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COMUNICACIÓN DE DATOS
Tema: Multiplexación
Professor: Ing. Pavel Lech VALER MEDINA
Índice
1. Introducción
2.
3.
4.
Por
Por
Por
división
división
división
de frecuencia
de longitud de onda
del tiempo
1. Introducción
La multiplexación es el conjunto de técnicas que permiten la
transmisión simultánea de múltiples señales a través de un
único enlace de datos.
En un sistema multiplexado, n líneas comparten el ancho de
banda de un enlace.
1. Introducción
Las líneas de la izquierda envían sus flujos de transmisión a un
multiplexor (MUX), que los combina en un único flujo (muchos a
uno).
En el extremo receptor, el flujo se introduce en un demultiplexor
(DEMUX), que separa el flujo en sus transmisiones componentes
(uno a muchos) y los dirige a sus correspondientes líneas.
Link = enlace; Channels = Canales
La palabra enlace se refiere al camino físico. La palabra canal se
refiere a la porción de un enlace que transporta una transmisión
entre un par dado de línea. Un enlace puede tener muchos (n)
canales.
1. Introducción
Categorías de multiplexación
Por división de
Frecuencia
Por división de
Longitud de onda
Por división del
Tiempo
2. Por división de frecuencia
La multiplexación por división de frecuencia (FDM) es una técnica
analógica que se puede aplicar cuando el ancho de banda de un
enlace (en Hz) es mayor que los anchos de banda combinados de las
señales a transmitir.
Las señales generadas por cada dispositivo emisor se modulan usando
distintas frecuencias portadoras. A continuación estas señales
moduladas se combinan en un única señal compuesta que será
transportada por el enlace.
Las frecuencias portadoras están separadas por un ancho de banda
suficiente como para acomodar la señal modulada.
2. Por división de frecuencia
Los canales deben estar separados por tiras de anchos de banda sin
usar (bandas de guarda) para prevenir que las señales se solapen.
Además, las frecuencias portadoras no deben interferir con las
frecuencias de datos originales.
Ejemplo:
Se puede considerar a FDM como una técnica de multiplexación
analógica; sin embargo, esto no significa que FDM no se pueda utilizar
para combinar fuentes que envían señales digitales. Una señal digital
se puede convertir a una señal analógica (conversión digital a
analógica) antes de que FDM se utilice para multiplexarlas.
2. Por división de frecuencia
Proceso de multiplexación
Cada fuente genera una señal con un rango de frecuencia similar. Dentro del
multiplexor, estas señales similares se modulan sobre distintas frecuencias
portadoras. Las señales moduladas resultantes se combinan después en una
única señal compuesta que se envía sobre un enlace que tiene ancho de
banda suficiente para acomodarlas.
2. Por división de frecuencia
Proceso de demultiplexación
El demultiplexor usa una serie de filtros para descomponer la señal
multiplexada en las señales componentes que la constituyen. Las señales
individuales se pasan después a un demodulador que las separa de sus
portadoras y las pasa a líneas de salida.
2. Por división de frecuencia
Ejemplo:
Asuma un canal de voz que ocupa un ancho de banda de 4 kHz. Se
necesita combinar tres canales de voz en un enlace con un ancho de banda
de 12 kHz, de 20 a 32 kHz. Muestre la configuración utilizando el dominio de
frecuencia. Asuma que no hay bandas de guarda.
2. Por división de frecuencia
Ejemplo:
Jerarquía analógica - grupo, supergrupo, grupo master y grupo jumbo.
3. Por división de longitud de onda
La multiplexación por división de longitud de onda (WDM) se
diseño para utilizar la capacidad de alta tasa de datos de la fibra
óptica. La tasa de datos de la fibra óptica es mayor que la tasa de
datos de los cables metálicos.
WDM es conceptualmente la misma que FDM, exceptuando que la
multiplexación y la demultiplexación involucran señales luminosas
transmitidas a través de canales de fibra óptica.
