INIDICE

CONMUTACION DE CIRCUITOS Y PAQUETES

1. CONMUTACIÓN--------------------------------------------------------------------------------------------pag 12. CONMUTACION DE CIRCUITOS---------------------------------------------------------------------pag 1-2

2.1 REDES DE CONMUTACION DE CIRCUITOS----------------------------------------------------pag 32.1.1 PASOS PARA EL INTERCAMBIO DE INFORMACION EN CONMUTACION DE

CIRCUITOS----------------------------------------------------------------------------------pag 42.1.2 ARQUITECTURA DE CONMUTACION DE CIRCUITOS----------------------------pag 5

2.2 CONCEPTOS DE CC----------------------------------------------------------------------------------pag 62.3 TIPOS DE CC

2.3.1 CONMUTACIÓN POR LA CAPACIDAD O NO DE BLOQUEAR LAS COMUNICACIONES------------------------------------------------------------------------pag 6

2.3.2 CONMUTACIÓN POR DIVISIÓN EN EL ESPACIO-------------------pag 7

2.3.3 CONMUTACIÓN POR DIVISIÓN EN EL TIEMPO------------------pag 8-9

2.4VENTAJA DESVENTAJAS DE LA CC-------------------------------------pag 10-11

2.5SEÑALIZACION DE CONTROL---------------------------------------------pag 122.5.1 FUNCIONES---------------------------------------------------------pag 132.5.2 LOCALIZACION-----------------------------------------------------pag 142.5.3 SEÑALIZACION POR CANAL COMUN---------------------------pag 15-

162.5.4 SISTEMA DE SEÑALIZACION N° 7---------------------------------pag

162.5.4.1 Elementos de la red de

señalización--------------------------pag 172.5.4.2 Estructuras de la red de

señalización-------------------------pag 183. CONMUTACION DE PAQUETES

3.1PRINCIPIOS DE LA CONMUTACIÓN DE PAQUETES------------------------pag 19

3.2 DEFINICION DE PAQUETES-------------------------------------------------pag 19

3.3VENTAJAS FRENTE A CC------------------------------------------------------pag 19

3.4TECNICAS DE CONMUTACION DE PAQUETES------------------------------pag 203.4.1 DATAGRAMAS---------------------------------------------------------pag

203.4.2 CIRCUITOS VIRTUALES ---------------------------------------------pag

213.5TAMAÑO DEL PAQUETE ------------------------------------------------------pag

213.6COMPARACIONES TÉCNICAS ENTRE LA CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS

Y DE PAQUETES -----------------------------------------------------------------pag 22-23

3.7 FUNCIONAMIENTO INTERNO Y EXTERNO-----------------------------pag 24-25

3.8 ENCAMINAMIENTO 3.8.1 CARACTERISTICAS---------------------------------------------------pag

263.8.2 CRITERIOS DE FUNCIONAMIENTO---------------------------------pag

273.8.3 ESTRATEGIAS DE ENCAMINAMIENTO------------------------------pag

283.9X25

3.9.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS---------------------------------pag 29

3.9.2 FORMATO DE PAQUETES--------------------------------------------pag 30

3.9.3 MULTIPLEXACION------------------------------------------------pag 31-32

3.9.4 SECUENCIA DE PAQUETES---------------------------------------pag 33-34

CONMUTACION DE CIRCUITOS Y PAQUETES

1. CONMUTACIÓN

En las redes de comunicaciones, la conmutación se considera como la acción de establecer una vía, un camino, de extremo a extremo entre dos puntos, un emisor (Tx) y un receptor (Rx) a través de nodos o equipos de transmisión. La conmutación permite la entrega de la señal desde el origen hasta el destino requerido.

Básicamente, existen dos tipos básicos de arquitecturas de redes de comunicación: conmutación de circuitos y conmutación de paquetes. En la conmutación de circuitos, el camino (llamado “circuito”) entre los extremos del proceso de comunicación se mantiene de forma permanente mientras dura la comunicación, de forma que es posible mantener un flujo continuo de información entre dichos extremos. Este es el caso de la telefonía convencional. En la conmutación de paquetes, no existe un circuito permanente entre los extremos y, la red, simplemente, se dedica a encaminar paquete a paquete la información entre los usuarios.

2. CONMUTACION DE CIRCUITOS

Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias (e incluso a no tan largas), generalmente deben pasar por varios nodos intermedios. Estos nodos son los encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino.

En conmutación de circuitos, los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna forma, sólo se encargan de encaminarlos a su destino.

En redes de comunicación conmutadas, los datos que entren en las redes provenientes de alguna de las estaciones, son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino.

Hay nodos sólo conectados a otros nodos y su única misión es conmutar los datos internamente a la red. También hay nodos conectados a estaciones y a otros nodos, por lo que deben de añadir a su función como nodo, la aceptación y emisión de datos de las estaciones que se conectan.

Los enlaces entre nodos están multiplexados en el tiempo o por división de frecuencias.

Generalmente hay más de un camino entre dos estaciones, para así poder desviar los datos por el camino menos colapsado.

Para redes de área amplia, generalmente se utilizan otras técnicas de conmutación: conmutación de circuitos y conmutación de paquetes.

Es aquella en la que los equipos de conmutación deben establecer un camino físico entre los medios de comunicación previa a la conexión entre los usuarios. Este camino permanece activo durante la comunicación entre los usuarios, liberándose al terminar la comunicación.

Ejemplo: Red Telefónica Conmutada. Su funcionamiento pasa por las siguientes etapas:

SolicitudEstablecimiento

Transferencia de archivosLiberación de conexión.

