4.TDM Multiplexacion por division de tiempo

4
1www.coimbraweb.com
Edison Coimbra G.
TELECOMUNICACIONES
Tema 4 de:
Manual de clases
Objetivo
Explicar cómo se
utiliza la
multiplexación TDM
para enviar varias
señales digitales por
un único enlace.
Última modificación:
1 de marzo de 2015
TDM – MULTIPLEXACIÓN POR
DIVISIÓN DE TIEMPO

ÍNDICE DEL CONTENIDO
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TDM Multiplexación por división de tiempo ― Tema 4 de Telecomunicaciones
ÍNDICE DEL CONTENIDO
1.- Conceptos de multiplexación (Tipos de multiplexación).
2.- Multiplexación TDM (Representación y denominaciones. Ejemplos con TDM síncrona.
síncrona. Sincronización de tramas. Gestión de la tasa de bit. Ejemplos con gestión de la
tasa de bit. TDM síncrona en telefonía móvil).
3.- Portadora E1 (Jerarquía digital plesiócrona PDH–E. Sincronización de reloj en PDH–E.
PDH–E. Aplicaciones de líneas digitales PDH–E. Ejemplos con líneas digitales PDH–E).
4.- Portadora T1 (Jerarquía digital plesiócrona PDH–T).
5.- TDM asíncrona.
Referencias bibliográficas.
Links de los documento de la colección.

1.- CONCEPTOS DE MULTIPLEXACIÓN
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¿Por qué multiplexar?
CONCEPTOS DE MULTIPLEXACIÓN
¿Por qué multiplexar?
Porque las tecnologías de transmisión incluyen medios de gran ancho de banda, como cable coaxial,
coaxial, fibra óptica y microondas terrestre y satelital. Cualquiera de ellos tiene una capacidad que
sobrepasa las necesidades medias para transmitir una señal.
Y para optimizar la utilización de estos medios, se ha desarrollado un conjunto de técnicas que permiten
permiten la transmisión simultanea de múltiples señales a través de un único enlace.
Multiplexor
Los
dispositivos de
entrada envían
sus flujos de
transmisión a un
un MUX
(multiplexor),
que los combina
combina en un
único flujo.
Enlace y canales
El enlace es el camino físico por el cual
cual va el único flujo.
El canal es una porción de camino
reservado para cada flujo de entrada.
Estructura de la multiplexación
Demultiplexor
En el receptor, el
el único flujo se
introduce en un
DEMUX
(demultiplexor),
que separa los
flujos
componentes y los
los dirige a sus
correspondientes
receptores.
(Forouzan, 2007)
El objetivo de la multiplexación es el buen uso del ancho de banda.

Tipos de multiplexación
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Existen tres técnicas básicas
TIPOS DE MULTIPLEXACIÓN
Descripción
Existen tres técnicas básicas
de multiplexación.
FDM. Multiplexación por
división de frecuencia. Es una
técnica analógica que combina
combina señales analógicas.
WDM. Multiplexación por
división de longitud de onda. Es
Es una técnica analógica que
combina señales ópticas.
TDM. Multiplexación por
división de tiempo. Es una
técnica digital que combina
varios canales de baja tasa en
uno de alta tasa.
(Forouzan, 2007)
El objetivo de la multiplexación es el buen uso del ancho de banda.

2.- MULTIPLEXACIÓN TDM
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Es un proceso básico en telefonía digital (Blake, 2004)
Ejemplo 1.- Ilustración de TDM
Los flujos entrantes se dividen en unidades de 1, 2 u
1, 2 u 8 bits. Los multiplexores se visualizan como
conmutadores rotatorios perfectamente
sincronizados.
En el lado multiplexor, cuando el conmutador se abre
abre en frente de una conexión, esa conexión envía una
unidad por el camino.
En el lado demultiplexor, cuando el conmutador se
se abre en frente de una conexión, esa conexión recibe
una unidad del camino.
MULTIPLEXACIÓN TDM
Descripción
Es un proceso básico en telefonía digital;
permite combinar diferentes señales de voz
digitalizadas y enviarlas por el mismo canal de
transmisión.
De esta forma, las señales digitales de baja
tasa se multiplexan formando lo que se conoce
como tramas de alta tasa.
(Forouzan, 2007)
Los conmutadores rotatorios rotan a la misma velocidad.

