Comutação de circuitos

A comutação de circuitos é um método de implementação de uma rede de telecomunicações na qual dois nós de rede estabelecem um canal de comunicação dedicado (circuito) através da rede antes que os nós possam se comunicar. O circuito garante a largura de banda total do canal e permanece conectado durante a sessão de comunicação.  O circuito funciona como se os nós estivessem fisicamente conectados como um circuito elétrico.

A comutação de circuitos originou-se em redes telefônicas analógicas, onde a rede criava um circuito dedicado entre dois telefones durante uma chamada telefônica. Ele contrasta com a comutação de mensagens e a comutação de pacotes usados em redes digitais modernas, nas quais as linhas troncais entre os centros de comutação transportam dados entre muitos nós diferentes na forma de pacotes de dados sem circuitos dedicados.

Descrição

O exemplo definidor de uma rede comutada por circuito é a primeira rede telefônica analógica. Quando uma chamada é feita de um telefone para outro, os interruptores dentro das centrais telefônicas criam um circuito de fio contínuo entre os dois telefones enquanto durar a chamada.[1][2]

Na comutação de circuitos, o atraso de bits é constante durante uma conexão (ao contrário da comutação de pacotes, onde as filas de pacotes podem causar atrasos de transferência de pacotes variáveis e potencialmente indefinidamente longos). Nenhum circuito pode ser degradado por usuários concorrentes porque está protegido contra o uso por outros chamadores até que o circuito seja liberado e uma nova conexão seja configurada. Mesmo que nenhuma comunicação real esteja ocorrendo, o canal permanece reservado e protegido de usuários concorrentes.[1][2]

Embora a comutação de circuitos seja comumente usada para conectar circuitos de voz, o conceito de um caminho dedicado que persiste entre duas partes ou nós de comunicação pode ser estendido para sinalizar conteúdo diferente de voz. A vantagem de usar a comutação de circuitos é que ela fornece transferência contínua sem a sobrecarga associada aos pacotes, fazendo uso máximo da largura de banda disponível para essa comunicação. Uma desvantagem é que pode ser relativamente ineficiente porque a capacidade não utilizada garantida para uma conexão não pode ser usada por outras conexões na mesma rede. Além disso, as chamadas não podem ser estabelecidas ou serão descartadas se o circuito for interrompido.[1][2]

A chamada

Para configuração e controle de chamadas (e outros fins administrativos), é possível usar um canal de sinalização dedicado separado do nó final para a rede. A RDIS é um desses serviços que utiliza um canal de sinalização separado, enquanto o serviço telefónico simples (POTS) não.[1][2]

O método de estabelecer a conexão e monitorar seu progresso e término através da rede também pode utilizar um canal de controle separado, como no caso de links entre centrais telefônicas que usam o protocolo de sinalização de comutação de pacotes CCS7 para comunicar as informações de configuração e controle da chamada e usam TDM para transportar os dados reais do circuito.[1][2]

As primeiras centrais telefônicas foram um exemplo adequado de comutação de circuitos. O assinante pediria à operadora que se conectasse a outro assinante, seja na mesma central ou por meio de um link entre trocas e outra operadora. O resultado foi uma conexão elétrica física entre os telefones dos dois assinantes durante a ligação. O fio de cobre usado para a conexão não poderia ser usado para realizar outras chamadas ao mesmo tempo, mesmo que os assinantes não estivessem de fato falando e a linha estivesse silenciosa.[1][2]

Alternativas

Na comutação de circuitos, uma rota e sua largura de banda associada são reservadas da origem ao destino, tornando a comutação de circuitos relativamente ineficiente, pois a capacidade é reservada independentemente de a conexão estar ou não em uso contínuo. A comutação de circuitos contrasta com a comutação de mensagens e a comutação de pacotes.  Ambos os métodos podem fazer melhor uso da largura de banda de rede disponível entre várias sessões de comunicação em condições típicas em redes de comunicação de dados.[1][2]

A comutação de mensagens roteia as mensagens em sua totalidade, um salto de cada vez, ou seja, armazena e encaminha toda a mensagem. A comutação de pacotes divide os dados a serem transmitidos em pacotes transmitidos pela rede de forma independente. Em vez de serem dedicados a uma sessão de comunicação por vez, os links de rede são compartilhados por pacotes de várias sessões de comunicação concorrentes, resultando na perda das garantias de qualidade de serviço fornecidas pela comutação de circuitos. A comutação de pacotes pode ser baseada em comunicação orientada a conexão ou comunicação sem conexão. Ou seja, com base em circuitos virtuais ou datagramas. Os circuitos virtuais usam a tecnologia de comutação de pacotes que emula a comutação de circuitos, no sentido de que a conexão é estabelecida antes que qualquer pacote seja transferido e os pacotes sejam entregues em ordem.[1][2]

A comutação de pacotes sem conexão divide os dados a serem transmitidos em pacotes, chamados datagramas, transmitidos pela rede de forma independente. Cada datagrama é rotulado com seu destino e um número de sequência para ordenar pacotes relacionados, excluindo a necessidade de um caminho dedicado para ajudar o pacote a encontrar o caminho para seu destino. Cada datagrama é despachado de forma independente e cada um pode ser roteado por um caminho diferente. No destino, a mensagem original é reordenada com base no número do pacote para reproduzir a mensagem original. Como resultado, as redes de comutação de pacotes de datagrama não exigem que um circuito seja estabelecido e permitem que muitos pares de nós se comuniquem simultaneamente pelo mesmo canal.[1][2]

A multiplexação de várias conexões de telecomunicações no mesmo condutor físico é possível há muito tempo, mas cada canal no link multiplexado era dedicado a uma chamada por vez ou ficava ocioso entre as chamadas.[1][2]

Ver também

Referências

  1. ↑ a b c d e f g h i j Schneps-Schneppe, M. A. (1 de janeiro de 2015). «Circuit switching is coming back?». Automatic Control and Computer Sciences (em inglês) (1): 57–65. ISSN 1558-108X. doi:10.3103/S0146411615010083. Consultado em 8 de setembro de 2025 
  2. ↑ a b c d e f g h i j Davies, Donald Watts (1979). Computer networks and their protocols. Internet Archive. [S.l.]: Chichester, [Eng.] ; New York : Wiley. Consultado em 8 de setembro de 2025 

Ligações externas

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