2.1 REDES DE CONMUTACION DE CIRCUITOS

2.1.1 PASOS PARA EL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN EN CONMUTACION DE CIRCUITOS

Para cada conexión entre dos estaciones, los nodos intermedios dedican un canal lógico a dicha conexión. Para establecer el contacto y el paso de la información de estación a estación a través de los nodos intermedios, se requieren estos pasos:

2.1.1.1      Establecimiento del circuito: el emisor solicita a un cierto nodo el establecimiento de conexión hacia una estación receptora. Este nodo es el encargado de dedicar uno de sus canales lógicos a la estación emisora (suele existir de antemano). Este nodo es el encargado de encontrar los nodos intermedios para llegar a la estación receptora, y para ello tiene en cuenta ciertos criterios de encaminamiento, coste, etc...

2.1.1.2      Transferencia de datos : una vez establecido el circuito exclusivo para esta transmisión ( cada nodo reserva un canal para esta transmisión ) , la estación se transmite desde el emisor hasta el receptor conmutando sin demoras de nodo en nodo ( ya que estos nodos tienen reservado un canal lógico para ella ) .

2.1.1.3.      Desconexión del circuito : una vez terminada la transferencia , el emisor o el receptor indican a su nodo más inmediato que ha finalizado la conexión , y este nodo informa al siguiente de este hecho y luego libera el canal dedicado. Así de nodo en nodo hasta que todos han liberado este canal dedicado.

Debido a que cada nodo conmutador debe saber organizar el tráfico y las conmutaciones, éstos deben tener la suficiente "inteligencia" como para realizar su labor eficientemente.

La conmutación de circuitos suele ser bastante ineficiente ya que los canales están reservados aunque no circulen datos a través de ellos.

Para tráfico de voz, en que suelen circular datos (voz) continuamente, puede ser un método bastante eficaz ya que el único retardo es el establecimiento de la conexión, y luego no hay retardos de nodo en nodo (al estar ya establecido el canal y no tener que procesar ningún nodo ninguna información).

2.1.2 ARQUITECTURA DE CONMUTACION DE CIRCUITOS

La red pública de telefonía utiliza conmutación de circuitos. Su arquitectura es la siguiente:

v     Abonados : son las estaciones de la red .

v     Bucle local : es la conexión del abonado a la red . Esta conexión, como es de corta distancia, se suele hacer con un par trenzado .

v     Centrales : son aquellos nodos a los que se conectan los abonados ( centrales finales ) o nodos intermedios entre nodo y nodo ( centrales intermedias ) .

v     Líneas principales : son las líneas que conectan nodo a nodo . Suelen usar multiplicación por división en frecuencias o por división en el tiempo.

La conmutación de circuitos , a pesar de sus deficiencias es el sistema más utilizado para conectar sistemas informáticos entre sí a largas distancias debido a la profusión e interconexión que existe ( debido al auge del teléfono ) y a que una vez establecido el circuito , la red se comporta como si fuera una conexión directa entre las dos estaciones , ahorrando bastante lógica de control .

2.2 CONCEPTOS DE CONMUTACION DE CIRCUITOS

Cada nodo de conmutación de circuitos consta básicamente de un conmutador digital, circuito que tiene una serie de conexiones al exterior (cada una es un canal) y una lógica de puertas interna que conecta unos canales con otros cuando se requieren estas conexiones. Por lo que dos canales conectados por el conmutador es como si estuvieran unidos sin interrupción. El conmutador posee la lógica de control suficiente para conectar y desconectar canales conforme sea necesario. Estos conmutadores deben permitir conexión full-dúplex (típica en telefonía).

El conmutador se compone de:

Unidad de control : Establece, gestiona y corta las conexiones conforme se le requieran al sistema.

Conmutador Digital: Proporciona un camino para la señal de una forma transparente entre cualesquiera dos dispositivos que estén conectados.

Interfaz de red : Incluye las funciones y hardware para conectar los dispositivos digitales (y analógicos) a la red.

2.3 TIPOS DE CONMUTACION DE CIRCUITOS

2.3.1 CONMUTACIÓN POR LA CAPACIDAD O NO DE BLOQUEAR LAS COMUNICACIONES

Hay dos tipos básicos de redes respecto a su capacidad o no de bloquear las comunicaciones entre dos estaciones:

Bloqueantes : Aquellas que impiden una conexión cuando no es posible dedicar canales para ella (por ejemplo en telefonía ya que no suele haber muchos teléfonos funcionando a la vez al ser las conexiones relativamente cortas).

No bloqueantes : Aquellas que siempre disponen de algún canal para cada conexión (esto debe ser así para conexiones entre sistemas informáticos en los que la conexión típica es de larga duración).

2.3.2 CONMUTACIÓN POR DIVISIÓN EN EL ESPACIO

Son conmutadores en los que las conexiones entre líneas de entrada y salida son conexiones físicas (generalmente con matrices de puertas físicas que se cierran o abren).

Los conmutadores cross-bar tienen las siguientes limitaciones:

Al crecer el número de líneas de conexión, deben crecer con el cuadrado, los puntos de cruce; algo muy costoso.

La pérdida de un punto de cruce impide el establecimiento de la conexión entre los dispositivos cuyas líneas se cruzan en ese punto.

Los puntos de cruce se utilizan ineficientemente incluso cuando todos los dispositivos estén activos. Sólo una fracción de los puntos de cruce estarán habilitados.

Para evitar estas limitaciones se emplean:

Conmutadores de múltiples etapas tal que:- El nº de puntos de cruce se reduce

(N=10 líneas M1=100, M2=48).

- Hay más de un camino posible a través de la red para conectar dos estaciones, aumentando así la seguridad.

Evidentemente, el sistema de control de una red multietapa es más complejo. Para establecer un camino en una red de una etapa, se necesita habilitar un punto. En una red multietapa se han de habilitar las puertas que permiten obtener un

camino libre: por tanto, son bloqueantes(los cross-bar no lo son).

Los conmutadores con múltiples etapas solucionan algunos de los inconvenientes anteriores:

Se reduce el número de puntos de cruce.Hay más de un camino posible entre dos líneas.

Estos sistemas deben de ser bloqueantes.