La idea es la misma que FDM: se combinan distintas señales sobre
frecuencias diferentes. Sin embargo, la diferencia es que las
frecuencias son muy altas.
3. Por división de longitud de onda
Aunque la tecnología WDM es muy compleja, la idea básica es muy
simple. Se quiere combinar múltiples haces de luz dentro de una
única luz en el multiplexor y hacer la operación inversa en el
demultiplexor.
Combinar y dividir haces de luz se resuelve fácilmente mediante un
prisma. Recuerde de la física básica que un prisma curva un rayo
de luz basándose en el ángulo de incidencia y la frecuencia.
3. Por división de longitud de onda
Usando esta técnica (prisma), se puede hacer un demultiplexor que
combine distintos haces de luz de entrada, cada uno de los cuales
contiene una banda estrecha de frecuencia, en un único haz de
salida con una banda de frecuencia más ancha.
También se puede hacer en un demultiplexor para hacer la operación
que invierta el proceso.
WDM es una técnica de multiplexación analógica que combina
señales ópticas
4. Por división del tiempo
La multiplexación por división del tiempo (TDM) es un proceso
digital que permite compartir el gran ancho de banda de un canal.
En lugar de compartir una porción del ancho de banda como en FDM,
se comparte el tiempo.
Las porciones de las señales 1, 2, 3 y 4 ocupan un enlace en secuencia.
4. Por división del tiempo
Es necesario recordar que TDM es, en principio, una técnica de
multiplexación digital. Los datos digitales provenientes de varias
fuentes se combinan en un enlace de tiempo compartido.
Sin embargo, esto no significa que las fuentes no puedan producir
datos analógicos; los datos analógicos pueden ser muestreados,
cambiados a datos digitales y multiplexados utilizando TDM.
TDM es una técnica de multiplexación que combina varios canales
baja tasa en un de alta taja.
de
TDM se puede dividir en dos esquemas diferentes:
TDM Síncrona.
TDM Estadística.
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona
El flujo de datos de cada conexión de entrada se divide en
unidades, donde cada unidad ocupa una ranura de tiempo de
entrada. Una unidad puede ser un bit, un carácter o un bloque de
datos.
Cada unidad de entrada se convierte en una unidad de salida y
ocupa una ranura de tiempo en la salida. Sin embargo, la duración
de una ranura de tiempo de salida es n veces más corta que la
duración de una ranura de tiempo de entrada.
Si una ranura de tiempo de la entrada ocupa T s, la ranura de tiempo
de la salida ocupa T/n s, donde n es el número de conexiones. En
otras palabras, una unidad en la conexión de salida tiene una
duración más corta; viaja más rápido.
La tasa de datos del enlace de salida debe ser n veces la tasa de
datos de una conexión para garantizar el flujo de datos.
4. Por
Síncrona
división del tiempo
TDM
Cada trama tiene 3 ranuras de tiempo.
Cada ranura de tiempo tiene una
de T/3 s.
duración
La tasa de datos en el enlace es n
Los datos son tomados de
cada línea cada T s
veces más rápida, y la duración de la
unidad es n veces más corta.
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona
TDM se puede visualizar como dos conmutadores de rápida rotación, uno en el
lado de la multiplexación y otro en el de la multiplexación. Los conmutadores se
sincronizan y rotan a la misma velocidad, pero en direcciones opuestas.
En el lado multiplexador, cuando el conmutador se abre en frente de una
conexión, esa conexión tiene la oportunidad de enviar una unidad por el camino.
Este proceso se denomina entrelazado. En el lado de la demultiplexación,
cuando el conmutador se abre en frente de una conexión, esa conexión tiene la
oportunidad de recibir una unidad del camino.
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona
Ranuras vacías
La multiplexación síncrona TDM no es tan eficiente como
podría ser. Si un emisor no tiene datos que enviar, la
ranura correspondiente en la trama de salida está vacía.
