comutacao de pacotes

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Tecnologias de Comutação de Pacotes e de Circuitos 
 
 
Esta aula tem por objetivo a apresentação das tecnologias de comutação de pacotes e de circuitos 
utilizados pelas redes de comunicação. 
 
 
Introdução 
 
Comutação é o processo de interligar dois ou mais pontos entre si. Para tornar viável a comunicação 
entre um grande número de pontos, surge o conceito de Rede de Comutação, que se trata, acima de 
tudo, de um serviço de transferência de informações entre pontos ou nós. 
 
Cada nó possui uma única interface ligada à rede, sendo que esta assegura a transferência de dados 
entre qualquer um dos nós que lhe estão ligados. 
 
As redes de comutação são constituídas por um conjunto de nós intermédios, com várias ligações entre 
si, mas, geralmente, com uma topologia mais simples do que full-connected , obviamente, por razões 
econômicas. 
 
Os nós intermédios funcionam como um conjunto que assegura que as informações cheguem ao destino 
correto. O modo como a rede assegura a transferência das informações pode obedecer a vários 
princípios, dando origem a diversos tipos de rede de comutação. Estes tipos de comutação poderão ser 
classificados de Redes de Telecomunicações, em três tipos distintos: 
 
• Comutação de Circuitos; 
• Comutação de Pacotes; 
• Comutação de Células. 
 
Assim, em uma rede de comunicação, diz-se que a comutação é a alocação de recursos da rede para 
transferência de informação. 
 
As principais formas de comutação são as comutações de circuitos, mensagens e pacotes, embora a 
comutação de células desponte como uma nova forma de comutação, que busca resguardar o aspecto 
de qualidade na prestação do serviço de transferência de informações. 
 
Como situações práticas de comutação, podemos citar as redes de telefonia e as de computadores. 
 
No caso dos telefones, as centrais telefônicas comutam (interligam) dois terminais por meio de um 
sistema automático. Este sistema é ilustrado na figura 1. 
 
 
 
Figura 1: Rede Telefônica 
 
Nas redes de computadores LAN e MAN, esse recurso é feito através da topologia com meio 
compartilhado tipo barramento. Nas WAN, os caminhos entre pares de estações fazem com que se 
adote a topologia entre malha, ilustrada na figura 2, o que permite explorar rotas alternativas entre nós. 
 
 
 
Figura 2: Rede de Computadores 
 
Por outro lado, a evolução da microeletrônica reduziu custos de processamento, permitindo a 
compressão e o empacotamento de voz e vídeo com qualidade. As novas tecnologias permitem que 
serviços como áudio e vídeo, antes só disponíveis através de circuitos ou canais, sejam transportados, 
agora, sobre redes de multiplexação estatísticas, também conhecidas como redes de dados baseadas 
em pacotes. 
 
Esta evolução aponta a necessidade de se conhecer o que é comutação por circuitos e o que é 
comutação por pacotes, entendendo suas funções / operações e como os serviços de voz, dados e 
vídeo podem ser tratados por essas formas de comunicação. 
 
Comutação por Circuitos 
 
Nas redes de comutação de circuitos, antes de ser enviada qualquer informação, procede-se ao 
estabelecimento de uma ligação física entre os terminais que pretendem se comunicar. Ou seja, a 
comutação de circuito implica na existência de uma conexão entre dois pontos ou duas estações, tal 
como em uma conversação telefônica. 
 
A comutação de circuitos, em redes de telecomunicações, é um tipo de alocação de recursos para 
transferência de informação que se caracteriza pela utilização permanente destes recursos durante toda 
a transmissão. É uma técnica apropriada para sistemas de comunicações que apresentam tráfego 
constante, como por exemplo, a comunicação de voz, necessitando de uma conexão dedicada para a 
transferência de informações contínuas. 
 
Funcionamento 
 
Essencialmente, uma comunicação via comutação de circuitos entre duas estações se subdivide em três 
etapas: o estabelecimento do circuito, a transferência de informação e a desconexão do circuito. 
 