Representación y denominaciones
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En la entrada y en la salida del multiplexor (Blake, 2004) (Forouzan, 2007)
En la entrada
El flujo de datos de cada
conexión de entrada se divide
en unidades que ocupan una
ranura de tiempo (canal de
entrada).
Una unidad puede ser 1, 2 u
u 8 bits (una muestra en
telefonía) o un bloque de datos.
En la salida
Cada unidad de entrada se convierte en una de salida y
salida y ocupa una ranura de tiempo (time slot)
denominada canal.
La duración de una ranura de tiempo de salida es n
veces más corta que la de entrada. Es decir, la unidad en
la conexión de salida viaja más rápido.
Las ranuras de tiempo se agrupan en tramas. Una trama
trama consta de un ciclo completo de ranuras de tiempo,
con una ranura (canal) dedicada a cada dispositivo de
entrada; es por esto que se denomina TDM síncrona.
Ejemplo 2.- Multiplexación TDM
En la figura, la tasa de bit para cada
conexión de entrada es 1 kbps. Si la
unidad de multiplexación es 1 bit, calcule la
duración de:
a) Cada ranura en la entrada.
b) Cada ranura en la salida.
c) Cada trama.
Respuesta Ejemplo 2
a) 1 ms, b) 1/3 ms, c) 1 ms.
Las unidades viajan más rápido en la salida que en la entrada.

Ejemplos con TDM síncrona
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(Forouzan, 2007)
Ejemplo 3.- TDM síncrona
Cuatro conexiones de 1 kbps se multiplexan juntas.
juntas. Una unidad es 1 bit. Calcule:
a) La tasa de transmisión del enlace.
b) La duración de una ranura de tiempo.
c) La duración de cada trama.
La trama tiene un canal dedicado a cada dispositivo de entrada
Respuesta Ejemplo 3
a) 4 kbps.
b) 250 µs.
c) 1 ms.
Se multiplexan 4 canales utilizando TDM. Si cada canal envía en la entrada 100
Respuesta Ejemplo 4
a) Ver figura.
b) 3,2 kbps.
c) 32 bits.
d) 10 ms.

Ejemplos con TDM síncrona
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(Forouzan, 2007)
En la figura, un multiplexor combina 4
canales de 100 kbps utilizando una ranura de
tiempo de 2 bits. Muestre y calcule:
a) El flujo de salida.
b) La tasa de bit del enlace.
c) La duración de bit.
d) La duración de cada trama.
Respuesta Ejemplo 5
a) Ver figura.
b) 400 kbps.
c) 2,5 µs.
d) 20 µs.
La trama tiene un canal dedicado a cada dispositivo de entrada

Sincronización de tramas
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(Forouzan, 2007)El multiplexor y demultiplexor deben estar sincronizados
SINCRONIZACIÓN DE TRAMAS
Descripción
La sincronización entre multiplexor y demultiplexor
demultiplexor es un asunto importante. Si no están
sincronizados, un bit de un canal puede ser recibido
por un canal equivocado.
Por esta razón se añaden uno o más bits de
sincronización al comienzo de cada trama.
Estos bits siguen un patrón, trama a trama, que
permite al demultiplexor sincronizarse con el flujo
entrante y así poder separar las ranuras de tiempo de
forma adecuada.
Ejemplo 6.- Sincronización de trama
Añadir un bit de sincronización al inicio de
de cada trama. Los bits deben seguir el patrón
de sincronización: 101…..
Ejemplo 7.- TDM con sincronía
Hay 4 fuentes, cada una de las cuales crea 250
250 caracteres/s. Si la unidad de multiplexación
es un carácter y se añade un bit de
sincronización a cada trama, calcule:
a) La tasa de bit de cada fuente.
b) La tasa de tramas.
c) El número de bits en cada trama.
d) La tasa de bit del enlace.
Respuesta Ejemplo 7
a) 2 kbps.
b) 250 tramas/s. Para
asegurar la tasa de bit de
cada fuente.
c) 33 bits.
d) 8,25 kbps.
Para sincronizar se añaden bits de control al inicio de cada trama.

