Telemática

La **Telemática** es la asociación de técnicas propias de las **telecomunicaciones** y la **informática**, que permite el intercambio de datos a distancia y el control de tratamientos automáticos.

Proporciona a personas no especializadas la posibilidad de acceder a sistemas de comunicación e información antes reservados a especialistas.

Técnicas de Conmutación

Cuando el número de elementos conectados a una red es muy alto, la conexión directa entre todos ellos se vuelve inviable. Por lo tanto, es necesario un mecanismo que permita **encaminar las comunicaciones** para que la información alcance su destino deseado.

Esta técnica se conoce como **conmutación**, y existen distintos tipos:

• Conmutación de Circuitos
• Conmutación de Mensajes
• Conmutación de Paquetes

Conmutación de Circuitos

Consiste en una serie de **centrales de conmutación** (o conmutadores) interconectadas entre sí, que establecen un **camino físico** entre el origen y el destino.

El camino es **fijo** y permanece establecido durante toda la transmisión, independientemente de la información enviada. Es decir, el trayecto se mantiene fijado incluso si no se transmite información.

El camino físico se establece en cada punto de conmutación en función del destino, de los **circuitos o enlaces libres** y del **tráfico cursado**, entre otros factores.

Características de la Conmutación de Circuitos

• El **ancho de banda** es fijo e invariable.
• **Retardo bajo** en la fase de establecimiento de la conexión.
• La red se comporta de manera **transparente** a la información que viaja.
• Se establece un **camino físico** entre los extremos de la red.
• El **retardo de la información** desde el origen al destino es constante y muy bajo, lo que hace esta técnica ideal para transmitir información sensible al retardo, como la **voz** y el **vídeo**.

Conmutación de Mensajes

Se basa en el envío de **mensajes completos** a través de los **nodos de la red** (centros de conmutación) hacia su destino. Los mensajes son transmitidos una vez que el nodo ha recibido el mensaje completo del remitente.

Los mensajes son **entidades completas de información** (bloques de datos), unidireccionales, que viajan de un origen a un destino.

Cada bloque de datos lleva una **cabecera** con la dirección del destinatario, por lo que no es necesario el establecimiento previo de una comunicación ni de un camino físico.

Características de la Conmutación de Mensajes

• No se necesita un **establecimiento previo** al envío de mensajes (no hay fase de «llamada»).
• El mensaje se **almacena y reenvía** (store-and-forward) a medida que pasa por los nodos de la red.
• Debido a las fases de almacenamiento y reenvío, existe un **retardo importante** y muy variable desde que se envía el mensaje hasta que se recibe.
• Los nodos de la red requieren **grandes cantidades de memoria** debido a la fase de almacenamiento.
• No es necesario que los terminales estén conectados o en línea simultáneamente.
• Los mensajes se colocan en una **cola de espera** para el envío. En situaciones de mucho tráfico, esto puede generar **grandes retardos**.
• Los **recursos de la red** se comparten de manera eficiente, ya que no están dedicados en exclusiva a un solo usuario.
• No existe un **canal físico** de comunicación dedicado; la información llega en diferido.
• No es necesario que los terminales sean totalmente compatibles entre sí; puede existir un elemento intermedio que **traduzca la velocidad, el código del mensaje**, etc.

Conmutación de Paquetes

Consiste en **trocear el mensaje original** en bloques más pequeños, de longitud fija o variable, a los que se añade una **cabecera** que los identifica para ser enviados a la red. A estas unidades de datos se las denomina generalmente **paquetes**.

Una vez enviados a la red, los paquetes viajan de **nodo en nodo** hasta llegar al destino final, donde deben **reagruparse** para formar el mensaje original.

Al igual que la conmutación de mensajes, esta técnica se basa en el **almacenamiento y reenvío** (store-and-forward), pero aplicado a paquetes en lugar de mensajes completos.