Na primeira etapa, o estabelecimento do circuito, uma rota fixa entre as estações envolvidas é 
estabelecida para que elas possam se comunicar. Entre uma ponta e outra da comunicação, é 
determinada e alocada uma conexão bidirecional, um circuito fim a fim, antes que a comunicação entre 
as estações se inicie, contendo um canal dedicado para cada estação transceptora, que permanece 
conectado até o término da comunicação. 
 
Em seguida, na transferência de informação, as estações envolvidas podem trocar informações entre 
si, transmitindo e recebendo informações através do circuito já estabelecido. Esta transferência de dados 
corresponde à segunda etapa da comutação de circuitos. 
 
Após um período indeterminado de tempo, a conexão pode ser encerrada, quase sempre pela ação de 
uma das estações envolvidas na comunicação. Na desconexão do circuito, a última etapa, todos os 
nós intermediários do circuito precisam ser deslocados, de modo a serem reutilizados, conforme 
necessário, para formar novos circuitos entre quaisquer estações pertencentes à rede. Para tanto, sinais 
de controle são transmitidos por todos esses nós, liberando os recursos. 
 
A figura 3 ilustra a formação de circuitos de comunicação na comutação de circuitos. 
 
 
 
Figura 3: Formação de Circuito na Comutação de Circuitos 
 
Chaveamento 
 
Existem três maneiras diferentes de se alocar canais de comunicação em comutação de circuitos. São 
elas: 
 
• Chaveamento espacial: é estabelecido um caminho entre duas estações por meio de enlaces 
físicos permanentes durante toda a comunicação. Ao longo desse caminho, uma sucessão de 
chaves físicas, cada uma em um nó intermediário, formam um circuito através da interconexão 
entre suas portas; 
• Chaveamento de freqüências: é estabelecida uma associação entre dois canais de freqüência 
em cada enlace. Um nó intermediário, ao receber um sinal de uma onda portadora de 
determinada freqüência, realiza a filtragem e demodulação deste sinal para sua posterior 
modulação e transmissão na outra freqüência associada; 
• Chaveamento temporal: é estabelecida uma associação de dois canais de tempo em cada 
enlace. Cada nó intermediário associa um canal TDM síncrono de uma linha com outro canal 
TDM síncrono de outra linha, demultiplexando o sinal de um circuito desejado para ser 
multiplexado e encaminhado para outro nó. 
 
Características 
 
Podemos listar as características da comutação por circuitos, que são: 
 
• Aplicada na rede de telefonia; 
• Circuito de capacidade fixa em canal de voz de 4 KHz ou 64 Kbps. Oferece uma banda garantida 
nessa capacidade; 
• Estabelecimento de uma conexão fim-a-fim, entre o usuário origem e o usuário destino, antes 
que as informações (voz) possam ser enviadas; 
• Impossibilidade de estabelecer a conexão nos casos de indisponibilidade de circuitos de menor 
capacidade ou na indisponibilidade de circuitos; 
• Uma vez estabelecida a conexão, não existem mais problemas de congestionamento durante a 
transmissão; 
• Manutenção do estabelecimento de um circuito de capacidade fixa, alocado entre os usuários 
finais, enquanto a conexão não for terminada; 
• Tarifação baseada na distância e tempo de conexão; 
• Suporte a aplicações sensíveis a atrasos, como a voz. O atraso é constante, mas pode não ser 
pequeno e não apresentando nenhuma variação no atraso de trânsito; 
• Adequada para aplicações com taxa de transmissão fixa e alto índice de utilização; 
• Inadequada para suportar tráfego em rajadas (burst), que é tratado melhor utilizando-se a 
técnica de comutação de pacotes; 
• Permite a utilização de rotas alternativas no caso de falha de algum nó e/ou enlace; 
• Complexidade maior ao chavear canais com diferentes taxas altas de transmissão; 
• A acomodação de requisitos de diferentes taxas de transmissão para múltiplos usuários, vale-se 
da utilização de estruturascomo TDM ou FDM. 
 
A figura 4 ilustra o processo da comutação por circuitos. 
 