Gestión de la tasa de bit
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(Forouzan, 2007)¿Qué pasa si hay disparidad en las tasas de bit de entrada?
GESTIÓN DE LA TASA DE BIT
Hasta aquí se ha asumido que las tasas de bit de los canales de entrada son iguales. Pero si no, se
se pueden emplear 3 estrategias.
TDM multinivel Múltiples ranuras Inserción de bits
Cuando la tasa de bit de un
un canal de entrada es
múltiplo de otras.
Cuando la tasa de bit de un
canal de entrada es múltiplo de
otras.
Cuando las tasas de bits de los
canales de entrada no son múltiplos
enteros unos de otros.
Se añade un nivel previo
de multiplexación para igualar
las tasas de bit.
Se inserta un conversor serie a
a paralelo para asignar a este
canal de entrada más de una
ranura en la trama salida.
Se insertan bits extras a los
canales con tasas más bajas.
Ejemplo 8.- Tasas de bits diferentes
Las tasas de bit en la entrada deben ser iguales.

Ejemplos con gestión de la tasa de bit
Ejemplo 9.- Gestión de tasa de bit
Se multiplexan dos canales, uno con una tasa de 100 kbps
kbps y otro con 200 kbps. La unidad de multiplexación es 1 bit
y no tiene bit de sincronización.
a) Determine la estrategia a utilizar.
b) Calcule el número de bits en cada trama.
c) La tasa de bit del enlace.
Respuesta Ejemplo 9
a) Múltiples ranuras. Se
asigna una ranura al primer
primer canal y 2 al segundo.
¿Qué pasa si hay disparidad en las tasas de bit de entrada?
Ejemplo 10.- TDM multinivel
10 fuentes, 6 con una tasa de bit de 200 kbps y 4
kbps y 4 con 400 kbps se combinan utilizando TDM
multinivel sin bits de sincronización. La
multiplexación se realiza bit a bit. Calcule:
a) El tamaño de la trama de salida en bits.
Respuesta Ejemplo 10
a) 7 bits.
b) 2,8 Mbps.
(Forouzan, 2007)

Ejemplos con gestión de la tasa de bit
Ejemplo 11.- Múltiples ranuras
4 canales, 2 con una tasa de bit de 200 kbps y
kbps y 2 con 100 kbps se combinan utilizando
TDM con múltiples ranuras sin bits de
sincronización. La multiplexación se realiza bit a
bit. Calcule:
a) El tamaño de la trama de salida en bits.
a) 6 bits.
b) 600 kbps.
¿Qué pasa si hay disparidad en las tasas de bit de entrada? (Forouzan, 2007)
Ejemplo 12.- Inserción de bits
2 canales, uno con una tasa de bit
bit de 190 kbps y otro con 180 kbps se
combinan utilizando TDM por
inserción de bits sin bits de
sincronización. La multiplexación se
realiza bit a bit. Calcule:
a) El tamaño de la trama de salida en
bits.
a) 2 bits.
b) 380 kbps.

TDM síncrona en telefonía móvil
(Forouzan, 2007)Se comparte en el tiempo el ancho de banda de un canal
Ejemplo 13.- Ancho de banda compartido
Un operador móvil utiliza 2 bandas de frecuencias.
La primera de 824 a 849 MHz la utiliza para el envío
(teléfono → estación base).
La segunda de 869 a 894 MHz para la recepción (estación
(estación base → teléfono).
Cada 6 usuarios comparten una banda de 30 kHz en cada
cada dirección. Calcule la cantidad de usuarios que pueden
usar sus teléfonos móviles simultáneamente en la celda
atendida por una estación base.
Se dispone de un ancho de
banda de 25 MHz para cada
dirección. Si se divide 25 MHz
entre 30 KHz y se multiplica por
6, se obtiene alrededor de 5.000
usuarios.
No se han considerado los
canales de control que pueden
ser entre 40 y 100.
TDM EN TELEFONÍA MÓVIL
Descripción
La generación 2G de telefonía móvil utiliza TDM síncrona.
Para ello divide el ancho de banda disponible en bandas de 30
kHz.
TDM se aplica de forma que 6 usuarios puedan compartir
simultáneamente una banda de 30 kHz.
Significa, por tanto, que cada banda de 30 kHz está disponible
disponible para 6 ranuras de tiempo y las señales de voz
digitalizadas de los usuarios se insertan en las ranuras.
Este método de acceso en el enlace se denomina TDMA.

