INFORME DE TELECOMUNICACIONES

INFORME DE TELECOMUNICACIONES .

Multiplexacin:

La Multiplexacin es el mtodo que consiste en compartir un mismo medio de transmisin entre varias comunicaciones. Esta caracterstica supone la mayor economa para las compaas telefnicas, puesto que cuenta prcticamente lo mismo instalar un cable de gran capacidad que uno de menor capacidad, lazaron fundamental es que, para distancias realmente cortas, el gesto principal se encuentra en la excavacin de las zanjas y montaje de los conductos y no el tipo de alambre utilizado.

Existen diferentes tcnicas de Multiplexacin aunque todas ellas engloban en dos tipos fundamentales:

Multiplexacin por divisin de tiempo: se asigna en cada estacin un turno de transmisin rotativo de forma que durante un periodo de tiempo transmite una estacin.

Multiplexacin por divisin de frecuencia o longitud en onda: esta tcnica emplea determinadas caractersticas de la seal y el medio por el que se transmite. Se utilizan seales elctricas u ondas electromagnticas a cada comunicacin se le asigna una frecuencia diferente.

MULTIPLEXACIONES DE CANALES ( TDMA, FDMA, CDMA)

Se refiere a como envio de varios canales por un mismo medio fisico.

Los tipos de multiplexacin son 3:

TDMA ( Time Division Multiplex Access )

Como su traduccin dice, es multiplexacin por tiempo; esto es, si queremos enviar 3 canales por un mismo medio fsico haciendo uso de TDMA, simplemente le asignaremos una duracin temporal a cada canal, y se les ceder el medio fsico a cada canal durante ese espacio de tiempo determinado. Muy usado en transmisiones digitales por cable, como en redes de computadores. Requiere mtodos de sincronismo eficaces.

FDMA ( Frequency Division Multiplex Access)

Multiplexacin por divisin en frecuencia. Haciendo uso de modulaciones enviamos cada canal en una banda de frecuencias distinta. Luego en cada receptor se debe demodular para devolver la transmisin a banda base, o a su banda natural. Ampliamente usada en radiocomunicaciones... no os es familiar hablar del 107.4 de FM (FM es el tipo de modulacin).

CDMA ( Code Division Multiplex Access)

Multiplexacin por divisin en Cdigo. Un tipo de multiplexacin bastante compleja, basada en el uso de distintas codificaciones para cada canal, que pueden ser transmitidos compartiendo tiempo y frecuencia simultneamente. Hacen uso de complejos algoritmos de codificacin. Utilizado en medios digitales complejos.

CDMA

CDMA significa - "Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo. " -En los sistemas CDMA todos los usuarios transmiten en el mismo ancho de banda simultneamente, a los sistemas que utilizan este concepto se les denomina "sistemas de espectro disperso". En esta tcnica de transmisin, el espectro de frecuencias de una seal de datos es esparcido usando un cdigo no relacionado con dicha seal. Como resultado el ancho de banda es mucho mayor. En vez de utilizar las ranuras de tiempo o frecuencias, como lo hacen las tecnologas tradicionales, usa cdigos matemticos para transmitir y distinguir entre conversaciones inalmbricas mltiples. Los cdigos usados para el esparcimiento tienen valores pequeos de correlacin y son nicos para cada usuario. Esta es la razn por la que el receptor de un determinado transmisor, es capaz de seleccionar la seal deseada.

Uno de los problemas ms importantes en el diseo de un sistema de comunicaciones inalmbricas consiste en proveer facilidades de comunicacin a diferentes usuarios, de tal forma que el espectro de radiofrecuencias sea aprovechado de una forma ptima y a un costo razonable. Teniendo en cuenta que el espectro de frecuencias es un recurso limitado es necesario disear estrategias de acceso mltiple, de tal forma que se puedan asignar, dentro de las debidas restricciones econmicas de un ancho de banda previamente asignado. Los cdigos usados para el esparcimiento tienen valores pequeos de correlacin y son nicos para cada usuario. Esta es la razn por la que el receptor que tiene conocimiento del cdigo de un determinado transmisor, es capaz de seleccionar la seal deseada. CDMA de sistemas proveen operadores y suscriptores con ventajas importantes sobre TDMA analgico y convencional. Las ventajas principales de CDMA son como se indica a continuacin:

Resiste la interferencia intencional y no intencional, una cualidad muy importante cuando se transmite en reas congestionadas.