 
 
Figura 4: Comutação por Circuitos
 
Aplicação 
 
A comutação de circuitos é muito empregada em sistemas telefônicos, devido à natureza contínua que 
caracteriza a comunicação por voz. Este comportamento constante da comunicação é um fator 
determinante para o emprego de tal técnica, uma vez que a utilização de comutação de circuitos em 
transmissões de dados que se caracterizam por rajadas ou longos períodos de inatividade, resulta em 
desperdício da capacidade do meio físico. 
 
Os sistemas de telefonia modernos apresentam-se como uma base ideal para desenvolvimento de 
novas redes de serviços, capazes de ultrapassar os limites da telefonia convencional e oferecer uma 
gama de novos serviços aos usuários de sistemas de comunicação. 
 
A crescente digitalização das redes telefônicas contribuiu enormemente para a criação de interfaces 
padronizadas que permitiram a conexão de diversos tipos de equipamentos à rede, que se tornou 
transparente aos tipos de sinais que por ela trafega, viabilizando a fusão dos serviços telefônicos e não 
telefônicos em uma única rede, conhecida como RDSI - Rede Digital de Serviços Integrados. 
 
Comutação Rápida de Circuitos 
 
Para contornar o problema do desperdício de recursos quando um circuito está ativo, porém, suas 
estações comunicantes se encontram em silêncio, foi desenvolvida a técnica chamada Comutação 
Rápida de Circuitos (Fast Connect Circuit Switching). Ela consiste num conjunto de técnicas que 
permitem a detecção de períodos de silêncio em circuitos que se encontram ociosos, liberando 
temporariamente os recursos alocados para serem utilizados na criação de outros circuitos. Assim que 
uma das estações volta a transmitir, o circuito deve ser rapidamente restabelecido para que a 
conversação possa prosseguir. Entretanto, existe uma probabilidade de que a conexão não seja 
recuperada por falta de recursos, no caso de os nós intermediários da rede se encontrarem quase todos 
ocupados com outras conversações. 
 
Comutação de Mensagens 
 
Ao contrário da comutação de circuitos, na comutação de mensagens não é necessário o 
estabelecimento de um caminho entre as estações. Se uma estação deseja transmitir uma mensagem, 
ela adiciona o endereço de destino a essa mensagem que será transmitida pela rede de nó em nó, 
utilizando apenas um canal por vez, aguardando em filas até que o caminho seja liberado (pois, outras 
mensagens podem estar aguardando para serem transmitidas), quando, então, a transmissão se inicia. 
 
Características da comutação de mensagens, ilustrada na figura 5: 
 
• O aproveitamento das linhas de comunicação é maior, uma vez que as mensagens são 
transmitidas por demanda; 
• As mensagens são sempre aceitas. 
 
 
 
Figura 5: Comutação de Mensagens 
 
A comutação de mensagens foi a precursora da comutação de pacotes, onde mensagens são roteadas 
na rede inteira, um hop por vez. 
 
Sistemas de comunicação de pacotes são, hoje em dia, geralmente, implementados sobre comutação de 
pacotes ou de circuitos. 
 
O correio eletrônico (e-mail) é um exemplo de sistema de comunicação por comutação de mensagens. 
 
Comutação por Pacotes 
 
Comutação por pacotes é uma tecnologia criada para atender as comunicações de dados. 
 
Nesta foram de comunicação, os tamanhos dos blocos de informação são limitados, pois os dispositivos 
de rede não devem dispor de buffers para armazenar blocos longos de informação. A principal razão 
para implementação de comutação por pacotes é evitar o tempo de conexão. Além disso, neste tipo de 
comunicação, não se estabelece um circuito dedicado entre origem e destino, o que o torna mais 
eficiente. 
 
A comutação de pacotes é semelhante à de mensagens, a única diferença é que o tamanho da unidade 
de dados transmitida na comutação de pacotes é limitado. Assim, mensagens com tamanho maior que o 
limitado são quebradas em tamanhos menores denominados pacotes e, pacotes de uma mesma 
mensagem podem estar em transmissão simultânea pela rede em diferentes enlaces, reduzindo o atraso 
de transmissão total da mensagem. 
 
Os grandes problemas levantados pela comutação de mensagens foram resolvidos com os dados a 
enviar sendo divididos em blocos menores, pequenos. E a cada bloco são acrescentados bits de 
controle, os cabeçalhos. Esse conjunto é denominado de pacote. Esta formação é ilustrada na figura 6. 
 
