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MULTIPLEXACIÓN POR

DIVISIÓN DE TIEMPO TDM

1.- Conceptos de TDM.

Contenido

Edison Coimbra G.

2.- TDM en telefonía digital.

Última modificación:

1 de febrero de 2011

3.- TDM asíncrona.

COMUNICACIONES DIGITALES

1 www.coimbraweb.com

Tema 4 de:

Objetivo.- Explicar cómo se utiliza la multiplexación TDM para

enviar varias señales digitales en un sólo canal, y describir la

jerarquía de señales digitales TDM utilizadas por las compañías

telefónicas.

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

rendimiento en los sistemas de transmisión, ya que permiten enviar por una misma línea

de transmisión varias comunicaciones simultáneas.

1.- Conceptos de TDM

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

digitales PCM se multiplexan formando lo que se conoce como tramas PCM.

En el emisor, se toman muestras periódicas de los 3 canales que una vez codificados se

envían por la línea formando una trama. En el receptor, las muestras se entregan a sus

respectivos canales, por lo que es necesario que ambos estén perfectamente sincronizados.

En este ejemplo, los multiplexores se representan como conmutadores rotatorios

sincronizados que toman muestras de cada canal.


Denominaciones

En TDM, el flujo de datos de cada conexión de entrada se divide en unidades, donde cada

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.

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.

Las ranuras de tiempo se agrupan en tramas. 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 síncrona.


Ejemplo 1 – TDM 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:

(a) cada ranura de tiempo en la entrada,

(b) cada ranura de tiempo en la salida y

(c) cada trama?

Respuestas

(a) 1 ms

(b) 1/3 ms

(c) 1 ms

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


Respuestas (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,

(b) el tamaño de la trama

(c) la duración de la trama y

(d) la tasa de bits para el enlace

Respuestas

(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.

(b) Calcule la duración de la trama.

(c) Calcule la tasa de bit del enlace.

(d) Calcule la duración de bit.


Respuestas

(a) Ver figura

(b) 20 s

(c) 400 kbps

(d) 2,5 s


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

multiplexor y el demultiplexor es un problema importante; si no están sincronizados, un

bit de un canal puede ser recibido por un canal equivocado.

Sincronización de tramas

Por esta razón se añaden uno o más bits de sincronización al comienzo de cada trama.

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.


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

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

2.- TDM en telefonía digital

Estructura de la

Trama E1 (PCM)

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

una muestra de voz

del canal.

En total tiene 256 bits

Estándar europeo


Plesiócrono significa casi

síncrono. Cada tributario

viene de redes que tienen

su propio reloj. Cuando

llegan al MUX TDM deben

sincronizarse.

Jerarquía digital plesiócrona PDH

En 1980, se establece una jerarquía para la obtención de tramas de mayor capacidad, a partir

de la multiplexación de tramas de nivel inferior, denominada PDH (Jerarquía Digital

Plesiócrona).

T

D

M

….

30

E0

64 kbps

T

D

M

E1

2,048 Mbps

32 E0

T

D

M

E2

8,448 Mbps

4 E1 ó 128 E0

T

D

M

E3

34,368 Mbps

4 E2 ó 16 E1

E4

139,264 Mbps

4 E3 ó 64 E1

Módulos de

transporte o tramas

Tributarios

La multiplexación se

produce bit a bit.

PDH estándar europeo

En PDH las señales

son eléctricas y los

medios físicos son

cables coaxiales y

enlaces de radio.


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 T1

Multiplexación TDM estándar americano

Cada ranura es una

palabra o paquete

PCM y contiene 8 bits

que corresponden a

una muestra de voz

del canal.

Estructura de la trama T1 (PCM)

En total tiene 193 bits


Redes ópticas síncronas SDH

A diferencia de PDH, en

SDH las señales se

multiplexan byte a byte de

forma síncrona

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

previsto una forma estándar para transporta tramas PDH dentro de tramas SDH (hasta 3

E3 en una STM-1).

PDH

SDH

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.

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

155, 52 Mbps, referida como un STM-1 (Módulo de Transporte Síncrono).

Ello permite que se pueda

acceder de forma directa y

simple a las señales

multiplexadas, sin tener

que “deshacer” todas las

etapas de multiplexación.


E3

E1 . .

E1

E3

Conversor

electro-óptico Codificador

(scrambler)

Multiplexor

4:1

Multiplexor

4:1

OC-48c STM-16 STM-4 STM-1

Tramas PDH

Tramas SDH

E3

E3

5.- Multiplexación 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.

Tasas de bit

estandarizadas.

2488,32 Mbps

N= 4, N=16, N= 64 y N=256.


3.- TDM asíncrona

En 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 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

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 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

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

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

retardos inaceptables y hace que los enlaces de paquetes compartidos no se puedan utilizar

para voz y video.

En ATM, los paquetes de

diferentes tamaño se

segmentan y reensamblan

en unidades de igual

longitud, llamadas celdas

de 48 bytes (+ 5 bytes de

control), las cuales se

multiplexan en forma

asíncrona.


FIN

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