Tiene la habilidad de eliminar o atenuar el efecto de la propagacin multicamino, la cual es un gran obstculo en las comunicaciones urbanas.

Puede compartir la misma banda de frecuencia (como un traslapamiento) con otros usuarios, debido a su similitud con una seal de ruido.

Operacin limitada de interferencia, en cualquier situacin todo el ancho de banda es usado.

Privacidad debido a los cdigos aleatorios desconocidos, los cdigos aplicados con - en principio - desconocidos para un usuario no deseado.

Posibilidad de acceso aleatorio, los usuarios pueden iniciar su transmisin a cualquier instante de tiempo.

Los sistemas basados en CDMA presentan una reduccin de la potencia de transmisin incrementando la vida de las bateras y reduciendo el tamao de los transmisores y receptores.

FUNCIONAMIENTO

CDMA se basa en la separacin del espectro, que en los medios de la transmisin digital es cuando la seal ocupa una banda de frecuencia que sea considerablemente ms amplia que el mnimo requerido para la transmisin de datos por otras tcnicas

Los usuarios comparten la misma banda de frecuencia y cada seal es identificada por un cdigo especial, que acta como una clave reconocida por el transmisor y el receptor. La seal recibida es la suma de todas las seales "combinadas", y cada receptor debe clasificar e identificar las seales que le corresponden de las dems seales. Para hacer esto utiliza un cdigo que corresponde con el cdigo transmitido.

La primera operacin implica encontrar del cdigo correcto, y as sincronizar el cdigo local con el cdigo entrante. Una vez ha ocurrido la sincronizacin, la correlacin del cdigo local y del cdigo entrante permite a la informacin apropiada ser extrada y las otras seales ser rechazadas.

Tambin permite que dos seales idnticas que vienen de diversas fuentes, sean demoduladas y combinadas, de modo tal que se mejore la calidad de la conexin, por lo que es tambin una ventaja el uso simultneo de varios satlites (diversidad). Igualmente, una de las principales caractersticas de la tecnologa CDMA es que hace prcticamente imposible que sea objeto de interferencias e interceptaciones, ofreciendo gran seguridad en las comunicaciones.

TDMA

TDMA ("Time Divisin Mltiple Access") es comn en los sistemas de telefona fija. Las ltimas tecnologas en los sistemas de radio son la codificacin de la voz y la compresin de datos, que eliminan redundancia y periodos de silencio y decrementan el tiempo necesario en representar un periodo de voz. Los usuarios acceden a un canal de acuerdo con un esquema temporal. Aunque no hay ningn requerimiento tcnico para ello, los sistemas celulares, que emplean tcnicas TDMA, siempre usan TDMA sobre una estructura FDMA. Un sistema puro TDMA tendra slo una frecuencia de operacin, y no sera un sistema til. TDMA es un concepto bastante antiguo en los sistemas de radio.

En los sistemas modernos celulares y digitales, TDMA implica el uso de tcnicas de compresin de voz digitales, que permite a mltiples usuarios compartir un canal comn utilizando un orden temporal. La codificacin de voz moderna, reduce mucho el tiempo que se lleva en transmitir mensajes de voz, eliminando la mayora de la redundancia y periodos de silencio en las comunicaciones de voz. Otros usuarios pueden compartir el mismo canal durante los periodos en que ste no se utiliza. Los usuarios comparten un canal fsico en un sistema TDMA, donde estn asignado unos slots de tiempo. A todos los usuarios que comparten la misma frecuencia se les asigna un slot de tiempo, que se repite dentro de un grupo de slots que se llama trama. Un slot GSM es de 577 s, y cada usuario tiene uso del canal (mediante su slot) cada 4.615 ms (577 s 8 = 4.615 ms), ya que en GSM tenemos 8 slots de tiempo.