 
 
Figura 6: Criação de Pacotes na Comutação de Pacotes 
 
Características 
 
Em uma visão de comparação com a comutação de mensagem, duas grandes características são 
encontradas: 
 
• as redes de comutação de pacotes requerem nós de comutação com menor capacidade de 
armazenamento; 
• os procedimentos de recuperação de erros para pacotes são mais eficientes do que para 
mensagens. 
 
A figura 7 ilustra o encaminhamento em uma rede de comutação de pacotes. 
 
 
 
Figura 7: Encaminhamento por Comutação de Pacotes 
 
Características da comutação de pacotes, ilustrada na figura 8: 
 
• Estabelecimento de várias conexões lógicas multiplexando uma única conexão física, levando a 
múltiplos usuários sobre essa mesma conexão física; 
• Permite a múltiplos usuários compartilhar facilidades e a banda de transmissão da rede; 
• Tráfego agregado estatisticamente, de modo a maximizar a utilização da banda de transmissão 
de acordo com a demanda; 
• Técnica tipo Store-and-forward (armazena, processa e encaminha); 
• Perda de pacotes devido a congestionamento na rede; 
• Tarifação baseada no tráfego (maior componente) e no tempo de conexão. Dificuldade na 
tarifação, devido a necessidade de contagem de pacotes. Normalmente, é tarifado por valos fixo; 
• Não suporta aplicações sensíveis a atrasos. Este ponto pode ser questionável, pois em redes de 
pacotes o atraso é elástico, hora sendo grande, hora sendo pequeno, apresentando variação no 
atraso de trânsito; 
• Adequada para aplicações com taxa de transmissão variável; 
• Suporta tráfego em rajadas (burst); 
• Permite a utilização de rotas alternativas no caso de falha de algum nó e/ou enlace; 
• Perda da seqüência dos pacotes requer mecanismos de reordenação no destino. 
 
 
 
Figura 8: Comutação por Pacotes
 
Funcionamento 
 
Nas redes de comutação de pacotes, a informação, quer esta seja constituída por voz, video ou por 
dados de computadores, apresenta-se sempre sob forma digital, sendo os bits agrupados em blocos, 
aos quais se juntam bits de controle, se transformado em pacotes. Assim, a mensagem pode ser 
constituída por um ou mais pacotes. 
 
Cada pacote transporta no topo um conjunto de bits de controle designado por cabeçalho ou header, que 
contém informação sobre o endereço da estação (telefone, terminal ou computador) de destino. 
 
Os pacotes são enviados para o primeiro nó (na prática um computador), que os armazena 
temporariamente, determina o caminho a seguir (com base no endereço indicado no header) e os envia 
para o nó seguinte. Este processo repete-se em todos os nós de comutação ao longo do caminho, sendo 
os pacotes colocados temporariamente em filas de espera em buffers. 
 
Em vez de uma comutação de circuitos, há em cada nó uma passagem dos pacotes de uma posição de 
buffer de entrada para outra associada ao buffer de saída, por onde saem para o nó seguinte, logo que o 
link esteja disponível.
 
O link de ligação entre dois nós consecutivos é compartilhado por pacotes de outras proveniências e 
com outros destinos. Facilmente se conclui, que sendo a alocação (reserva) do link estabelecida 
dinamicamente, há muito menos tempos mortos do que no caso da comutação de circuitos, em que, 
conforme sabemos, o link estava todo o tempo atribuído a uma única chamada.
 
Dados estatísticos mostram-nos que nas ligações por voz, o link só está ativo cerca de 40 % do tempo,pois, as pessoas fazem pausas durante a conversação, e que no tráfego entre LANs, este só tem lugar 
em cerca de 5 a 10 % do tempo. 
 
Na comutação de pacotes são impostas restrições quanto à quantidade de informação a enviar de cada 
vez, esses blocos de informação tomam a designação genérica de pacotes, ou especificamente na 
camada de ligação lógica a designação de quadros (frames). 
 
Geralmente, os quadros possuem tamanhos variáveis até um valor máximo imposto. Imagine-se o envio 
de um arquivo, raramente um único quadro será suficiente, a questão é saber como a rede vai lidar com 
uma seqüência de quadros que estão relacionados entre si. 
 
