4.4_mux_tdm

MULTIPLEXACIÓN POR MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO TDMDIVISIÓN DE TIEMPO TDMDIVISIÓN DE TIEMPO TDMDIVISIÓN DE TIEMPO TDM

ContenidoContenido

1.1.-- Conceptos de TDM.Conceptos de TDM.2.2.-- TDM en telefonía digital.TDM en telefonía digital.33 TDM íTDM í3.3.-- TDM asíncrona.TDM asíncrona.

Objetivo.Objetivo.-- Al finalizar el tema, el estudiante será capaz de mostrar cómo se utiliza la multiplexación TDM para enviar varias señales digitales en un sólo canal y describir la jerarquía de señales digitales

COMUNICACIONES DIGITALESCOMUNICACIONES DIGITALESTema 4 de:Tema 4 de:

digitales en un sólo canal, y describir la jerarquía de señales digitales TDM utilizadas por las compañías telefónicas.

Edison Coimbra G.Edison Coimbra G.Última modificación:1 de octubre de 2010

COMUNICACIONES DIGITALESCOMUNICACIONES DIGITALES

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Las técnicas de multiplexaciónmultiplexación por división de tiempo TDM por división de tiempo TDM pretenden conseguir un mayor

1.1.-- Conceptos de TDMConceptos de TDM

rendimiento en los sistemas de transmisión, ya que permiten enviar por una misma línea de transmisión varias comunicaciones simultáneas.

Es un proceso básico en telefonía digital, ya que permite combinar diferentes señales de voz digitalizadas y enviarlas por el mismo canal de transmisión. De esta forma las señales g y pdigitales PCM se multiplexan formando lo que se conoce como tramas PCM.

En este ejemplo, los multiplexores se representan como conmutadores rotatorios sincronizados que toman muestras de cada canal.

En el emisoremisor, se toman muestras periódicas de los 3 canales que una vez codificados se , p qenvían por la línea formando una trama. En el receptorreceptor, las muestras se entregan a sus respectivos canales, por lo que es necesario que ambos estén perfectamente sincronizados.

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DenominacionesDenominaciones

En TDMTDM, el flujo de datos de cada conexión de entrada se divide en unidades, donde cada unidad ocupa una ranura de tiempo de entrada unidad ocupa una ranura de tiempo de entrada.

Una unidad puede ser un bit, un byte (una muestra en telefonía) 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, denominada canal.tiempo en la salida, denominada canal.

La duración de una ranura de tiempo de salida es n veces más corta que la de entrada. Es decir, la unidad en la conexión de salida viaja más rápido.

d d l l dLas ranuras de tiempo se agrupan en tramastramas. Una trama consta de un ciclo completo de ranuras de tiempo, con una ranura (canal) dedicada a cada dispositivo emisor; es por esto que se denomina TDM síncronaTDM síncrona.

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Ejemplo 1 Ejemplo 1 –– TDM síncronaTDM síncrona

En la figura, la tasa de datos para cada conexión de entrada es de 1 kbps. Si la unidad de multiplexación es 1 bit calcule la duración de: multiplexación es 1 bit, calcule la duración de:

(a) cada ranura de tiempo en la entrada, (b) cada ranura de tiempo en la salida y(c) cada trama?

RespuestasRespuestas(a) 1 ms

(b) 1/3 ms

(c) 1 ms

d kb l l d d b


Cuatro conexiones de 1 kbps se multiplexan juntas. Una unidad es 1 bit. Encuentre:(a) la duración de 1 bit antes de la multiplexación, (b) la tasa de transmisión del enlace, (c) la duración de una ranura de tiempo y (d) la duración de la trama

RespuestasRespuestas (a) 1 ms (b) 4 kbps (c) 250 s (d) 1 ms

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Se multiplexan 4 canales utilizando TDM. Si cada canal envía 100 bytes/s y se multiplexa 1 byte por canal, muestre:

(a) la trama que viaja por el enlace,


(a) la trama que viaja por el enlace, (b) el tamaño de la trama(c) la duración de la trama y(d) la tasa de bits para el enlace

RespuestasRespuestasRespuestasRespuestas

(a) Ver figura

(b) 32 bits

(c) 1/100 s

(d) 3,2 kbps

En la figura, un multiplexor combina 4 canales de 100 kbps utilizando una ranura de tiempo de 2 bits.

(a) Muestre el flujo de salida.

Ejemplo 4 Ejemplo 4 –– TDM síncronaTDM síncrona(a) Muestre el flujo de salida. (b) Calcule la duración de la trama. (c) Calcule la tasa de bit del enlace. (d) Calcule la duración de bit.

RespuestasRespuestasRespuestasRespuestas(a) Ver figura

(b) 20 s

(c) 400 kbps

(d) 2,5 s

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La implementación de TDM no es tan sencilla como FDM. La sincronización entre el

Sincronización de tramasSincronización de tramas

multiplexor y el demultiplexor es un problema importante; si 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. E bi i ó i l d l i l i i Estos bits 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.