Componentes de un sistema Celular AMPS, TDMA D-AMPS

La tecnologa de radio digital que usa el estndar de DECT es TDMA - Time Division Multiple Access. Pues el nombre sugiere, el principio de base de TDMA es crear los canales mltiples del discurso dentro del mismo portador de radio dividindolo en el dominio de tiempo. La tecnologa de radio de TDMA es tambin la base de los principales estndares celulares digitales del mundo - el GSM (y DCS1800), DAMPS y PDC.

En el estndar de DECT, de 20MHz de espectro de radio se maneja como sigue. Hay 10 carriers o portadores (canales de radio), cada uno de 1.728MHz. que cada portador se divide en 12 timeslots a dos caras (24 en total), para permitir 12 llamadas simultneas. Solamente un solo transmisor-receptor es necesario para cada portador. Con 10 portadores, la capacidad es 120 canales de radio.

Una caracterstica importante de esta tecnologa de divisin de tiempo, es que un telfono individual es solamente envia o de recibe para dos de los timeslots disponibles. Por el tiempo restante, puede hacer otras cosas. Por ejemplo puede ser utilizada para llevar una seal de llamada en espera, y permite que el usuario cambie entre dos llamadas.

FDMA

FDMA ("Frecuency Division Multiple Access") es la manera ms comn de acceso truncado. Con FDMA, se asigna a los usuarios un canal de un conjunto limitado de canales ordenados en el dominio de la frecuencia. Los canales de frecuencia son muy preciados, y son asignados a los sistemas por los cuerpos reguladores de los gobiernos de acuerdo con las necesidades comunes de la sociedad. Cuando hay ms usuarios que el suministro de canales de frecuencia puede soportar, se bloquea el acceso de los usuarios al sistema. Cuantas ms frecuencias se disponen, hay ms usuarios, y esto significa que tiene que pasar ms sealizacin a travs del canal de control. Los sistemas muy grandes FDMA frecuentemente tienen ms de un canal de control para manejar todas las tareas de control de acceso. Una caracterstica importante de los sistemas FDMA es que una vez que se asigna una frecuencia a un usuario, sta es usada exclusivamente por ese usuario hasta que ste no necesite el recurso.

FDMA est parado para " el acceso mltiple de la divisin de la frecuencia " y, aunque podra ser utilizado para los sistemas digitales, se utiliza exclusivamente en todos los sistemas celulares analogicos. Esencialmente, FDMA parte el espectro afectado un aparato en muchos canales. En sistemas analogicos actuales de la clula, cada canal es 30 kHz. Cuando un telfono de la clula de FDMA establece una llamada, reserva el canal de frecuencia para la duracin entera de la llamada. Los datos de la voz se modulan en esta banda de frecuencia de los canles (que usa la modulacin de la frecuencia) y se envan concludo los airwaves. En el receptor, se recupera la informacin usando un filtro band-pass. El telfono utiliza un canal comn del control numrico para adquirir los canales. Los sistemas de FDMA son el menos sistema celular eficiente puesto que cada canal analogico se puede utilizar solamente por un utilizador al mismo tiempo. Est no slo la compresin de voz digital moderna dada ms en gran parte que necesaria de estos canales, sino que tambin se pierden siempre que haya silencio durante la conversacin de telfono de la clula. Las seales analogicas son tambin especialmente susceptibles al ruido? y no hay manera de filtrarla hacia fuera. Dado la naturaleza de la seal, los telfonos analogicos de la clula deben utilizar una potencia ms alta (entre 1 y 3 vatios) de conseguir calidad aceptable de la llamada. Dado estos defectos, es fcil ver porqu FDMA est siendo substituido por ms nuevas tcnicas digitales.

El primer punto a considerar es que en CDMA todos los usuarios, mientras duran sus comunicaciones, ocupan la totalidad del ancho de banda asignado a cada estacin base, que puede ser de varios Mhz. Tanto en FDMA como en TDMA hay una separacin de las seales de cada usuario, bien en frecuencia o bien en tiempo, mientras que en CDMA todos los usuarios en comunicacin se estn interfiriendo mutuamente, como grupos de parejas hablando en una recepcin, en la que mientras todo el mundo est hablando a un determinado nivel de volumen, cada persona se concentra en lo que dice su interlocutor, al menos que sobrevenga alguna informacin excepcional.