O problema é que se os quadros forem tratados pela rede como mensagens, os caminhos seguidos 
pelos quadros poderão ser diferentes e podem chegar ao destino em ordem diversa da de emissão. 
 
Existem duas abordagens para este problema: 
 
• Datagramas - nesta abordagem ignora-se o problema que fica delegado para os níveis 
superiores resolverem, um serviço de datagramas não garante a ordem de entrega; 
• Circuitos Virtuais - esta técnica utiliza alguns princípios da comutação de circuitos, mas o 
circuito é meramente lógico. Existem igualmente três fases na comunicação: 
 
o Estabelecimento do circuito virtual - o nó de origem pede à rede um circuito virtual 
para ligação a um dado endereço de destino, a rede define um caminho e atribui-lhe um 
identificador que devolve ao nó; 
o Transmissão - os quadros são enviados, mas em lugar do endereço de destino contêm 
o identificador do caminho a seguir, deste modo todos os quadros seguem o mesmo 
caminho, estando por isso a ordem assegurada; 
o Terminação do circuito virtual. 
 
A figura 9 ilustra o comportamento das técnicas descritas em uma rede com dois nós intermédios. 
 
 
 
Figura 9: Técnicas de Comutação 
 
Aplicação 
 
O caso mais divulgado de aplicação da comutação de pacotes é o protocolo X.25. 
 
As redes X.25, implementam comutação de pacotes sobre transmissão de quadros na camada de 
ligação lógica, segundo o protocolo LAP-B (idêntico ao HDLC). 
 
Quando surgiram as redes X.25, a qualidade das linhas de transmissão era muito baixa e os erros de 
transmissão extremamente freqüentes. As redes X.25 proporcionaram comunicações confiáveis sobre as 
piores condições. Para conseguirem, implementam controle de erros independente em cada linha interna 
da rede. 
 
Algumas das características das redes X.25 são: 
 
• Controle de fluxo e de congestionamento duplicado: para quadros e para pacotes; 
• O controle de erros linha a linha, no nível de pacote; 
• Encaminhamento (routing) no nível de pacote; 
• Detecção de erros nos quadros; 
• Pacotes de tamanho variável. 
 
Todos estes mecanismos tornam a especificação X.25 bastante pesada e a qualidade atual das linhas 
de transmissão, torna desnecessários tantos mecanismos que tendem a tornar as redes menos 
eficientes. 
 
Como pode se deduzir, quanto menos mecanismos de controle forem implementados, maior será a 
eficiência, desde que não ocorram erros. Por esta razão, surgiram alternativas ao X.25 que são, na 
realidade, implementações parciais onde alguma funcionalidade original é eliminada: 
 
• Packet Relay; 
• Frame Switch; 
• Frame Relay; 
• Cell Relay. 
 
Surgem aqui duas designações para a transferência de dados: relaying e switching. 
 
Relaying 
 
A designação relaying refere-se a uma operação não confiável, sem armazenamento nos nós 
intermediários, logo, sem controle de erros ou fluxo. Os nós funcionam em modo cut-through: a 
informação necessária para executar o algoritmo de encaminhamento encontra-se no inicio dos pacotes, 
assim, o pacote começa a ser emitido antes de ter sido integralmente recebido. 
 
O funcionamento em modo cut-through tem a vantagem de diminuir substancialmente os atrasos nos 
nós, mas inviabiliza o bloqueio de pacotes com erro, já que só é possível saber se existe algum erro 
após a leitura integral do pacote. Outra desvantagem é que a taxa de transmissão deve ser a mesma em 
toda a rede. 
 
Nota-se que o modo cut-through é otimista e supõe que a linha de destino se encontra livre, se não for 
esse o caso, ou passa a store & forward ou perde o pacote. 
 
Switching 
 
A designação switching refere-se a uma operação confiável, com armazenamento obrigatório nos nós 
intermediários. Os pacotes com erro são bloqueados nos nós. Os próprios nós intermediários 
implementam o controle de fluxo e podem ou não implementar controle de erros. Este modo de operação 
é, normalmente, conhecido por store & forward. 
 
