UNIDAD 4: TÉCNICAS DE CONMUTACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN
4.1 Técnicas de Conmutación
La conmutación es el proceso por el cual los nodos de una red transfieren datos desde un puerto de entrada a un puerto de salida específico para alcanzar su destino final. Es la inteligencia que permite que una red mallada funcione sin necesidad de conexiones directas entre todos los usuarios.
- 4.1.1 Conmutación de Circuitos: Utilizada primordialmente en la red telefónica pública (PSTN). Establece una ruta física dedicada y constante. Su principal ventaja es la ausencia de retardo variable (jitter), pero su ineficiencia es alta ya que el canal permanece ocupado incluso en periodos de silencio. 37. Análisis de Eficiencia en Circuitos.
- 4.1.2 Conmutación de Paquetes: Los datos se fragmentan en paquetes con encabezados (IP). Protocolos como X.25 (orientado a fiabilidad) y Frame Relay (orientado a velocidad) fueron los precursores. Permite la multiplexación estadística, donde muchos usuarios comparten el mismo canal físico según la demanda. 38. Evolución de X.25 a Frame Relay.
- 4.1.3 Entramado (Store and Forward): Técnica donde un conmutador recibe el paquete completo, lo almacena en un buffer, verifica el CRC para detectar errores y, si es correcto, lo reenvía. Esto garantiza que no se propaguen paquetes corruptos por la red, a costa de una ligera latencia de procesamiento. 39. Gestión de Colas y Latencia.
- 4.1.4 Celdas (ATM): El Modo de Transferencia Asíncrona utiliza "celdas" de tamaño fijo (53 bytes: 5 de cabecera y 48 de datos). Al ser de tamaño constante, el hardware de conmutación puede procesarlas a velocidades extremadamente altas, garantizando calidad de servicio (QoS) para video y voz en tiempo real. 40. Estándar ATM y VPI/VCI.
4.2 Multiplexación
La multiplexación busca maximizar el uso de los costosos medios de transmisión. Es el arte de "empaquetar" múltiples canales de comunicación en un solo enlace físico de alta capacidad.
- 4.2.1 TDM (División de Tiempo): Divide el uso del canal en ranuras temporales exclusivas. En sistemas T1 o E1, cada usuario tiene un "turno" para transmitir. 41. TDM Síncrono vs Estadístico.
- 4.2.2 FDM (División de Frecuencia): Divide el ancho de banda total en sub-bandas. Se utilizan "bandas de guardia" (espacios vacíos) para evitar que las señales se encimen y causen interferencia. Es la base de la radio y la televisión. 42. Diseño de Bandas de Guardia.
- 4.2.3 WDM (División de Longitud de Onda): Es la versión óptica de FDM. Utiliza diferentes colores (frecuencias) de luz láser dentro de una sola fibra óptica. Tecnologías como DWDM permiten transportar terabits de datos por un solo hilo de vidrio. 43. Capacidad Espectral en redes DWDM.
- 4.2.4 CDM (División de Código): Utilizado en tecnología 3G y satelital. Todos los usuarios transmiten en la misma frecuencia al mismo tiempo, pero cada uno tiene un "código matemático" único. El receptor usa ese código para extraer solo la señal que le corresponde del ruido general. 44. Ortogonalidad en códigos CDMA.
4.3 Infraestructura y Análisis de Costos
La implementación de estas técnicas requiere hardware de core (núcleo) que soporte altas tasas de conmutación y algoritmos de gestión de tráfico para evitar la congestión.
| Tecnología |
Aplicación Principal |
Costo Estimado (USD) |
| Multiplexor DWDM |
Backbone de Fibra Óptica |
$5,000 - $15,000 45. Ref. FS |
| Switch de Celdas ATM |
Nodos de alta disponibilidad |
$2,500 - $6,000 46. Ref. Juniper |
4.4 Pioneros y Estándares
La arquitectura de conmutación moderna le debe su existencia a Donald Davies, quien acuñó el término "paquete". Sus teorías permitieron que las redes fueran escalables y resistentes a fallos.
Para profundizar en los estándares de red de próxima generación (5G/6G) y cómo evolucionan estas técnicas de multiplexación, visite: 47. Estándares 3GPP y el repositorio técnico de 48. Broadband Forum.