Conmutación

[gL.edu] Este artículo recoge contribuciones de Daniel Francisco Naranjo Dávila, Juan Antonio Pérez Medina, elaboradas en el contexto de la Clarificación conceptual en torno a las "Telecomunicaciones", bajo la supervisión de J.M. Díaz Nafría.

La conmutación es la técnica mediante la que se establece un camino a través de una red de comunicación formada por diversos nodos para poder transmitir una señal entre un emisor y un receptor.

En redes informáticas, permite el envío y recepción de información de manera eficiente. Mediante la conmutación, se mantiene la conectividad digital entre las redes, lo que facilita la transmisión de señales simultáneamente a través de los canales que conectan los distintos nodos.

Tipos de conmutación

Figura 1: Conmutación de circuitos.

Se puede distinguir tres tipos de conmutación:

• conmutación de circuitos,
• conmutación de paquetes y
• conmutación de mensajes.

Esta distinción nos permite, a su vez, hablar de tres tipos de redes dependiendo del modo de conmutación en que se basen.

En la conmutación de circuitos (representada en la fig.1) se establece previamente una ruta dedicada entre los dos terminales que participan en la comunicación y que permanece fija mientras esta dura, liberándose cuando acaba.

Al reservar todo el ancho de banda por adelantado es posible desperdiciarlo en numerosas ocasiones, además necesita recursos dedicados durante todo el proceso de conmutación. También lo hace ineficiente el hecho de que no puede modificar las rutas si hay congestión o fallos en la red. Se usa habitualmente en llamadas telefónicas tradicionales.

Figura 2: Conmutación de mensajes.

En la conmutación de mensajes (representada en la fig.2) no se establece una ruta dedicada entre los extremos. El mensaje que es enviado por el transmisor incorpora la dirección de destino y viaja a través de los nodos de la red, que lo almacenan y reenvían al siguiente nodo hasta alcanzar el destino.

Se utiliza habitualmente en sistemas de correo electrónico. Requiere disponibilidad completa de recursos en la transmisión de la información entre nodos intermedios, lo que puede conducir a sobrecargas. Sin embargo, no reserva todos los recursos de canal en una ruta determinada entre emisor y receptor, lo que permite un uso más eficiente de los recursos de la red aunque sea susceptible de congestión. Admite transmisión de almacenamiento y reenvío.

Figura 3: Conmutación de paquetes.

La conmutación de paquetes (representada en la fig.3) se puede decir que es un tipo de conmutación de mensajes en la que éstos se han normalizado, mediante una partición de la información que se desea transmitir entre el emisor y el receptor en paquetes de un mismo tamaño. La conmutación por paquetes admite dos modalidades, dependiendo de si se encaminan por una misma ruta o por una ruta libre, hablándose de:

(i) Circuito virtual cuando cada paquete se encamina por la misma ruta que los anteriores, lo que hace que esta modalidad se aproxime a la conmutación de circuitos y que pueda controlarse el correcto orden de llegada de los paquetes al destino. A su vez existen dos maneras de establecer los circuitos virtuales:

• Circuito Virtual Permanente (PVC, por sus siglas en inglés, Permanent Virtual Circuit), según la cual se establece un único camino para todos los envíos,
• Circuito Virtual Conmutado (SVC, por sus siglas en inglés, Switched Virtual Circuit), en la que se establece un nuevo camino en el siguiente envío.

(ii) Datagrama cuando cada paquete se encamina de manera independiente de los demás, perdiendo la capacidad de controlar el camino seguido por los paquetes y el correcto orden de llegada al destino.

La conmutación de paquetes se usa por ejemplo en las redes de área local (Ethernet) e Internet (IP). En lugar de reservar por adelantado los recursos de canal entre el emisor y el receptor, éstos se van atribuyendo en la interconexión de nodos según se encuentren disponibles, lo que conduce a un uso más eficiente de recursos, y que en caso de congestión en la red los paquetes pueden cambiar de ruta. Al igual que en conmutación de mensajes, es posible el almacenamiento y el reenvío, y a diferencia de aquel, es además posible manejar el tráfico interactivo. La tabla 1 recoge una comparativa de las cararcterísticas de los modos de conmutación.

Tabla 1: Cuadro comparativo entre modos de conmutación.

Conmutación de circuitos	Conmutación de mensajes	Conmutación de paquetes
Se establece una ruta física entre el emisor y el receptor.	La ruta física entre el emisor y el receptor no se establece de antemano.	La ruta física entre el emisor y el receptor no se establece de antemano.
Toda la información intercambiada entre el emisor y el receptor circula a través del la misma ruta o camino.	Toda la información a intercambiar entre el emisor y el receptor se almacena en los nodos intermedios y se reenvían.	Los paquetes viajan de forma independiente entre el emisor y el receptor.
La complejidad de los nodos intermedios y del encaminamiento es sencillo.	Se requiere complejidad adicional en los nodos intermedios para el almacenaje, encaminamiento y retransmisión.	Se requiere complejidad adicional en los nodos intermedios para el almacenaje, encaminamiento y retransmisión.
Reserva todos los recursos atribuidos en la ruta establecida entre emisor y receptor desde el inicio hasta el fin de la comunicación.	No reserva por adelantado recursos de canal entre el emisor y el receptor, sino que va atribuyéndolos en la interconexión de nodos según los encuentre disponibles.	No reserva por adelantado recursos de canal entre el emisor y el receptor, sino que se van atribuyendo en la interconexión de nodos según se encuentren disponibles.
	Requiere disponibilidad completa de recursos entre dos nodos intermedios hasta que se ha transmitido el mensaje de información, lo que puede dar lugar a sobrecarga.	Los recursos se liberan tras la transmisión de cada paquete, lo que evita la sobrecarga y un uso eficiente de recursos.
Como consecuencia de lo anterior se desperdician recursos de canal en los periodos en los que la comunicación los utiliza por debajo de sus capacidades.	Los recursos de canal quedan disponibles para otras comunicaciones mientras no se estén intercambiando mensajes.	Los recursos de canal quedan disponibles para otras comunicaciones mientras no se estén intercambiando paquetes.
No admite almacenamiento y reenvío de información intermedio.	Admite almacenamiento y reenvío de información intermedio.	Admite almacenamiento y reenvío de información intermedio.
No apto para manejar el tráfico interactivo.	No apto para manejar el tráfico interactivo.	Adecuado para manejar el tráfico interactivo.
Si hay congestión o fallos de red en puntos intermedios toda la transmisión falla y es necesario establecer una nueva conexión.	Si hay congestión es poco eficiente, ya que los recursos de transmisión entre dos nodos intermedios quedan acaparados por la transmisión del mensaje hasta que éste haya concluido.	Si hay congestión en la red los paquetes pueden cambiar de ruta.
Se usa habitualmente en llamadas telefónicas tradicionales, circuitos conmutados.	Se utiliza habitualmente en sistemas de correo electrónico.	Se usa habitualmente en redes de área local (Ethernet) o Internet (Protocolo IP).