Relaying versus Switching / Cut-through versus Store & Forward 
 
Packet Relay 
 
Os pacotes de nível 3 apenas asseguram o encaminhamento, são encapsulados em quadros (nível 2) 
que asseguram o controle de fluxo. 
 
Frame Switch 
 
Não implementa o nível 3, logo, não trabalha com pacotes, apenas quadros. Os quadros são confiáveis, 
implementam controle de fluxo e erros (janela deslizante) e asseguram as funções de encaminhamento. 
 
Frame Relay 
 
Versão não confiável do Frame Switch, apenas pode ser usado em linhas de elevada qualidade. Não 
existe controle de fluxo ou erros. 
 
Sem qualquer controle de erros toma a designação Frame Relay Type 1. Na implementação Frame 
Relay Type 2 efetua controle de erros na interface exterior da rede (entre os dois pontos de ligação à 
rede), os nós intermédios continuam a funcionar em cut-through. 
 
Cell Relay 
 
Trata-se de uma variante do Frame Relay Type 2. Proporciona controle de fluxo e erros apenas entre os 
nós finais. No interior da rede, os nós asseguram apenas o encaminhamento. 
 
Os quadros possuem um tamanho fixo e tomam a designação de células. Esta é a técnica usada nas 
redes ATM. 
 
Comutação Rápida de Pacotes 
 
O principal problema encontrado em redes de comutação de pacote é o atraso gerado pelo grande 
processamento nos nós intermediários. Técnicas comumente denominadas de Comutação Rápida de 
Pacotes (Fast Packet Switching), baseadas na idéia de diminuir o processamento dos nós de comutação 
no interior da rede, já são usadas diminuindo, principalmente, os controles de erros e de fluxo feitos nos 
enlaces. 
 
Comparação entre Comutação de Circuitos e de Pacotes 
 
A figura 10 nos ilustra uma comparação de operação entre as formas de comutação de circuitos e de 
pacotes. 
 
 
 
Figura 10: Comutação por Circuitos versus Comutação por Pacotes
 
A Evolução da Comutação por Circuitos para a Comutação por Pacotes no Serviço de Voz. 
 
Na comutação de pacotes a voz digitalizada é comprimida e segmentada em pacotes de dados. Daí, é 
criada uma identificação de endereço em cada pacote, um label, uma etiqueta de destino. Os pacotes de 
voz, agora transformado em dados, serão então encaminhados pelo melhor caminho disponível dentro 
de uma rede de dados. Esse tipo de comunicação, portanto, não estabelece um circuito dedicado entre A 
e B e é mais eficiente. 
 
O princípio é segmentar e montar o pacote e transmitir informação de voz pela rede de dados, 
aproveitando-se uma infra-estrutura já existente nas operadoras para oferta de serviços de dados. Isso é 
feito usando o protocolo IP (o protocolo da Internet), e passa-se a ter voz sobre IP (VoIP). A operadora 
também pode usar o protocolo ATM, ou Voz sobre ATM. Essa é a premissa da convergência de redes. 
 
Comutação de Células 
 
A comutação de células, ilustrada na figura 11, é similar a comutação de mensagens e representa uma 
evolução técnica de comutação de pacotes. 
 
Foi desenvolvida em uma época em que as facilidades de transmissão digital de longa distância 
apresentavam altas taxas de erros e requeriam mecanismos de detecção e recuperação de erros ao 
nível das camadas de enlace (ponto-a-ponto) e de rede (fim-a-fim). 
 
Nessa situação, foi desenvolvida tendo em vista taxas de transmissão mais altas e facilidades de 
transmissãocom baixa taxa de erros. Implementa mecanismos de controle de erro bastante 
simplificados, ficando a cargo dos protocolos superiores residentes nos sistemas finais exercerem 
controle mais extensivo. 
 
Criada para operar com quadros de tamanho fixo e atender serviços com quadros de tamanho variável, 
em elevadas taxas de transmissão. Estes quadros têm tamanho muito pequeno e são chamados de 
células. 
 
As mensagens que trafegam por esta rede são quebradas em blocos de informações menores, as 
células. 
 