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona
Disparidad en las tasas de datos de entrada
Se ha asumido que las tasas de datos de todas las líneas de
entrada son iguales. Sin embargo, si las tasas no son
iguales, se pueden emplear tres estrategias:
1
2
3
-
-
-
Multiplexación multinivel
Asignación de múltiplas ranuras
Inserción de pulsos
●
●
●
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona – 1 - Multiplexación Multinivel
Es una técnica utilizada cuando la tasa de datos de una línea
entrada es múltiplo de otras.
de
Ejemplo:
Las dos primeras líneas se pueden multiplexar juntas para ofrecer
una tasa de datos igual que las tres últimas. Un segundo nivel de
multiplexación puede crear una salida de 160 kbps.
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona – 2 - Asignación de múltiplas ranuras
Es posible asignar más de una ranura en una trama a una única
línea de entrada.
Ejemplo: La línea de entrada con una tasa de 50 kbps puede tener
asignadas dos ranuras en la salida. Se inserta un conversor serie a
paralelo en la línea para hacer dos entradas a partir de una.
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona – 3 - Inserción de pulsos
En algunas ocasiones las tasas de bits de los emisores no son
múltiplos enteros unos de otros. Una solución es hacer que la
datos de entrada más alta sea la tasa de datos dominante y a
tasa de
continuación se añadan bits extras a las líneas de entrada con tasas
más bajas. Esto incrementará sus tasas.
Inserción
de pulsos
0 y 1.
4. Por división del tiempo
TDM Síncrona - Sincronización de tramas
La implementación de TDM no es tan sencilla como la multiplexación FDM. La
sincronización entre el multiplexor y el demultiplexor es un problema importante.
Si el multiplexor y el demultiplexor 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, denominados bits de tramado, 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. En la mayoría de los
casos, la información de sincronización consta de 1 bit por trama, alternando
entre Patrón de sincronización
4. Por división del tiempo
TDM Estadística
En TDM síncrona, cada entrada tiene una ranura reservada en la trama de
salida. Eso puede ser ineficiente si algunas líneas de entrada no tienen datos
que enviar.
En TDM estadística, las ranuras se asignan dinámicamente para mejorar la
eficiencia del ancho de banda. Sólo cuando na línea de entrada tiene datos que
enviar obtiene una ranura en la trama de salida.
En la TDM estadística, el número de ranuras en cada trama puede ser menor
que el número de líneas de entrada. El multiplexor comprueba cada línea de
entrada de forma cíclica; asigna una ranura para una línea de entrada si la
línea tiene datos para enviar; en caso contrario se salta la línea y comprueba
la siguiente.
4. Por división del tiempo
TDM Estadística
4. Por división del tiempo
TDM Estadística
1) Direccionamento: no hay una relación fija entre las entradas y las salidas
debido a que no hay ranuras reservadas o preasignadas. Se necesita incluir la
direción del receptor en cada ranura para indicar dónde tiene que ser entregada.
Por ejemplo, para ocho líneas de salida diferentes, se necesita una dirección con 3
bits.
2) Tamaño de la ranura: La relación entre el tamaño de los datos y el tamaño
de la dirección debe ser razonable para asegurar que la transmisión es eficiente.
Por ejemplo, sería ineficiente enviar 1 bit por ranura cuando los datos tienen
una dirección de 3 bits. En TDM estadística, un bloque de datos normalmente
tiene muchos más bytes mientras que la dirección tiene sólo unos pocos bytes.
3) No es necesario bit de sincronización: Las tramas no necesitan
sincronización, por tanto, no necesitan bits de sincronización.
