l Mantener un cable entre cada dos dispositivos es muy caro.
– Gasto de cable
– Desperdicio de ancho de banda (siempre que dos máquinas no se comuniquen)
l En la práctica se utiliza la multiplexación
– Multiplexores (muchos a uno)
– Demultiplexores (uno a muchos)
l Clases de Multiplexación:
– División de Frecuencia (división a lo ancho)
– División de Onda (división a lo ancho)
– División en el Tiempo (división a lo alto)
l Dos conceptos clave:
– Camino = Enlace
– Canal = Porción del camino
– Camino > Canal
l Multiplexación por División de Frecuencia (FDM):
– La señal enviada se divide en varias porciones de frecuencia (varios canales)
– Cada canal transmite con una frecuencia portadora
– La señal puede ser dividida en sus canales utilizando filtros
– La señal portadora se elimina con un demodulador
– El ancho de banda total es la suma de los anchos de banda de los canales más bandas de guarda extra entre canales
l Multiplexación por División de Onda (WDM):
– La misma idea que la división en frecuencia
– Se trabaja con señales luminosas transmitidas a través de fibra óptica
– El multiplexor y el demultiplexor son prismas
l Multiplexación por División del Tiempo:
– La división es vertical, no horizontal
– Cada vez le toca transmitir a uno (con todo el enlace dedicado)
– Existen dos tipos:
l Multiplexación síncrona: El multiplexor asigna siempre la misma ranura de tiempo a cada dispositivo (Round Robin)
l Multiplexación asíncrona: (Flexible) El multiplexor asigna distintas ranuras de tiempo a cada dispositivo
l Multiplexación por División del Tiempo (síncrona):
– Las ranuras de tiempo se agrupan en tramas
– Cada dispositivo tiene al menos una ranura (nº dispositivos ≤ nº ranuras)
– Se pueden ajustar distintas velocidades asignando varias ranuras a un mismo dispositivo
– El proceso de ir cogiendo datos de cada dispositivo y mezclarlos se llama entrelazado
– El demultiplexor extrae los caracteres por turnos
Para asegurar la sincronización se utilizan bits de tramado (suele ser un bit por trama)
l Multiplexación por División del Tiempo (asíncrona):
– Intenta evitar el derroche de bits de TDM síncrona
– Hay menos ranuras que dispositivos (nº dispositivos > nº ranuras)
– El número de ranuras se calcula estadísticamente
l Es la media de dispositivos que transmiten a la vez
– Si en un momento transmiten muchos dispositivos, las ranuras se van turnando
l Multiplexación por División del Tiempo (asíncrona):
– Problema de la demultiplexación: ¿Cómo sabe el DEMUX a qué dispositivo pertenece cada ranura si se van turnando?
l bits de dirección
l TDM asíncrona solo es útil con ranuras de muchos bits!!!!
– Ranuras de longitud variable:
l Las estaciones más rápidas pueden conseguir ranuras más largas
l Esto implica meter bits de sobrecarga para indicar la longitud de la ranura
l Multiplexación inversa:
– Útil para separar varios caminos entre dos dispositivos
– Cada camino lleva un flujo de datos distinto.
l Un camino lleva voz
l Otro camino lleva imagen
1.1 MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN EN LONGITUD DE ONDA
1.1.1 PRINCIPIOS BÁSICOS
El estudio de la multiplexación por división en longitud de onda, también conocida como multiplexación óptica o WDM1 es un concepto muy antiguo, aunque hasta 1977 no se consiguieron las primeras soluciones prácticas.
Actualmente y gracias a la aparición de amplificadores de fibra óptica y láseres de múltiples longitudes de onda, es uno de los temas que más atención suscita dentro del campo de las comunicaciones ópticas, pues estos dispositivos permiten incrementar enormemente la capacidad de los sistemas de transmisión actuales sin requerir de desarrollos tecnológicos significativos y sin alterar las arquitecturas de red implantadas. Es decir, permiten una evolución flexible y económica de las presentes redes, respondiendo a la demanda de mayor ancho de banda por parte de los nuevos servicios de telecomunicaciones avanzadas que a tan vertiginoso ritmo están apareciendo.
La multiplexación por división en longitud de onda tiene su origen, en la posibilidad de acoplar las salidas de diferentes fuentes emisoras de luz, cada una a una longitud de onda diferente, sobre una misma fibra óptica. Después de la transmisión a través de la fibra, las señales a cada longitud de onda diferente, pueden ser separadas entre sí hacia diferentes detectores en su extremo final. Este concepto queda reflejado, donde se trabaja en el rango visible de la luz y los dispositivos acopladores son componentes ópticos de volumen, en concreto dos prismas.
Figura 1.1: Concepto de multiplexación por división en longitud de onda.
El componente a la entrada, o multiplexor, ha de inyectar la salida de las distintas fuentes en la misma fibra, con unas pérdidas mínimas. Por supuesto, el multiplexor podría ser sustituido por un mero acoplador óptico, pero las pérdidas por división se verían sensiblemente incrementadas.
Es evidente, que cuando el sentido de propagación es el inverso, el multiplexor se convierte en el demultiplexor y viceversa, aunque la eficiencia en el acoplamiento no queda necesariamente preservada en esta operación. Por ejemplo, si el multiplexor utilizase fibras monomodo a la entrada y una fibra multimodo a la salida, las pérdidas de acoplamiento serían excesivas en su uso inverso. La simultánea multiplexación y demultiplexación de canales de entrada y salida respectivamente, puede realizarse mediante el mismo dispositivo: el multi/demultiplexor. Cuando un multiplexor tiene sólo dos canales, se le denomina diplexor.
Otros dos importantes tipos de multiplexación son la TDM2, y la FDM3. En TDM se segregan muestras de cada señal en ranuras temporales que el receptor puede seleccionar mediante un reloj correctamente sincronizado con el transmisor; y en FDM, cada señal se transporta en una frecuencia subportadora que puede ser filtrada electrónicamente por el receptor.
Si bien la FDM y la TDM son sistemas de multiplexación incompatibles, la WDM puede hacer uso de señales previamente multiplexadas mediante las técnicas FDM y TDM en el dominio eléctrico. Por ello la WDM es, actualmente, la mejor solución a los límites de capacidad alcanzados recientemente con la TDM en el dominio eléctrico.
La historia de las técnicas de multiplexación ha demostrado una evolución en espiral sobre el espacio, la frecuencia y el tiempo. En efecto, la primera técnica de multiplexación óptica ha sido la SDM4, consistente en la mera disposición en paralelo, con el fin de incrementar la capacidad del enlace, de fibras ópticas transportando la misma longitud de onda entre el origen y el destino. En estos momentos la WDM, que también puede verse como una FDM óptica, es la técnica idónea para aprovechar el gran ancho de banda ofrecido por la fibra óptica. Cabe esperar por lo tanto, que la técnica de multiplexación óptica del futuro, cuando se resuelvan las limitaciones impuestas por la dispersión en la fibra, sea la TDM óptica.
LUIS A. ARAQUE D.
CI. 18089210
EES. SECCION 2
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