2.3.3 CONMUTACIÓN POR DIVISIÓN EN EL TIEMPO

La multiplexación por división en tiempo (TDM, Time Division Multiplexing) permite que varias señales compartan una única línea de transmisión separándolas en el tiempo en diferentes intervalos temporales (slots). Las muestras se organizan secuencialmente para formar una trama de n slots. Un slot puede corresponder a un bit/byte/bloque de datos. El origen y el destino de los datos son conocidos en cada slot por lo que se NO requiere direccionamiento.

El mecanismo TDM síncrono consiste en que cada línea pasa sus datos a través de una memoria o buffer y se forma una trama con los datos de todas las líneas que se envía hasta el destino, donde se efectúa la operación inversa de extracción de los datos.

El conmutador de bus TDM presenta una ventaja sobre el conmutador por división en espacio en términos de uso eficiente de las puertas o puntos de cruce. Para N líneas, el bus TDM requiere 2N puertas (en cross-bar, N2, y en una red multietapa eficiente, NN).

EJ1. Un sistema de 100 líneas full-duplex a 19200bps, puede implementarse como bus TDM a 1.92Mbps, o red multietapa con 200 líneas a 19.2Kbps conectadas a un bus de 2Mbps en el que aprox. la mitad de las líneas pueden conectarse simultáneamente.

EJ2. Trama MIC30+2 (bus TDM)

Intercambio de Slots en el Tiempo

El bloque básico para construir muchos de los conmutadores por división en el tiempo es el mecanismo TSI (Time-Slot Interchange). Una unidad TSI opera en un bus TDM síncrono intercambiando parejas de slots o ranuras para asegurar el funcionamiento full-duplex.

Se muestra cómo la línea de entrada roja se conecta con la línea de salida azul y viceversa.

Las N líneas de entrada se pasan a través de un multiplexor síncrono para formar la trama TDM con N slots. Para asegurar la interconexión, los slots correspondientes a 2 entradas se intercambian y así se consigue la conexión full-duplex entre las dos líneas.

El mecanismo TSI de intercambio está basado en el almacenamiento de los datos que llegan al TSI sobre una memoria (buffer) que reorganizan los slots en la trama de salida atendiendo a las conexiones existentes. Sin embargo, el tamaño de tales conmutadores (el nº de conexiones que permiten) está limitado por la velocidad de acceso a memoria

(por ej., para un sistema de 24 fuentes a 64Kbps con 8 bits por slot, la tasa de llegada es de 192000slots por segundo, y el tiempo de acceso a memoria será 1/(2·192000) 2.6ms)

Conexión de Slots TSI – Concatenación T&S

Para poder disponer de mayor nº de conexiones y además disminuir los retardos, se utilizan varias unidades TSI. Para conectar 2 canales que entran en una unidad TSI se intercambian sus slots temporales. Para conectar un canal de una trama TDM que entra en una unidad TSI con un canal de otra trama TDM que entra en otra TSI diferente, será preciso emplear algún tipo de multiplexación por división en el espacio. Naturalmente, no queremos conmutar todos los slots de una trama con los de la otra, lo que se desea es establecer la conmutación de un slot con otro en cada instante. Esta técnica se conoce como TMS (Time-Multiplex Switching) y consiste en la conexión de slots correspondientes a diferentes unidades TSI.

Mediante la concatenación de unidades TMS y TSI se pueden construir estructuras multi-etapa, designadas por la secuencia de las mismas y denotadas con las letras S y T, respectivamente.

Un ejemplo es la red de 2 etapas, que es de tipo bloqueante. Para evitar el bloqueo se emplean 3 o más etapas en estructuras del tipo: TST – TSSST – STS – SSTSS - TSTST

2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA CONMUTACION DE CIRCUITOS

Ventajas

La transmisión se realiza en tiempo real, siendo adecuado para comunicación de voz y video.

Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienen en la comunicación disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesión.

No hay contención. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la máxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de banda ni el tiempo de uso.

El circuito es fijo. Dado que se dedica un circuito físico específicamente para esa sesión de comunicación, una vez establecido el circuito no hay pérdidas de tiempo calculando y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. Cada nodo intermedio tiene una sola ruta para los paquetes entrantes y salientes que pertenecen a una sesión específica.

Simplicidad en la gestión de los nodos intermedios. Una vez que se ha establecido el circuito físico, no hay que tomar más decisiones para encaminar los datos entre el origen y el destino.

Desventajas

Retraso en el inicio de la comunicación. Se necesita un tiempo para realizar la conexión, lo que conlleva un retraso en la transmisión de la información.

Acaparamiento (bloqueo) de recursos. No se aprovecha el circuito en los instantes de tiempo en que no hay transmisión entre las partes. Se desperdicia ancho de banda mientras las partes no están comunicándose.

El circuito es fijo. No se reajusta la ruta de comunicación, adaptándola en cada posible instante al camino de menor costo entre los nodos. Una vez que se ha establecido el circuito, no se aprovechan los posibles caminos alternativos con menor coste que puedan surgir durante la sesión.

Poco tolerante a fallos. Si un nodo intermedio falla, todo el circuito se viene abajo. Hay que volver a establecer conexiones desde el principio.

“Cuando un usuario o computadora hacen una llamada telefónica, el equipo de conmutación del sistema telefónico busca una trayectoria física de “cobre” (lo que incluye la fibra y la radio) que vaya desde el teléfono propio al del receptor. En la figura una vez que se ha establecido una llamada, existe una trayectoria dedicada entre ambos extremos y continuará existiendo hasta que termine la llamada.”

2.5 SEÑALIZACIÓN DE CONTROL

En las redes de conmutación de circuitos, las señales de control constituyen el medio mediante el que se gestiona la red y por el por que se establecen, mantienen y finalizan las llamadas. Tanto la gestión de las llamadas como la gestión de la red necesitan que se intercambie información entre el abonado y los conmutadores, entre los conmutadores entre si y entre los conmutadores y el centro de gestión de red.

