TecCom-07-Multiplexado

TECNOLOGÍA DE LAS COMUNICACIONES

MULTIPLEXACIÓN1

Asignatura: Tecnología de las Comunicaciones | Carrera: Ing. / Lic. en Sistemas | Prof.: Lic. Gabriel Quiroga SalomónUniversidad 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 bandarequerido por las señales a transmitir

Cada señal es modulada a una frecuenciaportadora diferente

Las frecuencias de portadoras estánseparadas de modo que las señales no se solapen (guard bands)

ej. broadcast radio

Canal ocupado aún si no hay datos

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Diagrama de Multiplexación

por división de Frequencias4


Sistema

FDM

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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 subportadorasentre 420kHz y 612 kHz

Grupo Maestro

10 supergrupos

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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) transportacanales 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 cadauno

10.1 Tbps

Mayor a 100km

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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 transmisiónsobre una misma línea de fibra

Amplificadores ópticos amplifican todas laslongitudes 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

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WDM Denso

DWDM

No hay definición oficial ni

estandar

Implica más canales con

menos espaciado que

WDM

200 GHz o menos

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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

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12Multiplexado por división de tiempo Síncrono


Sistema

TDM

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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 otrosdeben poder seguir haciendolo

La fuente correspondiente debe parar de enviartramas

Esto permite ranuras vacías durante un tiempo

Control de errores

Errores son detectados y manejados por los sistemasde cada canal individual

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Control de enlace de datos en TDM15


Delimitación de Tramas

No se especifican indicadores (flags) nicaracteres SYNC para delimitar las tramas TDM.

Entonces se debe proveer algún mecanismode 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 tramacon el patrón esperado

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Insercción de bits

Problema – Sincronización de distintas fuentesde 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 (excluyendobits de delimitación) es mayor que la suma de lasvelocidades de entrada instantáneas máximas

Capacidad extra se emplea en la inclusión de bits o pulsos adicionales sin significado en cada señalde entrada hasta que su velocidad sea igual a la de una señal de reloj generada localmente

Los pulsos insertados lo son en posiciones fijasdentro del formato de trama del multiplexor, de manera que puedan ser identificados y eliminadosen el demultiplexor

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TDM de Fuentes Analógicas y

Digitales

TECNOLOGÍA DE LAS COMUNICACIONES - Ings. PEREZ - FACCHINI - 2010

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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

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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 muestrasPCM 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 esatrama es de datos de usuario o de control del sistema

El canal 24 canal es de sync

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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

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Formato de transmisión DS-122


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 velocidadesmás 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)

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Formato de trama SONET24


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

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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

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Tamaño

de Buffer

y Retardo

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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

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Funcionamiento de Cable Modem

Dirección Descendente (Downstream) – haciaabonado

Un amplificador envía datos en pequeños paquetes

Si hay más que un cliente activo, cada uno obtiene unafracción 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 devolviendouna asignación de ranuras temporales futuras a usar porel abonado

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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 trenzadonormalmente instalado

Puede transportar un amplioespectro

1 MHz o más

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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

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Configuración de Canal ADSL35


Multitono Discreto

DMT (Discrete MultiTone)

Multiples señales portadoras a diferentesfrecuencias

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

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Reserva de bits por canal en

DTM

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Transmisor DMT38


xDSL

HDSL = Alta velocidad de

datos DSL

SDSL = Única línea DSL

VDSL = muy alta velocidad

de datos DSL

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Lecturas

Stallings chapter 8

Web sites on

ADSL

SONET

40


TecCom-07-Multiplexado

Education

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