LA MULTIPLEXACIÓN

¿QUE ES LA MULTIPLEXACIÓN?

 La multiplexación es la combinación de dos o más canales de información en un solo medio de transmisión usando un dispositivo llamado multiplexor.

Múltiplex es la transmisión simultánea de varios canales de información separados en el mismo circuito de comunicación sin interferirse entre sí.

En las telecomunicaciones se usa la multiplexación para dividir las señales en el medio por el que vayan a viajar dentro del espectro electromagnético. De esta manera, para transmitir los canales de televisión por aire, vamos a tener un ancho de frecuencia x, el cual habrá que multiplexar para que entren la mayor cantidad posible de canales de tv. Entonces se dividen los canales en un ancho de banda de 6Mhz (en gran parte de Europa y Latinoamérica, mientras que en otros países o regiones el ancho de banda es de 8 Mhz).

·         Es compartir la capacidad de transmisión de datos sobre un mismo enlace para aumentar la eficiencia.

·         Es minimizar la cantidad de líneas físicas requeridas y maximizar el uso del ancho de banda de los medios.

Ø  La multiplexación por división de tiempo o TDM.

Ø  La multiplexación por división de frecuencia o FDM.

Ø  La multiplexación por división en código o CDM.

Ø  La multiplexación por división de onda o WDM.

Ø  La multiplexación Estadística, asíncrona o SM.

Ø  La multiplexación en los protocolos de la capa de transporte en el modelo OSI

LA MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO O TDM .

Ø  La multiplexación por división de tiempo es una técnica para compartir un canal de transmisión entre varios usuarios.

Ø  Consiste en asignar a cada usuario, durante unas determinadas "ranuras de tiempo", la totalidad del ancho de banda disponible.

Características de la TDM

Consiste en ocupar un canal de transmisión a partir de distintas fuentes, mejor aprovechamiento del medio de transmisión.

El ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).

 Ventajas de TDM

Ø  El uso de la capacidad es alto.

Ø  Cada uno para ampliar el número de usuarios en un sistema en un coste bajo.

Desventajas de TDM

Ø  La sensibilidad frente a otro problema de usuario es alta.

Ø  El coste inicial es alto. v La complejidad técnica, es más.

Esquema de Multiplexación - Desmultiplexación

Las entradas de 6 canales llegan a los interruptores de canal controlados por una señal de reloj, de manera que cada canal es conectado al medio de Tx durante un tiempo determinado por la duración de los impulsos del reloj.

El Desmultiplexor realiza la función inversa: conecta al medio de Tx, secuencialmente con la salida de cada uno de los 5 canales mediante interruptores controlados por el reloj del D.

El reloj del extremo receptor funciona de forma sincronizada con el del Multiplexor mediante señales de temporización que son trasmitidas a través del propio medio de Tx.

LA MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA O FDM

Esta técnica que consiste en dividir mediante filtros el espectro de frecuencias del canal de transmisión y desplazar la señal a transmitir dentro del margen del espectro correspondiente mediante modulaciones, de tal forma que cada usuario tiene posesión exclusiva de su banda de frecuencias.

Características de la FDM 

Ø  El ancho de banda del medio debe ser mayor que le ancho de banda de la señal transmitida. 

Ø  Capacidad de transmisión de varias señales a la vez.

Ø  La señal lógica trasmitida a través del medio es analógica. 

Ø  La señal recibida puede ser analógica o digital. 

Ø  Para la comunicación análoga el ruido tiene menos efecto. 

Ventajas de FDM

Ø  El usuario puede ser añadido al sistema, simplemente añadiendo otro par de modulador de transmisor y receptor.

Ø  El sistema de FDM apoya el flujo de dúplex total de información que es requerido por la mayor parte de la aplicación.

Desventajas de FDM

Ø  En el sistema FDM, el coste inicial es alto. v En el sistema FDM, un problema para un usuario puede afectar a veces a otros.

Ø  En el sistema FDM, cada usuario requiere una frecuencia de portador precisa.

SEÑAL ANALÓGICA:

Una señal analógica es una señal que varía de forma continua a lo largo del tiempo. La mayoría de las señales que representan una magnitud física (temperatura, luminosidad, humedad, etc.) son señales analógicas. Las señales analógicas pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo; y las digitales solo pueden tomar dos valores posibles.