2.5.1 FUNCIONES DE SEÑALIZACION

Las señales de control afectan a varios aspectos relativos al funcionamiento de la red, incluyendo tanto a los servicios de la red visibles por el abonado como a los procedimientos internos. A medida que la red se hace más compleja, crece necesariamente el número de funciones que se realizan a través de la señalización de control. Entre las funciones más importantes se encuentran las siguientes:

o Comunicación audible con el abonado, que incluye el tono de marcar, el tono de llamada, la serial de ocupado, etc.

o Transmisión del número marcado a las centrales de conmutación, que trataran de establecer de una conexión.

o Transmisión de información entre los conmutadores indicando que una llamada dada no se puede establecer.

o Transmisión de información entre conmutadores indicando que una llamada ha finalizado y que la ruta puede desconectarse.

o Generación de la señal que hace que el teléfono suene.o Transmisión de información con fines de tarifación.o Transmisión de información indicando el estado de los equipos y líneas

principales de la red. Esta información se puede emplear con fines de encaminamiento y mantenimiento.

o Transmisión de información utilizada para el diagnóstico y aislamiento de fallos en el sistema.

o Control de equipos especiales tales como equipos para canales vía satélite.

Como ejemplo del empleo de la señalización de control considérese la secuencia de conexión telefónica típica desde una línea a otra en la misma central:

Ambos teléfonos deben estar libres (colgados) antes de la llamada. Esta empieza cuando uno de los abonados coge el auricular (descuelga), lo cual se indica automáticamente al conmutador de la central final a la que está conectado.

El conmutador responde con un tono audible de marcar, señalizando al abonado que puede marcar el número deseado.

El abonado llamante marca el número, lo cual se comunica al conmutador como la dirección del abonado de destino.

Si el abonado llamado no está ocupado, el conmutador lo alerta acerca de la llamada entrante enviando una serial de llamada que provoca que el teléfono suene.

El conmutador proporciona realimentación al abonado llamante:a) Si el abonado destino no está ocupado, el conmutador devuelve

un tono audible de llamada al abonado origen mientras que simultáneamente se envía la señal de llamada al abonado llamado.

b) Si el destino está ocupado, el conmutador envía una señal audible de ocupado al llamante.

c) Si la llamada no puede establecerse a través del conmutador, este envía un mensaje audible de «reintento» al abonado llamante.

El destino acepta la llamada levantando el auricular (descolgando), lo que se comunica automáticamente al conmutador.

El conmutador corta la serial y el tono de llamada, estableciendo una conexión entre los dos abonados.

La conexión se libera cuando una de las dos partes cuelga.

Cuando el abonado llamado está conectado a un conmutador diferente al que está conectado el abonado origen, son necesarias las siguientes funciones de señalización en los enlaces que unen dos conmutadores:

1. El conmutador origen ocupa un enlace libre entre ambos conmutadores, envía una indicación de descolgar a través del enlace y solicita una registro al otro conmutador para comunicar la dirección destino.

2. El conmutador final envía una señal de descolgar seguida por una de colgar, conocida como «parpadeo» o «guiño». Esto indica que el registro está preparado.

3. El conmutador origen envía los dígitos de la dirección al conmutador final.

Las funciones realizadas por las señales de control se pueden agrupar básicamente las categorías de supervisión, de direccionamiento, de información sobre la llamada y de gestión de la red.

Señales de supervisión para referirnos a señales de control de carácter binario activado/desactivado, verdadero/falso), tales como solicitud de servicio, respuesta, aviso y retorno a desocupado. Estas señales se encargan de informar acerca de la disponibilidad del abonado llamado y de los recursos de la red necesarios.

Las señales de direccionamiento identifican al abonado. Inicialmente se genera una señal de dirección por parte de un abonado origen cuando marca un número de teléfono.

La dirección resultante se puede propagar a través de la red para permitir el encaminamiento y así localizar y hacer que suene el teléfono del abonado destino.

Las señales de información sobre la llamada proporcionan al abonado información acerca del estado de la llamada y son señales audibles y se emplean para el establecimiento y cierre de la llamada.

Las señales de gestión de red se utilizan para el mantenimiento y funcionamiento general de la red. Estas señales pueden tener forma de mensajes como por ejemplo una lista de rutas predefinidas enviadas a una estación para la actualización de sus tablas de encaminamiento.

2.5.2 LOCALIZACION DE LA SEÑALIZACION

1 Es necesario considerar la señalización de control en dos contextos: la señalización entre el abonado y la red y la señalización dentro de la red. Generalmente, la señalización funciona de forma diferente en estos dos contextos.

2 La señalización entre un teléfono, o cualquier otro dispositivo de abonado, y la oficina de conmutación a la que se encuentra conectado se determina, en gran medida, por las características del dispositivo del abonado y por las necesidades del usuario. Las señales dentro de la red corresponden completamente a intercambios entre computadores. Esta señalización interna no se ocupa solo de la gestión de llamadas del abonado, sino también de la gestión de la propia red. Así, para la señalización interna se necesita un conjunto de órdenes, respuestas y parámetros más complejo.

3 Dado que se utilizan dos técnicas de señalización diferentes, la central local de conmutación a la que está conectado el abonado debe proporcionar una correspondencia o traducción entre la técnica de señalización relativamente poco compleja usada por el abonado y la técnica de mayor complejidad utilizada internamente en la red.

2.5.3 SEÑALIZACION POR CANAL COMUN

La señalización de control tradicional en redes de conmutación de circuitos se ha realizado a través de la propia línea principal o intracanal. En la técnica de señalización intracanal se usa el mismo canal para las señales de control y la llamada propiamente dicha. Esta señalización comienza en el abonado origen y sigue la misma ruta que la llamada. Existen dos formas de señalización intracanal:

Intrabanda en donde se usa la misma banda de frecuencias que las señales de voz que se transmiten, con la ventaja de que las señales de control tienen las mismas propiedades electromagnéticas que las señales de voz, pudiendo llegar a los mismos lugares que éstas.

