Curso Telecom III - 2013-1 Multiplexado

7/22/2019 Curso Telecom III - 2013-1 Multiplexado

1/60

6to Bloque - Multiplexado 1

Curso: Telecomunicaciones III

Cdigo: IT 515M

Ing. Luis Degregori C.


2/60

2

INTRODUCCIONRecordemos que todos los enlaces tienen unancho de banda limitado.Por esta razn el objetivo de todo sistema esaprovechar el Ancho de Banda quedisponemos al mximo.

Una de las formas de lograr lo anterior seobtiene mediante el MULTIPLEXADO

TECNICAS DE MULTIPLEXADO


3/60

3

INTRODUCCIONEn muchas ocasiones se requiere transmitirvarios canales de un bajo ancho de banda, atravs de un canal comn con mayor anchode banda.Justamente el MULTIPLEXADO es el conjunto

de tcnicas que permiten la transmisinsimultanea de mltiples seales a travs deun nico enlace de datos.



4/60

4

CONCEPTOS GENERALESEn un sistema de multiplexado n lneascomparte el ancho de banda que posee unenlace (medio fsico).


M

UX

DEM

UX

.

.

.

.

.

.

n lneas

de entrada...

n canales

de salida

Multiplexor: MUX

Demultiplexor: DEMUX

Fig. 1.- Esquema bsico de un sistema del Multiplexado.

1 ENLACE, n CANALES


5/60

5

CONCEPTOS GENERALESExisten 03 tipos de Multiplexado.


MULTIPLEXADO

Multiplexado porDivisin de Tiempo

Multiplexado por

Divisin de longitud de onda.

Multiplexado porDivisin en Frecuencia

ANALOG

ANALOG

DIGITAL

Fig. 2.- Tipos de Multiplexado


6/60

6

Multiplexado por divisin de lafrecuencia (FDM).Es una tcnica que se puede aplicar cuando el anchode banda de un enlace (en Hz) es mayor que el anchode banda que ocupan cada una de las n seales atransmitir.Aqu las seales de entrada (analgicas) se modulan

usando distintas frecuencias portadoras.Estn seales moduladas se combinan en una nicaseal compuesta que ser transmitida por el enlace.



7/60

7

Multiplexado por divisin de la frecuencia(FDM).


MUX

DEMUX

.

.

.

.

.

.

Lneas de

entrada

.

.

.

Lneas

de salida

Fig. 3.- Esquema del Multiplexado por Divisin de Frecuencia.

CANAL 01

CANAL 02

CANAL 03


8/60

8

Las frecuencias de las portadoras estn

adecuadamente separadas por un ancho

de banda adecuado que permita ubicar laseal modulada de un canal sin que se

lleguen a traslaparcon la seal de otro

canal.

FDM - Multiplexado por Divisin de

Frecuencia


9/60

9

FDM - Multiplexado por Divisin deFrecuencia

Fig. 4.- Proceso de Multiplexado FDM

Abonado 1: 0 4 KHz

Abonado 2: 4 8 KHz

Abonado 3: 8 12 KHz

Abonado 4: 12 16 KHz

Abonado 5: 16 20 KHz


10/60

10

FDM - Multiplexado por Divisin deFrecuencia

0 ~ 4 KHz

Ch

01

0 ~ 4 KHz

Ch

02

0 ~ 4 KHz

Ch

03

0~ 4 KHz

Ch

12

12 16 20 24 56 60 f (Khz)

fc = 12

KHz

fc = 16

KHz fc = 56

KHz

fc = 20

KHz

Fig. 5.- Se muestra la distribucin de canales en este proceso FDM,


11/60

11

Para lo anterior adicionalmente, entre

canal y canal deber existir una porcin

de ancho de banda sin utilizar(bandas

de guarda).

FDM - Multiplexado por Divisin de

Frecuencia


12/60

12

FDM Bandas de Guarda


13/60

13

Por ejemplo en la banda de frecuencias,asignada a la radio AM entre 530 y 1,700 KHz.

Aqu cada estacin AM tiene asignada un anchode banda de 10 KHz.Entonces los receptores de AM recepcionantodas las seales pero mediante la

sintonizacin (filtro pasabanda) recepcionansolamente la seal deseada y eliminan elresto de seales.

