Departamento de Sistemas de Comunicación y ControlRedes y Comunicaciones Solucionario Tema 8: Conmutación . Tradicionalmente. Los recursos se asignan bajo demanda. No hay fase de establecimiento ni de liberación. En la conmutación de circuitos. En la conmutación de paquetes. y no hay un tiempo de procesamiento planificado para cada paquete. en la que cada enlace se divide en n canales. tres han sido los métodos de conmutación mas importantes: conmutación de circuitos. 8. Esto significa que no hay ancho de banda reservado en los enlaces. Las redes de conmutación de paquetes también se pueden dividir en dos subcategorías: redes de circuitos virtuales y redes de datagramas. Los paquetes en este enfoque se denominan datagramas.3 . conmutación de paquetes y conmutación de mensajes. Una red de circuitos virtuales es una mezcla entre una red de conmutación de circuitos y una red de datagramas.Tema 8: Conmutación Resumen Una red conmutada consta de una serie de nodos interconectados. En una red de datagramas. no hay asignación de recursos para un paquete. redes de conmutación de paquetes y redes de conmutación de mensajes. denominados conmutadores. los recursos se mantienen dedicados durante la transferencia de datos hasta la fase de liberación. Tiene algunas características de ambas. La conmutación de circuitos tiene lugar en el nivel físico. Hoy en día las redes se pueden dividir en tres amplias categorías: red de conmutación de circuitos. los recursos necesarios tienen que ser reservados durante la fase de establecimiento de la conexión. Una red de conmutación de circuitos está compuesta de conmutadores conectados por enlaces físicos. cada paquete se trata de forma independiente a los otros. puertos de salida. Se puede decir que un conmutador de paquetes tiene cuatro tipos de componentes: puertos de entrada. Un conmutador en una red de conmutación de paquetes tiene una estructura diferente de un conmutador utilizado en una red de conmutación de circuitos. 8.4 .Redes y Comunicaciones La conmutación de circuitos utiliza una de las dos siguientes tecnologías: conmutación por división en el tiempo o conmutación por división en el espacio. un procesador de encaminamiento y un mecanismo de conmutación. Solución: Cuando hay múltiples dispositivos existe un problema para conectarlos y establcer una comunicación uno a uno. Problema 5 ¿Cuál es el papel del campo de dirección en un paquete que viaja a través de una red de datagramas? Solución: 8. Los conmutadores son dispositivos capaces de crear temporalmente conexiones entre dos o más dispositivos enlazados al conmutador. Es más eficiente que usar una topología de estrella y un hub central.5 . Es más práctico que usar una topología de bus.Tema 8: Conmutación Problemas resueltos Problema 1 Describa la necesidad de la conmutación y defina que es un conmutador. La conmutación proporciona una solución práctica al problema de conectar múltiples dispositivos en una red. Problema 3 ¿Cuáles son los dos enfoques de la conmutación de paquetes? Solución: Hay dos métodos de conmutación de paquetes: redes de datagramas y redes de circuitos virtuales. el camino desde un dispositivo a otro está espacialmente separado de otros caminos. La distancia entre las dos partes es de 5000 km. Problema 11 Un camino en una red de conmutación de circuitos digital tiene una tasa de datos de 1 Mbps. el bloqueo se refiere a las veces en las que una entrada no puede conectarse a una salida porque no hay un camino disponible entre ellas ya que todos los posibles conmutadores intermedios están ocupados. La unidad de control envía la entrada al correcto dispositivo de salida. Se requiere el intercambio de 1000 bits para las fases de establecimiento y liberación. Las entradas y las salidas están conectadas usando una rejilla de microconmutadores electrónicos.6 .Redes y Comunicaciones El campo de dirección define el direccionamiento Terminal a Terminal (origen a destino). Problema 7 Compare los conmutadores por división en el tiempo y en el espacio. Solución: En los conmutadores por división de espacio. 8. las entradas son divididas en el tiempo usando TDM. Solución: En un conmutador multietapa. La dirección destino de la cabecera se mantiene durante todo el recorrido del paquete. Problema 9 Defina el concepto de bloqueo en una red conmutada. Una solución al bloqueo es aumentar el número de conmutadores intermedios basados en el criterio de Clos. En los conmutadores por división de tiempo. ¿Se puede hacer alguna inferencia? Solución: Se asume que la fase de establecimiento es una comunicación de dos caminos: por lo que el retardo causado por el establecimiento es la suma del tiempo de propagación de la petición de la computadora origen. 