Fuera de banda en donde se aprovecha el hecho de que las señales de voz no utilizan todo el ancho de banda de 4 Khz. asignado, y se hace uso de una banda de señalización estrecha e independiente para el envío de señales de control, con la ventaja de que estas señales, se pueden enviar también cuando no hay voz en el canal, lo que permite la supervisión y control continuos de la llamada.

La señalización intrabanda tiene una serie de desventajas para las actuales redes de telecomunicaciones públicas, como son: a) La velocidad de transferencia de información se encuentra bastante limitada. b) Un canal de voz en uso sólo puede ser utilizado por las señales de control cuando no hay señales de voz en el circuito.

La señalización fuera de banda tiene como desventaja:

a) El pequeño ancho debanda. b) Es difícil transmitir a tiempo los mensajes de control.

Otra desventaja de la señalización intracanal es el retardo existente desde que un abonado introduce una dirección (marca el número) hasta que la conexión se establece.

Hay que reducir este retardo para las nuevas aplicaciones controladas por computador, en donde las transacciones son mensajes cortos y el tiempo de establecimiento de llamada representa una parte importante del tiempo de la transacción total.

Estas desventajas se pueden evitar mediante la señalización por canal común en donde las señales de control se transmiten por rutas completamente independientes de los canales de voz, pudiendo agruparse las señales de control de varios canales de voz en un canal común. Las señales de control son mensajes que se transfieren entre los conmutadores y entre el conmutador y el centro de gestión de red. De este modo la señalización de control de red es una red distribuida de computadores que se especializan en el transporte de mensajes de control cortos.

Hay dos modos de funcionamiento en la señalización por canal común:

El modo asociado en donde el canal común va en paralelo (asociado) a lo largo de toda la línea a los grupos de enlace entre conmutadores. Las señales de control van en canales diferentes a las señales de abonado y dentro de un mismo conmutador las señales de control se encaminan hacia un procesador de señales de control.

Modo no asociado que es más potente pero más complejo. En este modo se hace crecer la red añadiendo puntos de conmutación especializados llamados puntos de transferencia de la señal. En este caso no existe una asignación o correspondencia ni definitiva ni sencilla entre los canales de control y los grupos de enlace y como consecuencia existen dos redes separadas con enlaces entre ellas. Con esta configuración de red se puede establecer uno o más puntos centrales de control y puede haber un punto que haga de nodo central con una visión global del estado de la red. Este modo se usa en RDSI.

En la señalización por canal común las señales de control se transfieren directamente desde un procesador al siguiente sin ser asociados a un canal de voz, lo que hace que sea menos susceptible a las interferencias entre la señal de abonado y la de control. En la señalización por canal común se reduce el retardo de establecimiento de llamada

A pesar de la mayor complejidad de la técnica de señalización por canal común, la reducción de costes en el hardware digital y el creciente carácter digital de las redes de telecomunicaciones hacen que esta técnica sea la adecuada. No obstante siempre será necesaria la señalización intracanal para la comunicación con el abonado (tono de marcar, señal de indicación de llamada y señal de ocupación).

El esquema de señalización por canal común más usado es el Sistema de señalización Número 7 (SS7 Signaling System number 7) que proporciona el control interno y la inteligencia esenciales a una RDSI.

2.5.4 SISTEMA DE SEÑALIZACION NUMERO 7

La señalización por canal común es más flexible y potente que la señalización intracanal y está mejor preparada para satisfacer las necesidades de las redes digitales integradas. El esquema más ampliamente usado es el Sistema de Señalización Numero 7 (SS7, signaling system number 7). Si bien SS7 ha sido específicamente diseñada para su uso en redes RDSI, se idea con ánimo ser una norma abierta de señalización por canal común que se pudiera utilizar en diversas redes de conmutación de circuitos digitales. SS7 es el mecanismo que proporciona el control interno y la inteligencia esenciales a una red RDSI.

El objetivo de SS7 es proporcionar un sistema de señalización por canal común de propósito general estandarizado internacionalmente con las siguientes características principales:

Optimizado para su utilización en redes digitales de telecomunicaciones con nodos digitales controlados por programa y que hacen uso de canales digitales a 64 kbps.

Diseñado para satisfacer las necesidades, tanto actuales como futuras, de transferencia de información para control de llamadas, control remoto, gestión y mantenimiento.

Diseñado con objeto de constituir un medio seguro para la transferencia de información en el orden correcto sin perdidas ni duplicaciones.

Apropiado para su uso en canales analógicos a velocidades inferiores a 64 kbps.

Adecuado para enlaces terrestres y satélite punto a punto.

El ámbito de acción del protocolo SS7 es enorme dado que cubre todos los aspectos de la señalización de control en redes digitales complejas, incluyendo el encaminamiento seguro así como el envió de mensajes de control y del contenido orientado a aplicación de los mismos. En esta sección se ofrece un breve estudio del protocolo SS7.

En SS7 los mensajes de control se encaminan a través de la red para llevar a cabo la gestión de las llamadas (establecimiento, mantenimiento, terminación) y las funciones relativas a la gestión de la red. Estos mensajes son bloques o paquetes pequeñitos que se pueden encaminar a través de la red, de modo que aunque la red que está siendo controlada sea una red de conmutación de circuitos, la señalización de control se basa en la tecnología de conmutación de paquetes. De hecho, la red de conmutación de circuitos se recubre por una de conmutación de paquetes para llevar a cabo el control y funcionamiento de la primera.

SS7 define las funciones realizadas en la red de conmutación de paquetes pero no específica ninguna implementación hardware concreta. Por ejemplo, todas las funciones de SS7 se pueden implementar en los nodos de conmutación de circuitos como funciones adicionales de los mismos; esta aproximación corresponde al modo de señalización asociado.

En la Figura se muestra como alternativa el uso de puntos de conmutación independientes para el transporte exclusivo de los paquetes de control y no el de los circuitos. Incluso en este caso los nodos de conmutación de circuitos necesitaran implementar partes del protocolo SS7 con el fin de poder recibir señales de control.