Aplicaciones del FDM enRadiodifusin.


14/60

14

La banda, asignada a la radio FM es mayor, se ubicaentre 88 y 108 MHz.Aqucada estacin FM tiene asignada, tpicamente un

ancho de banda de 200 KHz.Para la difusin de TV anloga, cada canal tieneasignado un ancho de banda de 6 MHz.Los celulares 1G, tambin usaban FDM.Cada abonado tiene 02 canales de 30 KHz cada uno,uno para transmisin y otro para recepcin.En este caso la seal de voz se modula en FM, por lotanto cuando se establece una conversacin a cadaabonado se le asignan 60 KHz.

Aplicaciones del FDM enRadiodifusin.


15/60

15

Jerarqua de

Multicanalizacin en FDMEtapa de

Traslacin

Nombre de la

Banda

Banda de

Frecuen cia (Khz)

Can tidad de

Canales

Canal Grupo 60 a 108 12

Grupo Super Grupo 312 a 552 60

Super Grupo Master Grupo 812 a 2044 300

Master GrupoSuper Master

Grupo8516 a 12388 900

Super Master

GrupoBanda de 12 Mhz 312 a 12388 2700


16/60

16

Diagrama de bloques de

un Grupo.

BPF ModuladorBPF

(LSB)

CH1

KHz

0.3 3.4 104 112

KHz

108 KHz

104 108

MUX de

Canales

BPF ModuladorBPF

(LSB)

CH12

KHz

0.3 3.4 60 68

KHz

64 KHz

60 64

BPF ModuladorBPF

(LSB)

C

KHz

0.3 3.4 104 112

KHz

108 KHz

Canales del 2 al 11

fc = 112 -4nn = Numero del CH

.

.

KHz

SALIDA DEL GRUPO

60 108 KHz


17/60

17

Es una tcnica similar al FDM, que se desarrollopara transmitir recepcionar altas tasas detransferencia de datos en medios que tienengran ancho de banda como la fibra ptica.Un cable de fibra ptica concebido para unasola lnea desperdiciara gran parte del ancho

de banda disponible.Este multiplexado WDM permite combinar lainformacin que llevan varias lneas pticasen una.

WDM - Multiplexado por Divisin deLongitud de Onda


18/60

18

Es una tcnica similar al FDM, que combinaseales OPTICAS de diferente.


Fig. 6


19/60

19


1

2

3

1

2

3

Multiplexor Demultiplexor

Cable de fibra ptica

1+2+ 3

(a) (b)

Fig. 7.- Multiplexado WDM.


20/60

20

Esta tcnica se subdivide en 03 clases:

CWDM.- Coarse Wave Divisin Multiplexing.

Usa las bandas O,E,S,C y L.

DWDM.- Dense Wave Divisin Multiplexing.

Usa solamente las bandas S, C y L.

Cuando se quiere transmitir entre 32/40/64/80/96 canales.

Velocidad por CH: 2.5 a 10 Gbps.



21/60

21



22/60

22

UDWDM.- Dense Wave Divisin Multiplexing.

Usa solamente las bandas C y L.

Cuando se quiere transmitir entre 128 y 256

canales.

Velocidad por CH: 10 a 40 Gbps.

Velocidad de la F.O.: 1,28 a 10.24 Tbps

Espaciamiento entre CH: 0.08 nm



23/60

23

TDM

Multiplexado por Divisin de Tiempo

En lugar de compartir una porcindel ancho de banda como en el

FDM, se comparte el tiempo.


24/60

24

TDM


Es el proceso mediante el cual, se utiliza unmismo medio de transmisin (de un canal comncon una alta tasa) para transportar la baja tasa(de transmisin de datos) procedente de varioscanales a la vez y el tiempo disponible sedistribuye entre el nmero de canales que seestn transmitiendo.


25/60

25

TDMMultiplexado por Divisin de Tiempo

MUX

DEMUX

Fig. 8.- Esquema del Multiplexado TDM.

12341234

Flujo de datos1

2

3

4

1

2

3

4


26/60

26

TDM


Esta tcnica de multiplexado se aplica a sealesdigitales.

