Commutazione di Circuito e di Pacchetto

La commutazione di circuito è il nome tecnico per indicare la tecnologia alla base della telefonia analogica classica. La capacità del canale trasmissivo, il doppino telefonico, è interamente dedicata ad un solo tipo di trasmissione come cioè fare una telefonata. Per questo motivo non è possibile far usare quel canale da più utenti contemporaneamente. 

La commutazione di circuito offre

Vantaggi:

• pensati e progettati per favorire le comunicazioni dialogate con la voce:
• il circuito è dedicato e garantisce sicurezza ed affidabilità;
• il tempo di trasferimento delle informazioni è costante e dipende solamente dalla distanza fra i terminali e dal numero di nodi da attraversare, in quanto la rete è trasparente al dialogo;
• le procedure di controllo sono limitate ad inizio e fine chiamata in cui le centrali di commutazione si “configurano” per creare il circuito, l’insieme di connessioni tra un terminale e l’altro;
• i terminali sono fondamentalmente semplici, “stupidi” e poco costosi. Basta guardare il normale telefono di casa (non il cordless) che è costituito solo da circuiti per la conversione vocale/segnale telefonico e viceversa;

Svantaggi:

• offre minore flessibilità;
• la velocità di trasferimento delle informazioni è fissata dalla capacità del circuito 
• se le sorgenti di informazione hanno un basso tasso di attività ovvero i due interlocutori sono in silenzio, il circuito è sottoutilizzato. Il paradosso che il canale è sottoutilizzato anche perché mediamente un interlocutore parla ma l’altro è passivo ascoltando solo. 
• il canale è riservato per tutto il tempo che i terminali desiderano, quindi anche per ore o giorni!
• il grosso del lavoro della connessione è svolta dalle matrici di commutazione che implica se una di queste ha un’avaria il circuito e la telefonata cade e si deve reinstaurare da capo.
• è stata pensata solo per la voce, ma non per la trasmissione dati anche se da decenni è usata per trasportare l’ADSL con ovvi limiti tecnologici in termini di larghezza di banda (il download/upload)
• le compagnie telefoniche posano un numero di canali limitato e sottostimato rispetto al numero di utenti potenziali. Banalmente, in un quartiere con mille famiglie, i telefoni delle mille case arrivano sicuramente all’armadio di quartiere, ma a sua volta l’armadio sarà collegato ai restanti stadi o centrale principale con un numero di cavi nettamente inferiore, da 1000 possono diventare anche 100! Il che, implica che una volta esauriti quei 100 canali da altrettanti utenti connessi, nessun’altro può chiamare!
• alti costi per scavare e posare anche pochi cavi per gestire poche utenze

Le matrici o centrali di commutazione inizialmente erano “umane”, basta far riferimento alle immagini dei centralini degli anni ‘30, che spesso vediamo nei film vintage. Il chiamante chiedeva alla centralinista di  metterlo in contatto con qualcuno e la centralinista quindi creava a mano il collegamento fisico con i due frammenti di cavo mettendo uno spinotto che chiudendo il circuito.

Ovviamente nel corso del tempo il lavoro umano è stato migliorato dalle macchine che sostituivano con opportuni sistemi meccanici rotanti la funzionalità del chiudere i circuiti che però rimanevano inalterati nella tecnologia realizzativa: sempre pezzi di filo venivano collegati per creare il percorso fisico. Erano apparecchiature alquanto ingombranti e rumorose.

Negli anni 80 l’avvento della tecnologia ha digitalizzato le centrali di commutazione telefonica che hanno introdotto switch su misura per effettuare le operazioni di collegamento, ma tutto con collegamenti elettronici, decisamente più veloci e non rumorosi.

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

Evoluzione naturale della commutazione di circuito, la commutazione di pacchetto nasce negli anni 70 con la nascita di Internet e delle comunicazioni basate sui dati, più che sulla voce. Basa la sua tecnologia sul semplice concetto che qualsiasi sia l’informazione che dobbiamo trasmettere (sia scritto come chat o mail, ma anche immagini, video ed audio), questa viene trasformata in bit 1 e 0 e spezzettata in “pacchetti”, ovvero contenitori di migliaia di bit (65535 byte o, se preferite, 64 kilobyte). 

