Conmutación de circuitos

Red digital en la que dos nodos establecen un canal a través de la red antes de comunicarse

La conmutación de circuitos es un método de implementación de una red de telecomunicaciones en el que dos nodos de red establecen un canal de comunicaciones dedicado ( circuito ) a través de la red antes de que los nodos puedan comunicarse. El circuito garantiza el ancho de banda completo del canal y permanece conectado durante la sesión de comunicación . ^[1] El circuito funciona como si los nodos estuvieran conectados físicamente como con un circuito eléctrico .

La conmutación de circuitos se originó en las redes telefónicas analógicas donde la red creaba un circuito dedicado entre dos teléfonos durante la duración de una llamada telefónica . ^[2] Contrasta con la conmutación de mensajes y la conmutación de paquetes utilizadas en las redes digitales modernas en las que las líneas troncales entre los centros de conmutación transportan datos entre muchos nodos diferentes en forma de paquetes de datos sin circuitos dedicados.

Descripción

El ejemplo más representativo de una red con conmutación de circuitos es la red telefónica analógica primitiva . Cuando se realiza una llamada de un teléfono a otro, los conmutadores dentro de las centrales telefónicas crean un circuito continuo entre los dos teléfonos mientras dura la llamada.

En la conmutación de circuitos, el retardo de bits es constante durante una conexión (a diferencia de la conmutación de paquetes, donde las colas de paquetes pueden causar retrasos de transferencia de paquetes variables y potencialmente indefinidamente largos ). Ningún circuito puede ser degradado por usuarios que compiten porque está protegido contra el uso por parte de otros usuarios que llaman hasta que se libera el circuito y se establece una nueva conexión. Incluso si no se está produciendo ninguna comunicación real, el canal permanece reservado y protegido de los usuarios que compiten.

Aunque la conmutación de circuitos se utiliza habitualmente para conectar circuitos de voz, el concepto de una ruta dedicada que persiste entre dos partes o nodos que se comunican se puede extender a contenido de señal distinto de la voz. La ventaja de utilizar la conmutación de circuitos es que permite una transferencia continua sin la sobrecarga asociada a los paquetes , lo que hace un uso máximo del ancho de banda disponible para esa comunicación. Una desventaja es que puede ser relativamente ineficiente porque la capacidad no utilizada garantizada para una conexión no puede ser utilizada por otras conexiones en la misma red. Además, no se pueden establecer llamadas o se interrumpirán si se interrumpe el circuito.

La llamada

Para el establecimiento y control de llamadas (y otros fines administrativos), es posible utilizar un canal de señalización dedicado independiente desde el nodo final hasta la red. La RDSI es uno de esos servicios que utiliza un canal de señalización independiente, mientras que el servicio telefónico tradicional simple (POTS) no lo hace.

El método para establecer la conexión y monitorear su progreso y finalización a través de la red también puede utilizar un canal de control separado, como en el caso de los enlaces entre centrales telefónicas que utilizan el protocolo de señalización por conmutación de paquetes CCS7 para comunicar la información de configuración y control de la llamada y utilizan TDM para transportar los datos del circuito real.

Las primeras centrales telefónicas eran un ejemplo adecuado de conmutación de circuitos. El abonado solicitaba al operador que se conectara con otro abonado, ya fuera en la misma central o a través de un enlace entre centrales y otro operador. El resultado era una conexión eléctrica física entre los teléfonos de los dos abonados durante la duración de la llamada. El cable de cobre utilizado para la conexión no podía utilizarse para realizar otras llamadas al mismo tiempo, incluso si los abonados no estaban hablando y la línea estaba en silencio.

Alternativas

En la conmutación de circuitos, una ruta y su ancho de banda asociado se reservan desde el origen hasta el destino, lo que hace que la conmutación de circuitos sea relativamente ineficiente ya que la capacidad se reserva independientemente de si la conexión está en uso continuo o no. La conmutación de circuitos contrasta con la conmutación de mensajes y la conmutación de paquetes . ^[3] Ambos métodos pueden hacer un mejor uso del ancho de banda de red disponible entre múltiples sesiones de comunicación en condiciones típicas en redes de comunicación de datos.

La conmutación de mensajes enruta los mensajes en su totalidad, un salto a la vez, es decir, almacena y reenvía el mensaje completo. La conmutación de paquetes divide los datos que se van a transmitir en paquetes que se transmiten a través de la red de forma independiente. En lugar de estar dedicados a una sesión de comunicación a la vez, los enlaces de red son compartidos por paquetes de múltiples sesiones de comunicación que compiten entre sí, lo que da como resultado la pérdida de las garantías de calidad de servicio que proporciona la conmutación de circuitos.

La conmutación de paquetes puede basarse en una comunicación orientada a conexión o en una comunicación sin conexión , es decir, basada en circuitos virtuales o datagramas.

