Conmutacin de circuitos y paquetes, Modulacin y Multiplexacin

Luis Miguel Vargas CastroServicio Nacional de Aprendizaje SENABogot D.C, Colombialuismiguel1920@hotmail.com

RESUMEN: La tecnologa nos ha dado un gran avance en las telecomunicaciones ya que nos permite estar conectados, sin importar la distancia y a una gran velocidad; pero todo esto es posible gracias al desarrollo de medios de transmisin que nos permiten digitalizar la informacin para que esta pueda ser transferida, almacenada y modificada. La Conmutacinse considera como la accin de establecer una va, un camino, de extremo a extremo entre dos puntos, un emisor (Tx) y un receptor (Rx) a travs de nodos o equipos de transmisin. La conmutacin permite la entrega de la seal desde el origen hasta el destino requerido.PALABRAS CLAVES: conmutacin de datos, multiplexacion, guas, normas, modulacin, transmisin.THEY SUMMARIZE: In this report we analyze the process of transformation of information for transportation, storage and distribution, watching every stage of this process and gradually analyzing and this is transformed up to the digitalization.also observe the advantages and disadvantages offered by each of the methods used and a brief comparison of these to know the importance of the implementation den each of these in different cases depending on the conditions required by the transmission of each.KEY WORDS: data switching, multiplexing, guidelines, standards, modulation, transmission., commutation data multiplexing, guidelines, standards, modulation.1 INTRODUCCION: las telecomunicaciones nos han dado un gran avance en cuanto a tecnologa de la comunicacin y la digitalizacin de la informacin ha permitido desarrollar medios que facilitan su transporte y modificacin permitiendo el acceso a muchas personas facilitando en gran manera la conexin e interaccin con personas de otros lugares. Actualmente las telecomunicaciones y, en particular, el campo de las Tecnologas de la Informacin y las Comunicaciones (TIC) constituyen uno de los sectores ms atractivos tanto para las actividades econmicas-empresariales como sociales. La capacidad de almacenamiento, gestin y difusin de la informacin que conocemos hoy gracias a Internet se debe a la evolucin conjunta de la informtica y las telecomunicaciones. La tcnica que conjuga ambas reas recibe el nombre de Telemtica y se ocupa, principalmente, del tratamiento y transmisin de informacin a travs de redes de ordenadores.

2: CONMUTACIN DE CIRCUITOS

La conmutacin de circuitos es un tipo de comunicacin que establece o crea un canal dedicado (o circuito) durante la duracin de una sesin. Despus de que es terminada la sesin (ejemplo: una llamada telefnica) se libera el canal y ste podr ser usado por otro par de usuarios.

Los sistemas de conmutacin de circuItos son ideales para comunicaciones que requieren que los datos/informacin sean transmitidos en tiempo real.

La conmutacin de circuitos es aplicada a la telefona y funciona a nivel fsico de OSI

2.1VentajasLa transmisin se realiza en tiempo realAcaparamiento de recursosNo hay contencin y hay mxima velocidad de comunicacinEl circuito es fijoSimplicidad en la gestin de los nodos intermedios es decir Una vez que se ha establecido el circuito fsico, no hay que tomar ms decisiones para encaminar los datos entre el origen y el destino.2.2DesvantajasRetraso en el inicio de la comunicacinAcaparamiento (bloqueo) de recursos

El circuito es fijo pero no se aprovechan los posibles caminos alternativos con menor coste que puedan surgir durante la sesin.Poco tolerante a fallos.Una comunicacin mediante circuitos conmutados posee tres etapas bien definidas. Establecimiento del circuito Transferencia de datos Cierre del circuito

3. CONMUTACIN DE PAQUETES

En estos sistemas la informacin/datos a ser transmitida previamente es ensamblada en paquetes. Cada paquete es entonces transmitido individualmente y ste puede seguir diferentes rutas hacia su destino. Una vez que los paquetes llegan a su destino, los paquetes son otra vez re-ensamblados. Sin embargo, Existes varias topologas en la conmutacin de paquetes.3.1Topologias3.11Topologa en busnico canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre s.

3.1.2Topologa en anilloLos nodos de la red se disponen en un anillo cerrado, conectados a l mediante enlaces punto a punto.

3.1.3Topologa en estrella

Una red en estrella es una red en la cual las estaciones estn conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a travs de ste.

3.1.4Topologa en rbol

La topologa de rbol combina caractersticas de la topologa de estrella con la BUS. Consiste en un conjunto desubredes estrella conectadas a un BUS. Esta topologafacilita el crecimiento de la red.

3.1.5 Topologa en malla

La topologa en malla es una topologa de red en la que cada nodo est conectado a |todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.Si la red de malla est completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupcin en las comunicaciones.

