CAPITULO 6. MULTIPLEXACIÓN Y ENSANCHADO

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1 CAPITULO 6. MULTIPLEXACIÓN Y ENSANCHADO La utilización del anch de banda es el buen us del anch de banda dispnible para cnseguir uns bjetivs específics. La eficiencia se puede cnseguir mediante la multiplexación. La intimidad y la eliminación de las interferencias se puede cnseguir mediante el ensanchad. MULTIPLEXACIÓN: Siempre que el anch de banda de un medi que enlaza ds dispsitivs sea mayr que el anch de banda que necesitan ls dispsitivs, el enlace se puede cmpartir. La multiplexación es el cnjunt de técnicas que permiten la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un únic enlace de dats. n líneas de entrada, envían sus flujs de transmisión a un multiplexr (MUX), que ls cmbina en un únic fluj. En el extrem receptr, el fluj se intrduce en un demultiplexr (DEMUX), que separa el fluj en sus transmisines cmpnentes y ls dirige a sus crrespndientes líneas. Enlace, se refiere al camin físic que cnecta ds dispsitivs. Canal, se refiere a la prción de un enlace que transprta una transmisión entre un par dad de líneas. 1 enlace 4 canales Multiplexación pr división de frecuencia (FDM): Es una técnica analógica. Se utiliza cuand el anch de banda de un enlace (en hercis) es mayr que ls anchs de banda cmbinads de las señales a transmitir. Las señales generadas pr cada dispsitiv emisr se mdulan usand distintas frecuencias prtadras. Estas señales mduladas se cmbinan en una única señal cmpuesta que será transprtada pr el enlace. Ls canales deben estar separads pr tiras de anchs de banda sin usar, denminadas bandas de guarda. Prces de la multiplexación: Cada fuente genera una señal cn un rang de frecuencia similar. Dentr del multiplexr, estas señales similares se mdulan sbre distintas frecuencias prtadras. Las señales mduladas resultantes se cmbinan después en una única señal cmpuesta que se envía sbre un enlace que tiene anch de banda suficiente para acmdarlas. 1 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

2 FDM GRUPO JUMBO FDM GRUPO MASTER FDM SUPERGRUPO FDM GRUPO Prces de demultiplexación: El demultiplexr usa una serie de filtrs para descmpner la señal multiplexada en las señales cmpnentes que la cnstituyen. Las señales individuales se pasan a un demduladr que las separa de sus prtadras y las pasa a líneas de salida. El sistema de prtadra analógica: Para maximizar la eficiencia de su infraestructura, las cmpañías telefónicas han multiplexad tradicinalmente las señales de líneas de baj anch de banda en líneas de gran anch de banda. Para líneas analógicas se utiliza FDM. Ejempl de este sistema jerárquic es de la cmpañía AT&T: Multiplexación pr división de lngitud de nda (WDM): Diseñad para utilizar la capacidad de alta tasa de dats de la fibra óptica. Es una técnica de multiplexación analógica que cmbina señales ópticas. Se cmbinan múltiples haces de luz dentr de una única luz en el multiplexr, haciend la peración inversa en el demultiplexr. Est se resuelve fácilmente cn un prisma. WDM dens (WDMD) multiplexa un gran númer de canales, situand ls canales muy cerca uns de trs. 2 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

3 Multiplexación pr división de tiemp (TDM): Es una técnica de multiplexación digital que cmbina varis canales de baja tasa en un de alta tasa. En lugar de cmpartir una prción del anch de banda cm en FDM, se cmparte el tiemp. TDM síncrna: Cada cnexión de entrada tiene una asignación en la salida aunque n se envíen dats. Ranuras de tiemp y tramas: El fluj de dats de cada cnexión de entrada se divide en unidades, dnde cada unidad cupa una ranura de tiemp de entrada. Una unidad puede ser un bit, un carácter un blque de dats. Cada unidad de entrada se cnvierte en una unidad de salida y cupa una ranura de tiemp en la salida. La duración de una ranura de salida es n veces más crta que la duración de una ranura de entrada, siend n el númer de cnexines. En una trama se intrduce una rnda de unidades de dats de cada cnexión de entrada. Si se tienen n cnexines, la trama se divide en n ranuras de tiemp. La tasa de dats en el enlace es n veces más rápida, y la duración de la unidad es n veces más crta. 5 entradas. 5 ranuras en cada trama Entrelazad: Se puede visualizar cm ds cnmutadres de rápida rtación, n en el lad de la multiplexación y tr en el lad de la demultiplexación. Ls cnmutadres se sincrnizan y rtan a la misma velcidad per en direccines puestas. 3 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