2.5.4.1 Elementos de la red de señalización

SS7 define tres entidades funcionales: puntos de señalización, puntos de transferencia de serial y enlaces de señalización. Un punto de señalización(SP) es un nodo de la red de señalización con capacidad de gestión de mensajes de control SS7. Un SP puede ser un receptor de mensajes de control incapaz de procesar mensajes que no vayan destinados directamente a él. Los nodos de conmutación de circuitos de la red podrían ser, por ejemplo, los extremos origen o destino de una comunicación. Otro ejemplo de SP lo constituye un centro de control de red. Un punto de transferencia de serial (STP) es un punto de señalización capaz de encaminar mensajes de control; es decir, un mensaje recibido sobre un enlace de señalización se transfiere a otro enlace. Un STP podría consistir en un nodo de encaminamiento puro, pudiendo realizar también las funciones propias de un punto final (origen/destino) de comunicaciones. Finalmente, un enlace de señalizaciones un enlace de datos que conecta entre si puntos de señalización.

2.5.4.2 Estructuras de la red de señalización

Las redes complejas disponen generalmente tanto de puntos de señalización (SP) como de puntos de transferencia de serial (STP). Una red de señalización que incluye nodos SP y nodos STP puede considerarse que tiene

una estructura jerárquica en la que los SP constituyen el nivel inferior y los STP representan el nivel superior. Estos últimos pueden dividirse a su vez en varios niveles STP. En la Figura 9.13 se muestra un ejemplo correspondiente a una red con un solo nivel de STP.

Varios son los parámetros que pueden influir en las decisiones relativas al diseño de la red y al número de niveles a considerar:

o Capacidad de los STP: incluye el número de enlaces de señalización que puede gestionar un STP, el tiempo de transferencia de los mensajes de señalización y la capacidad de mensajes.

o Prestaciones de la red: comprende el número de SP y los retardos de señalización.

o Eficacia y seguridad: mide la capacidad de la red para proveer servicios ante la ocurrencia de fallos en los STP.

Cuando se consideran las restricciones de la red desde el punto de vista de las prestaciones, parece más adecuada la consideración de un solo nivel STP. Sin embargo, la consideración de los parámetros de eficacia y seguridad puede requerir un diseño con más de un nivel. La ITU-T sugiere las siguientes pautas:

En una red de señalización jerárquica con un único nivel de STP: Cada SP que no sea simultáneamente un STP se conecta con al menos

dos STP.El entramado de STP debe ser tan completo como sea posible, entendiendo por entramado completo aquel en el que existe un enlace directo entre cualesquiera dos STP.

3. CONMUTACIÓN DE PAQUETES

3.1 PRINCIPIOS DE LA CONMUTACIÓN DE PAQUETES

Hasta antes de la década de 1970, el método más utilizado era la Conmutación de Circuitos, el cual, debido al calificativo de ineficiente que recibió de muchas personas que sostenían que no era ágil para las conexiones de datos y sobre todo por lo que dos dispositivos conectados en red tienen que transmitir y recibir datos a una misma velocidad, lo cual limita la utilidad de la red, entonces aparece la Conmutación de Paquetes y con ello sus respectivas técnicas.

3.2 DEFINICIÓN DE PAQUETES

Un Paquete es un grupo de información que consta de dos partes: los datos propiamente dichos y la información de control, en la que está especificado la ruta a seguir a lo largo de la red hasta el destino del paquete. Mil octetos es el límite de longitud superior de los paquetes, y si la longitud es mayor el mensaje se fragmenta en otros paquetes.

3.3 VENTAJAS DE LA CONMUTACIÓN DE PAQUETES FRENTE A LA DE CIRCUITOS

1. La eficiencia de la línea es mayor:

Ya que cada enlace se comparte entre varios paquetes que estarán en cola

para ser enviados en cuanto sea posible. En conmutación de circuitos, la línea

se utiliza exclusivamente para una conexión, aunque no haya datos a enviar.

2. Se permiten conexiones entre estaciones de velocidades

diferentes:

Esto es posible ya que los paquetes se irán guardando en cada nodo conforme

lleguen (en una cola) y se irán enviando a su destino.

3. No se bloquean llamadas:

Ya que todas las conexiones se aceptan, aunque si hay muchas, se producen

retardos en la transmisión.

4. Se pueden usar prioridades:

Un nodo puede seleccionar de su cola de paquetes en espera de ser

transmitidos, aquellos más prioritarios según ciertos criterios de prioridad.

3.4 TÉCNICAS DE CONMUTACIÓN

Si una estación tiene que enviar un mensaje de longitud superior a la del tamaño máximo de paquete permitido a través de una red de conmutación de paquetes, ésta fragmenta el mensaje en paquetes y los envía, de uno en uno, hacia la red. La cuestión que surge es cómo gestiona la red esta secuencia de paquetes para encaminarlos a través de la red y entregarlos en el destino deseado. Para la utilización de la Conmutación de Paquetes se han definido dos tipos de técnicas: los Datagramas y los Circuitos Virtuales.

3.4.1 DATAGRAMAS:

- Considerado el método más sensible.

- No tiene fase de establecimiento de llamada.

- El paso de datos es más seguro.

- No todos los paquetes siguen una misma ruta.

- Los paquetes pueden llegar al destino en desorden debido a que su tratamiento es independiente.

- Un paquete se puede destruir en el camino, cuya recuperación es responsabilidad de la estación de destino (esto da a entender que el resto de paquetes están intactos).

3.4.2 CIRCUITOS VIRTUALES:

- Son los más usados.

- Su funcionamiento es similar al de redes de conmutación de circuitos.

- Previo a la transmisión se establece la ruta previa a la transmisión de los paquetes por medio de paquetes de Petición de Llamada (pide una conexión lógica al destino) y de Llamada Aceptada (en caso de que la estación destino esté apta para la transmisión envía este tipo de paquete ); establecida la transmisión, se da el intercambio de datos, y una vez terminado, se presenta el paquete de Petición de Liberación(aviso de que la red está disponible, es decir que la transmisión ha llegado a su fin).