3.1.6Comparacin circuitos-`paquetes

En la conmutacin de circuitos se emplea un canal nico mientras que en la conmutacin de paquetes es compartida por muchos usuarios simultneamente.La mayora de los protocolos de WAN tales como TCP/IP, X.25, Frame Relay, ATM, son basados en conmutacin de paquetes. La conmutacin de paquetes es ms eficiente y robusta para datos que pueden ser enviados con retardo en la transmisin (no en tiempo real), tales como el correo electrnico, paginas web, archivos, etc. Pero el canal que se establece no garantiza el caso de aplicaciones como voz, video o audio; en este caso la conmutacin de paquetes no es muy recomendable a menos que se garantice un ancho de banda adecuado para enviar la informacin debido a que puede existir trfico y nodos cados durante el recorrido de los paquetes.

Estas condiciones determinan la ruta por la que se debe enviar la informacin.Por eso se dice que la ruta que toman los paquetes es "probabilstica", mientras que en la conmutacin de circuitos, esta ruta es "determinstica".Existen dos vertientes en la conmutacin de paquetes:Virtual Circuit Packet Switching(e.g. X.25, Frame Relay)Datagram Switching(e.g. Internet)

4 MULTIPLEXACIN

La multiplexacin es la combinacin de dos o ms canales de informacin en un solo medio de transmisin usando un dispositivo llamado multiplexor y es la transmisin simultnea de varios canales de informacin separados en el mismo circuito de comunicacin sin interferirse entre s. 4.1 OBJETIVOSCompartir la capacidad de transmisin de datos sobre un mismo enlace para aumentar la eficiencia.Minimizar la cantidad de lneas fsicas requeridas y maximizar el uso del ancho de banda de los medios.

4.2 TIPOS DE MULTIPLEXACIN4.2.1Por TDM o divisin de tiempoEn la TDM cada transmisin es asignada a cada canal durante un intervalo de tiempo, actualmente es una de las ms utilizadas y de las tecnologas mas maduras para una transmisin de voz de alta calidad en una red telefnica y para los datos crticos o un ordenador.

4.2.2MULTIPLEXOR-DEMULTIPLEXOR POR DIVISIN DE TIEMPOLa TDM es un circuito que tiene una parte de preparacin de la seal y modulacin del sistema que se denomina multiplexor (MUX), y la parte de demodulacin, sea lo inverso al multiplexor se llama demultiplexor (DE-MUX).

4.2.3 MULTIPLEXIN POR DIVISIN DE FRECUENCIA (FDM)

El FDM se utiliza para transmitir varios canales de informacin simultneamente en el mismo canal de comunicacin. Se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultnea por un solo medio de transmisin.

4.2.4 MULTIPLEXACIN POR DIVISIN EN CDIGO O CDMSe basa en el uso de distintas codificaciones para cada canal, compartiendo tiempo y frecuencia simultneamente. Es una multiplexacin que usa la tecnologa de espectro extendido, el empleo de cdigos de secuencia directa, estos cdigos matemticos transmiten y distinguen entre conversaciones inalmbricas mltiples, los cdigos tienen valores pequeos de correlacin y son nicos para cada usuario.

4.2.5 MULTIPLEXACIN POR DIVISIN DE ONDA O WDMSe basan en inyectar en un extremo de la misma la seal a transmitir (previamente la seal elctrica procedente del emisor se ha convertido en ptica mediante un LED o Lser y ha modulado una portadora) que llega al extremo receptor, atenuada y, probablemente con alguna distorsin debido a la dispersin cromtica propia de la fibra donde se recibe en un foto detector, es decodificada y convertida en elctrica para su lectura por el receptor.

4.2.6LA MULTIPLEXACIN ESTADSTICA, ASNCRONA O SM.Consiste en transmitir los datos de aquellos canales que, en cada instante, tengan informacin para transmitir. No asigna espacios de tiempo fijos a los canales a transmitir, sino que los tiempos dependen del trfico existente por los canales en cada momento.

4.2.7MULTIPLEXACIN EN LOS PROTOCOLOS DE LA CAPA DE TRANSPORTE EN EL MODELO OSIMultiplexar un paquete de datos, significa tomar los datos de la capa de aplicacin, etiquetarlos con un nmero de puerto (TCP) que identifica a la aplicacin emisora, y enviar dicho paquete a la capa de red.

5 MODULACIN

La modulacin se define bsicamente como la modificacin de algunos parmetros de una onda portadora que es una onda sinusoidal, y se realizan con el fin de transportar informacin.Existen 2 tipos de modulacin:la modulacin ANALGICA, que se realiza a partir de seales analgicas de informacin y la modulacin DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de seales generadas por fuentes digitales.