Las señales análogas se pueden percibir en todos los lugares, por ejemplo, la naturaleza posee un conjunto de estas señas como es la luz, la energía, el sonido, etc., estas son señales que varían constantemente. Un ejemplo muy práctico es cuando el arco iris se descompone lentamente y en forma continua. Cuando los valores del voltaje o la tensión tienden a variar en forma de corriente alterna se produce una señal eléctrica analógica. En este caso se incrementa durante medio ciclo el valor de la señal con signo eléctrico positivo; y durante el siguiente medio ciclo, va disminuyendo con signo eléctrico negativo. Es desde este momento que se produce un trazado en forma de onda senoidal, ya que este da a lugar a partir del cambio constante de polaridad de positivo a negativo.

SEÑAL DIGITAL:

Una señal digital es aquella que presenta una variación discontinua con el tiempo y que sólo puede tomar ciertos valores discretos. Su forma característica es ampliamente conocida: la señal básica es una onda cuadrada (pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo. Sus parámetros son:

Altura de pulso (nivel eléctrico)

Duración (ancho de pulso)

Frecuencia de repetición (velocidad pulsos por segundo)

Las señales digitales no se producen en el mundo físico como tales, sino que son creadas por el hombre y tiene una técnica particular de tratamiento, y como dijimos anteriormente, la señal básica es una onda cuadrada, cuya representación se realiza necesariamente en el dominio del tiempo. La utilización de señales digitales para transmitir información se puede realizar de varios modos: el primero, en función del número de estados distintos que pueda tener. Si son dos los estados posibles, se dice que son binarias, si son tres, ternarias, si son cuatro, cuaternarias y así sucesivamente. Los modos se representan por grupos de unos y de ceros, siendo, por tanto, lo que se denomina el contenido lógico de información de la señal. La segunda posibilidad es en cuanto a su naturaleza eléctrica. Una señal binaria se puede representar como la variación de una amplitud (nivel eléctrico) respecto al tiempo (ancho del pulso). Las señales digitales sólo pueden adquirir un número finito de estados diferentes, se clasifican según el número de estados (binarias, ternarias, etc.) y según su naturaleza eléctrica (unipolares y bipolares). Una señal digital varía de forma discreta o discontinua a lo largo del tiempo. Parece como si la señal digital fuera variando «a saltos» entre un valor máximo y un valor mínimo. 

La señal digital es un tipo de señal en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada (véase circuito de conmutación). Esto no significa que la señal físicamente sea discreta ya que los campos electromagnéticos suelen ser continuos, sino que en general existe una forma de discretizarla unívocamente.

Los sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan la lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto, H y otro bajo, L (de High y Low, respectivamente, en inglés). Por abstracción, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo que facilita la aplicación de la lógica y la aritmética binaria. Si el nivel alto se representa por 1 y el bajo por 0, se habla de lógica positiva y en caso contrario de lógica negativa.

Cabe mencionar que, además de los niveles, en una señal digital están las transiciones de alto a bajo y de bajo a alto, denominadas flanco de bajada y de subida, respectivamente. En la figura se muestra una señal digital donde se identifican los niveles y los flancos

Señal digital con ruido

Es conveniente aclarar que, a pesar de que en los ejemplos señalados el término digital se ha relacionado siempre con dispositivos binarios, no significa que digital y binario sean términos intercambiables. Por ejemplo, si nos fijamos en el código Morse, veremos que en él se utilizan, para el envío de mensajes por telégrafo eléctrico, cinco estados digitales, que son:

punto, raya, espacio corto (entre letras), espacio medio (entre palabras) y espacio largo (entre frases).

Referido a un aparato o instrumento de medida, se dice que el aparato es digital cuando el resultado de la medida se representa en un visualizador mediante números (dígitos) en lugar de hacerlo mediante la posición de una aguja, o cualquier otro indicador, en una escala.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS SEÑALES ANALÓGICAS

Ø  El procesamiento de las señales analógicas es relativamente más simple que las señales digitales, los circuitos eléctricos involucrados en la interpretación de la señal son más simples y por lo tanto de menor valor monetario.

Ø  La transmisión de la señal es levemente más simple, aunque la eficacia dependerá del alcance de la señal en el medio.

Ø  la principal desventaja es la eficacia y las posibles interferencias que se puedan generar en la emisión y recepción de la señal.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS SEÑALES DIGITALES

Ø  En la actualidad, la tendencia es digitalizar todo lo que se pueda, es nos da una calidad de imágenes de primera calidad.

Ø  El almacenamiento de la información en este tipo de señales es más simple.