PORTADORA E1
Descripción
Es una línea diseñada
para transmitir señales
digitales o señales
telefónicas digitalizadas.
Se forma multiplexando
32 canales o ranuras de
tiempo de 64 Kbps,
obteniendo una trama E1
de 2,048 Mbps. Cada
ranura es una palabra o
paquete PCM de 8 bits;
muestra de voz.
En telefonía, un enlace
E1 utiliza un canal para
sincronización y uno para
señalización.
En transmisión de datos
punto a punto, un enlace
E1 utiliza los 32 canales
para datos.
3.- PORTADORA E1
(Blake, 2004)
Línea digital que utiliza PCM y TDM (Forouzan, 2007)
Portadora E1 en telefonía
Trama E1 en telefonía
E1 se utiliza también como portadora analógica,
conduciendo 30 conexiones telefónicas regulares.

Jerarquía digital plesiócrona PDH–E
Sistema portadora impulsado en Europa
PDH–EPDH–E
Origen
La PDH–E, impulsada en Europa,
se establece en 1980, a partir del
sistema portadora PDH–T introducido
introducido por Bell System en EE.UU
EE.UU en los años 60.
Se utiliza en todo el mundo,
excepto en EE.UU y Japón donde se
utiliza PDH–T.
Descripción
Se basa en líneas dedicadas
digitales. Envía tramas de mayor
capacidad a partir de multiplexar
tramas de nivel inferior llamadas
tributarios: E1, E2, E3, E4. El canal
básico de 64 kbps se llama a veces
línea E0.
Al agrupar tributarios, se agregan
agregan bits de sincronismo porque
el reloj de las redes de donde vienen
es independiente.
Multiplexación
Se produce bit a bit,
excepto para E0.
Plesiócrono, significa “casi síncrono” y se refiere a que los tributarios de
PDH están casi, pero no completamente, sincronizados.
(Creative, 2009)

Sincronización de reloj en PDH–E
SINCRONIZACIÓN EN PDH–E
Descripción
Cuando se multiplexan diferentes
diferentes señales en una de nivel
superior (por ejemplo 4 E1 en una E2),
cada una con su propia señal de reloj,
es preciso sincronizarlas en el
multiplexor.
La sincronización se efectúa
agregando bits de justificación o de
relleno, los cuales causan que las
tasas no sean múltiplos enteros de la
tasa básica (Excepto para E1).
Sólo cuando las tasas de bit son
iguales puede procederse a una
multiplexación bit a bit como se
define en PDH.
Sincronización en PDH
Sistema portadora impulsado en Europa

Aplicaciones de líneas digitales PDH–E
APLICACIONES DE LINEAS PDH
Utilizan conexiones full dúplex, originalmente mediante dos pares trenzados de cobre
Línea Velocidad Canales de voz Interfaz
E1 2 Mbps 30 V.35.
E2 8 Mbps 120
No se comercializa. Se usan enlaces
E1 en paralelo.
E3 34 Mbps 480 HSSI (High Speed Serial Interfaz).
E4 140 Mbps 1920 No se comercializa.
INCONVENIENTES DE LINEAS PDH
Los bits de relleno utilizados para forzar el sincronismo impiden extraer directamente
directamente un canal de voz cuando se encuentra en una trama superior (E2, E3, E4).
E3, E4). Se tiene que descomponer la trama, extraer el canal y volver a componerla.
componerla. Esto requiere equipos muy costosos y complejos en las centrales.
No dispone de un buen sistema de gestión ni de redundancia.
PDH fue diseñada para señales eléctricas o microondas y no utiliza eficazmente la
eficazmente la fibra óptica, por lo que como red de transporte entre nodos de una red
una red telefónica o WAN ha sido sustituida por la red óptica SONET/SDH.
Líneas digitales que utiliza PCM y TDM (Creative, 2009)
PDH fue desarrollada para medios no ópticos. No aprovecha el
ancho de banda disponible con la fibra óptica.