- Cada paquete tiene un identificador de circuito virtual en lugar de la dirección del destino.

- Los paquetes se recibirán en el mismo orden en que fueron enviados.

3.5 TAMAÑO DEL PAQUETE:

Está en relación con el tiempo de transmisión, es decir: Supongamos que tenemos que transmitir un paquete de cuarenta octetos con tres octetos de cabecera desde la estación X a la estación Y por medio de los nodos a y b; entonces el paquete irá primero desde la estación X al nodo a, y una vez recibido completo en el nodo a, se enviará al nodo b y cuando haya recibido el nodo b completo al paquete se enviará a la estación Y. El tiempo de transmisión (despreciado el tiempo de conmutación) será de: 129 (43 octetos * 3 transmisiones del paquete).

3.6 COMPARACIONES TÉCNICAS ENTRE LA CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS Y DE PAQUETES

Una vez visto el funcionamiento interno de la técnica de conmutación de paquetes, a continuación se realizara una comparación de ella con la de conmutación de circuitos. En primer lugar nos centraremos en las prestaciones y después se examinaran otras características.

Prestaciones:

En esta figura se ofrece una sencilla comparación entre la conmutación de circuitos y las dos formas de conmutación de paquetes. Esta figura muestra la transmisión de un mensaje a través de 4 nodos, desde una estación emisora conectada al nodo 1 hasta una estación de destino conectada al nodo 4. En esta figura se relacionan 3 tipos de retardo:

- Retardo de Propagación: Tiempo en el paso de información entre nodo y nodo.

- Tiempo de transmisión:Tiempo que tarda el transmisor en enviar el bloque.

- Retardo de nodo:Tiempo que un nodo tarda para la conmutación.

Otras características:

Conmutación de circuitosConmutación de paquetes

mediante datagramasConmutación de paquetes

mediante circuitos virtuales.

Ruta de transmisión dedicadaRuta de transmisión no dedicada

Ruta de transmisión no dedicada

Transmisión de datos continua Transmisión de paquetes Transmisión de paquetes

Suficientemente rápida para Suficientemente rápida para Suficientemente rápida para

aplicaciones interactivas aplicaciones interactivas aplicaciones interactivas

Los mensajes no se almacenan

Los paquetes pueden almacenarse hasta su entrega

Los paquetes se almacenan hasta su entrega.

Las rutas se establecen para la conversación entera

Se establece una ruta para cada paquete

Las rutas se establecen para la conversación entera

Retardo de establecimiento de llamada; retardo de transmisión despreciable.

Retardo de transmisión de paquetes

Retardo de establecimiento de llamada; retardo de transmisión de paquetes.

Uso de señal de ocupación si el extremo llamado esta ocupado

Si un paquete no se ha entregado debe ser notificado al emisor

El emisor debe ser avisado en caso de que se niegue la conexión

La sobrecarga puede bloquear el establecimiento de llamadas; no existe retardo en las llamadas establecidas.

La sobrecarga aumenta en el retardo de paquete

La sobrecarga puede bloquear el establecimiento de llamadas; aumenta el retardo de paquetes.

Nodos de conmutación electromecánicos o computarizados

Nodos de conmutación pequeños

Nodos de conmutación pequeños

El usuario es el responsable de la protección ante la pérdida de un mensaje

La red puede ser la responsable de paquetes individuales.

La red puede ser responsable de secuencias de paquetes.

Generalmente no existe conversión de velocidad o código

Conversión de velocidad y código

Conversión de velocidad y código

Ancho de banda de transmisión fijo

Uso dinámico del ancho de banda

Uso dinámico del ancho de banda

Ausencia de bits suplementarios tras el establecimiento de llamada

Uso de bits suplementarios en cada paquete.

Uso de bits suplementarios en cada paquete.

3.7 Funcionamiento Externo e Interno

La elección de un circuito virtual interno o externo, depende de los objetivos específicos en el diseño de la red y el coste prioritario.

Una de las características más importante de una red de conmutación de paquetes es el uso de datagramas o de circuitos virtuales.

Circuito virtual externo: Se establece una conexión lógica entre dos estaciones. Los paquetes se marcan con un número de circuito virtual y uno de secuencia; los paquetes se reciben en orden.

Datagrama externo: Cada paquete se transmite de forma independiente marcándose con una dirección de destino y se recibe de forma desordenada.

- Circuito virtual interno: Se define y se marca una ruta para los paquetes entre dos

estaciones. Todos los paquetes de dicho circuito virtual siguen la misma ruta y se reciben en el destino en le mismo orden.

Datagrama interno: La red trata de forma independiente cada paquete. Los paquetes se marcan con una dirección de destino y pueden recibirse desordenadamente en el nodo de destino.

3.8 ENCAMINAMIENTO:

Uno de los aspectos más complejos y cruciales del diseño de redes de conmutación de paquetes es el encaminamiento.

3.8.1 Características

La función primordial de una red de conmutación de paquetes es aceptar paquetes procedentes de una estación emisora y enviarlos hacia una estación destino. Para ello se debe determinar una ruta o camino a través de la red, siendo posible generalmente la existencia de mas de uno. Así pues, se debe realizar una función de encaminamiento. Los requisitos de esta función comprenden:

- Exactitud

- Imparcialidad

- Optimización

- Robustez

- Eficiencia

- Simplicidad

- Estabilidad

3.8.2 Criterios de funcionamiento

Es la parte más compleja que se debe analizar previo a una transmisión de datos para lograr el rendimiento más efectivo.

Se puede optar por:

Elección de la ruta:

- Camino con el menor número de saltos.

- Camino que implique el mínimo coste - > es el más utilizado. (Para esto, se asocia un coste a cada enlace y para dos estaciones se elige la ruta con el coste mínimo).

Instante y lugar de decisión:

La decisión de encaminamiento se hace en base a un paquete o a un circuito virtual. Cuando se hace en base a datagramas la decisión de encaminamiento se toma de forma individual para cada paquete en el caso de circuitos virtuales internos los paquetes regidos a este circuito seguirán la misma ruta.