Ø  Como principal desventaja se puede comentar que el procesamiento es más complejo, aunque a medida que la tecnología avanza esta diferencia se reduce cada vez más.

Ancho de Banda

En computación de redes y en biotecnologia, ancho de banda digital, ancho de banda de red o simplemente ancho de banda es la medida de datos y recursos de comunicación disponible o consumida expresados en bit/s o múltiplos de él como serían los Kbit/s, Mbit/s y Gigabit/s.

Ancho de banda puede referirse a la capacidad de ancho de banda o ancho de banda disponible en bit/s, lo cual típicamente significa el rango neto de bits o la máxima salida de una huella de comunicación lógico o físico en un sistema de comunicación digital. La razón de este uso es que de acuerdo a la Ley de Hartley, el rango máximo de tranferencia de datos de un enlace físico de comunicación es proporcional a su ancho de banda (procesamiento de señal) ancho de banda en hertz, la cual es a veces llamada "ancho de banda análogo" en la literatura de la especialidad.

Ancho de banda puede también referirse a ancho de banda consumido (consumo de ancho de banda), que corresponde al throughput o goodput conseguido; esto es, la tasa media de transferencia de datos exitosa a través de una vía de comunicación. Este significado es usado por ejemplo en expresiones como prueba de ancho de banda, conformación del ancho de banda, gerencia del ancho de banda, medición de velocidad del ancho de banda, límite del ancho de banda(tope), asignación de ancho de banda, (por ejemplo bandwidth allocation protocol y dynamic bandwidth allocation), entre otros. Una explicación a esta acepción es que la anchura de banda digital de una corriente bits es proporcional a la anchura de banda consumida media de la señal en Hertz (la anchura de banda espectral media de la señal analógica que representa la corriente de bits) durante un intervalo de tiempo determinado.

Ancho de banda digital puede referirse también a bitrato medio después de multimedia compresión de datos (codificación de fuente), definida como la cantidad total de datos dividida por el tiempo del sistema de lectura.

Algunos autores prefieren menos términos ambiguos tales como grueso de índice bits, índice binario de la red, capacidad de canal y rendimiento de procesamiento, para evitar la confusión entre la anchura de banda digital en bits por segundo y la anchura de banda análoga en hertzios.

Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, de la extensión de frecuencias en la que se concentra la mayor potencia de la señal. Se puede calcular a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. Las frecuencias que se encuentran entre esos límites se denominan también frecuencias efectivas.

Así, el ancho de banda de un filtro es la diferencia entre las frecuencias en las que su atenuación al pasar a través de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico (fc) en la Figura 1.

La frecuencia es la magnitud física que mide las veces por unidad de tiempo en que se repite un ciclo de una señal periódica. Una señal periódica de una sola frecuencia tiene un ancho de banda mínimo. En general, si la señal periódica tiene componentes en varias frecuencias, su ancho de banda es mayor, y su variación temporal depende de sus componentes frecuenciales.

Normalmente las señales generadas en los sistemas electrónicos, ya sean datos informáticos, voces, señales de televisión, etc., son señales que varían en el tiempo y no son periódicas, pero se pueden caracterizar como la suma de muchas señales periódicas de diferentes frecuencias

En las redes de ordenadores, el ancho de banda a menudo se utiliza como sinónimo para la tasa de transferencia de datos - la cantidad de datos que se puedan llevar de un punto a otro en un período dado (generalmente un segundo). Esta clase de ancho de banda se expresa generalmente en bits (de datos) por segundo (bps). En ocasiones, se expresa como bytes por segundo (Bps). Un módem que funciona a 57.600 bps tiene dos veces el ancho de banda de un módem que funcione a 28.800 bps.

En general, una conexión con ancho de banda alto es aquella que puede llevar la suficiente información como para sostener la sucesión de imágenes en una presentación de video.

Debe recordarse que una comunicación consiste generalmente en una sucesión de conexiones, cada una con su propio ancho de banda. Si una de éstas conexiones es mucho más lenta que el resto actuará como cuello de botella enlentenciendo la comunicación.

En conexiones a Internet el ancho de banda es la cantidad de información o de datos que se puede enviar a través de una conexión de red en un período de tiempo dado. El ancho de banda se indica generalmente en bites por segundo (BPS), kilobites por segundo (kbps), o megabites por segundo (mps).

Redes informáticas

Las redes informáticas son grupos de ordenadores conectados mediante una estructura de cableado o mediante un sistema inalámbrico, que les permite compartir archivos y servicios entre sí. Para lograr un buen rendimiento de dichas redes, es necesario contar con varios dispositivos para realizar las conexiones y unir nuestra red con otras redes, y ofrecer un sistema de comunicación mucho más seguro y eficiente.