4) Ancho de banda: La capacidad del enlace normalmente es menor que la
suma de las capacidades de cada canal. Si de media, sólo x por ciento de las
ranuras de entrada están llenas, la capacidad del enlace lo refleja. Por supuesto,
durante periodos de tiempo pico, algunas ranuras tendrán que esperar
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ÉXITO
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  • 1. COMUNICACIÓN DE DATOS Tema: Multiplexación Professor: Ing. Pavel Lech VALER MEDINA
  • 3. 1. Introducción La multiplexación es el conjunto de técnicas que permiten la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un único enlace de datos. En un sistema multiplexado, n líneas comparten el ancho de banda de un enlace.
  • 4. 1. Introducción Las líneas de la izquierda envían sus flujos de transmisión a un multiplexor (MUX), que los combina en un único flujo (muchos a uno). En el extremo receptor, el flujo se introduce en un demultiplexor (DEMUX), que separa el flujo en sus transmisiones componentes (uno a muchos) y los dirige a sus correspondientes líneas. Link = enlace; Channels = Canales La palabra enlace se refiere al camino físico. La palabra canal se refiere a la porción de un enlace que transporta una transmisión entre un par dado de línea. Un enlace puede tener muchos (n) canales.
  • 5. 1. Introducción Categorías de multiplexación Por división de Frecuencia Por división de Longitud de onda Por división del Tiempo
  • 6. 2. Por división de frecuencia La multiplexación por división de frecuencia (FDM) es una técnica analógica que se puede aplicar cuando el ancho de banda de un enlace (en Hz) es mayor que los anchos de banda combinados de las señales a transmitir. Las señales generadas por cada dispositivo emisor se modulan usando distintas frecuencias portadoras. A continuación estas señales moduladas se combinan en un única señal compuesta que será transportada por el enlace. Las frecuencias portadoras están separadas por un ancho de banda suficiente como para acomodar la señal modulada.
  • 7. 2. Por división de frecuencia Los canales deben estar separados por tiras de anchos de banda sin usar (bandas de guarda) para prevenir que las señales se solapen. Además, las frecuencias portadoras no deben interferir con las frecuencias de datos originales. Ejemplo: Se puede considerar a FDM como una técnica de multiplexación analógica; sin embargo, esto no significa que FDM no se pueda utilizar para combinar fuentes que envían señales digitales. Una señal digital se puede convertir a una señal analógica (conversión digital a analógica) antes de que FDM se utilice para multiplexarlas.
  • 8. 2. Por división de frecuencia Proceso de multiplexación Cada fuente genera una señal con un rango de frecuencia similar. Dentro del multiplexor, estas señales similares se modulan sobre distintas frecuencias portadoras. Las señales moduladas resultantes se combinan después en una única señal compuesta que se envía sobre un enlace que tiene ancho de banda suficiente para acomodarlas.
  • 9. 2. Por división de frecuencia Proceso de demultiplexación El demultiplexor usa una serie de filtros para descomponer la señal multiplexada en las señales componentes que la constituyen. Las señales individuales se pasan después a un demodulador que las separa de sus portadoras y las pasa a líneas de salida.
  • 10. 2. Por división de frecuencia Ejemplo: Asuma un canal de voz que ocupa un ancho de banda de 4 kHz. Se necesita combinar tres canales de voz en un enlace con un ancho de banda de 12 kHz, de 20 a 32 kHz. Muestre la configuración utilizando el dominio de frecuencia. Asuma que no hay bandas de guarda.
  • 11. 2. Por división de frecuencia Ejemplo: Jerarquía analógica - grupo, supergrupo, grupo master y grupo jumbo.
  • 12. 3. Por división de longitud de onda La multiplexación por división de longitud de onda (WDM) se diseño para utilizar la capacidad de alta tasa de datos de la fibra óptica. La tasa de datos de la fibra óptica es mayor que la tasa de datos de los cables metálicos. WDM es conceptualmente la misma que FDM, exceptuando que la multiplexación y la demultiplexación involucran señales luminosas transmitidas a través de canales de fibra óptica. La idea es la misma que FDM: se combinan distintas señales sobre frecuencias diferentes. Sin embargo, la diferencia es que las frecuencias son muy altas.