Existe un tercer caso que es el encaminamiento de Origen, en el que la estación de origen es la que toma las decisiones y no los nodos de la red.

Importante:

El nodo o nodos son responsables de la decisión de Encaminamiento el cual puede ser de dos tipos:

- Distribuido: Es el más común con mayor robustez en el que cada nodo tiene la responsabilidad de seleccionar un enlace de salida.

- Centralizado: Un solo nodo designado toma la decisión(este pude estar en el Centro de Control de la Red); una gran desventaja es que un fallo de este nodo produce un bloqueo total de la red.

Se puede hablar también del Encaminamiento de Origen, en el que la estación de origen toma cualquier tipo de decisión.

3.8.3 Estrategias de Encaminamiento:

3.8.3.1.- Estático:

- Especificación para cada par de nodos origen-destino, la identidad del siguiente nodo en la ruta.

- No se necesita saber la ruta completa sino sola la del siguiente nodo.

- No existe diferenciación entre Datagramas y Circuitos Virtuales ya que todos los paquetes van a seguir una misma ruta.

- Ventajas: Simplicidad y buen funcionamiento.

- Desventaja: Falta de flexibilidad (no existe reacción a fallos ni congestionamiento).

3.8.3.2.- Inundaciones:

- Para mensajes de alta prioridad.

- No se precisa información sobre la red.

- El nodo origen envía una copia del paquete a los nodo vecinos, y éstos mediante enlaces enviarán al resto de nodos hasta que una copia llegue al destino.

Propiedades:

a.- Se prueban los posibles caminos entres los nodos origen y destino.

b.- Una copia del paquete usará el menor número de saltos.

c.- Se visitan todos los nodos que estén directa o indirectamente conectados con el origen.

d.- Generación de demasiado tráfico.

3.8.3.3.- Aleatorio:

- Mejoramiento del anterior (mayor control del congestionamiento).

- Selección de un único camino de salida para transmitir el paquete entrante.

- El enlace de salida se elige en forma aleatoria sin tomar en cuenta el enlace anterior.

3.8.3.4.- Adaptable:

- Las decisiones cambian a medida de las condiciones de la red (si la red tiene fallos el nodo o línea ya sabe que no puede ser parte de la ruta y; en caso de congestionamiento se rodeará la zona gestionada).

- Los nodos intercambian información sobre el estado de la red.

Esta técnica es más utilizada que la Estática por:

1.- Mejoramiento de las Prestaciones.

2.- Retrasa la aparición de situaciones graves de congestionamiento.

3.9 X.25

3.9.1 DEFINICION Y CARACTERISITCAS

· Protocolo Estándar

· Aprobado en 1976

· Interfaz

· Interaccionar con redes de conmutación de paquetes.

· Especifica 3 capas

FÍSICA: ENLACE: NIVEL DE PAQUETE:

Los datos pueden segmentarse en varios paquetes la información de control incluida en el paquete tiene varios objetivos:

Identificación de un Circuito Virtual Definición de números de secuencia

SERVICIO DE CIRCUITO VIRTUAL:

Llamadas Virtuales:

- Circuito Virtual

- Establece una petición y una liberación de llamada

Circuitos Virtuales Permanentes: - Circuito Virtual Fijo- La Transferencia de los datos es igual a la Llamadas Virtuales; pero no se necesita ni el establecimiento ni el cierre de las Llamadas.

SECUENCIA DE EVENTOS:

>- Paquete Petición de Llamada (Call Request)- Paquete Llamada Entrante(In Coming Call) - Paquete Llamada Aceptada (Call Accepted) - Paquete Llamada Establecida (Call Connected)- Paquete de Petición de Liberación (Clear Request) - Paquete Confirmación de Liberación (Clear Confirmation).- Paquete Indicación de Liberación (Clear Indication) -- Confirmación de Liberación (Clear Confirmation).- Paquete Interrupción (Interrupt)- Diagnostico (Diagnostic)- Paquetes Registro (Registration)

3.9.2 FORMATO DE PAQUETE:

3.9.3 MULTIPLEXACION:

>- Servicio más importante del X.25.

>- Un DTE puede establecer hasta 4095 Circuitos Virtuales simultáneamente con otros DTE sobre el mismo enlace físico, el DTE puede asignar internamente estos circuitos de cualquier forma, cada circuito corresponde por ej. Aplicación, proceso, terminal, etc.

>- La línea DTE-DCE permite multiplexación (full duplex) (un paquete asociado a un Circuito Virtual se puede transmitir en ambos sentidos en cualquier tiempo).

3.9.4 SECUENCIAS DE PAQUETES:

 

REINICIO Y REARRANQUE

>Son facilidades para la recuperación de errores.

>REINICIO:

>Reiniciar un Circuito Virtual:

> - Número de secuencia se hagan 0 en ambos extremos.- Se pierden los paquetes de datos o de interrupción en tránsito.- Función de un protocolo de nivel superior: recuperación de paquetes perdidos.

Condiciones de Error que provocan el Reinicio:

> - Perdida de Paquetes.- Errores en el número de secuencia.- Congestión.- Pérdida de un Circuito Virtual interno a la red.

> El DTE o el DCE pueden originar un reinicio a traves del uso de un Paquete Petición de Reinicio (Reset Request) o una Indicación de Reinicio (Reset Indication) a estos el receptor responderá con un Paquete Confirmación de Reinicio (Reset Confirmation), es responsabilidad del DCE involucrado informar al otro extrmo.

>REARRANQUE:

>· Por situación de error más seria Ej. Pérdida temporal de acceso a la red.· El envío de un Paquete Petición d Rearranque (Restart Request) es equivalente a la emisión de un Paquete Petición Liberación sobre todas las Llamadas Virtuales y una de Petición de Reinicio sobre todos los Circuitos Virtuales; tanto el DCE como el DTE pueden iniciar la sesión.