La commutazione viene svolta da nodi molto intelligenti: i router. Il termine assomiglia a quello che usiamo per definire il modem di casa con cui ci colleghiamo ad internet ma è una improprietà lessicale degli operato. Quello che abbiamo a casa è un modem con switch ethernet ed un access point, le antenne per il wireless in sostanza. E’ un dispositivo che possiamo acquistare facilmente nei negozi di elettronica e con un centinaio di euro si portano a casa modelli già avanzati. I veri router sono dispositivi decisamente più costosi, anche migliaia di euro, e vengono gestiti non da utenti domestici, ma operatori di telecomunicazione. I router conoscono i router vicino a loro e quindi una parte della rete, ma non tutta! Eppure quando arriva un pacchetto, in pochi millisecondi legge la sua destinazione e lo reinoltra verso un altro router che in qualche modo è più vicino alla destinazione finale o che conosce come avvicinarsi a tale destinazione. Il tutto avviene in tempi decisamente piccoli per la percezione utente con algoritmi sofisticati per cercare la strada, fare il routing. E’ probabile che un pacchetto debba attraversare almeno tre nodi/router e percorrere svariati centinaia o migliaia di km di filo prima di raggiungere la destinazione e tornare indietro. Eppure non ci accorgiamo di nulla o quasi!

Vantaggi: 

• i pacchetti sono paradossalmente molto piccoli rispetto alla capacità del canale, che quindi può essere usato da centinaia, migliaia di utenti contemporaneamente
• i router sono apparati completamente elettronici, decisamente più economici in termini di costi, spazi e manutenzione rispetto alle matrici di commutazione di circuito. 
• i router e i terminali non creano un circuito dedicato: ogni pacchetto viaggia senza memoria rispetto agli altri
• i router scelgono per i pacchetti i percorsi più veloci a loro disposizione, controllando lo stato della congestione di un cavo piuttosto che un altro, transitando per percorso più lunghi magari in rame ma liberi piuttosto che in fibra corti ma congestioanati
• i pacchetti possono perdersi ma esistono meccanismi di controllo per cui i terminali possono chiedere il reinvio
• se un router smette di funzionare o un cavo si trancia, è molto probabile che la rete si riadatti e che quindi lo scambio di dati tra i terminali continui senza intoppi
• costi decisamente ridotti rispetto alla telefonia classica
• può convogliare qualsiasi tipo di informazione, anche telefonica
• decisamente più efficiente della commutazione di circuito: i pacchetti viaggiano solo se necessario, non viene occupato il canale a prescindere

Svantaggi:

• I terminali della comunicazione non possono essere stupidi come i telefoni analogici classici. Ma non è un mistero se per spezzare ed impacchettare i nostri dati dobbiamo avere un pc o un telefono con una capacità di calcolo
• I pacchetti viaggiano sparpagliati. I router possono mandarli in direzioni differenti. Occorre un sistema che numeri le informazioni impacchettate e che consenta quindi al terminale che riceve di raccogliere, immagazzinare e riordinare i pacchetti giunti anche in ordine sparso. Occorre ancora una volta un sistema digitale adeguato
• solo nell’ultimo decennio si stanno affacciando prepotentemente le fibre ottiche, cavi ideati su misura per il trasporto dati, mentre ad oggi, molto traffico dati viaggia sul doppino telefonico, di fatto, dimezzando le proprie performance
• difficile garantire la qualità della trasmissione e del servizio in generale
• ai dati che vogliamo trasmettere vengono aggiunte delle informazioni aggiuntive che permettono ai router di trovare la strada di destinazione. Si chiama “overhead”, un sovraccarico di informazioni per ogni pacchetto.

Ultima modifica 2 Maggio 2022