O que é a comutação de pacotes?

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No contexto de redes de computadores, a comutação de pacotes é um paradigma de comunicação de dados em que pacotes (unidade de transferência de informação) são individualmente encaminhados entre nós da rede através de ligações de dados tipicamente partilhadas por outros nós. Este contrasta com o paradigma rival, a comutação de circuitos, que estabelece uma ligação virtual entre ambos nós para seu uso exclusivo durante a transmissão (mesmo quando não há nada a transmitir). A comutação de pacotes é utilizada para optimizar o uso da largura de banda da rede, minimizar a latência (i.e., o tempo que o pacote demora a atravessar a rede) e aumentar a robustez da comunicação.

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Significado de Comutação de Pacotes
Comutação de pacotes x Comutação de circuitos
Exercícios
Referências
Em que consiste a comutação de pacotes?
Como funciona o processo de comutação?
Qual a característica principal da comutação por pacotes?
Por que a comutação de pacotes é importante?

A comutação de pacotes é mais complexa, apresentando maior variação na qualidade de serviço, introduzindo jitter e atrasos vários; porém, utiliza melhor os recursos da rede, uma vez que são utilizadas técnicas de multiplexagem temporal estatística.

A comutação por pacotes pode efetuar-se:

Com ligação (circuito virtual): é estabelecido um caminho virtual fixo (sem parâmetros fixos, como na comutação de circuitos) e todos os pacotes seguirão por esse caminho. Uma grande vantagem é que oferece a garantia de entrega dos pacotes, e de uma forma ordenada. Ex: ATM (comutação de células), Frame Relay e X.25;
Sem ligação (datagrama): os pacotes são encaminhados independentemente, oferecendo flexibilidade e robustez superiores, já que a rede pode reajustar-se mediante a quebra de um link de transmissão de dados. É necessário enviar-se sempre o endereço de origem. Ex: endereço IP.

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Significado de Comutação de Pacotes

Técnica de transmissão que consiste em dividir a informação em pequenos blocos, denominados pacotes. O objetivo desse expediente é, em caso de falha durante a transmissão, que apenas uma parte da informação seja afetada e não o todo. Cada pacote leva o endereço de origem e destino, percorrendo a rede por caminhos distintos até chegar ao seu objetivo. Cabe à estação receptora ordenar os pacotes na seqüência correta e reconstituir o arquivo ou sinal enviado.

Comutação de pacotes x Comutação de circuitos

Nas redes de computadores se utiliza a comutação de pacotes como tecnologia de comunicação no núcleo da rede, em contraste com as redes telefônicas tradicionais que usam a comutação de circuitos.

Comutação de circuitosFoi por muito tempo a forma de comutação utilizada no sistema telefônico. Quando dois usuários desejavam se comunicar a rede estabelecia um circuito dedicado fim-a-fim entre os dois aparelhos telefônicos. O circuito estabelecido ficava reservado durante toda a duração da conversação.

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A comutação de circuitos, entretanto, é ineficiente para ser aplicada nas redes de computadores devido as características do tráfego nestas redes, o qual é caracterizado por um fluxo esporádico de dados, com curtos intervalos de atividade espaçados no tempo, diferente do fluxo contínuo do tráfego telefônico.Comutação de pacotesNão há estabelecimento de circuito fim a fim entre os dois sistemas terminais que desejam se comunicar. Por exemplo, quando um computador deseja enviar uma informação a outro computador da rede, ele encapsula a informação em um pacotes de dados, inclui em um cabeçalho o endereço do destinatário e envia pela rede. O pacote será então encaminhado de roteador em roteador em função do endereço do destino. Na comutação de pacotes não há reserva de recursos da rede, mas sim compartilhamento de recursos na forma de uma multiplexação estatística.

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Os defensores da comutação de pacotes argumentam que a comutação de circuitos é ineficiente, pois reserva o circuito mesmo durante os períodos de silêncio na comunicação. Por exemplo, durante uma conversa telefônica, os silêncios da conversação, ou as esperas para chamar uma outra pessoa, não podem ser utilizados para outras conexões. Além disto, os tempos necessários para o estabelecimento de circuitos fim-a-fim são grandes, além de ser uma tarefa complicada e requerer esquemas complexos de sinalização ao longo de todo o caminho da comunicação.

Por outro lado, os opositores da comutação de pacotes argumentam que a mesma não seria apropriada para aplicações tempo real, como por exemplo conversas telefônicas, devido os atrasos variáveis em filas de espera, difíceis de serem previstos. Todavia, com o desenvolvimento de técnicas específicas e o aumento da velocidade dos enlaces, observa-se uma tendência em direção à migração dos serviços telefônicos também para a tecnologia de comutação de pacotes.

Exercícios

Qual a vantagem de uma rede de comutação de pacotes em relação a comutação de circuitos para comunicação de dados?
Qual a técnica de comutação utilizada no sistema de telefonia fixa da maioria operadoras de telecomunicações no Brasil?
Qual a técnica de comutação utilizada numa chamada de voz utilizando o aplicativo WhatsApp. Avalie a qualidade desta comunicação em relação a telefonia fixa.

Referências

Em que consiste a comutação de pacotes?

A comutação de pacotes é a técnica que envia uma mensagem de dados dividida em pequenas unidades chamadas de pacotes. Ela não exige o prévio estabelecimento de um caminho físico para a transmissão dos pacotes de dados.

Como funciona o processo de comutação?

Especificamente em telefonia, comutação (jargão) é o processo de interligar dois ou mais pontos entre si. No caso de telefones, as centrais telefônicas comutam (interligam) dois terminais por meio de um sistema automático, seja ele eletromecânico ou eletrônico.

Qual a característica principal da comutação por pacotes?

A comutação de pacotes não tem reserva de recursos, o meio é compartilhado (multiplexação estatística), o encaminhamento de pacotes é nó a nó (processamento em cada nó), os pacotes precisam ter endereço de destino, não há garantia de entrega (serviço de melhor esforço).

Por que a comutação de pacotes é importante?

A comutação de pacotes é utilizada para optimizar o uso da largura de banda da rede, minimizar a latência (i.e., o tempo que o pacote demora a atravessar a rede) e aumentar a robustez da comunicação.