Figura 1: Redes LAN

Entre los dispositivos denominados básicos que son utilizados para el diseño de redes, tenemos los siguientes:

Ø  Modems.

Ø  Hubs.

Ø  Repetidores.

Ø  Bridges.

Ø  Routers.

Ø  Gateways.

Ø  Brouters.

Más adelante, vamos a describir cada uno de estos componentes para que el lector tenga una idea de para que se usa cada uno.

Modems

Los populares modems, son dispositivos que tienen la importante función de comunicar los equipos informáticos que forman parte de una red con el mundo exterior, es decir, es el aparato en donde se conecta el cable principal de red y que recibe la información de la línea telefónica. Estos dispositivos pueden conectar varias redes entre sí.

El funcionamiento de los modem es simple. El ordenador o red emisora envía señales digitales que son convertidas a señales analógicas en el modem emisor y viajan a través de líneas telefónicas hasta su destino, donde el modem receptor convierte la señal analógica nuevamente en una señal digital que podrá ser interpretada por un ordenador.

El modem cuenta con una interfaz de comunicación en serie (RS-232) y una interfaz de línea telefónica RJ-11. Las velocidades de transmisión de datos de los modems actuales van desde 57500 bps hasta 76800 bps.

Hubs

Otro de los dispositivos básicos para la conexión de redes, es el Hub. Este dispositivo, permite expandir la red a tantos ordenadores como deseemos, utilizando la topología de punto estrella, que consiste en dividir el punto de red en tantas salidas como tenga el Hub.

Los Hub reciben los datos a través de la conexión de entrada y ofrecen varias salidas para conectar a varios ordenadores. En la mayoría de las redes, podemos conectar Hubs en serie para aumentar la cantidad de quipos que pueden estar conectados en una red.

Repetidores

Cuando se transmiten señales a través de cables, estas tienden a degradarse a medida que llegan más lejos. Este fenómeno, también puede verse en redes inalámbricas. Afortunadamente, existe una respuesta para esta situación, que consiste en utilizar los famosos repetidores.

Estos dispositivos toman la señal distorsionada de un cable o de una señal y la regeneran para transmitir la señal de la red o los datos a lugares mucho más remotos, utilizando el modelo de referencia OSI.

Los repetidores sólo pueden trabajar en señales o paquetes de datos que trabajen con los mismos protocolos de comunicación, es decir, será imposible que un repetidor mejore la señal de una red Ethernet y lo envíe a una red Token Ring.

Los repetidores son dispositivos que deben ser utilizados para unir segmentos alejados de una red LAN. Estos no realizan ningún tipo de filtrado o re-direccionamiento, sólo conectan segmentos de red y restauran señales degradadas.

Bridges

Los Bridges son dispositivos que tiene una finalidad muy parecida a la de los repetidores, pero a diferencia de estos, pueden dividir una red para aislar un ala de esta y poder realizar las reparaciones que se requieran.

Los Bridges son utilizados, por lo general, para:

Extender la longitud de un segmento de red.

Incrementar el número de ordenadores de una red.

Reducir el efecto de cuello de botella de una red.

Dividir redes sobrecargadas.

Enlazar medios físicos

Routers

Los routers quizás son los dispositivos más conocidos de las redes. Estos dispositivos, tienen la particularidad de realizar el trabajo de un bridge ofreciendo una serie de bondades extra, como, por ejemplo, la posibilidad de determinar el camino más rápido para enviar datos a través de la red y por supuesto, realizar el filtrado de tráfico en un segmento de red determinado.

Estos dispositivos pueden conmutar y encaminar los paquetes de información que son transmitidos a través de la red de intercambio de información de protocolos de comunicación.

Existen diferentes tipos de routers, los estáticos, dinámicos y de difusión y pueden trabajar con cables o de manera inalámbrica, aumentado el rango de alcance de estos dispositivos que llegan a gestionar toda la información que pasa hacia un segmento de la red.

Brouter

Los Brouter son un híbrido entre router y bridge, pudiendo trabajar como un tipo de dispositivo u otro, de acuerdo al segmento de red en donde se esté trabajando.

Gateway

Estos dispositivos activan la comunicación entre arquitecturas y entornos y realizan el empaquetado y conversión de paquetes de datos que se van a transmitir a través de una red.