Tecniche di commutazione: circuito, commutazione, pacchetto

Jim Warren

Commutazione di circuito:

In questo tipo di collegamento la connessione è permanente e completamente dedicata.

L’instaurazione del collegamento avviene attraverso lo scambio di opportuni messaggi di segnalazione. Non appena il collegamento sia stato completato tre i due nodi interessati esiste un canale di trasmissione perfettamente trasparente sicchè può avere inizio la trasmissione dei dati.

Quando la trasmissione è conclusa, il collegamento viene abbattuto e i nodi e i rami che lo costituivano tornano a disposizione dell’intera rete come risorsa comune. Questo tipo di commutazione è comunemente usata nella rete telefonica.

Per capire come avviene la trasmissione, si prendano tre nodi A, B e C come nodo intermedio.

Si richiede un certo tempo per la connessione fisica tra il nodo A alla linea C, poi un tempo di propagazione (che dipende dalla lunghezza della linea) e in maniera analoga tra il nodo C ed il nodo B.

Generalizzando per tanti nodi il tempo di connessione sarà:

T=3T_{p}+(N+1)T_{c}+T_{t}

dove con T_{p} è il tempo di propagazione, T_{c} è il tempo di connessione, T_{t} il tempo di trasmissione vero e proprio.

Commutazione di messaggio

Le connessioni fisiche fra i nodi sono permanenti e che la trasmissione su una singola linea avviene indipendentemente dallo stato di occupazione delle altre linee interessate al collegamento.

Il messaggio deve contenere l’informazione relativa alla destinazione e il nodo di partenza deve avere istruzione riguardante la linea. Il nodo di partenza impiega un certo tempo T_{e} per elaborare l’informazione di instradamento, inoltre si richiede un certo tempo T_{h} necessario per immettere l’intestazione del pacchetto (h sta per header).

Il tempo di connessione sarà:

T=T_{p}+N(T_{e}+T_{h}+T_{t})

Questa tecnica consente una  riduzione nel tempo T dovuta al risparmio di due tempi di propagazione nonché al fatto che il tempo di elaborazione T_{e} è generalmente molto inferiore del tempo di connessione T_{c}.

Di contro si ha un aumento del contributo del ritardo dovuto al fatto che il messaggio deve essere ritrasmesso ad ogni nodo del percorso.

La commutazione di messaggio è sicuramente conveniente quando i messaggi hanno durata minore del tempo necessario per la connessione fisica di ogni nodo della linea.

La commutazione di circuito conviene quando i messaggi sono lunghi.

Commutazione di pacchetto

Il messaggio è suddiviso in parti più piccole, dette pacchetti ciascuna delle quali viene trasmessa, munita di intestazione, come nella commutazione di messaggio.

Si ha un ulteriore vantaggio chiamato effetto pipeline, al fatto cioè che un nodo può trasmettere un pacchetto al nodo successivo senza aver completato la ricezione dell’intero messaggio, mentre altri pacchetti vengono trasmessi lungo le linee precedenti e successive del percorso.

Il messaggio viene suddiviso i M pacchetti.

Il tempo di connessione sarà:

T=T_{p}+\left ( N+M-1 \right )\left ( T_{e}+T_{h}+\cfrac{T_{t}}{M} \right )

Rispetto al commutazione di messaggio, la tecnica comporta una riduzione del tempo dedicato alla trasmissione dei dati utili ed un aumento del tempo dedicato all’elaborazione e alla trasmissione delle intestazioni.

Se il messaggio non è troppo corto, un’opportuna suddivisione in pacchetti comporta una riduzione nel ritardo.

CONCLUSIONI

La commutazione di circuito è vantaggiosa per la trasmissione dei messaggi molto lunghi e la commutazione di pacchetto per messaggi molto corti rispetto ai tempi necessari per la selezione e la connessione fisica delle linee.

La commutazione di pacchetto richiede nodi concettualmente più sofisticati che non la commutazione di circuito.

Nodi “intelligenti” consentono di modificare il formato dei pacchetti e la velocità della loro trasmissione per adattarli a canali trasmissivi diversi.

Il frazionamento dei messaggi comporta lo svantaggio di dover includere nell’intestazione, oltre all’indirizzo del destinatario, anche un numero d’ordine progressivo che consenta al destinatario di ricostruire correttamente il messaggio, dato che i pacchetti possono pervenire in ordine diverso da quello di trasmissione.

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