Comutação

Comutação por Circuitos

            A comutação por circuitos é um tipo (paradigma) de conexão no qual as duas pontas de comunicação possuam um caminho dedicado exclusivo entre eleas; Esse caminho pode ser estabelecido através de um caminho físico ou através da multiplexação de um canal de comunicação. A seqüência de comunicação é executada em três etapas, conforme abaixo

Estabelecimento do circuito: Nesta etapa é estabelecida uma rota física bidericonal entre os dois circuitos, na qual é alocada uma certa capacidade de transferência, chamada largura de banda. 

Troca de informações: Nesta fase, os terminais trocam as informações entre si através da rota física estabelecida.

Desconexão ponto a ponto: Após o termino da troca de informações, um dos terminais envia um comando de desconexão a central que alocou os circuitos para que essa rota possa ser liberada para outras novas conexões.

            Em caso de falha em alguma das etapas acima, haverá quebra da conexão e processo deve ser reiniciado. Como exemplo de aplicação real da comutação por circuitos temos a discagem telefônica e a internet discada. É interessante lembrar que antigamente a comutação de circuitos era realizada de forma manual, por exemplo, nas centrais telefônicas nas quais as telefonistas completavam o circuito, de forma a realizar conexões entre quem estava efetuando a ligação e quem a estava recebendo.

A vantagem da comutação por circuito são justamente a exclusividade do um canal de comunicação dedicado que agiliza a velocidade de troca de informações e conseqüentemente o tempo necessário para essa troca. Por outro lado, trata-se de um método extremamente caro e complexo de dar manutenção, devido ao excesso de fios e a necessidade da manutenção individual de cada circuito.

 

Comutação por Pacotes

            A comutação por pacotes ao contrario da comutação por circuitos, não exige o estabelecimento de um circuito físico dedicado para a comunicação. Este paradigma utiliza a ideia da segmentação de dados em vários pacotes (que são pequenos blocos de dados compostos de cabeçalho, corpo e rodapé .

Diferentemente da comutação por circuitos, este paradigma utiliza a multiplexação estática por divisão de tempo. A conexão é então dividida em vários blocos de tempo que são alocados de forma prioritária para os terminais mais ativos. Trata-se então do compartilhamento de um circuito físico através do envio de diversos pacotes lógicos que são encaminhados para o seu correto destino através das centrais de distribuição desses pacotes. Essa abordagem evita que haja quebra da conexão pois justamente não necessita de um circuito dedicado ativo. Se uma central falhar, o sistema se encarrega de encontrar outra rota para entregar o pacote.

            Um exemplo largamente utilizado são as redes de computadores, como a internet, que comutam por pacotes e não perdem conexão. (ou pelo menos têm um chance remota de isto acontecer por problemas de falta de rota para entregar o pacote).

A comutação por pacotes não é dividida em etapas, porém existem 3 abordagens distintas para que haja essa comutação. Essas técnicas são utilizadas diretamente pelos comutadores (centrais ou equipamentos que realizam as interconexões), e dá-se o nome ao comutador, de acordo com a técnica por ele utilizada. Muitas vezes serão utilizadas abordagens mistas dos comutadores para que haja um melhor desempenho da conexão como um todo.

Cut-through: Este comutador recebe e armazena apenas parte do cabeçalho (6 primeiros bytes), para saber qual receptor do pacote, e já encaminha os dados diretamente. A princípio, há um enorme ganho em velocidade. No entanto, por não haver nenhuma verificação de erros (neste caso a verificação ocorre nos terminais), freqüentemente é necessário o reenvio do pacote. Na prática é muito pouco utilizado sozinho.

Store-and-forward: O comutador recebe e armazena os dados até possuir completamente o pacote em um buffer de entrada. Após possuir o pacote completo, o comutador efetua a verificação de erros, passa o pacote para o buffer de saída e retransmite o pacote para o outro comutador ou o terminal. Caso ele encontre algum erro, descarta o pacote.

Este tipo de comutador é mais robusto e eficiente, porém devido ao grande número de requisições geralmente ocorrem muitos choques de pacotes a atrasos. A implementação mista do store-and-forward e do cut-through é a configuração mais utilizada.

Fragment-free: O funcionamento deste comutador é muito semelhante ao cut-through, porém ele armazena os 64 primeiros bytes antes de enviar. Esta implementação é baseada em observações estatísticas: a grande maioria dos erros, bem como todos os choques de pacotes, ocorrem nos primeiros 64 bytes.

       Em resumo, as principais caracteristicas da comutação por circuitos e por pacotes seguem explicadas na tabela abaixo. 

           Atualmente a abordagem pratica utilizada é a comutação por circuitos e pacotes. A animação mostrada no link, dará ao leitor uma ideia resumida e dinâmica dessas 2 abordagens na pratica.

Palavras chave: Comutação por circuitos, comutação por pacotes cut-trhough, store-and-forward, fragment-free.