Ventajas

• **Alta eficiencia**: los recursos de la red son compartidos estadísticamente por todos los usuarios.
• **Menor coste**: al compartir los recursos, los costes también se reparten, lo que resulta ventajoso para el usuario en comparación con medios como las líneas dedicadas.
• **Desequilibrio de velocidades**: la velocidad o capacidad de transferencia de información en un extremo no tiene por qué ser la misma que en el otro, ya que los nodos de la red disponen de **memoria de almacenamiento intermedio (buffers)**. Esto permite que la capacidad de transferencia en el origen pueda superar a la del destino.
• **Posibilidad de rutas alternativas**: en modalidades como el **datagrama**, los paquetes pueden viajar por distintas rutas.
• La velocidad de la línea física de transmisión es independiente de la velocidad de transferencia de información efectiva en cada instante. El **ancho de banda se asigna dinámicamente**, utilizándose solo cuando hay información a transmitir.

Inconvenientes

• El **retardo de propagación**, aunque pequeño, existe. Es menor que en la conmutación de mensajes, pero mayor que en la conmutación de circuitos.
• El **retardo de propagación no es constante**. Varía con cada paquete según las condiciones de la red (tráfico, tamaño de los paquetes, etc.), lo cual es un inconveniente para servicios sensibles al retardo como la **voz** y el **vídeo**.
• La **memoria de los nodos (colas o buffers)** es donde se almacenan los paquetes hasta que pueden ser enviados. Esto aumenta la complejidad de los nodos debido a la gestión de esta memoria y puede generar problemas de **congestión** en la red por exceso de tráfico.
• Dado que los paquetes pueden viajar por **distintos caminos**, pueden llegar al destino en una **secuencia diferente**, lo que requiere una **reorganización** a su llegada.
• El **control de flujo** de la información se realiza entre los nodos de la red y entre el nodo y el terminal de usuario, lo que puede implicar una pérdida de tiempo y capacidad de transferencia. En caso de congestión, las redes de conmutación de paquetes suelen limitar la entrada de nuevos datos por parte de los terminales para gestionar el tráfico. Esto se debe a la **compartición de recursos**, a diferencia de la conmutación de circuitos, donde los recursos se reservan en exclusiva para una comunicación.

Modalidades de Encaminamiento en Conmutación de Paquetes

En la conmutación de paquetes, existen dos modalidades de encaminamiento o enrutamiento: **datagrama** y **circuito virtual**.

Estos dos modos de operación son fundamentales, ya que definen el funcionamiento interno de la red y, por lo tanto, los tipos de servicios que puede ofrecer y los protocolos que deben emplearse.

Circuito Virtual

En este modo de operación, antes de enviar información, se debe establecer un **camino virtual** entre el origen y el destino. Una vez establecido, todos los paquetes viajan por la **misma ruta**.

Una vez enviados todos los paquetes, se procede a la **liberación del circuito** para que pueda ser utilizado por otra comunicación.

Con este modo de funcionamiento, se dice que la red o el protocolo utilizado es **orientado a la conexión**. Por lo tanto, los protocolos orientados a la conexión establecen **circuitos virtuales** para la transferencia de información.

Datagrama

No existe un **establecimiento previo de un camino o ruta** entre el origen y el destino antes de la transferencia de información, ni tampoco una liberación posterior. El **encaminamiento** lo realizan los nodos de la red utilizando la información de destino presente en la **cabecera de cada paquete** de datos.

• El nodo elige qué camino debe tomar cada uno de los paquetes que tiene en la cola de espera para el envío, permitiendo que dos paquetes del mismo origen y destino tomen **caminos distintos**.
• Cuando la red utiliza este modo de encaminamiento, se dice que la red o el protocolo utilizado es **no orientado a la conexión**.

Ventajas y Desventajas del Datagrama frente al Circuito Virtual

• Este modo de operación presenta ventajas y desventajas frente al circuito virtual.
• Es un modo de funcionamiento más **sencillo**, pero exige un **mayor control** por parte de la red, ya que debe tomar decisiones de encaminamiento paquete a paquete. Por otro lado, es un medio más **flexible** para encaminar la información.
• Una desventaja es que los paquetes pueden llegar **fuera de secuencia** a su destino y, por lo tanto, con **retardos muy variables**.