  • 13. 3. Por división de longitud de onda Aunque la tecnología WDM es muy compleja, la idea básica es muy simple. Se quiere combinar múltiples haces de luz dentro de una única luz en el multiplexor y hacer la operación inversa en el demultiplexor. Combinar y dividir haces de luz se resuelve fácilmente mediante un prisma. Recuerde de la física básica que un prisma curva un rayo de luz basándose en el ángulo de incidencia y la frecuencia.
  • 14. 3. Por división de longitud de onda Usando esta técnica (prisma), se puede hacer un demultiplexor que combine distintos haces de luz de entrada, cada uno de los cuales contiene una banda estrecha de frecuencia, en un único haz de salida con una banda de frecuencia más ancha. También se puede hacer en un demultiplexor para hacer la operación que invierta el proceso. WDM es una técnica de multiplexación analógica que combina señales ópticas
  • 15. 4. Por división del tiempo La multiplexación por división del tiempo (TDM) es un proceso digital que permite compartir el gran ancho de banda de un canal. En lugar de compartir una porción del ancho de banda como en FDM, se comparte el tiempo. Las porciones de las señales 1, 2, 3 y 4 ocupan un enlace en secuencia.
  • 16. 4. Por división del tiempo Es necesario recordar que TDM es, en principio, una técnica de multiplexación digital. Los datos digitales provenientes de varias fuentes se combinan en un enlace de tiempo compartido. Sin embargo, esto no significa que las fuentes no puedan producir datos analógicos; los datos analógicos pueden ser muestreados, cambiados a datos digitales y multiplexados utilizando TDM. TDM es una técnica de multiplexación que combina varios canales baja tasa en un de alta taja. de TDM se puede dividir en dos esquemas diferentes: TDM Síncrona. TDM Estadística.
  • 17. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona El flujo de datos de cada conexión de entrada se divide en unidades, donde cada unidad ocupa una ranura de tiempo de entrada. Una unidad puede ser un bit, un carácter o un bloque de datos. Cada unidad de entrada se convierte en una unidad de salida y ocupa una ranura de tiempo en la salida. Sin embargo, la duración de una ranura de tiempo de salida es n veces más corta que la duración de una ranura de tiempo de entrada. Si una ranura de tiempo de la entrada ocupa T s, la ranura de tiempo de la salida ocupa T/n s, donde n es el número de conexiones. En otras palabras, una unidad en la conexión de salida tiene una duración más corta; viaja más rápido. La tasa de datos del enlace de salida debe ser n veces la tasa de datos de una conexión para garantizar el flujo de datos.
  • 18. 4. Por Síncrona división del tiempo TDM Cada trama tiene 3 ranuras de tiempo. Cada ranura de tiempo tiene una de T/3 s. duración La tasa de datos en el enlace es n Los datos son tomados de cada línea cada T s veces más rápida, y la duración de la unidad es n veces más corta.
  • 19. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona
  • 20. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona TDM se puede visualizar como dos conmutadores de rápida rotación, uno en el lado de la multiplexación y otro en el de la multiplexación. Los conmutadores se sincronizan y rotan a la misma velocidad, pero en direcciones opuestas. En el lado multiplexador, cuando el conmutador se abre en frente de una conexión, esa conexión tiene la oportunidad de enviar una unidad por el camino. Este proceso se denomina entrelazado. En el lado de la demultiplexación, cuando el conmutador se abre en frente de una conexión, esa conexión tiene la oportunidad de recibir una unidad del camino.
  • 21. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona Ranuras vacías La multiplexación síncrona TDM no es tan eficiente como podría ser. Si un emisor no tiene datos que enviar, la ranura correspondiente en la trama de salida está vacía.
