Conmutación de circuitos

La conmutación de circuitos es un método de implementación de una red de telecomunicaciones en el que dos nodos de la red establecen un canal de comunicación dedicado ( circuito ) a través de la red antes de que los nodos puedan comunicarse. El circuito garantiza el ancho de banda completo del canal y permanece conectado durante la duración de la sesión de comunicación . ^{[ 1 ]} El circuito funciona como si los nodos estuvieran conectados físicamente como en un circuito eléctrico .

La conmutación de circuitos se originó en las redes telefónicas analógicas , donde la red creaba un circuito dedicado entre dos teléfonos durante la duración de una llamada telefónica . ^{[ 2 ]} Esto contrasta con la conmutación de mensajes y la conmutación de paquetes utilizadas en las redes digitales modernas, en las que las líneas troncales entre los centros de conmutación transportan datos entre muchos nodos diferentes en forma de paquetes de datos sin circuitos dedicados.

El ejemplo más representativo de una red de conmutación de circuitos es la antigua red telefónica analógica . Cuando se realiza una llamada de un teléfono a otro, los conmutadores dentro de las centrales telefónicas crean un circuito de cable continuo entre los dos teléfonos mientras dura la llamada.

En la conmutación de circuitos, el retardo de bits es constante durante una conexión (a diferencia de la conmutación de paquetes, donde las colas de paquetes pueden causar retrasos variables y potencialmente indefinidos en la transferencia de paquetes ). Ningún circuito puede degradarse por usuarios concurrentes, ya que está protegido del uso por otros intrusos hasta que se libera y se establece una nueva conexión. Incluso si no se está produciendo ninguna comunicación real, el canal permanece reservado y protegido de usuarios concurrentes.

Si bien la conmutación de circuitos se usa comúnmente para conectar circuitos de voz, el concepto de una ruta dedicada que persiste entre dos partes o nodos que se comunican puede extenderse a contenido de señal distinto de la voz. La ventaja de usar la conmutación de circuitos es que proporciona una transferencia continua sin la sobrecarga asociada a los paquetes , aprovechando al máximo el ancho de banda disponible para esa comunicación. Una desventaja es que puede ser relativamente ineficiente, ya que la capacidad no utilizada garantizada a una conexión no puede ser utilizada por otras conexiones en la misma red. Además, las llamadas no se pueden establecer o se interrumpirán si el circuito se interrumpe.

Para el establecimiento y control de llamadas (y otros fines administrativos), es posible utilizar un canal de señalización dedicado e independiente desde el nodo final a la red. ISDN es uno de esos servicios que utiliza un canal de señalización independiente, mientras que el servicio telefónico convencional (POTS) no lo hace.

El método para establecer la conexión y supervisar su progreso y finalización a través de la red también puede utilizar un canal de control independiente, como en el caso de los enlaces entre centrales telefónicas que utilizan el protocolo de señalización de conmutación de paquetes CCS7 para comunicar la información de configuración y control de la llamada y utilizan TDM para transportar los datos reales del circuito.

Las primeras centrales telefónicas eran un buen ejemplo de conmutación de circuitos. El abonado solicitaba a la operadora que lo conectara con otro abonado, ya fuera en la misma central o mediante un enlace entre centrales y otra operadora. El resultado era una conexión eléctrica física entre los teléfonos de ambos abonados durante la duración de la llamada. El cable de cobre utilizado para la conexión no podía utilizarse para otras llamadas simultáneamente, incluso si los abonados no estaban hablando y la línea estaba en silencio.

En la conmutación de circuitos, se reserva una ruta y su ancho de banda asociado desde el origen hasta el destino, lo que hace que la conmutación de circuitos sea relativamente ineficiente, ya que la capacidad se reserva independientemente de si la conexión está en uso continuo o no. La conmutación de circuitos contrasta con la conmutación de mensajes y la conmutación de paquetes . ^{[ 3 ]} Ambos métodos pueden aprovechar mejor el ancho de banda de red disponible entre múltiples sesiones de comunicación en condiciones típicas de redes de comunicación de datos .

La conmutación de mensajes enruta los mensajes en su totalidad, salto a salto, es decir, almacena y reenvía el mensaje completo. La conmutación de paquetes divide los datos a transmitir en paquetes que se envían a través de la red de forma independiente. En lugar de estar dedicados a una sola sesión de comunicación a la vez, los enlaces de red son compartidos por paquetes de múltiples sesiones de comunicación que compiten entre sí, lo que resulta en la pérdida de las garantías de calidad de servicio que proporciona la conmutación de circuitos.

La conmutación de paquetes puede basarse en la comunicación orientada a la conexión o en la comunicación sin conexión . Es decir, basada en circuitos virtuales o datagramas.

Los circuitos virtuales utilizan tecnología de conmutación de paquetes que emula la conmutación de circuitos, en el sentido de que la conexión se establece antes de que se transfiera cualquier paquete y los paquetes se entregan en orden.

La conmutación de paquetes sin conexión divide los datos a transmitir en paquetes, llamados datagramas , que se transmiten a través de la red de forma independiente. Cada datagrama se etiqueta con su destino y un número de secuencia para ordenar los paquetes relacionados, lo que elimina la necesidad de una ruta dedicada para que el paquete encuentre su camino hacia su destino. Cada datagrama se envía de forma independiente y puede enrutarse a través de una ruta diferente. En el destino, el mensaje original se reordena según el número de paquete para reproducirlo. Como resultado, las redes de conmutación de paquetes de datagramas no requieren el establecimiento de un circuito y permiten que muchos pares de nodos se comuniquen simultáneamente a través del mismo canal.

La multiplexación de múltiples conexiones de telecomunicaciones a través del mismo conductor físico ha sido posible durante mucho tiempo, pero cada canal del enlace multiplexado estaba dedicado a una sola llamada a la vez o permanecía inactivo entre llamadas.

• Red telefónica pública conmutada (RTPC)
• Canal B de ISDN
• Servicios de datos conmutados por circuito (CSD) y datos conmutados por circuito de alta velocidad (HSCSD) en sistemas celulares como GSM.
• Kit de datos
• X.21 (Utilizado en las redes de datos conmutadas por circuito DATEX-L alemana y DATEX escandinava)
• Red de malla óptica

• Red Clos
• Teoría de circuitos de conmutación
• Conmutación controlada por tiempo : una variante de conmutación de circuitos

• Netheads vs Bellheads por Steve Steinberg
• Universidad de Virginia
• RFC 3439 Algunas directrices y filosofía de arquitectura de Internet