Una descripción general de la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes

¿Qué es el cambio?

En el mundo moderno, estamos conectados con todos, ya sea por Internet o por una conexión telefónica. En esta enorme red, cuando se realiza una llamada telefónica o cuando accedemos a algún sitio web, los datos se transfieren de una red a otra. Incluso para acceder a una página web simple, se accede a muchas computadoras (servidores) para proporcionarle los datos deseados que está buscando. Ya sea que se encuentre dentro de una red cerrada o en un segmento de red grande, la conmutación es el mecanismo más importante que intercambia la información entre diferentes redes o diferentes computadoras. La conmutación es la forma que dirige los datos o cualquier información digital hacia su red hasta el punto final.

Suponga que está buscando cualquier tipo de información relacionada con circuitos en Internet o buscando un proyecto de pasatiempo en electrónica, o si abre circuitdigest.com para encontrar un artículo específico sobre electrónica, hay muchos movimientos de datos detrás de su red informática. Estos movimientos son dirigidos por los conmutadores de red que utilizan diversas técnicas de conmutación en varias conexiones de red.

Los diferentes tipos de datos utilizan diferentes tipos de técnicas de conmutación que tienen sus propias ventajas y desventajas. Hay tres tipos de técnicas de conmutación disponibles: conmutación de circuitos, conmutación de paquetes y conmutación de mensajes. La conmutación de circuitos y paquetes son los más populares entre estos tres.

Cambio de circuito

La conmutación de circuitos es un método de conmutación en el que se crea una ruta de extremo a extremo entre dos estaciones dentro de una red antes de iniciar la transferencia de datos.

La conmutación de circuitos tiene tres fases: establecimiento del circuito, transferencia de datos y desconexión del circuito.

El método de conmutación de circuitos tiene una velocidad de datos fija y ambos abonados deben operar a esta velocidad fija. La conmutación de circuitos es el método más simple de comunicación de datos donde se establecen conexiones físicas dedicadas entre dos emisores y receptores individuales. Para crear estas conexiones dedicadas, se conecta un conjunto de conmutadores mediante enlaces físicos.

En la imagen de abajo, tres computadoras en el lado izquierdo están conectadas con tres computadoras de escritorio en el lado derecho con enlaces físicos, dependiendo de los cuatro conmutadores de circuitos. Si no se utiliza la conmutación de circuitos, deben conectarse con conexiones punto a punto, donde se requieren muchas líneas dedicadas, lo que no solo aumentará el costo de conexión sino que también aumentará la complejidad del sistema.

La decisión de enrutamiento, en el caso de la conmutación de circuitos, se toma cuando se establece la ruta de enrutamiento en la red. Una vez establecida la ruta de enrutamiento dedicada, los datos se envían continuamente al destino del receptor. La conexión se mantiene hasta el final de la conversación.

Tres fases en la comunicación de conmutación de circuitos

La comunicación de principio a fin en Circuit Switching se realiza utilizando esta formación:

Durante la fase de configuración, en la red de conmutación de circuitos, se establece una ruta de conexión o enrutamiento dedicada entre el remitente y el receptor. En este período, el direccionamiento de extremo a extremo, como la dirección de origen, la dirección de destino debe crear una conexión entre dos dispositivos físicos. La conmutación de circuitos ocurre en las capas físicas.

La transferencia de datos solo ocurre después de que se completa la fase de configuración y solo cuando se establece una ruta física dedicada. En esta fase no interviene ningún método de direccionamiento. Los conmutadores utilizan el intervalo de tiempo (TDM) o la banda ocupada (FDM) para enrutar los datos del remitente al receptor. Una cosa debe tener en cuenta que el envío de datos es continuo y puede haber períodos de silencio en la transmisión de datos. Todas las conexiones internas se realizan en forma dúplex.

En la fase final de desconexión del circuito, cuando cualquiera de los suscriptores de la red, remitente o receptor necesita desconectar la ruta, se envía una señal de desconexión a todos los conmutadores involucrados para liberar el recurso y romper la conexión. Esta fase también se denomina fase de desmontaje en el método de conmutación de circuitos.