  • 22. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona Disparidad en las tasas de datos de entrada Se ha asumido que las tasas de datos de todas las líneas de entrada son iguales. Sin embargo, si las tasas no son iguales, se pueden emplear tres estrategias: 1 2 3 - - - Multiplexación multinivel Asignación de múltiplas ranuras Inserción de pulsos ● ● ●
  • 23. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona – 1 - Multiplexación Multinivel Es una técnica utilizada cuando la tasa de datos de una línea entrada es múltiplo de otras. de Ejemplo: Las dos primeras líneas se pueden multiplexar juntas para ofrecer una tasa de datos igual que las tres últimas. Un segundo nivel de multiplexación puede crear una salida de 160 kbps.
  • 24. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona – 2 - Asignación de múltiplas ranuras Es posible asignar más de una ranura en una trama a una única línea de entrada. Ejemplo: La línea de entrada con una tasa de 50 kbps puede tener asignadas dos ranuras en la salida. Se inserta un conversor serie a paralelo en la línea para hacer dos entradas a partir de una.
  • 25. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona – 3 - Inserción de pulsos En algunas ocasiones las tasas de bits de los emisores no son múltiplos enteros unos de otros. Una solución es hacer que la datos de entrada más alta sea la tasa de datos dominante y a tasa de continuación se añadan bits extras a las líneas de entrada con tasas más bajas. Esto incrementará sus tasas. Inserción de pulsos
  • 26. 0 y 1. 4. Por división del tiempo TDM Síncrona - Sincronización de tramas La implementación de TDM no es tan sencilla como la multiplexación FDM. La sincronización entre el multiplexor y el demultiplexor es un problema importante. Si el multiplexor y el demultiplexor 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, denominados bits de tramado, 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. En la mayoría de los casos, la información de sincronización consta de 1 bit por trama, alternando entre Patrón de sincronización
  • 27. 4. Por división del tiempo TDM Estadística En TDM síncrona, cada entrada tiene una ranura reservada en la trama de salida. Eso puede ser ineficiente si algunas líneas de entrada no tienen datos que enviar. En TDM estadística, las ranuras se asignan dinámicamente para mejorar la eficiencia del ancho de banda. Sólo cuando na línea de entrada tiene datos que enviar obtiene una ranura en la trama de salida. En la TDM estadística, el número de ranuras en cada trama puede ser menor que el número de líneas de entrada. El multiplexor comprueba cada línea de entrada de forma cíclica; asigna una ranura para una línea de entrada si la línea tiene datos para enviar; en caso contrario se salta la línea y comprueba la siguiente.
  • 28. 4. Por división del tiempo TDM Estadística
  • 29. 4. Por división del tiempo TDM Estadística 1) Direccionamento: no hay una relación fija entre las entradas y las salidas debido a que no hay ranuras reservadas o preasignadas. Se necesita incluir la direción del receptor en cada ranura para indicar dónde tiene que ser entregada. Por ejemplo, para ocho líneas de salida diferentes, se necesita una dirección con 3 bits. 2) Tamaño de la ranura: La relación entre el tamaño de los datos y el tamaño de la dirección debe ser razonable para asegurar que la transmisión es eficiente. Por ejemplo, sería ineficiente enviar 1 bit por ranura cuando los datos tienen una dirección de 3 bits. En TDM estadística, un bloque de datos normalmente tiene muchos más bytes mientras que la dirección tiene sólo unos pocos bytes. 3) No es necesario bit de sincronización: Las tramas no necesitan sincronización, por tanto, no necesitan bits de sincronización. 4) Ancho de banda: La capacidad del enlace normalmente es menor que la suma de las capacidades de cada canal. Si de media, sólo x por ciento de las ranuras de entrada están llenas, la capacidad del enlace lo refleja. Por supuesto, durante periodos de tiempo pico, algunas ranuras tendrán que esperar
  • 30. Planificar el tiempo ÉXITO Ejercitar Estudiar Haz siempre tu mejor ☺ ! pavellech0003@gmail.com