TecCom-07-Multiplexado

TECNOLOGÍA DE LAS COMUNICACIONES
MULTIPLEXACIÓN1
Asignatura: Tecnología de las Comunicaciones | Carrera: Ing. / Lic. en Sistemas | Prof.: Lic. Gabriel Quiroga Salomón
Universidad Nacional de Chilecito | UNdeC

Multiplexación2

Multiplexación por división de
Frequencias
 FDM (Frequency Division Multiplexing)
 El ancho de banda útil del medio de
transmisión supera el ancho de banda
requerido por las señales a transmitir
 Cada señal es modulada a una frecuencia
portadora diferente
 Las frecuencias de portadoras están
separadas de modo que las señales no se
solapen (guard bands)
 ej. broadcast radio
 Canal ocupado aún si no hay datos
3

Diagrama de Multiplexación
por división de Frequencias4

Sistema
FDM
5

FDM de tres señales de banda
de voz6

Sistemas de portadora Analógica
 AT&T (USA)
 Jerarquía de esquemas FDM
 Grupo
 12 canales de voz (4kHz cada uno) = 48kHz
 Rango 60kHz a 108kHz
 Supergrupo
 60 canales
 FDM de 5 señales de grupo con subportadoras
entre 420kHz y 612 kHz
 Grupo Maestro
 10 supergrupos
7

Multiplexación por división de longitud de
onda (Wavelength Division Multiplexing)
 Múltiples rayos de luz a diferentes frecuencias
 Transportados en una misma fibra óptica
 Una forma de FDM
 Cada color de luz (longitud de onda) transporta
canales de datos separados
 1997 Bell Labs
 100 haces de luz
 Cada uno a 10 Gbps
 Ofrece 1 terabit por segundo (Tbps)
 Sistemas comerciales de 160 canales de 10 Gbps
 Lab systems (Alcatel) 256 canales a 39.8 Gbps cada
uno
 10.1 Tbps
 Mayor a 100km
8

Funcionamiento WDM
 La misma arquitectura general que otros FDM
 Diversas fuentes generan un haz de laser a
diferentes longitudes de onda
 El multiplexor combina las fuentes para transmisión
sobre una misma línea de fibra
 Amplificadores ópticos amplifican todas las
longitudes de ondas simultáneamente
 Típicamente separados por decenas de km
 El demultiplexor separa los canales en el destino
 La mayoría opera a 1550nm de longitud de onda
 Antes 200MHz por canal
 Ahora 50GHz
9

WDM Denso
 DWDM
 No hay definición oficial ni
estandar
 Implica más canales con
menos espaciado que
WDM
 200 GHz o menos
10

Multiplexación por división de tiempo Síncrono
(Synchronous Time Division Multiplexing)
 Velocidad de datos del medio excede la
velocidad de las señales digitales a transmitir
 Múltiple señales digitales se transmiten mediante la
mezcla temporal de partes de cada señal
 Puede ser a nivel de bit o en bloques
 Ranuras temporales (Time slots) se preasignan y
fijan a las distintas fuentes
 Las ranuras temporales se trasnsmiten con o sin
datos
 Las ranuras temporales no tienen que ser
distribuidas uniformemente entre las fuentes
11

12
Multiplexado por división de tiempo Síncrono

Sistema
TDM
13

Control de enlace en TDM
 No hay cabeceras ni finales de trama
 No se necesitan protocolos de control de enlace
de datos
 Control de Flujo
 Velocidad de datos de la línea multiplexada es fija
 Si un canal receptor no puede recibir datos, los otros
deben poder seguir haciendolo
 La fuente correspondiente debe parar de enviar
tramas
 Esto permite ranuras vacías durante un tiempo
 Control de errores
 Errores son detectados y manejados por los sistemas
de cada canal individual
14

Control de enlace de datos en TDM
15

Delimitación de Tramas
 No se especifican indicadores (flags) ni
caracteres SYNC para delimitar las tramas TDM.
 Entonces se debe proveer algún mecanismo
de sincronización
 Delimitación por dígitos añadidos
 Bits de control se incluyen en cada trama TDM
 Se ve como otro canal - “un canal de control”
 Un patrón de bits predefinidos se usa en el canal
de control
 ej. alternantes 01010101…poco probables en un
canal de datos
 Para sincronizar el receptor compara los bits de
entrada en una determinada posición de la trama
con el patrón esperado
16

Insercción de bits
 Problema – Sincronización de distintas fuentes
de datos
 Variación de relojes en diferentes fuentes
 Velocidades de datos de diferentes fuentes no
relacionadas por un número racional simple
 Solución – Insercción de bits
 Velocidad de salida del multiplexor (excluyendo
bits de delimitación) es mayor que la suma de las
velocidades de entrada instantáneas máximas
 Capacidad extra se emplea en la inclusión de bits
o pulsos adicionales sin significado en cada señal
de entrada hasta que su velocidad sea igual a la
de una señal de reloj generada localmente
 Los pulsos insertados lo son en posiciones fijas
dentro del formato de trama del multiplexor, de
manera que puedan ser identificados y eliminados
en el demultiplexor
17

TDM de Fuentes Analógicas y
Digitales
TECNOLOGÍA DE LAS COMUNICACIONES - Ings. PEREZ - FACCHINI - 2010
18