78 + 25 + 1 = 104 ms 8. el tiempo de transferencia de la señal de petición y el tiempo de propagación de la confirmación desde la computadora destino y el tiempo de transferencia de la señal de confirmación. ¿Cuál es el retardo total si se intercambian 1000 bits de datos durante la fase de transferencia? b.7 .Tema 8: Conmutación Responda a las siguientes preguntas teniendo en cuenta que la velocidad de propagación es de 2 × 108 m: a. ¿Cuál es el retardo total si se intercambian 1. Estas dos fases son comunes para los tres casos.000. Finalmente. Encuentre el retardo por cada 1000 bits de datos para cada uno de los casos anteriores y compárelos.000 bits de datos durante la fase de transferencia? c. el retardo para estas dos fases puede ser calculado como tres retardos de propagación y tres retardos de transmisión: 3 [(5000 km)/ (2 ×108 m/s)]+ 3 [(1000 bits/1 Mbps)] = 75 ms + 3 ms = 78 ms Se asume que la transferencia de datos es en una dirección. La fase de liberación es una comunicación de un camino: el receptor solicita la desconexión. el retardo total es: retardo de establecimiento y liberación + retardo de propagación + retardo de transmisión a. ¿Cuál es el retardo total si se intercambian 100.000 bits de datos durante la fase transferencia? d. por lo que el retardo sería el tiempo de propagación más el tiempo de transferencia de los datos. Entonces. 78 + 25 + 100 = 203 ms c.03 ms.1. 78 + 25 + 1000 = 1103 ms d. ¿Por qué la red de conmutación de circuitos necesita direccionamiento extremo a extremo durante la fase establecimiento y de liberación? ¿Por qué no se necesita direccionamiento durante la fase de transferencia de datos para este tipo de red? b.1 (Tabla 8. Problema 13 La transmisión de información en cualquier red involucra dirección extremo a extremo y en algunos casos direccionamiento local (como el VCI). En el caso b) se tienen 203 / 100 = 2.8 . El ratio para el caso c) es el más pequeño porque se usa el mismo tiempo de establecimiento y liberación para enviar más datos. En el caso c) se tiene 1103 / 1000 = 1.Redes y Comunicaciones b. Responda a las siguientes preguntas: a.103 ms. En el caso a) se tienen 104 m. ¿Por qué una red de datagramas solo necesita direccionamiento durante la fase de transferencia y no lo necesita durante la fase de establecimiento y liberación? c. ¿Por qué una red de circuitos virtuales necesita direcciones durante las tres fases? TABLA 8. Elemento de la señal frente a elemento de datos. Solución: 8.2 del libro de texto) muestra los tipos de redes y el mecanismo de direccionamiento utilizado en cada uno de ellos. La Tabla 8. Las entradas pueden ser las mismas incluso si no hay actividad en la red. En una red de circuitos virtuales. cada paquete es independiente. No es necesario posteriores direccionamientos. los datos viajan a través de los recursos reservados. En otras palabras. está la necesidad del direccionamiento Terminal a Terminal durante las fases de establecimiento y liberación para crear la entrada correspondiente en la tabla de conmutación. Problema 15 Una entrada en la tabla de conmutación de una red de circuitos virtuales se crea normalmente durante la fase de establecimiento y es borrada durante la fase de liberación. Una vez que la conexión está hecha. sin embargo. b.9 . las entradas en la tabla de encaminamiento de una red de datagramas no dependen de las conexiones actuales. la actividad en la red. por lo tanto. Durante la fase de transferencia de datos. necesita llevar una dirección Terminal a Terminal. Cada paquete. Las tablas de encaminamiento. c. cada paquete necesita llevar un identificador de circuito virtual para mostrar que circuito virtual sigue el paquete particular. No hay fases de establecimiento ni liberación en una red de datagramas (transmisión sin conexión). La entrada está hecha para cada solicitud de conexión. Los conmutadores permanecen conectados durante la duración de la transferencia de los datos. ¿Puede explicar la razón de estas dos características 8. El rutado de un paquete es hecho para cada paquete individual.Tema 8: Conmutación a. En una red de conmutación de circuitos: el direccionamiento Terminal a Terminal es necesario durante la fase de establecimiento y liberación para crear la conexión para la fase de transferencia de todos los datos. se actualizan si hay cambios en la red. En una red de datagramas. ellas muestran la configuración de la red y como los paquetes deberían ser encaminados al destino final. las entradas en este tipo de redes reflejan las conexiones actuales. Las entradas en la tabla de enrutamiento son permanentes y hechas por otros procesos tales como los protocolos de enrutamiento. En contraste. En el caso de una red de conmutación de circuitos. Problema 17 La Figura 8. Encuentre el puerto de salida para los paquetes con las siguientes direcciones de destino: Paquete 1: 7176 Paquete 2: 1233 Paquete 3: 8766 Paquete 