Los circuitos virtuales utilizan tecnología de conmutación de paquetes que emula la conmutación de circuitos, en el sentido de que la conexión se establece antes de que se transfiera cualquier paquete y los paquetes se entregan en orden.

La conmutación de paquetes sin conexión divide los datos que se van a transmitir en paquetes, llamados datagramas , que se transmiten a través de la red de forma independiente. Cada datagrama está etiquetado con su destino y un número de secuencia para ordenar los paquetes relacionados, lo que evita la necesidad de una ruta dedicada para ayudar al paquete a encontrar su camino hacia su destino. Cada datagrama se envía de forma independiente y cada uno puede enrutarse por una ruta diferente. En el destino, el mensaje original se reordena en función del número de paquete para reproducir el mensaje original. Como resultado, las redes de conmutación de paquetes de datagramas no requieren que se establezca un circuito y permiten que muchos pares de nodos se comuniquen simultáneamente a través del mismo canal.

La multiplexación de múltiples conexiones de telecomunicaciones sobre el mismo conductor físico ha sido posible durante mucho tiempo, pero cada canal del enlace multiplexado estaba dedicado a una llamada a la vez o estaba inactivo entre llamadas.

Ejemplos de redes conmutadas por circuitos

Red telefónica pública conmutada (RTPC)
Canal B de RDSI
Servicios de datos conmutados por circuitos (CSD) y datos conmutados por circuitos de alta velocidad (HSCSD) en sistemas celulares como GSM
Kit de datos
X.21 (Utilizado en la red de datos conmutada por circuitos DATEX-L alemana y DATEX escandinava)
Red de malla óptica

Véase también

Red de clos
Teoría de circuitos de conmutación
Conmutación controlada por tiempo : una variante de conmutación de circuitos

Referencias

^ Schneps-Schneppe, MA (1 de enero de 2015). "¿Está volviendo la conmutación de circuitos?". Control automático y ciencias de la computación . 49 (1): 57–65. doi :10.3103/S0146411615010083. ISSN 0146-4116. S2CID 15237860.
^ Metcalfe, Robert M. (mayo de 1973). "Packet Communication". Cambridge: MIT: 1–1, 1–2. Cuando usted hace una llamada telefónica, por ejemplo, el sistema telefónico establece una ruta eléctrica entre usted y la persona a la que está llamando uniendo los cables telefónicos disponibles (circuitos) de extremo a extremo. Para completar su "conexión", las centrales del sistema telefónico (nodos de conmutación) asignan kilómetros de cable en forma de circuitos y mantienen esta asignación durante la duración de su llamada. Por lo tanto, en la conmutación de circuitos, decimos que los circuitos se asignan para llevar conexiones. En la conmutación de circuitos pura, la realización de una conexión requiere una cantidad de nodos de conmutación distantes para unir una ruta continua de extremo a extremo; y, durante la vida de la conexión, sus circuitos constituyentes se dedican a llevar una conversación. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
^ Davies, Donald Watts (1979). Redes informáticas y sus protocolos. Internet Archive. Chichester, [Eng.]; Nueva York : Wiley. pp. 456–477. ISBN 9780471997504.

Enlaces externos

Netheads vs Bellheads por Steve Steinberg
Universidad de Virginia
RFC 3439 Algunas pautas y filosofía de la arquitectura de Internet

[1] Schneps-Schneppe, MA (1 de enero de 2015). "¿Está volviendo la conmutación de circuitos?". Control automático y ciencias de la computación . 49 (1): 57–65. doi :10.3103/S0146411615010083. ISSN 0146-4116. S2CID 15237860.

[2] Metcalfe, Robert M. (mayo de 1973). "Packet Communication". Cambridge: MIT: 1–1, 1–2. Cuando usted hace una llamada telefónica, por ejemplo, el sistema telefónico establece una ruta eléctrica entre usted y la persona a la que está llamando uniendo los cables telefónicos disponibles (circuitos) de extremo a extremo. Para completar su "conexión", las centrales del sistema telefónico (nodos de conmutación) asignan kilómetros de cable en forma de circuitos y mantienen esta asignación durante la duración de su llamada. Por lo tanto, en la conmutación de circuitos, decimos que los circuitos se asignan para llevar conexiones. En la conmutación de circuitos pura, la realización de una conexión requiere una cantidad de nodos de conmutación distantes para unir una ruta continua de extremo a extremo; y, durante la vida de la conexión, sus circuitos constituyentes se dedican a llevar una conversación. {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )

[:4-3] Davies, Donald Watts (1979). Redes informáticas y sus protocolos. Internet Archive. Chichester, [Eng.]; Nueva York : Wiley. pp. 456–477. ISBN 9780471997504.