4 Ranuras vacías: TDM n es tan eficiente cm pdría ser. Si un emisr n tiene dats que enviar, la ranura crrespndiente en la trama de salida está vacía. Gestión de la tasa de dats: Si las tasas de dats de entrada n sn iguales se pueden emplear tres estrategias. Multiplexación multinivel: Técnica utilizada cuand la tasa de dats de una línea es múltipl de tras. 20 bps 20 bps 40 bps 40 bps 40 bps 120 bps Asignación de múltiples ranuras: A veces es más eficiente asignar más de una ranura en una trama a una única línea de entrada, insertand un cnversr serie paralel en la línea para hacer ds entradas a partir de una. 50 bps 100 bps Inserción de pulss inserción de bits: Esta técnica se usa cuand las tasas de dats n sn múltipls unas de tras. Se hace que la tasa más alta sea la dminante y al rest de tasas se le añaden bit extras hasta igualarla cn la dminante. Sincrnización de tramas: Si el multiplexr y el demultiplexr n están sincrnizads, un bit de un canal puede ser recibid pr un canal equivcad. Pr esta razón se añaden un más bits de sincrnización al cmienz de cada trama, denminads bits de tramad. 4 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

5 Servici de la señal digital (DS) jerarquía digital: Implementación TDM a través de una jerarquía de señales digitales pr parte de las cmpañías telefónicas. Líneas T: Líneas cuyas capacidades cinciden precisamente cn las tasas de dats de ls servicis DS-0 a DS-4. Líneas T para la transmisión analógica: Las líneas T se pueden usar también para transmisión analógica (cnexines telefónicas regulares), asumiend que las señales analógicas sn muestreadas y después multiplexadas. Líneas E: Versión eurpea de las líneas T. Ambs sistemas sn cnceptualmente iguales, per cn capacidades distintas. 5 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

6 Multiplexación estadística pr división del tiemp: Las ranuras de tiemp se asignan dinámicamente, mejrand el anch de banda. Sól cuand una línea de entrada tiene dats que enviar btiene una ranura en la trama de salida. El númer de ranuras en cada trama es menr que el númer de líneas de entrada. Línea A Línea B Línea C Línea D Línea E B2 D2 E2 A1 B1 D1 e E2 d D2 b B2 d D1 b B1 a A1 Direccinamient: Se incluye la dirección del receptr en cada ranura, para indicar dnde será entregada. El direccinamient en su frma más sencilla puede tener n bits para definir N líneas de salida diferentes cn n = lg2 N. Tamañ de la ranura: Puest que una ranura de tiemp transprta dats y direccines, la relación entre tamañ de dats y el de direccines debe ser raznable para asegurar que la transmisión es eficiente. Anch de banda: La capacidad del enlace nrmalmente es menr que la suma de las capacidades de cada canal. Se define la capacidad del enlace de acuerd a la estadística de caga de cada canal. Durante perids de tiemp de pic, algunas ranuras tendrán que esperar. ESPECTRO ENSANCHADO: Cmbina varias fuentes para btener n anch de banda mayr. Se diseñó para su us en aplicacines inalámbricas (LAN y WAN). En las aplicacines inalámbricas, tdas las estacines utilizan el aire el vaci cm medi de cmunicación. Las estacines deben ser capaces de cmpartir el medi sin ser interceptadas ni sufrir interferencias de intruss. Las técnicas de espectr de ensanchad, añaden redundancia. Si el anch de banda de cada estación es B, el ensanchad l expande a BSS >> B. Ests bjetivs se cnsiguen a través de ds principis: El anch de banda asignad a cada estación necesita ser bastante mayr que el necesari. Est permite la redundancia. La expansión del anch de banda riginal ha de ser hech pr un prces que sea independiente de la señal riginal. Hay ds técnicas para ensanchar el anch de banda: espectr ensanchad pr salt de frecuencia (FHSS) y espectr de ensanchad pr secuencia directa (DSSS). Espectr ensanchad pr salt de frecuencia (FHSS): La señal se emite sbre una serie de frecuencias aparentemente aleatrias, saltand de frecuencia en frecuencia sincrónicamente cn el transmisr. Ls receptres n autrizads escucharán una señal ininteligible. Si se intentara interceptar la señal, sól se cnseguiría para uns pcs bits. El rden en ls salts en frecuencia se determina según una secuencia pseudaleatria almacenada en unas tablas, y que tant el emisr y el receptr deben cncer. Un generadr de códigs pseudaleatri, denminad ruid pseudaleatri (PN), crea un patrón de K bits para cada perid de salt Th. 6 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)

7 La tabla de frecuencias utiliza el patrón para encntrar la frecuencia a ser utilizada para este perid y la pasa al sintetizadr de frecuencias. El sintetizadr crea una señal prtadra para esa frecuencia, y la señal rigen mdula la señal prtadra. Espectr de ensanchad pr secuencia directa (DSSS): Se reemplaza cada bit de dats pr n bits utilizand un códig de ensanchad. Cada bit tiene asignad un códig de n bits, denminads chips, dnde la tasa de chips es n veces la tasa de bits de dats. Chips generatr Secuencia de Barke: También llamad códig de dispersión pseudrruid. Es una secuencia rápida diseñada para que aparezca aprximadamente la misma cantidad de 1 que de 0. Un ejempl de esta secuencia es el siguiente Sl ls receptres a ls que el emisr haya enviad previamente la secuencia pdrán recmpner la señal riginal. Además, al sustituir cada bit de dats a transmitir, pr una secuencia de 11 bits equivalente, aunque parte de la señal de transmisión se vea afectada pr interferencias, el receptr aún puede recnstruir fácilmente la infrmación a partir de la señal recibida. 7 Lngins Recuer Busts (lrecuer1@alumn.unes.es)