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En las etapas de concentración – expansión de la conmutación telefónica digital, se utiliza

2.2.-- TDM en telefonía digitalTDM en telefonía digital Estándar europeoEstándar europeo

TDM. Hay diferentes estándares; los más utilizados son el europeo E1 y el americano T1.

Las señales telefónicas se agrupan en tramas E1 (estándar europeo). En una trama hay tantas ranuras de tiempo (time slot) como canales de entrada (30+2)

Cada ranura es una palabra o paquete PCM y contiene 8 bits que corresponden a que corresponden a una muestra de voz del canal.

Estructura de la Estructura de la T E1 (PCM)T E1 (PCM)Trama E1 (PCM)Trama E1 (PCM)

En total tiene 256 bits

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Jerarquía digital plesiócrona PDHJerarquía digital plesiócrona PDH

En 1980, se establece una jerarquía para la obtención de tramas de mayor capacidad, a partir d l lti l ió d t d i l i f i d i d PDHPDH (J í Di it l de la multiplexación de tramas de nivel inferior, denominada PDHPDH (Jerarquía Digital Plesiócrona).

PDH estándar europeoPDH estándar europeo

E0

64 kbps

2,048 Mbps 32 E0

TDM

…30 E18,448 Mbps

4 E1 ó 128 E0

34 368 Mb Módulos de

La multiplexación se produce bit a bit.

…. T

DM

TD

E2

E3

34,368 Mbps 4 E2 ó 16 E1

139,264 Mbps 4 E3 ó 64 E1

Módulos de transporte o tramas

Tributarios

Plesiócrono significa casi síncrono. Cada tributario viene de redes que tienen

i l j C d

DM

TDM

E4

4 E3 ó 64 E1Tributarios

En PDH las señales son eléctricas y los medios físicos son

su propio reloj. Cuando llegan al MUX TDM deben sincronizarse.

Mcables coaxiales y enlaces de radio.

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Las señales telefónicas se agrupan en tramas T1

Multiplexación Multiplexación TDM estándar TDM estándar americanoamericano

Las señales telefónicas se agrupan en tramas T1 (estándar americano). En una trama hay tantas ranuras de tiempo (time slot) como canales de entrada (24). Se añade un bit extra para sincronización.

Tramas T1Tramas T1

C d Cada ranura es una palabra o paquete PCM y contiene 8 bits que corresponden a una muestra de voz u a uest a de odel canal.

Estructura de la trama T1 (PCM)Estructura de la trama T1 (PCM)( )( )

En total tiene 193 bits

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Redes ópticas síncronas SDHRedes ópticas síncronas SDH

A diferencia de PDH, en ,SDH las señales se multiplexan byte a byte de forma síncrona

PDHPDH

La señal de reloj se extrae La señal de reloj se extrae de una referencia común, un oscilador de cesio. Para mayor confiabilidad, este reloj se sincroniza con los sistemas GPS

SDHSDH

sistemas GPS.

Ello permite que se pueda acceder de forma directa y simple a las señales

lti l d i t

Las recomendaciones de la UIT-T (G.707 a 709) definen la tasa básica de transmisión en SDH:

multiplexadas, sin tener que “deshacer” todas las etapas de multiplexación.

Importante.Importante.-- SDH no nace para sustituir a PDH, sino para ser usado conjuntamente como medio de transporte en los enlaces que requieren mayor capacidad. Por ello, se ha

i t f tá d t t t PDH d t d t SDH (h t 3

155, 52 Mbps, referida como un STMSTM--11 (Módulo de Transporte Síncrono).

previsto una forma estándar para transporta tramas PDH dentro de tramas SDH (hasta 3 E3 en una STM-1).

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5.5.-- Multiplexación SDHMultiplexación SDH

Los niveles de jerarquía superior se forman multiplexando a nivel de byte varias estructuras STM-1. Es así que se obtienen STM-4, STM-16, STM-64, etc.

E3

E1.

ConversorCodificador

estructuras STM 1. Es así que se obtienen STM 4, STM 16, STM 64, etc.

.E1

E3

Conversor electro-óptico

Codificador (scrambler)

OC-48cSTM-16STM-4STM-1E3

E3

Multiplexor Multiplexor

E32488,32 Mbps

N= 4, N=16, N= 64 y N=256. p4:1 4:1

Tramas PDH

Tramas SDH

Tasas de bit estandarizadas.


1.1.-- Sistema óptico básicoSistema óptico básico

En un sistema óptico, los pulsos de información codificados modulan a la portadora que es un haz de luz que se enciende y apaga. El transmisor es, en esencia, una fuente de luz.

Las fuentes de luz más comunes son los diodos LED y laser, que se conmutan a velocidad muy alta, lo cual permite transmitir pulsos digitales a velocidad digitales a velocidad altas.

