Conmutación de circuitos

Transcripción

1 Comutació de circuitos Area de Igeiería Telemática Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios 3º Igeiería de Telecomuicació C. Circuitos vs C. Paquetes Hemos visto redes de comutació de paquetes Los mesajes se divide e paquetes Los paquetes so trasmitidos por u camio de orige a destio Si coexió (datagramas) Ó circuitos virtuales Comutació de circuitos Se crea u circuito de la fuete al destio El circuito físico real coectado queda dedicado E c.c. virtuales los paquetes de diferetes circuitos comparte el servicio de trasmisió Comutació de circuitos Camio dedicado etre dos termiales Tres fases: Establecimieto Trasferecia Descoexió Vetajas Ua vez coectado, la trasferecia es trasparete La capacidad del caal está asigada a la coexió durate toda su duració Calidad de servicio coocida (más facil que e comutació de paquetes) Desvetajas Capacidad del caal asigada a la coexió durate toda su duració Si o se evía datos: capacidad desperdiciada Establecimieto añade retardo 1

2 Red pública telefóica comutada Aboados (subscribers): teléfoos o modems Líeas de usuario (subscriber lie, local loop): par trezado Cetrales de comutació (exchages) Cetral local (Ed-office): tiee aboados (miles) de ua zoa localizada Elaces (truks): E España más de ayutamietos: todas co todas más de 32M elaces! Más de 700 ciudades (> habs): todas co todas más de 200K elaces! Cetrales locales: Coecta a usuarios de esa cetral etre si Coecta a usuarios a ua de las líeas trocales Cetral local co aboados Arquitectura Cetral primaria Cetrales primarias, secudarias, terciarias: Coecta líeas etre cetrales Los elaces etre cetrales so cojutos de líeas que se puede coectar por separado Bell System Hierarchy, Switch Class: 1- Regioal ceter 2- Sectioal ceter 3- Primary ceter 4- Toll ceter 5- Ed office Arquitectura 2

3 Las cetrales se orgaiza e red jerárquica por iveles (locales, primarias, secudarias, terciarias) Arquitectura Facilita el ecamiamieto: siempre hay u superior jerárquico locales primarias secudarias terciarias Establecimieto de circuitos Tráfico etre usuarios de la misma cetral o sale de la cetral Tráfico etre usuarios de diferetes cetrales se cursa a través de elaces trocales (truk) y posibles cetrales itermedias Elemeto de comutació de circuitos Líeas de etrada Full-duplex Uidad de cotrol Establece, matiee y libera camios e el switch Comutador digital Coecta etre si las líeas de etrada segú le idica la uidad de cotrol ~4KHz LPF A/D 3

4 Truks (trocales) Capacidad para múltiples circuitos simultáeos Múltiples medios físicos (cables) FDM TDM Frecuecia FDM. Frecuecia tiempo tiempo TDM Señalizació Itercambio de iformació de cotrol etre los odos de la red y etre termiales de aboado y la red Las uidades de cotrol de las cetrales se comuica etre si para Establecimieto de llamadas Liberació de llamadas Señalizació Señalizació e caal Usa los mismos recursos de trasmisió para la voz y para la señalizació Puede ser e bada o fuera de bada (bada de frecuecias vocal) Ej. e bada: toos e el marcado. Ej. fuera de bada: cotíua (DC) e el bucle de aboado para detectar el descuelgue Señalizació por caal comú (CCS = Commo Chael Sigalig) Emplea u caal dedicado etre las CPUs de los comutadores Puede ser CCS por caal asociado Los mesajes pasa etre los odos de comutació (store-ad-forward) Los mesajes puede emplear camios diferetes a los de la voz Se crea así ua red de comutació de paquetes para la señalizació El protocolo empleado hoy e día es el CCITT Sigalig System No. 7 (SS7) 4

5 Nodo tradicioal Call processig SS7 Network Supervisory evets (e.g., off-hook, o-hook) Request to geerate progress toes (e.g., rigback, egaged). Istructios to establish switch fabric coectios. Circuit- Switchig fabric Circuit-switched truks Softswitch Media gateway cotroller SS7 Network Supervisory evets (e.g., off-hook, o-hook) Request to geerate progress toes (e.g., rigback, egaged). Istructios to establish switch fabric coectios. Circuit- or packet- switched access Media gateway Circuit- or packet- switched truks Comutadores Permite coectar líeas de etrada a líeas de salida Se puede usar para costruir u comutador que itercoecte líeas full duplex etre si 5

