuitos virtuales
• Se establece un camino

extremo a extremo
Los paquetes siguen el
camino establecido

•

• Orientado a conexión

a Conmutación de paquetes

,

Datagramas
• Cada nodo toma la decisión
de encaminamiento para
cada datagrama

• Sin conexión

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Circuitos virtuales y datagramas

• Circuitos virtuales

– La red puede proporcionar entrega en orden y

control de errores

– Los paquetes se reenvían más rápido (hay que

pensar menos por cada paquete)

– Menos fiabilidad de la red (es más dificil adaptarse

a que caiga un enlace)

• Datagramas

– No hay establecimiento de circuito (más rápido)
– Más flexible
– Más fiable

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Retardos

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Retardo de transmisión

• Tiempo que tarda el transmisor en colocar los bits en el canal
• Bits por segundo (…)
• Ejemplo:

– Longitud del paquete L = 1.500 Bytes = 12.000 bits
– Tasa de transmisión R = 57.600bps (Tb=17.36µseg)
– Tiempo de transmisión = L/R = 12.000 bits / 57.600bps ≈ 208 mseg

L

0 1 1 0 0 1 0 1

Tb

01010101

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Retardo de propagación

• Tiempo que tarda la señal en llegar al otro extremo del sistema de

transmisión (…)

• Ejemplo:

– Longitud del enlace físico d = 2.000Km
– Velocidad de propagación en el medio s = 200.000 Km/seg
– Retardo de propagación = d/s = 2x106 m / (2x108 m/seg) = 10 mseg
La velocidad de transmisión y la velocidad de propagación son
conceptos muy diferentes

•

0101010101

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Retardos de transmisión y propagación

Tiempo de
propagación

Tiempo de

Transmisión (L/R)

Tiempo de

Propagación (d/s)

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Store-and-forward

• El paquete completo debe llegar al conmutador de

paquetes antes de que lo pueda retransmitir (. . .)

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Tiempo de procesado

• El conmutador debe tomar una decisión para cada

paquete, la cual lleva tiempo (tr)

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Retardo en cola

•

Los paquetes pueden llegar al router a una velocidad mayor que la
capacidad del enlace de salida

• El router los almacena en memoria hasta poder enviarlos
• Esperan en una cola
• Si no queda espacio en memoria para almacenar un paquete,

normalmente éste se pierde (drop-tail policy)

Paquete siendo transmitido

N usuarios

.
.
.

1Mbps

Paquetes en cola

Memoria
disponible

Retardo en cola

• R = tasa de transmisión
L = longitud del paquete
•
•
λ = tasa media de llegadas por
segundo

• ¿ I > 1 ?
• ¿ Llegadas periódicas ?
• ¿ Llegadas en ráfagas ?

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•
•

Llegan λ paquetes por segundo
Llegan λL bps

Intensidad del tráfico:

I =

"L

R

!

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Retardos

Encolado

Transmisión

.
.
.

Propagación

Procesado
en el nodo

dnodo = dproc + dcola + dtrans + dprop

dproc = tiempo de procesado
• Unos microsegundos
dcola = retardo en cola
• Depende de la congestión

!

= L/R, significativo en enlaces de baja velocidad

dtrans = retardo transmisión
•
dprop = retardo propagación
• De unos microseg a centenares de mseg

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Ejemplo
• Conmutación de circuitos

CONNECT

OK

Datos

10
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0

0101101010

0

0101010111

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