El receptorreceptor consta de un d d l d l detector de pulsos de luz que los convierte en señal eléctrica. Esta señal se amplifica y se reformapara obtener la señal original. Los fotodetectores más comunes son los diodos PIN y APD.

Para formar un sistema bidireccional funcional, se implementa un segundo grupo idéntico de dispositivos de modulación y detección en sentido opuesto.


Un sistema WDM se compone básicamente de un multiplexormultiplexor y un demultiplexordemultiplexor ópticos.

Sistemas Sistemas WDMWDM

Las señales monocromáticas de diferentes (1, 2, 3, ….

n, son generadas por láseres y conducidas por n fibras

El multiplexormultiplexor combina las señales que le llegan en una

señal policromática que se envía a una sola fibra para su

El demultiplexodemultiplexor separa las diferentes de la señal policromática para su correspondiente y p

hasta el multiplexormultiplexor. transmisión. procesamiento.

Con el tipo adecuado de fibra se dispone de un dispositivo que realice ambas funciones a la vez, actuando como un multiplexor óptico de inserción extracción (OADMOADM).


Redes ópticasRedes ópticasCaracterísticas:Características:

La fibra se instala en anillo Los canales de La fibra se instala en anillo. Los canales de tráfico se transmiten a través de los OADMhasta alcanzar su destino. Se usa en redes de acceso metropolitano.

El anillo de fibra puede contener 4 canales El anillo de fibra puede contener 4 canales con sus ´s respectivas. Es típico que existan menos nodos que canales.

La velocidad de tráfico está en el rango de 622 b 0 Gb l d622 Mbps a 10 Gbps por canal. Pueden cubrir decenas de km sin amplificación.

En los OADM, se extraen y agregan ´s, y t t t t L otras pasan transparentemente. Las

topologías en anillo permiten a los nodos OADM proporcionar el acceso para conectar routers, switches o servidores, agregando o extrayendo canales en el dominio óptico. y p

En los esquemas de anillos bidireccionales, el tráfico viaja desde el nodo origen al nodo receptor por la ruta más directa. Se usan para redes SDH, en especial cuando se i l t 4 fib f i d l t d d iimplementan con 4 fibras, ofreciendo una completa redundancia.


3.3.-- TDM asíncronaTDM asíncronaEn TDM síncrona, cada entrada tiene una ranura reservada en la trama de salida. Esto puede ser ineficiente si algunas líneas de entrada no tienen datos que enviar.

En TDM asíncronaTDM asíncrona, Las ranuras se asignan dinámicamente . Solo cuando una línea de entrada tiene datos que enviar obtiene una ranura en la trama de salida.

En la figura se muestra cómo se multiplexan las ranuras de 3 canales de entrada En el En la figura se muestra cómo se multiplexan las ranuras de 3 canales de entrada. En el primer pulso de reloj, el canal 2 no tiene información que enviar, por lo que el multiplexor rellena la ranura con una celda del tercer canal.


Ejemplo de aplicación de TDM asíncronaEjemplo de aplicación de TDM asíncrona

ATM es una tecnología de transporte utilizada en las redes de telecomunicaciones. Utiliza la TDM asíncrona para multiplexar los paquetes de datos que vienen de diferentes canales. Por TDM asíncrona para multiplexar los paquetes de datos que vienen de diferentes canales. Por eso se denomina modo de transferencia asincrona ATM.

¿Qué ocurre si la línea 1 utiliza paquetes grandes (normal en paquetes de datos) mientras que la paquetes de datos) mientras que la 2 utiliza paquetes muy pequeños (normal en sonido y vídeo)?

La mezcla de paquetes pequeños de voz y video con el tráfico de datos convencional crea d i bl h l l d id d iliretardos inaceptables y hace que los enlaces de paquetes compartidos no se puedan utilizar

para voz y video.

En ATMATM, los paquetes de En ATMATM, los paquetes de diferentes tamaño se segmentan y reensamblanen unidades de igual longitud, llamadas celdasceldasde 48 bytes (+ 5 bytes de de 48 bytes (+ 5 bytes de control), las cuales se multiplexan en forma asíncrona.


Red de transporte MPLSRed de transporte MPLS

MPLS MPLS es una tecnología de transporte de paquetes, desarrollada a partir del modelo IP/ATM. Usa información contenida en etiquetas añadidas a los paquetes IP.

El paquete IP se clasifica al entrar a la 11En la nube MPLS, el paquete no vuelve a ser clasificado y se lo

22¿Cómo ¿Cómo funciona MPLS?funciona MPLS?

El paquete IP se clasifica al entrar a la red MPLS y se le añade una etiqueta.

11 vuelve a ser clasificado, y se lo conmuta simplemente por etiqueta.

FINFINFINFIN17www.coimbraweb.com

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