El multiplexado TDM se clasifica en 02 tiposdiferentes como son:

El Multiplexado Sncrono y

El Multiplexado Estadstico.


27/60

27

TDM SINCRONA

En este proceso, cada conexin de entradatiene asignado (siempre) un tiempo en lasalida, as no se estn enviando datos.

El flujo de datos se divide en unidades, dondecada unidad tiene asignado un tiempo deentrada.

La unidad puede ser un bit, un carcter o unbloque de datos.


28/60

28

TDM SINCRONA Ranuras de Tiempo.

Aqu cada unidad de entrada se convierte en unaunidad de salida y ocupa una ranura (porcion) detiempo en la salida.

Sin embargo la duracin de esta porcin de tiempoen la salida es n veces mas corta que laduracin de una ranura de tiempo en la entrada.

Una Ranura de tiempo en la SALIDA, es igual a T/nsegundos.

Donde n es el Numero de conexiones a laentrada.

T es la Ranura de tiempo que ocupa una Unidadde entrada.


29/60

29


MUX

A3 A2 A1

B3 B2 B1

C3 C2 C1

T T T

C3 B3 A3 C2 B2 A2 C1 B1 A1

EN LA ENTRADA:

Los datos son tomados de cada lnea cada T segundos

Trama 2 Trama 1

EN EL ENLACE

Cada trama tiene 3 ranuras de tiempo.Cada ranura de tiempo tiene una

duracin de T/3 segundos

Trama 3

T

T/3

n = 3

Fig 09.- Formacin de las tramas.


30/60

30


En el TDM sncrona, la tasa de datos enel ENLACE es n veces mas rpida, yla duracin de la UNIDADes n vecesmas corta.

Las ranuras de tiempo se agrupan en tramas.

Una trama consta de un ciclo completo de ranuras detiempo, con una ranura dedicada a cada dispositivo deentrada.


31/60

31


MUX

Tramas

1 1 1 1 1

0 0 0 0 0

1 0 1 0 1

0 0 1 0 0

1 Mbps

1 Mbps

1 Mbps

1 Mbps

0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1

Tasa de datos = 4 Mbps.

Fig 10.- Detalle de las Ranuras de tiempo.


32/60

32

TDM SINCRONA Entrelazado

Para lograr el entrelazado, podemosentenderlo como la operacin de un par deconmutadores de muy alta velocidad.

Uno de los conmutadores estar en el ladodel equipo de multiplexado y uno en el ladodel equipo de demultiplexado.

Los conmutadores deben actuara la misma

velocidad, en forma sincronizada, pero ensentidos de rotacin diferentes.


33/60

33

Entrelazado

B3 B2 B1

A3 A2 A1

C3 C2 C1

B1B2B3

A1A2A3

C1C2C3

Trama 2 Trama 1Trama 3

C3 B3 A3 C2 B2 A2 C1 B1 A1

Sincronizacin

Fig. 11.- Esquema del Proceso de Entrelazado.


34/60

34

Entrelazado

Buffer 1

B1B2B3

A1A2A3

C1C2C3

Trama 2 Trama 1Trama 3

C3 B3 A3 C2 B2 A2 C1 B1 A1

Sincronizacin

Fig. 11 A.- Esquema detallado del Proceso de Entrelazado.

Buffer 2

Buffer 3

Modem Modem


35/60

35

TDM SINCRONA - Ejemplo

MUX

Trama de 8 bytes,

64 bits

100 bytes/s

Trama de 8 bytes,

64 bits

100 tramas/s

6,400 bps

Duracin de la trama =

1

2

3

8

1

100s

Veamos un ejemplo , donde se multiplexan 08 canales utilizando TDM. Si cada canalenva 100 bytes y se multiplexa 1 byte por canal , se muestra la trama que viaja por

el enlace, la duracin de la trama, la tasa de tramas y la tasa de bits del enlace.

Fig. 12.- Se muestra el proceso TDM en este ejercicio


36/60

36

TDM SINCRONA Ranuras vacas

Existe un problema de eficiencia en elMultiplexado Sncrono TDM.