Si cada pareja hablara y entendiera un nico idioma, su capacidad de dialogar, con un alto nivel de interferencia, sera mucho mayor, debido a la exclusividad del lenguaje. Este es el principio de supresin de interferencias utilizado en CDMA, donde las comunicaciones de cada mvil con su estacin base se producen con una particular codificacin semejante al uso de un solo idioma. Si adems la codificacin fuera ortogonal y las comunicaciones sobre un canal ideal, los usuarios ignoraran totalmente cualquier interferencia intercelular.

Tcnicas de multiplexing.

Estndares del multiplexing a divisin de tiempo MDT o(TDM).

El multiplexing es una de las tcnicas que permite a distintas seales compartir el mismo

canal.

En la multiplexacin a divisin de tiempo MTD (TDM), de datos agrupados pertenecientes a

varias seales se suceden, conjuntos en una nica secuencia de transmisin, en diferentes

segmentos de tiempo. Si bien, en principio, esta tcnica se pueda aplicar a las seales

analgicas como a los digitales, en la prctica, se encuentra casi siempre en transmisiones

digitales.

En un tpico sistema TDM, los datos que provienen de los varios usuarios ingresan en el

circuito llamado Time Division Multiplexer, Multiplexador a Divisin de Tiempo. Este circuito

selecciona una parte de los datos de cada seal para formar una seal TDM compuesta. La

seal, una vez multiplexada, puede ser enviada directamente o modulada sobre una portadora

para ser transmitida a frecuencias de microondas. La mayora de los sistemas de

telecomunicaciones utilizan tcnicas TDM para la transmisin de larga distancia.

Se supone que tanto las terminales que envan como las quereciben las seales son sincronizadas con los circuitos de multiplexing y demultiplexing.

Existen tres tipologas principales de multiplexing de la seal vocal a 64 Kbit/s en tcnica MIC o PCM:

PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, Jerarqua Digital Plesicrona) JDP ,

SDH (Synchronous Digital Hierarchy, Jerarqua Digital Sincrnica JDS),

SONET (Synchronous Optical Network, Red ptica Sincrnica ROS).

El PDH fue desarrollado en los aos 60, y en los 70, ya estaba difundido prcticamente en el mundo

entero; despus, a mediados de los 80, comenz a utilizarse en los Estados Unidos el estndar SONET

que, en 1988, fue finalmente internacionalizado por la ITU-T como estndar SDH.

El trmino jerrquico se refiere a la posibilidad de integrar varios niveles de multiplexing: en otras

palabras despus de haberse ejecutado un multiplexing de primer nivel entre las seales bsicas, se puede efectuar nuevamente el multiplexing entre varias de estas seales compuestas, y as sucesivamente.

Estndar JDP o PDH

Con respecto a la estructura bsica del dato multiplexado, existen dos tipologas de estndares para el primer nivel:

uno llamado T1 que fue introducido en 1962 y adoptado en Estados Unidos y Japn; el otro es

conocido como estndar E1, y se utiliza en Europa. Ambas las estructuras estn representadas en la figura 30.

El estndar T1, que posee una bit rate de 1544 Kbit/s, ejecuta la multiplexacin de 24 canales de voz: el formato base del dato, llamado frame, est constituido entonces por 24 grupos de 8 bits

cada uno, ms un bit de alineamiento de trama o frame.

Durante cada segundo se transmiten 8000 de estas secuencias, cuyas duraciones son de 125 s, por lo tanto, resulta una bit rate de 1544 Kbit/s.

En el estndar E1 (o 2Mbit/s), se ejecuta la mutliplexacin de 31 canales, ms un grupo de bits para el alineamiento; entonces el frame est constituido por 32 segmentos de tiempo de ocho bits cada uno, y al transmitir 8000 tramas o frames por segundo, resulta una tasa de informacin o

bit rate de 2048 Kbit/s.