Un interruptor de circuito crea una conexión temporal entre un enlace de entrada con un enlace de salida. Hay varios tipos de interruptores disponibles con múltiples entradas y líneas de salida.

Generalmente, la conmutación de circuitos se utiliza en líneas telefónicas.

Ventajas de la conmutación de circuitos

El método de conmutación de circuitos proporciona grandes ventajas en casos específicos. Las ventajas son las siguientes:

1. La velocidad de datos es fija y dedicada porque la conexión se establece utilizando circuitos o conexiones físicas dedicadas.
2. Como hay rutas de enrutamiento de transmisión dedicadas involucradas, es una buena opción para la transmisión continua durante un período prolongado.
3. El retraso en la transmisión de datos es insignificante. No hay tiempo de espera involucrado en los interruptores. Entonces, los datos se transmiten sin ningún retraso previo en la transmisión. Esta es definitivamente una ventaja positiva del método de conmutación de circuitos.

Desventajas de la conmutación de circuitos

Aparte de las ventajas, la conmutación de circuitos también tiene algunas desventajas.

1. Tanto si el canal de comunicación está libre como si está ocupado, el canal dedicado no se puede utilizar para otra transmisión de datos.
2. Requiere más ancho de banda y la transmisión continua ofrece un desperdicio de ancho de banda cuando hay un período de silencio.
3. Es muy ineficiente cuando se utilizan los recursos del sistema. No podemos usar el recurso para otra conexión, ya que está asignado para toda la conversación.
4. Se necesita mucho tiempo durante el establecimiento de enlaces físicos entre remitentes y receptores.

Conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes es un método de transferencia de datos en el que los datos se dividen en pequeños fragmentos de longitudes variables y luego se transmiten a la línea de la red. Los datos rotos se denominan paquetes. Después de recibir esos datos o paquetes rotos, todos se vuelven a ensamblar en el destino y así se hace un archivo completo. Gracias a este método, los datos se transfieren de forma rápida y eficaz. En este método, no se requiere ninguna configuración previa o reserva de recursos como el método de conmutación de circuitos.

Este método utiliza técnicas de almacenamiento y reenvío. Entonces, cada salto almacenará el paquete primero y luego reenviará los paquetes al siguiente destino de host. Cada paquete contiene información de control, dirección de origen y dirección de destino. Debido a esto, los paquetes pueden usar cualquier ruta o caminos en una red existente.

Conmutación de paquetes basada en VC

La conmutación de paquetes basada en VC es un modo de conmutación de paquetes en el que se realiza una ruta lógica o una conexión de circuito virtual entre el remitente y el receptor. VC son las siglas de Virtual Circuit. En este modo de operación de conmutación de paquetes, se crea una ruta predefinida y todos los paquetes seguirán las rutas predefinidas. A todos los enrutadores o conmutadores que participan en la conexión lógica se les proporciona un ID de circuito virtual único para identificar de forma única las conexiones virtuales. También tiene el mismo protocolo trifásico utilizado en la conmutación de circuitos, la fase de configuración, la fase de transferencia de datos y la fase de desmontaje.

En la imagen de arriba, 4 PC están conectadas con una red de 4 conmutadores y el flujo de datos será conmutación de paquetes en modo de circuito virtual. Como podemos ver, los conmutadores están conectados entre sí y comparten la ruta de comunicación entre sí. Ahora, en el circuito virtual, es necesario establecer una ruta predefinida. Si queremos transferir datos de la PC1 a la PC 4, la ruta se dirigirá desde SW1 a SW2 a SW3 y finalmente a la PC4. Esta ruta está predefinida y todos los SW1, SW2, SW3 cuentan con una ID única para identificar las rutas de datos, por lo que los datos están vinculados por las rutas y no pueden elegir otra ruta.