6 Lie switch Cetral local Itecoecta líeas idividuales Debe coectar ua etrada específica co ua salida específica Comutadores Cetral local co aboados Trasit switch Itercoecta trocales Debe coectar ua etrada específica co ua salida cualquiera e la direcció correcta Cetral primaria Bloqueo Cuado o se puede itercoectar dos estacioes auque esté libres Bloqueo itero El comutador o tiee recursos para hacer llegar u circuito de la etrada a la salida Bloqueo Cuado o se puede itercoectar dos estacioes auque esté libres Bloqueo extero El comutador o tiee suficietes recursos de salida para cursar ua ueva llamada 6

7 Bloqueo Cuado o se puede itercoectar dos estacioes auque esté libres Red de comutació co bloqueo E sistemas de voz se suele utilizar Llamadas de voz suele ser de corta duració Se dimesioa para que suceda ifrecuetemete Red de comutació si bloqueo Permite a todas las estacioes coectarse a la vez La úica causa por la que ua coexió puede ser rechazada es porque la estació destio esté ocupada Se utiliza más e redes de comutació para datos Tipos básicos de comutadores Comutador espacial (S) Comutador temporal (T) Comutadores por fases (TST, STS) Comutador espacial Permite coectar las líeas de etrada co las líeas de salida elegidas (camios espaciales) Tecología Crossbar U bus por cada líea de etrada U bus por cada líea de salida Crosspoits permite coectar cada bus a cualquier otro La complejidad y coste depede del úmero de putos de cruce Space divisio switch NxN crossbar matrix (N=10) 7

8 Comutador espacial Comutador NxK Si K N : si bloqueo NxN: El úmero de crosspoits crece co N 2 Uso de crosspoits ieficiete Máx N/2 circuitos simultáeos N 2 -N/2 crosspoits si utilizar Se puede hacer co meos crosspoits? Space divisio switch NxN crossbar matrix (N=10) Comutador co etapas (stages) Diferetes etapas Seleccioamos líeas y las madamos a comutadores itermedios Los comutadores itermedios evía las líeas al bloque de salida deseado Comutadores iteros más secillos Más de u camio itero posible 24 x 24 8 x 4 3 x 3 4 x 8 3 x 3 8 x 4 4 x 8 3 x 3 Total 576 putos de cruce 8 x 4 3 x 3 4 x 8 Total 228 putos de cruce C 1 =N 2 crosspoits N x N Etrada r comutadores Crosspoits Itermedia Salida m comutadores r comutadores r salidas. Ua a cada bloque de salida r x r m salidas Ua a cada bloque itermedio 8

9 Comutador 3 etapas (3 stage space divisio switch SSS) Qué problema tiee este comutador? Comutador 3 etapas Redes de Clos Cuatos comutadores itermedios m ecesito para que o haya posibilidad de bloqueo itero? Se etiede que al meos m (evitar bloqueo de la etrada) Etrada r comutadores Itermedia m comutadores r x r m salidas Ua a cada bloque itermedio r salidas. Ua a cada bloque de salida Salida r comutadores 9

10 Liea A, coectar a la salida B Redes de Clos Codició e el caso peor De la etrada A a la salida B tiee que haber u camio posible Tiee que haber al meos u comutador itermedio que tega ua líea libre al bloque de B E el caso peor habrá -1 ocupados, es decir, todas las otras salidas del bloque de salida ocupadas) A r x r -1 itermedios ya está ocupados B Redes de Clos Codició e el caso peor Tiee que ser u comutador itermedio al que esté libre la líea desde el bloque de etrada E el peor caso los comutadores itermedios que o puedo usar por las dos razoes o será los mismos Tiee que haber comutadores itermedios suficietes para los dos casos y uo más para teer camio para la llamada ueva Liea A, coectar a la salida B A r x r -1 itermedios a los que o puedo llegar B Liea A, coectar a la salida B Codició de Clos E u comutador (r ) x (r ) formado co m comutadores itermedios el úmero m de comutadores itermedios ecesarios para que o exista probabilidad de bloqueo tiee que ser al meos m 2 x (-1) + 1 m 2-1 U comutador costruido así o tiee bloqueo itero y tedrá ormalmete meos putos de cruce que u crossbar etero A r x r libre B 10

11 Número de putos de cruce Como ya se vio: Etrada r comutadores Itermedia m comutadores r x r m salidas Ua a cada bloque itermedio r salidas. Ua a cada bloque de salida Salida r comutadores Comutador 3 etapas El ejemplo aterior o cumplía la codició de Clos Cuátos comutadores itermedios ecesitamos para que o pueda teer bloqueo? Crosspoits e el ejemplo:. Crosspoits ecesarios para u crossbar 10x10 :. Cumpliedo la codició de Clos:. El ser multietapa o garatiza meos putos de cruce! Crosspoits Comutador 3 etapas que cumple la codició de Clos míima C = úmero de crosspoits Míimo úmero de crosspoits? Ejemplo: si N=