4: 9144 8. Estos dos tipos de redes son consideradas orientadas a conexión. una conexión física se establece durante la fase de establecimiento y se rompe durante la fase de liberación.10 . recibe un paquete y consulta su tabla la información de rutado. Este tipo de red se considera sin conexión. en este tipo de redes. una conexión virtual se hace durante la fase de establecimiento y se rompe durante la fase de liberación. En cualquier momento un conmutador. En el caso de la red de datagramas no se hace ninguna conexión. La conexión es virtual porque es una entrada en la tabla. Una conexión necesita que se haga antes de que la transferencia de datos tenga lugar. En el caso de redes de circuitos virtuales.Redes y Comunicaciones diferentes? ¿Se puede decir que una red de circuitos virtuales es una red orientada a conexión y una red de datagrama una red no orientada a conexión debido a las características anteriores? Solución: En redes de conmutación de circuitos y circuitos virtuales se trata con conexiones.27 del libro de texto) muestra un conmutador (encaminador) en una red de de datagramas.1 (Figura 8. VCI)? Solución: a.1. las direcciones de destino son únicas.17. Solución: Paquete 1: 2 Paquete 2: 3 Paquete 3: 3 Paquete 4: 2 Problema 19 Responda a las siguientes preguntas: a.Tema 8: Conmutación FIGURA 8. En una red de datagramas. b. ¿Puede una tabla de conmutación en una red de circuitos virtuales tener dos entradas con el mismo número de puerto de entrada? ¿Con el mismo número de puerto de salida? ¿Con el mismo VCI entrante? ¿Con los mismos valores de entrada (puerto. VCI)? ¿Con los mismos valores de salida (puerto. 8. Datos para el ejercicio 8. ¿Puede una tabla de encaminamiento en una red de datagramas tener dos entradas con la misma dirección de destino? Razone la respuesta. Ellas no pueden estar duplicadas en la tabla de rutas.11 . Un VCI es único sólo en relación a un puerto. a. Si n < k. VCI).Redes y Comunicaciones b. Calcule el número total de puntos de cruce. a. no se pueden tener dos entradas con el mismo par (puerto. Sin embargo. Sin embargo. un conmutador de barras cruzadas de n × k es como un demultiplexor que divide n entradas en k salidas. la combinación (puerto. Si n > k. necesitamos saber que un multiplexor regular como el explicado en el Tema 6 es n × 1. En una red de conmutación de circuitos. Dibuje un diagrama con esta configuración. Se utilizan 10 conmutadores de barras cruzadas en la primera y tercera etapa y 6 conmutadores de barras cruzadas en la etapa intermedia.12 . Se pueden tener dos entradas con los mismos VCIs. Problema 21 Considere un conmutador de barras cruzadas de n × k con n entradas y k salidas. ¿Se puede decir que el conmutador actúa como un multiplexador si n > k? b. un conmutador de barras cruzadas de n × k es como un multiplexor que combina n entradas en k salidas. b. Problema 23 Se necesita un conmutador por división en el espacio de tres etapas con N = 100. Sin embargo. b. 8. ¿Se puede decir que el conmutador actúa como un demultiplexor si n < k? Solución: a. Esto significa que se pueden tener dos entradas con los mismos puertos de entrada o salida. Los VCIs son locales. VCI) es única. En otras palabras. necesitamos saber que un de demultiplexor regular como el explicado en el Tema 6 es 1 × n. 13 . Solución: a. b. lo que significa que hay 100 conexiones simultáneas. Sólo son posibles seis conexiones simultáneas para cada conmutador de barras cruzadas en el primer estado. d. todas las líneas de entrada pueden tener una conexión al mismo tiempo. FIGURA 8. d. Problema 25 8.2. Encuentre el factor de bloqueo. Encuentre el número posible de conexiones simultáneas si se utiliza un único conmutador de barras cruzadas (100 × 100). Esto significa que el número total de conexiones simultáneas es 60. El factor de bloqueo es 60/100 o 60 por ciento. Encuentre el número posible de conexiones simultáneas. Si se usa un conmutador de barras cruzadas (100 × 100). e. la tasa de número de conexiones en c y d. e.Tema 8: Conmutación c. Ejercicio 23. Se puede calcular el número de puntos de cruce como: número de puntos de cruce = 10 (10 × 6) + 6 (10 × 10) + 10 (6 × 10) = 1800 c. b. Utilizando un único conmutador de barras cruzadas. ¿Cuál es el número de puntos de cruce en cada uno de los siguientes casos? a. Se puede usar n = (N/2)1/2 =23 y escoger k = 2n − 1 = 45. Con menos de 200000 puntos de cruce podemos diseñar un conmutador de tres etapas.14 . El número total de puntos de cruce es 178200. El total de puntos de cruce = n × m = N2 = 10002 = 1000000 b.Redes y Comunicaciones Se necesita disponer de un conmutador por división en el espacio con 1000 entradas y salidas. Solución: a. 8. Utilizando un conmutador multietapa basado en el criterio de Clos. El total de puntos de cruce ≥ 4Ν [(2Ν)1/2 − 1] ≥ 174886.