 
 
Figura 11: Comutação por Células
 
Características 
 
As características da comutação por células são: 
 
• Faz uso da alta confiabilidade dos meios de transmissão atuais; 
• Multiplexação de diversas conexões lógicas sobre uma única conexão física; 
• Opera com células de tamanho fixo, reduzindo o overhead de seu processamento; 
• A alocação de banda de transmissão é feita dinamicamente, tomando por base a demanda; 
• Implementa mecanismos de controle de congestionamento da rede, descartando-se, caso 
necessário, os quadros de baixa prioridade; 
• Suporta tráfego com taxa de transmissão de bit constante e/ou variável; 
• Suporta serviços de dados (textos e imagens estáticas), voz e vídeo, com qualidade 
dinamicamente alocada. Voz e vídeo são aplicações sensíveis a atrasos; 
• Permite a transferência de informações de diferentes naturezas de maneira combinada; 
• Possibilita a integração de redes e sistemas de comunicação. Permite reduzir o número de redes 
de transmissão por oferecer serviços de comunicação de dados, voz e vídeo em forma 
integrada; 
• Provê suporte fácil para multicast, por exemplo, serviço de televisão a cabo; 
• Não opera de maneira otimizada para nenhum tipo de serviço, não atendendo bem a nenhum 
deles. O melhor em tudo, não é melhor em nada; 
• Não implementa mecanismos de correção de erros, nem de controle de fluxo fim-a-fim. Isso não 
é totalmente verdade, pois existe um controle de fluxo fim-a-fim indireto, na implementação da 
canalização virtual; 
• Requer uma infra-estrutura de comunicação pouco suscetível a erros e com altas taxas de 
transmissão; 
• Custo elevado dos comutadores, devido a sua complexidade na adaptação de tráfegos 
diferentes. 
 
Aplicação 
 
O melhor exemplo que pode ser oferecido para uma aplicação de comutação de células é a tecnologia 
ATM (Asynchronous Transfer Mode) ou Modo de Transferência Assíncrono. 
 
Comutação de células ATM 
 
O ATM é uma tecnologia de transmissão, multiplexação e chaveamento de pequenas células, que 
permite a integração e o transporte de voz, vídeo, imagens e dados sobre uma mesma rede. A figura 12 
ilustra a formação de um comutador genérico. 
 
 
 
Figura 12: Exemplo de Comutador Genérico 
 
A função de comutação em um nó compreende a recepção de células pelas portas de entrada e a 
retransmissão das mesmas pelas portas de saída, mantendo a ordem das células em cada conexão. 
Para que cada ponto de comutação da rede possa fazer o encaminhamento adequado das células é 
necessário que ele seja alimentado com informações sobre as rotas das células. 
 
Para esse fim existem o Canal Virtual (VC - Virtual Channel) e o Caminho Virtual (VP - Virtual Path). 
Ambos, construindo caminhos e circuitos virtuais sobre uma conexão física. Esta construção é ilustrada 
na figura 13. 
 
 
 
Figura 13: Estrutura de Comutação ATM 
 
Vantagens do ATM: 
 
• Multiplexação estatística de todo tipo de trafego; 
• Alocação dinâmica e flexível da banda passante; 
• Redução do número de redes sobrepostas; 
• Proteção ao investimento já realizado, pois permite a conexão das redes existentes X.25, SNA e 
Frame Relay; 
• Redução dos custos operacionais da rede; 
• Suporte à aplicação multimídia; 
• Acessos em alta velocidade a partir de canais (E1 / T1 – 2 Mbps / 1,5 Mbps); 
• Baixo retardo, pois trabalha com células de tamanho fixo. 
 
Como desvantagem, o ATM apresenta o fato de não estar totalmente padronizado. 
 
Operação ATM 
 
Um comutador é formado por várias portas associadas às linhas físicas da rede. A função de comutação 
em um nó compreende a recepção de células pelas portas de entrada e a retransmissão das mesmas 
pelas portas de saída, mantendo a ordem das células em cada conexão. Para que cada ponto de 
comutação da rede possa fazer o encaminhamento adequado das células é necessário que ele seja 
alimentado com informações sobre as rotas das células. 
 