Sistemas de Portadora Digital
 Jerarquía de estructuras TDM
 USA/Canada/Japan usan un sistema
 ITU-T usa un sistema similar (pero diferente)
 Sistema de US basado en formato DS-1
 Multiplexa 24 canales
 Cada trama tiene 8 bits por canal más un
bit de delimitación
 193 bits por trama
19

Sistemas de Portadora Digital (2)
 Cada canal contiene una palabra de datos de
voz digitalizada (PCM, 8000 muestras por seg)
 Velocidad de datos 8000x193 = 1.544Mbps
 En cinco de cada seis tramas se utilizan muestras
PCM de 8 bit
 La sexta trama contiene una palabra PCM de 7 bit
más un bit de señalización
 Los bits de señalización forman una secuencia para
cada canal de voz que contiene información de
control de red y de encaminamiento (routing)
 El mismo formato para datos digitales
 23 canales de datos
 7 bits de datos por trama más un bit indicador si esa
trama es de datos de usuario o de control del sistema
 El canal 24 canal es de sync
20

Mezcla de Datos
 DS-1 puede transportar señales
mezcladas de voz y datos
 Se usan los 24 canales
 Sin byte de sync
 También pueden combinarse canales
DS-1
Ds-2 combina cuatro entradas DS-1
en una cadena de 6,312Mbps
21

Formato de transmisión DS-1
22

SONET/SDH
 SONET = Red Óptica Síncrona (Synchronous
Optical Network) (ANSI)
 SDH = Jerarquía Digital Síncrona (Synchronous
Digital Hierarchy) (ITU-T)
 Son compatibles
 Jerarquía de Señal
 Señal de transporte síncrono de nivel 1
(Synchronous Transport Signal level 1) (STS-1) o
Portadora Óptica de nivel 1 (Optical Carrier level 1)
(OC-1)
 51,84 Mbps
 Transporta DS-3 o grupo de señales de velocidades
más bajas (DS1 DS1C DS2) más velocidades ITU-T (ej.
2,048Mbps)
 Múltiples STS-1 se combinan en una señal STS-N
 La menor velocidad de la ITU-T es 155,52Mbps (STM-
1)
23

Formato de trama SONET
24

Octetos de información
suplementaria SONET STS-125

TDM estadístico
 En TDM síncrono se desperdician muchas
ranuras temporales
 TDM estadístico hace una reserva dinámica
bajo demanda de las ranuras temporales
 El multiplexor sondea las líneas de entrada y
captura datos hasta completar una trama
 La velocidad de datos de la línea de salida
es menor que la suma de las velocidades
de los dispositivos de entrada
26

Formatos de trama de TDM
estadístico27

Rendimiento
 Velocidad de datos de salida menor
que la suma de velocidades de entrada
 Puede provocar problemas durante
períodos de picos de señal
Entradas en memorias temporales
(buffer)
Mantener el tamaño de la memoria
temporal a un mínimo para reducir
posibles retardos
28

Tamaño
de Buffer
y Retardo
29

Cable Modem
 Dos canales desde y hacia el proveedor
de TV cable dedicados a transferencia de
datos
 Uno en cada dirección
 Cada canal es compartido por un número
de abonados
 Se necesita algún esquema para reservar la
capacidad de cada canal
 TDM Estadístico
30

Funcionamiento de Cable Modem
 Dirección Descendente (Downstream) – hacia
abonado
 Un amplificador envía datos en pequeños paquetes
 Si hay más que un cliente activo, cada uno obtiene una
fracción de la capacidad descendente
 Puede tener de 500kbps a 1.5Mbps
 También se usa para conceder ranuras temporales a los
abonados
 Dirección Ascendente (Upstream)
 El abonado debe solicitar ranuras temporales sobre el
canal ascendente compartido
 Ranuras temporales dedicadas
 El planificador raíz responde a una solicitud devolviendo
una asignación de ranuras temporales futuras a usar por
el abonado
31

Esquema Cable Modem
32

Línea de abonado Digital asimétrica
(Asymmetrical Digital Subscriber Line)
 ADSL
 Enlace entre cliente (abonado) y la
red
Lazo local (Local loop)
 Usa par de cable trenzado
normalmente instalado
Puede transportar un amplio
espectro
1 MHz o más
33

Diseño de ADSL
 Asimétrico
 Mayor capacidad descendente que
ascendente
 Multiplexado por división de Frecuencia
 Los 25kHz inferiores para voz
Plan viejo servicio telefónico (POST)
 Usa cancelación de eco o FDM para trabajar
con dos bandas, una ascendente pequeña y
una descendente grande
 Usa FDM dentro de bandas
 Rango 5.5km
34

Configuración de Canal ADSL
35

Multitono Discreto
 DMT (Discrete MultiTone)
 Multiples señales portadoras a diferentes
frecuencias
 Algunos bits en cada canal
 Subcanales de 4kHz
 Envía señal de test y usa subcanales con la
mejor relación señal/ruido
 256 subcanales descendentes a 4kHz
(60kbps)
 15.36Mbps teóricos
 Dependiendo de la distancia y calidad de la
línea se obtienen de 1.5Mbps a 9Mbps en la
práctica
36

Reserva de bits por canal en
DTM
37

Transmisor DMT
38

xDSL
HDSL = Alta velocidad de
datos DSL
SDSL = Única línea DSL
VDSL = muy alta velocidad
de datos DSL
39

Lecturas
Stallings chapter 8
Web sites on
ADSL
SONET
40

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