Conmutación de Canales vs. Conmutación de Paquetes: ¿Cuál es Mejor?

En el mundo moderno estamos conectados a todos, ya sea a través de Internet o por teléfono. En esta enorme red, cuando se realiza una llamada telefónica o cuando accedemos a un sitio web, los datos se transmiten de una red a otra. Incluso para acceder a una simple página web se necesita acceder a muchos ordenadores (servidores) para proporcionarte los datos que buscas.

Tanto si te encuentras dentro de una red cerrada como en un gran segmento de red, la conmutación es el mecanismo más importante que permite el intercambio de información entre diferentes redes o diferentes ordenadores. La conmutación es una forma de dirigir los datos o cualquier información digital a tu red hasta el punto final.

Supongamos que buscas en Internet información relacionada con circuitos, o buscas un proyecto de aficionado en el campo de la electrónica, o si abres un sitio web para encontrar un artículo específico sobre electrónica; en todos estos casos hay una gran cantidad de movimiento de datos. Estos movimientos están controlados por conmutadores de red que utilizan diferentes métodos de conmutación en diferentes nodos de la red.

Para diferentes tipos de datos se utilizan diferentes métodos de conmutación, que tienen sus propias ventajas y desventajas. Hay tres tipos de métodos de conmutación disponibles: conmutación de circuitos, conmutación de paquetes y conmutación de mensajes. La conmutación de circuitos y de paquetes son las más populares de las tres.

Conmutación de circuitos o conmutación de canales

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

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

El método de conmutación de circuitos tiene una velocidad de transmisión de datos fija, y ambos abonados deben trabajar a esa velocidad fija. La conmutación de circuitos es el método más sencillo de transmisión de datos, en el que se establecen conexiones físicas dedicadas entre dos remitentes y receptores individuales. Para crear estas conexiones dedicadas, un conjunto de conmutadores se conectan mediante canales físicos.

En la imagen siguiente, tres ordenadores de la izquierda están conectados a tres ordenadores de sobremesa de la derecha mediante canales físicos, dependiendo de cuatro conmutadores de circuitos. Si no se utiliza la conmutación de circuitos, es necesario conectarlos mediante conexiones punto a punto, donde se necesita una gran cantidad de líneas dedicadas, lo que no sólo aumentaría el coste de la conexión, sino también 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 transmiten continuamente al receptor. La conexión se mantiene hasta el final de la conversación.

Tres fases en la conmutación de circuitos

La comunicación de principio a fin en la conmutación de circuitos se realiza utilizando las siguientes tres fases:

En la fase de configuración, se establece una ruta dedicada o un camino de conexión entre el remitente y el receptor en la red de conmutación de circuitos. Durante este período, la direccionamiento de extremo a extremo, así como la dirección de origen y la dirección de destino, deben establecer una conexión entre dos dispositivos físicos. La conmutación de circuitos se produce en los niveles físicos.

La transmisión de datos sólo se produce después de que se completa la fase de configuración y sólo cuando se establece la ruta física dedicada. En esta fase no se utiliza ningún método de direccionamiento. Los conmutadores utilizan el reparto por división de tiempo (TDM) o el reparto por división de frecuencia (FDM) para enrutar los datos del remitente al receptor. Hay que tener en cuenta que el envío de datos es continuo y puede haber períodos de silencio durante la transmisión de datos. Todas las conexiones internas son de tipo dúplex.

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

El conmutador de circuitos crea una conexión temporal entre el canal de comunicación de entrada y el canal de comunicación de salida. Hay disponibles diferentes tipos de conmutadores con varias líneas de entrada y salida.

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

Ventajas de la conmutación de circuitos

El método de conmutación de circuitos ofrece grandes ventajas en casos concretos. Estas ventajas son las siguientes:

• La velocidad de transmisión de datos es fija y dedicada, ya que la conexión se establece utilizando una conexión física dedicada o canales.
• Dado que se utilizan rutas de transmisión dedicadas, es una buena opción para la transmisión continua durante largos períodos de tiempo.
• El retardo en la transmisión de datos es insignificante. Los conmutadores no requieren tiempo de espera. Por lo tanto, los datos se transmiten sin ningún retraso previo en la transmisión. Esta es sin duda una ventaja positiva del método de conmutación de circuitos.

Desventajas de la conmutación de circuitos

Además de las ventajas, la conmutación de circuitos también tiene algunos inconvenientes:

• Independientemente de si el canal de comunicación está libre u ocupado, el canal dedicado no se puede utilizar para transmitir otros datos.
• Requiere mayor ancho de banda, y la transmisión continua provoca una pérdida de ancho de banda durante los períodos de silencio.
• Es extremadamente ineficiente en el uso del recurso del sistema. No podemos utilizar el recurso para otra conexión, ya que está dedicado a toda la conversación.
• El establecimiento de conexiones físicas entre los remitentes y los receptores lleva mucho tiempo.

Conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes es un método de transmisión de datos en el que los datos se dividen en pequeños fragmentos de longitud variable y luego se transmiten a la línea de red. Los fragmentos de datos divididos se denominan paquetes. Después de recibir estos datos dañados o paquetes, todos ellos se ensamblan en el punto de destino y, por lo tanto, constituyen el archivo completo. Gracias a este método, los datos se transmiten de forma rápida y eficiente. En este método no se requiere ninguna configuración previa ni reserva de recursos, como en el método de conmutación de circuitos.

En este método se utilizan los métodos de almacenamiento y reenvío. Por lo tanto, cada nodo primero almacena el paquete y luego lo reenvía al siguiente host receptor. Cada paquete contiene información de control, la dirección de origen y la dirección de destino. Gracias a esto, los paquetes pueden utilizar cualquier ruta o caminos en la red existente.

Conmutación de paquetes basada en circuitos virtuales

La conmutación de paquetes basada en circuitos virtuales (VC) es un modo de conmutación de paquetes en el que se establece una conexión entre el remitente y el receptor a través de una ruta lógica o un canal virtual (circuito). En este modo de conmutación de paquetes, se crea una ruta predefinida y todos los paquetes seguirán las rutas predefinidas. A todos los routers o conmutadores que participan en la conexión lógica se les proporciona un identificador único de circuito virtual para identificar de forma única las conexiones virtuales. También tiene el mismo protocolo de tres fases que se utiliza en la conmutación de circuitos: fase de establecimiento, fase de transmisión de datos y fase de liberación.

En la imagen anterior, 4 ordenadores están conectados a una red de 4 conmutadores, y el flujo de datos se conmutará en paquetes en modo de circuito virtual. Como vemos, los conmutadores están interconectados y utilizan una ruta de comunicación común. Ahora, en el circuito virtual es necesario establecer una ruta predefinida. Si queremos transmitir datos del PC1 al PC4, la ruta se dirigirá del SW1 al SW2, al SW3 y, finalmente, al PC4. Esta ruta está predefinida, y todos los SW1, SW2, SW3 están provistos de un identificador único para identificar las rutas de datos, por lo que los datos están vinculados a las rutas y no pueden elegir otra ruta.

Conmutación de paquetes basada en datagramas

La conmutación de datagramas es totalmente diferente de la tecnología de conmutación de paquetes basada en circuitos virtuales. En la conmutación de datagramas, la ruta depende de los datos. Los paquetes contienen toda la información necesaria, como la dirección de origen, la dirección de destino, el identificador de puerto, etc. Por lo tanto, en el modo de conmutación de paquetes basada en datagramas sin establecimiento de conexión, cada paquete se procesa de forma independiente. Pueden elegir diferentes rutas, y las decisiones de enrutamiento se toman dinámicamente durante la transmisión de datos dentro de la red. Por lo tanto, en el punto de destino, los paquetes pueden no recibirse en orden o en cualquier secuencia, no hay una ruta predefinida y no es posible una entrega garantizada de los paquetes. Para asegurar la recepción garantizada de los paquetes, es necesario configurar protocolos adicionales del sistema final.

En este modo de conmutación de paquetes no se utilizan las fases de establecimiento, transmisión y eliminación de la conexión.

De nuevo, en la imagen anterior: 4 ordenadores están conectados a una red, y transmitimos datos del PC1 al PC4. Los datos contienen dos paquetes, marcados como 1 y 2. Como vemos, en el modo de datagramas, el paquete 1 ha elegido la ruta SW1-SW4-SW3, mientras que el paquete 2 ha elegido la ruta SW1-SW5-SW3 y, finalmente, ha llegado al PC4. Los paquetes pueden elegir diferentes rutas en función del tiempo de retardo y la sobrecarga en otras rutas en la red de conmutación de paquetes de datagramas.

Ventajas de la conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes tiene ciertas ventajas sobre la conmutación de circuitos. La red de conmutación de paquetes está diseñada para eliminar las deficiencias del método de conmutación de circuitos.

• Es eficiente en términos de ancho de banda.
• El retraso en la transmisión es mínimo.
• El punto de destino puede detectar los paquetes que faltan.
• Implementación económica.
• Es fiable en caso de detección de una ruta ocupada o fallo de los canales en la red. Los paquetes pueden transmitirse a través de otros canales o utilizar otra ruta.

Desventajas de la conmutación de paquetes

La conmutación de paquetes también tiene una serie de inconvenientes:

• La conmutación de paquetes no sigue un orden determinado de transmisión de paquetes uno tras otro.
• Se produce la pérdida de paquetes al transmitir grandes volúmenes de datos.
• Cada paquete debe codificarse utilizando números de secuencia, direcciones del receptor y del remitente y otra información.
• El enrutamiento en los nodos es complejo, ya que los paquetes pueden seguir varias rutas.
• Si por alguna razón se produce un redireccionamiento de los datos, aumenta el retardo en la recepción de los paquetes.

Diferencias entre la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes

Ya hemos tenido una idea de la diferencia entre la conmutación de circuitos y la conmutación de paquetes. Resumamos ahora todo esto en una tabla para una mejor comprensión.

¿Cuál es mejor?