12 Comutadores espaciales multietapa Los comutadores que cumple la codició de Clos o tiee bloqueo itero Los comutadores que cumple la codició m Se puede hacer que o tega bloqueo itero Hace falta que el sistema de cotrol sea capaz de recolocar llamadas ya establecidas Rearrageably oblockig Clos etworks Escala mejor que u crossbar al aumetar el umero de etradas Seguimos ecesitado muchos putos de cruce para comutar ceteares de miles de caales telefóicos Optimizado aú más Reducir más el º de crosspoits a) Permitir cierto grado de bloqueo (pequeña probabilidad) b) Exteder el úmero de etapas rxq txt qxr rxq txt txt qxr rxq txt txt qxr r x r Voz digital muestras por segudo T S = 125 µs 8 bits/muestra t 8 bits 125 µs 64Kbps 12

13 Multiplexació TDM Las líeas trocales multiplexa los caales de voz e u mismo caal espacial 8 bits 125 µs MUX Multiplexació TDM Las líeas trocales multiplexa los caales de voz e u mismo caal espacial E cada el MUX Recibe ua muestra de voz de cada ua de las líeas Evía N muestras de voz (del itervalo aterior) por la salida 8 bits Memoria MUX 125 µs 125 µs Multiplexació TDM Ejemplo 32 caales de voz Cada caal 8bits cada 125 µs Total 32x8 = 256 bits cada 125 µs Kbps (E1) 8 bits Memoria MUX 125 µs 125 µs 13

14 Demultiplexació TDM Proceso iverso Ua etrada N salidas de velocidad N veces meor 8 bits DEMUX 125 µs 125 µs Space Digital Switch (SDS) Comutació temporal (Time-divisio Switchig) TSI = Time Slot Iterchager Ua etrada y ua salida Ambas lleva N caales de voz multiplexados Guarda las muestras de etrada e u buffer de N bytes (ua por circuito) Las reescribe e diferete orde Combiado co MUX/DEMUX el resultado es comutació TSI 14

15 Ejemplo Time Slot Iterchager Problemas costruyedo u TSI El límite es el tiempo ecesario para leer y escribir a memoria Para circuitos Leer y escribir ua muestra de cada uo ua vez cada 125 microsegudos Cada operació ecesitaría hacerse e meos de 0.5 s Otras técicas Time-Space (TS) Switch Etradas multiplexadas Crossbar co u TSI previo a cada etrada Retrasar las muestras para que llegue e el mometo adecuado para la comutació espacial Ejemplo: Si TSIs Ejemplo: Co TSIs 15

16 Time-Space-Time (TST) Switch Similar a u comutador espacial de 3 etapas Las etapas de etrada y de salida so TSIs Reordear e etrada para evitar bloqueo e crossbar Reordear e salida para asigar a slot correcto Ejemplo: Time-Space-Time (TST) Switch Slots 1 y 2 de etrada 1 y slots 1 y 2 (valores 13 y 14) de etrada 4 va a la salida 1 Time-Space-Time (TST) Switch Slots 1 y 2 de etrada 1 y slots 1 y 2 (valores 13 y 14) de etrada 4 va a la salida 1 E la salida slot 1 de etrada 1 va a slot 4, slot 2 a slot 3 E la salida slot 1 de etrada 4 va a slot 2 y slot 2 a slot 1 16

17 Time-Space-Time (TST) Switch TSIs e la etrada reordea para que o haya bloqueo Puede colocar los slots e la posició que quiera que o produzca bloqueo Mayor flexibilidad para usar el comutador espacial y evitar bloqueo Time-Space-Time (TST) Switch TSIs e la etrada reordea para que o haya bloqueo Puede colocar los slots e la posició que quiera que o produzca bloqueo Mayor flexibilidad para usar el comutador espacial y evitar bloqueo TSI e la salida reordea Time-Space-Time (TST) Switch La etapa espacial puede sustituirse por u comutador de 3 etapas TSSST TSI TSI TSI TSI TSI TSI TSI TSI 17

18 Coclusioes Comutació de circuitos Establecer camios físicos para coectar dos termiales Señalizació para cotrol etre odos y etre usuarios y odos Comutadores Bloqueo Crossbar y comutadores multietapa Redes si bloqueo: codició de Clos Comutadores espaciales y temporales S, T, TST Próxima clase: Prestacioes 18