Células em uma rede ATM são transportadas através de conexões. Uma conexão fim a fim em redes 
ATM é conhecida como Conexão com Canal Virtual (VCC - Virtual Channel Connection). O conceito de 
conexão com canal virtual é semelhante ao conceito tradicional de conexão com circuito virtual. Uma 
VCC é formada pela concatenação (“agrupamento”) de conexões virtuais estabelecidas nos vários 
enlaces da rede, da origem até o destino, formando um caminho único através do qual as células são 
encaminhadas. Cada conexão virtual em um enlace é denominada Enlace de Canal Virtual (VCL - Virtual 
Channel Link). 
 
Para que cada célula possa ser encaminhada até o destino é necessário que o comutador saiba 
encaminhar as células de cada VCC estabelecida. As conexões chegam a um comutador através de 
uma VCL e devem ser encaminhados a um outro comutador (ou entregues ao destino) através de outra 
VCL. Em cada comutador, a próxima VCL de um caminho está relacionada a uma de suas portas. Deve-
se observar que uma determinada linha de transmissão, e por conseguinte, uma porta qualquer de um 
comutador pode fazer parte de vários caminhos (VCC) diferentes. Em outras palavras, existirão em cada 
enlace da rede diversas VCL correspondendo a diferentes VCC. 
 
Cada célula deve identificar para o comutador por qual VCL ela foi enviada, através de alguma 
informação contida em seu cabeçalho. Os campos VCI (Virtual Connection Identifier) e VPI (Virtual Path 
Identifier) são responsáveis por esta identificação. 
 
Quando uma célula chega em um comutador ATM, os campos VCI e VPI identificam o VCL utilizado pelo 
comutador anterior do caminho estabelecido pela VCC. De posse desta informação de entrada, o 
comutador consulta uma tabela que relaciona cada VCL com o VCL seguinte e a porta de saída a ser 
utilizada para a retransmissão da célula. 
 
Uma VCC é uma concatenação dos vários VCL contidos nas tabelas dos nós de comutação. 
 
A associação de entradas a cada VCC, nas tabelas de rotas, implica em um volume alto de 
processamento, tanto no momento de conexão como no momento do encaminhamento. Para reduzir o 
processamento em alguns nós de comutação, é comum que várias VCC sejam roteadas pelos mesmos 
caminhos em determinadas partes da rede. Desta forma, as tabelas de rotas não precisariam conter uma 
entrada para cada VCC estabelecida, mas sim, para cada conjunto de VCC, que seria comutado de 
forma única. 
 
Denomina-se uma Conexão de Caminho Virtual (VPC - Virtual Path Connection) um conjunto de VCC 
que são comutadas em conjunto. VPC são formadas através da concatenação de Enlaces de Caminho 
Virtual (VPL - Virtual Path Link), correspondendo aos diferentes enlaces que, juntos, formam o caminho 
entre dois pontos. Um VCL pode ser identificado em cada comutador por um identificador de VPL mais 
um identificador de qual conexão dentro da VPL está sendo referido. 
 
Vários caminhos virtuais, cada um composto de várias conexões virtuais, podem ser entendidos como 
um cabo, em cada enlace, composto de vários cabos internos mais finos (os VPL) que, por sua vez, 
ainda são compostos de cabos ainda mais finos (as VCL dentro de uma VPL). 
 
 
Considerações Finais 
 
As redes de comutação de circuitos são mais adequadas nas situações onde, uma vez estabelecido um 
circuito, existe um fluxo contínuo de informação, pois uma grande vantagem dessa rede é não necessitar 
de empacotamento de bits para transmissão.Na comutação de pacotes, assim como na de mensagem e de células, a característica mais importante é 
que a capacidade dos meios de comunicação é sempre dinamicamente alocada. Esta alocação é feita 
em cada enlace físico da rede, para cada pacote (ou mensagem) em particular, e estes sempre são 
aceitos mesmo que o trafego seja alto, tendo como uma de suas vantagens o mecanismo de prioridade. 
 
Assim, podemos concluir que cada tipo de comutação tem sua flexibilidade e utilidade dentro da rede, 
cabendo ao usuário estabelecer o mais adequado aos seus anseios.