Retardos en una red

Cuando se transfiere información a través de una red entre dos puntos, esta va pasando por distintos nodos, y esta se va enrutando o conmutando por estos. De esta forma nos podemos encontrar con tres situaciones:

• conmutación de circuitos

• conmutación de mensajes

• conmutación de paquetes

En la conmutación de circuitos tenemos que la información que se va generando en el emisor se va transmitiendo, y a medida que entra en los nodos intermedios tal como va llegando se va enrutando, sin que a efectos prácticos se almacene en los conmutadores.

Figura 25: En la conmutación de circuitos una conexión se emula con un circuito entre los dos extremos se la comunicación

En la conmutación de circuitos hay un proceso inicial de establecimiento de la conexión. En este proceso se crea un circuito directo entre el terminal emisor y el receptor (figura 25). Es decir, se simula una conexión directa entre el emisor y el receptor. Y si despreciamos el retardo de procesamiento en los nodos intermedios, entonces el retardo total es la suma del retardo de propagación y de transmisión, tal como se ve en la figura, donde no existiría el retardo de cola ya que cuando se establece la conexión se reservan todos los recursos necesarios para evitar que estos se produzcan.

Además, durante toda la conexión, toda la información va en un mismo bloque. Eso sí, en la conmutación de circuitos hay un retardo inicial hasta establecer la conexión. En la figura se esquematiza el retardo en este tipo de comunicación, donde se puede observar que el retardo es independiente del número de nodos por los que pasa.

Figura 26: Retardo en la conmutación de circuitos

En la conmutación de mensajes, el mensaje transporta la información entera, donde cada mensaje se envía y reenvía cuando ya se ha generado del todo: en los nodos intermedios una vez que ha entrado todo el mensaje se procesa y se reenvía. En el conmutador, el mensaje entero se encuentra almacenado (al menos durante el tiempo que tarda en reenviarse). El retardo será la suma de cada uno de los retardos entre los nodos adyacentes, tal como se refleja en la figura 27 y 28. En este retardo hay que considerar también los retardos de procesamiento y de cola que se produce en cada uno de los nodos.

Figura 27: Retardo en la conmutación de circuitos

Figura 28: Retardo en la conmutación de circuitos (cronograma)

Figura 29: Retardo en la conmutación de paquetes

En la conmutación de paquetes, el mensaje original, se trocea, y se va enviando uno a uno, y en cada nodo se hace un proceso similar que en la conmutación de mensajes. La diferencia con la conmutación de mensajes es que en el retardo final hay que considerar que el mensaje inicial se ha troceado, tal como se representa en la figura29.

El retardo se reduce a medida que los paquetes son más pequeños, ya que el retardo de transmisión se hace más pequeño. En el límite puede parecer, y cuando no existe retardo de procesamiento y de cola, que el retardo total coincidiría con el retardo en la conmutación de circuitos. Esto no es así debido a que cada paquete lleva asociado una cabecera que hace que exista un límite en la reducción del tamaño del paquete.

Si tuviésemos que hacer un clasificación preliminar, en función del retardo, de estos tres tipos de sistemas tendríamos que el más eficiente de todos es la conmutación de circuitos, y el peor, la conmutación de mensajes. Esto se puede ver claramente comparando las figuras 26, 28 y 29 . El retardo de propagación es el mismo en todos los casos. El retardo de procesamiento también existiría en cada nodo, aunque en la caso de la conmutación de circuitos sería mucho más bajo. El retardo de cola existiría en la conmutación de paquetes y mensajes y no existiría en la conmutación de circuitos. El retardo de transmisión sería diferente para cada caso.

Para la conmutación de circuitos no dependería del número de nodos (N) por los que pasa la información.:

Para la conmutación de mensajes sí dependería del número de nodos (N):

Para la conmutación de paquetes, el mensaje original, de longitud L, se fragmenta en n paquetes y a cada uno se le suma una cabecera de longitud H. Si todas las cabeceras y paquetes son de la misma longitud, entonces el retardo sería:

Figura 30:

En la figura 30 se puede ver cómo varía el retardo de transmisión para diferentes longitudes de mensajes y en función del número de paquetes en que se ha fragmentado . Como se puede observar, inicialmente a medida que se fragmenta más un mensaje el retardo disminuye hasta cierto punto desde el cual empieza a crecer. Esto es debido al efecto de la cabecera, ya que llega un momento que la cabecera empieza a pesar más que la longitud de la información. Hallando el mínimo de la ecuación anterior se puede calcular el tamaño óptimo del paquete.

Por último, hacer mención que en la conmutación de paquetes mediante circuitos virtuales el retardo de transmisión se comporta igual que en la conmutación de circuitos. En cualquier caso, el retardo total suele ser menor debido al menor peso de los retardos de cola y de procesamiento que suelen ser mucho menores que en la conmutación de paquetes.