5.1MODULACIN POR CAMBIO DE AMPLITUD ASKConsiste en establecer una variacin de la amplitud de la frecuencia portadora segn los estados significativos de la seal de datos.

5.2 MODULACIN POR CAMBIO DE FRECUENCIA FSKConsiste en asignar una frecuencia diferente a cada estado significativo de la seal de datos. ( 0 , 1).

5.3 MODULACIN POR CAMBIO DE FASE pskConsiste en asignar variaciones de fase de una portadora segn los estados significativos de la seal de datos, cuando es 0 el desfase es 0, cuando es 1 el desfase es 180.

5.4 MODULACIN POR CAMBIO DE FASE EN CUADRATURA QPSKDesplazamiento de fase de 4 smbolos, desplazados entre s 90. Normalmente se usan como valores de salto de fase 45, 135, 225, y 315. Cada smbolo aporta 2 bits.

Bit Desfase

00 225

01 315

11 45

10 135

5.5 MODULACIN POR AMPLITUD EN CUADRATURA QAM Es una modulacin digital avanzada que transporta datos cambiando la amplitud de dos ondas portadoras. Estas portadoras tienen igual frecuencia pero estn desfasadas 90 entre si. En QAM, es posible transferir ms bits por posicin, ya que hay mltiples puntos de transferencia. La seal obtenida sumando la amplitud y la fase de modulacin de una seal portadora se utiliza para la transferencia de datos. Dado que QAM es generalmente cuadrados, algunos de ellos pueden ser: 16-QAM, 64-QAM, 128-QAM y 256-QAM.

5.6MODULACIN POR AMPLITUD EN CUADRATURA 16QAM-16Permite contar con 16 estados diferentes, que estarn determinados por el numero de smbolos en su diagrama de constelacin. Debido a que 16=2^4, cada uno de estos smbolos se representa mediante 4 bits. 1110000100110010011001110101010011001111110100001010101110011000A2A2A2A2A2A2A2A2A3A3A3A3A1A1A1A1

5.7MODULACIN POR ANCHO DE PULSOPWMEn PWM el periodo y la amplitud de los pulsos son constantes y la informacin entregada por la seal modulante va a variar el ancho, es decir la duracin de pulso. El ancho del pulso es proporcional a la amplitud de la seal analgica.

5.8MODULACIN POR AMPLITUD DE PULSOPAMSeal modulada en amplitud obtenida despus de la tcnica de muestreo. En la PAM la seal analgica modulante varia la amplitud del tren de pulsos que constituye la portadora La amplitud de cada muestreo es proporcional a la amplitud instantnea de la seal continua en el momento del muestreo.VIN.Fs. (CLK)VPAM.5v2,5v0v5v2,5v0v

5.9MODULACIN POR IMPULSOS CODIFICADOSPCMLa modulacin por impulsos codificados, es un procedimiento que permite convertir una seal analgica en seal numrica, y viceversa. PCM se basa en tres grandes principios: MUESTREO, CUANTIFICACIN Y CODIFICACIN.

5.9.1MuestreoMuestreo es el proceso mediante el cual se transforma una seal analgica en una serie de impulsos de distinta amplitud, llamadas muestras.

5.9.3Cuantificacin Como no podemos transmitir las infinitas amplitudes continuas distintas que se pueden presentar, se dividen en un nmero limitado de intervalos de cuantificacin, en el que a las muestras cuya amplitud cae dentro del mismo intervalo, se le asigna el mismo valor.

5.9.2Codificacin Las muestras se codifican segn un cdigo determinado. (Cdigo binario simtrico). Mediante este cdigo se representa la amplitud de cada muestra cuantificada con un nmero binario, el primer bit indica el signo de la muestra. "1" si la muestra es positiva."0" si la muestra es negativa.El resto de los bits binarios nos dan el valor absoluto de la amplitud de la muestra.

6. CONCLUSIONESLa conmutacin de circuitos y paquetes son dos tcnicas de conmutacin completamente diferentes. En este sentido, las redes actuales se han elegido y han evolucionado en funcin del servicio a prestar.Sin embargo, por ejemploen el caso de las redes de telefona mvil, cuyo recorrido a travs de sus generaciones hemos hecho en el blog:Ocurre queambas tcnicas de conmutacin pretenden converger en una sola.La red GSM nativa de telefona mvil (voz), con unacceso radio nativo preparado para la conmutacin de circuitos, evoluciona a servicios de datos UMTS y LTE. Estos servicios de datos exigen entregar una IP al terminalpara que acceda a una red de conmutacin de paquetes (internet).