Ejemplos con líneas digitales PDH–E
Ejemplo 14.- Sobrecarga
Calcule la carga útil y la sobrecarga (número de
de bits extra por segundo) que llevan las líneas
PDH–E utilizadas en telefonía.
E1: 1,92 Mbps + 128 kbps.
E2: 7,68 Mbps + 768 kbps.
E3: 30,72 Mbps + 3,648 Mbps.
E4: 122,88 Mbps + 16,384 Mbps.
Ejemplo 15.- Portadora PDH–E
Un Banco local ha solicitado a la
empresa telefónica los servicios de
líneas digitales PDH–E, para portar las
48 conexiones de teléfonos fijos que
tiene conectados a su centralita.
Determine:
a) La cantidad de líneas de par
trenzado que le llegan para el
servicio telefónico regular.
b) La cantidad y tipo de línea PDH–E
requeridas.
c) La cantidad de líneas de par
trenzado necesarias para el servicio
digital.
a) 48 pares.
b) 2 E1.
c) 4 pares, 2 para cada
conexión full dúplex.
Línea digital que utiliza PCM y TDM
E1 se utiliza también como portadora analógica,

T1 se utiliza también como portadora analógica,
(Blake, 2004)Línea digital que utiliza PCM y TDM (Forouzan, 2007)
PORTADORA T1
Descripción
Es una línea diseñada para
para transmitir señales
digitales o señales
telefónicas digitalizadas.
Se forma multiplexando 24
En telefonía, se añade un
bit extra para sincronización
sincronización al principio de
de la trama T1.
La portadora T1 se utiliza
utiliza principalmente en
EE.UU y Japón.
Los sistemas de portadora
portadora T1y E1 no son
compatibles, aunque pueden
pueden interconectarse.
4.- PORTADORA T1
Portadora T1 en telefonía
Trama T1 en telefonía

Jerarquía digital plesiócrona PDH–T
(Forouzan, 2007)
PDH–T
Sistema portadora originado en EE.UU
Multiplexación
Se produce bit a bit,
excepto para E0.
PDH–T
Origen
La PDH–T fue introducida por
Bell System en EE.UU en los años
60 y se utiliza principalmente en
EE.UU y Japón.
Descripción
Se basa en líneas dedicadas
digitales. Envía tramas de mayor
capacidad a partir de multiplexar
multiplexar tramas de nivel inferior
llamadas tributarios: T1, T2, T3, T4.
El canal básico de 64 kbps se llama
a veces línea T0.
Al agrupar tributarios, se agregan
agregan bits de sincronismo
porque el reloj de las redes de
donde vienen es independiente.

5.- TDM ASÍNCRONA
Se la conoce también como TDM estadística (Forouzan, 2007)
COMPARACIÓN ENTRE TDM
TDM síncrona TDM asíncrona
En TDM síncrona, cada entrada tiene una ranura
ranura reservada en la trama de salida.
En TDM asíncrona, Las ranuras se asignan
dinámicamente .
Esto puede ser ineficiente si algunos canales de
de entrada no tienen datos que enviar.
Solo cuando un canal de entrada tiene datos que
que enviar obtiene una ranura en la trama de salida.
TDM asíncrona es utilizada por la tecnología de transporte ATM (Modo de transferencia Asíncrona) para
Asíncrona) para multiplexar paquetes de datos que provienen de diferentes fuentes.
Ejemplo 16.- TDM asíncrona
En En la figura se muestra cómo
cómo se multiplexan las ranuras
de 3 canales de entrada.
En el primer pulso de reloj, el
canal 2 no tiene información que
enviar, por lo que el multiplexor
rellena la ranura con una celda del
tercer canal.
TDM asíncrona
En TDM asíncrona, una ranura lleva la dirección de
destino. No necesita sincronización.

Referencias bibliográficas
FIN
¿Cuáles son las referencias bibliográficas?
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Blake, Roy (2004). Sistemas electrónicos de comunicaciones .
Creative, C. (4 de 2009). http://guimi.net. Obtenido de
http://guimi.net: http://guimi.net.
Forouzan, B. A. (2007). Transmisión de datos y redes de
comunicaciones. Madrid: McGraw-Hill.
Frenzel (2003). Sistemas Electrónicos de Comunicaciones.
Edison Coimbra G.
Tema 4 de:
TELECOMUNICACIONES

Links de los documentos de la colección
Telecomunicaciones
LINKS DE LOS DOCUMENTOS
0.Introducción. (En construcción)
1.Generación de ondas de voltaje. (En construcción)
2.Datos y señales analógicas y digitales
3.PCM Digitalización de señal analógica
4.TDM Multiplexación por división de tiempo
5.SONET/SDH Red óptica síncrona
6.AM y FM Modulación de amplitud y de frecuencia
7.Modulación digital. (En construcción)
8.Deterioro de la transmisión. (En construcción)

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