Redes de Área Amplia: Conmutación de Circuitos, Conmutación de Paquetes, Frame Relay y ATM

Redes de Área Amplia (WAN)

Características: conmutación. Es el proceso por el que se relacionan las salidas y entradas en los nodos internos de la red (conmutadores) para permitir el paso de información. Existen dos tecnologías diferentes: conmutación de circuitos (CC) y conmutación de paquetes (CP). Se diferencian en la forma en que los nodos conmutan la información entre enlaces en el camino.

Conmutación de circuitos (CC)

Implica la existencia de un camino entre dos estaciones, que es una secuencia de enlaces conectados entre nodos de la red. Tiene tres fases: establecimiento del circuito, transferencia de datos y desconexión del circuito. El uso de la línea es exclusivo porque la técnica es ineficiente. Existe un retardo previo a la transferencia debido al establecimiento de la llamada. Se usa para tráfico de voz y datos. No hay riesgo de congestión.

Conmutación de paquetes (CP)

La información se trocea en pequeños bloques de información llamados paquetes. Aquí no hay reserva de recursos. Cada paquete contiene una parte de los datos más cierta información de control, que es la que necesita la red para encaminar el paquete. El retardo es variable, por eso tiene riesgo de congestión.

Ventajas de CP frente a CC:

• Eficiencia superior.
• Posibilidad de conversión en la velocidad de los datos.
• No se bloquean las llamadas cuando aumenta el tráfico.
• Posibilidad de uso de prioridades.

Existen dos aproximaciones sobre cómo gestiona la red esta secuencia de paquetes:

Datagrama

Cada paquete se trata de forma independiente. Cada paquete tiene su dirección destino. No existe la fase de establecimiento de llamada. Si se envían pocos paquetes, el envío por datagrama será más rápido. Si hay fallo en el conmutador intermedio, hay más flexibilidad para controlar el fallo. El control de la congestión es difícil y no se garantiza ni la recepción en orden ni la ausencia de duplicados. Es un servicio sin conexión, no hay control de errores ni garantía de entrega. Es bueno para transmisiones cortas.

Circuitos virtuales (CV)

Se establece una ruta previa al envío de los paquetes. El servicio es orientado a conexión, por lo que hay que realizar una llamada. Si el intercambio de datos se produce durante un periodo largo, la red ofrece servicios como el orden secuencial y el control de errores. Se garantiza la recepción ordenada y sin duplicados. El control de congestión es más sencillo y, si se produce un fallo en el conmutador intermedio, hay que reiniciar la conexión. El direccionamiento se realiza a través del identificador de CV.

Encaminamiento

Para enviar un paquete hacia su destino se crean tablas que relacionan las entradas con las salidas. Se puede crear en dos sitios:

• Distribuido: la decisión de encaminamiento se toma en cada uno de los nodos, haciendo uso de información local como el coste asociado a los distintos enlaces de salida, pudiendo usar información de los nodos adyacentes.
• Centralizado: el nodo central hace uso de información procedente de todos los nodos.

Cuando se crean: estáticos (el camino se establece al inicializar la red) o dinámicos (se actualiza la información con el paso del tiempo).

Congestión

Atascos que se crean en los conmutadores por exceso de tráfico. Debido a la congestión aumentan los retardos y se pierde información.

Frame Relay (FR)

Retransmisión por tramas. Están diseñadas para operar eficazmente a velocidades de 2 Mbps. Detecta errores pero no los corrige. Tamaño de trama variable, hasta 8250 B. Es un servicio orientado a conexión, fiable, con baja probabilidad de perder tramas. Protocolo de 2.º nivel: protocolo de control de línea (LAP-F). Estándares admitidos: circuitos virtuales conmutados (SVC) y circuitos virtuales permanentes (PVC).

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Es una evolución de FR. Usa paquetes de longitud fija denominados celdas. Es el estándar para la conmutación rápida de paquetes (RDSI de banda ancha). Ideal para la transmisión de voz, datos, etc.

Características:

• Servicio orientado a conexión.
• Sus celdas son muy pequeñas.
• Se dan retardos casi despreciables.
• Se realiza conmutación por hardware, que es más rápida que la software.

Nivel de adaptación ATM (AAL)

Adapta la información del usuario al formato ATM. Segmenta y reconstruye los datos para enviarlos a un nivel superior. Adapta la velocidad de generación y absorción a la velocidad del usuario, permite buffering. Detección y recuperación de celdas erróneas y perdidas de extremo a extremo.

Nivel ATM

Se encarga de que las celdas lleguen a su destino de manera ordenada, aunque sin errores. Construye o extrae cabeceras en función de a quién le vaya a enviar la información. Para agilizar la conmutación usa canales virtuales (establece una red entre dos usuarios finales) o rutas virtuales (son la agrupación de los VC). Dentro de cada trama ATM hay una identificación de circuito virtual.

Nivel físico

Está dividido en dos subniveles: PMD (depende del medio; es el nivel inferior, el que está en contacto con el medio físico; su función es coger y poner los bits en el medio) y TC (convergencia de transmisión; acepta celdas del nivel ATM y las prepara para su envío; también agrupa en celdas los bits recibidos para pasarlos al nivel ATM).