Conmutación de paquetes basada en datagramas

La conmutación de datagramas es completamente diferente de la tecnología de conmutación de paquetes basada en VC. En la conmutación de datagramas, la ruta depende de los datos. Los paquetes tienen toda la información necesaria como dirección de origen, dirección de destino e identidad de puerto, etc. Por lo tanto, en el modo de conmutación de paquetes basado en datagramas sin conexión, cada paquete se trata de forma independiente. Pueden elegir diferentes rutas y las decisiones de enrutamiento se toman de forma dinámica cuando los datos se transmiten dentro de la red. Entonces, en el destino, los paquetes se pueden recibir fuera de orden o en cualquier secuencia, no hay una ruta predefinida y la entrega de paquetes garantizada no es posible. Para asegurar la recepción de paquetes garantizada, es necesario configurar protocolos de sistema final adicionales.

En este modo de conmutación de paquetes, no hay fase de configuración, transmisión y desmontaje.

Nuevamente en la imagen de arriba, 4 computadoras están conectadas y estamos transfiriendo datos de la PC1 a la PC4. Los datos contienen dos paquetes etiquetados como 1 y 2. Como podemos ver, en el modo Datagrama, el paquete 1 eligió seguir la ruta SW1-SW4-SW3 mientras que el Paquete 2 eligió la ruta de ruta SW1-SW5-SW3 y finalmente llegó a la PC4. Los paquetes pueden elegir una ruta diferente según el tiempo de retardo y la congestión en otras rutas en la red de conmutación de paquetes de datagramas.

Ventajas de la conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes ofrece ventajas sobre la conmutación de circuitos. La red de conmutación de paquetes está diseñada para superar los inconvenientes del método de conmutación de circuitos.

1. Eficiente en términos de ancho de banda.
2. El retraso de transmisión es mínimo
3. El destino puede detectar los paquetes que faltan.
4. Implementación rentable.
5. Confiable cuando se detecta una ruta ocupada o una ruptura de enlaces en la red. Los paquetes pueden transmitirse mediante otros enlaces o pueden utilizar una ruta diferente.

Desventajas de la conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes también encuentra algunos inconvenientes.

1. La conmutación de paquetes no sigue ningún orden en particular para transmitir el paquete uno por uno.
2. La pérdida de paquetes ocurre en la transmisión de datos grandes.
3. Cada paquete debe estar codificado con números de secuencia, dirección del receptor y del remitente, y otra información.
4. El enrutamiento es complejo en los nodos ya que los paquetes pueden seguir múltiples rutas.
5. Cuando se produce un cambio de ruta por alguna razón, aumenta el retraso en la recepción de los paquetes.

Diferencias entre la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes

Ya tenemos una idea de cuáles son las diferencias entre la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes. Veamos las diferencias en un formato de tabla para una mejor comprensión.

Diferencias	Cambio de circuito	Conmutación de paquetes
Pasos Participación	En la conmutación de circuitos, se requiere una configuración trifásica para una conversación total. Establecimiento de conexión, transferencia de datos, desconexión de conexión	En el caso de Packet Switching, podemos realizar la transferencia de datos directamente.
Dirección de destino	La dirección de ruta completa la proporciona la fuente.	Cada paquete de datos solo conoce la dirección de destino final, la ruta de enrutamiento depende de la decisión del enrutador.
Procesamiento de datos	El procesamiento de datos tiene lugar en el sistema de origen.	El procesamiento de datos tiene lugar en nodos y sistemas de origen.
Retraso uniforme entre unidades de datos	Se produce un retraso uniforme.	El retraso entre unidades de datos no es uniforme.
Fiabilidad	La conmutación de circuitos es más confiable en comparación con la conmutación de paquetes	La conmutación de paquetes es menos confiable en comparación con la conmutación de circuitos.
Desperdicio de recursos	El desperdicio de recursos es alto en la conmutación de circuitos.	El desperdicio de recursos es menor en la conmutación de paquetes.
Técnica de almacenamiento y reenvío	No utiliza la técnica de almacenar y reenviar	Utiliza la técnica de almacenar y reenviar
Congestión	La congestión ocurre solo en el momento del establecimiento de la conexión.	La impugnación puede ocurrir en la fase de transferencia de datos.
Datos de transmisión	La fuente realiza la transmisión de los datos.	La transmisión de datos la realiza la fuente, los enrutadores.