Si no existen datos que transmitir en un

emisor, la ranura correspondiente en latrama de salida estar vaca.

Este problema se soluciona mediante eluso de los Multiplexores TDM

estadsticos.


37/60

37

Ranuras vacas

MUX

Fig. 13.- Se observa la deficiencia en la optimizacin del BW

Ranuras Vacas en las Tramas


38/60

38

TDM SINCRONA Gestin de laTasa de entrada.

Existe otro problema consistente en laposibilidad de tenerdiferencias en la tasade datos en las entradas.

Para solucionareste inconveniente existen03 alternativas de solucin:

- El Multiplexado Multinivel.

- La Asignacin de Mltiples Ranuras.

- La Insercin de Pulsos.


39/60

39

Multiplexado Multinivel.

Este tipo de multiplexado se

emplea en el caso en que: La tasade datos de algunas lneas deentrada son un MULTIPLOde lastasas de otras lneas de entrada.

En la siguiente ilustracin se muestra un ejemplo.


40/60

40

Multiplexado Multinivel

100 kbps

400 kbps

100 kbps

100 kbps

50 kbps

50 kbps

100kbps

Fig. 14.- Ejemplo de un Multiplexado Multinivel

MUX


41/60

41

Multiplexado con Mltiples

Ranuras Este tipo de multiplexado se emplea en

el caso en que: Se requiera mas deuna ranu ra en una tramaa una nica

lnea de entrada. Se requiere la implementacin de un

conversor SERIE-PARALELO en lalnea que requiere de 02 entradas.



42/60

42

Multiplexado con mltiples

ranuras

25 kbps

125 kbps

25 kbps

25 kbps

25 kbps

25 kbps

50 kbps

La entrada con datos a 50 KHz

tiene dos ranuras en cadatrama

MUX

Converter

Fig. 15.- Ejemplo de un Multiplexado con Mltiples Ranuras


43/60

43

Multiplexado con

Insercin de pulsos Este tipo de multiplexado se emplea

en el caso en que: la tasa de bits delos emisores de entrada no son

mltiplos enteros de unos. Lo que se hace es Estandarizar todas

las tasas a la mayor tasa de datosexistente.



44/60

44

Insercin de pulsos

46 kbps

150 kbps50 kbps

50 kbps

Insercin

de pulsos

50 kbpsMUX

Fig. 16.- Ejemplo de un Multiplexado por Insercin de pulsos


45/60

45

Multiplexado-

Sincronizacin de Tramas Para la operacin del TDM esind ispensablecontar con una adecuadasincronizacin.

Una mala sincronizacin puede derivar losbits a un canal que no le corresponde.

Para subsanar este inconveniente seinsertan uno o mas bi ts de sincron ismo

al comienzo de cada trama. Estos bi ts de tramadosiguen

generalmente un patrn entre trama ytrama.


46/60

46

Bits de tramado

1 0 1 Patrn de sincronizacin

1C3 B3 A3

0B2 A2

1C1 A1

Trama 3 Trama 2 Trama 1

Fig. 17.- Se muestras los bits de tramado.


47/60

47

Servicio de Seal Digital (DS).

Las operadoras de Telecomunicacionesimplementan estos sistemas de multiplexadoTDM, respetando una Jerarqua que en

esencia establece lo siguiente: 01 DS-0 equiv. a 01 CH de 64 Kbps.

01 DS-1 equiv. a 24 CH de 64 Kbps + 08 Kbps.

01 DS-2 equiv. a 96 CH de 64 Kbps + 168 Kbps.

01 DS-3 equiv. a 672 CH de 64 Kbps + 1,368 Kbps. 01 DS-4 equiv. a 4,032 CH de 64 Kbps + 16,128

Kbps.


48/60

48

Servicio de Seal Digital (DS).

El sistema de multiplexado TDM, que empleala Jerarqua Americana T1tiene la sgte.Configuracin:

1 2 3 23 24

Bit de sealizacin+ alineacin de trama.

125 s

Luego la Velocidad ser: Vt =(24 x 8 + 1) bits-------------------- = 1,544 Mbps

125 s


49/60

49

Jerarqua digital

TD

M

DS-0

.

.

.

24

T

D

M

DS-1

T

D

M

DS-2

T

D

M

DS-3

DS-464 kbps

1,544 Mbps

24 DS-0

6, 312 Mbps

4 DS-1

44, 376 Mbps7 DS-2

274, 176 Mbps

6 DS-3

Fig. 18.- Se muestra la jerarqua de seales digitales.


50/60

50

Lneas T.

Las lneas T son lneas digitales,diseadas para transmisin de datos

digitales, voz seales de audio. Tambin se puede usar para

transmisin analgica (conexionestelefnicas) asumiendo que las seales

analgicas son muestreadas y despusmultiplexadas por divisin en el tiempo(TDM).


51/60

51

Lneas T.

Las operadoras de Telecomunicacionesusan estas lneas T (T-1 a T-4). Estaslneas poseen capacidades

coincidentes con la tasa de datos de losservicios. Esto es:

01 T-1 equiv. a 01 DS-1. (24 CH voz)

01 T-2 equiv. a 01 DS-2. (96 CH voz)

01 T-3 equiv. a 01 DS-3. (672 CH voz)

01 T-4 equiv. a 01 DS-4. (4,032 CH voz)


52/60

52

Servicio DS y lneas T.

Este esquema refleja la correspondencia entre lastasas del servicio DS y la Lnea T.

Servicio Lnea Tasa(Mbps)

CH deVoz.

DS-1 T-1 1,544 24

DS-2 T-2 6,312 96

DS-3 T-3 44,736 672

DS-4 T-4 274,176 4032


53/60

53

Lneas T para TransmisinAnalgica.

La posibilidad de usar lneas T como

portadoras analgicas ha permitido una

innovacin en los servicios brindadospor las compaas telefnicas.

Antes cuando una empresa quera 24

lneas telefnicas , requera 24 parestelefnicos, ahora se requiere

solamente usar una lnea T.


54/60

54

Lnea T-1 para multiplexar

lneas telefnicas

T

DM

Lnea T1 a 1, 544 Mbp24 x 64 kbps + 8 kbpsde sobre carga

PCM

PCM

PCM

.

.

.

.

.

.24

canales

de

voz

4 kHz 64, 000 bps

Muestreo a 8000muestras/s usando 8 bits

por muestra

Fig. 19.- Se muestra laaplicacin de una linea T-1


55/60

55

Lneas E.

Los europeos usan una versin distinta, en laslneas E, que poseen diferentes capacidades.

Lnea Tasa(Mbps)

CH de Voz.

E - 1 2,048 30

E - 2 8,448 120E - 3 34,368 480

E - 4 139,264 1,920


56/60

56Figura.- Multiplexado y Multiplexado Inverso

DEMUXInversoMUXInverso

04 lneas de baja velocidad

01 Lnea

de altavelocidad

01 Lnea

de altavelocidad

Multiplexado Inverso.


57/60

57

Multiplexado Estadstico porDivisin de Tiempo.

Si tuviramos el caso de algunaslneas de entrada sin datos,

estaramos desperdiciando anchode banda en el Multiplexadosncrono.

Esto se puede solucionar con laaplicacin delMult iplexadoEs tadstico .


58/60

58

Multiplexado Estadstico porDivisin de Tiempo.

En este caso las ranuras seasignan dinmicamente para

mejorar la eficiencia del ancho debanda.

Solamente cuando una lnea de

entrada contiene datos, se leasigna una ranura en la trama desalida.


59/60

59

Multiplexado EstadsticoFormatos de tramado

Flag Address Ctrl CRC FlagSubtrama TDM Estadist.

a) Trama General

Address DATA

b) Subtrama con una fuente

Address DATA Address DATALong Long. . . .

c) Subtrama con varias fuentes


60/60

60

Multiplexado Estadistica porDivision de Tiempo.

En este tipo de multiplexado el

numero de ranuras en cada trama

es meno rque el numero de lineasde entrada.

En la TDM estadistica, una ranura

debe transportardatosasi como la

direccionde destino.

Curso Telecom III - 2013-1 Multiplexado

Documents

Transcript of Curso Telecom III - 2013-1 Multiplexado