En este sistema, la ranura de tiempo o time slot llamada cero es utilizado para la sincronizacin

mientras que el time slot diecisis puede ser utilizado para la sealizacin o, como todos los otros, para el trfico de datos. En el sistema de sealizacin SS7 se puede utilizar cualquier time slot,

excepto el primero.

En el sistema T1, cada seis tramas o frames hay uno en el cual el bit menos significativo de cada

segmento de tiempo (time slot) provee informaciones acerca de la sealizacin: entonces slo siete bits pueden en realidad transportar informacin, y esto baja la capacidad a 56Kbit/s, contra los 64Kb/s de la PCM en Europa .

En los sistemas ms recientes, se utiliza un esquema multinivel, con estructura jerrquica. El trmino jerrquico se refiere al hecho de que mientras que, en la multiplexacin de primer nivel,

se multiplexan 24 o 31 canales, multiplexando sucesivamente cuatro de estas seales resultantes se pueden transmitir, por ejemplo en el caso del sistema T1, 424 canales a 64 Kbit/s, es decir

una transmisin de 6 Mbit/s.

Estas estructuras jerrquicas se desarrollaron segn diferentes caminos en Estados Unidos (estndar ANSI), Europa (estndar CEPT) y Japn, como se puede observar el la figura 31.

En el nivel 4 las bit rates del sistema americano y del sistema europeo son las mismas, pero no hay compatibilidad entre los dos sistemas, por el hecho de que las tcnicas intermedias de

multiplexing no son parecidas, y, adems, resultan diferentes las codificaciones utilizadas: por

ejemplo, la ausencia de seal es representada por unos en el sistema de Estados Unidos y por

ceros en Europa.

Uno de los asuntos crticos es la sincronizacin necesaria entre el multiplexor de la terminal de

transmisin y el demultiplexor en la terminal de recepcin. Todos los canales del mismo nivel, tambin llamados tributarios, que ingresan en un multiplexor, tienen la misma bit rate nominal,

con una desviacin permitida, tpicamente, de +/- 100 bit en una transmisin de 2Mbit/s. Debido

a estas diferencias entre las bit rates de los tributarios diferentes, para efectuar el multiplexing se

introducen extrabits llamados de justificacin y otros bits de control.

El estndar PDH es una estructura rgida, es decir que para acceder a los tributarios de cualquier nivel es indispensable demultiplexar sucesivamente hasta el nivel de entrada del

tributario requerido. La introduccin de extrabits complica aun ms la recuperacin de cada

seal.

Estndares SDH y SONET.

La tcnica de multiplexacin SDH (Synchronous Digital Hierarchy, Jerarqua Digital Sincrnica JDS), se desarroll en los aos 70 con el propsito de mejorar la gestin de la red. Ella deriv de

la propuesta estadounidense SONET (Synchronous Optical NETwork, Red ptica Sincrnica) y

fue estandarizada por la ITU-T en las recomendaciones G707, 708,709.

La estructura base de la SDH es un bloque denominado modulo de transporte sincronico nivel 1 STM-1 (Synchronous Transport Module - level 1), con bit rate de 150 Mbit/s, que permite tratar

los datos que provienen de ambas las tipologas de multiplexacin existentes (el estndar europeo y el estadounidense).

El sistema puede coexistir con las tcnicas plesicronas existentes, lo que permite la sustitucin gradual de los sistemas precedentes.

Los niveles de multiplexacin superiores son llamados STM-2, STM-3, STM-n, y se obtienen

simplemente interponiendo los octetos de los frames de nivel inferior, determinndose de esta manera una tasa de informacin multiple ( bit rate mltiple) exacta del valor de inicio. Estos

niveles jerrquicos superiores son, por ejemplo STM-4, con 600Mbit/s y el STM-16, con 2,5

Gbit/s.

Sin duda, la caracterstica principal del SDH es la flexibilidad de la gestin de la red, con respecto a la transmisin y al enrutamiento de los datos.Adems, como est pensada para la utilizacin

conexiones en fibra ptica, esta tcnica posee un margen muy elevado en cuanto a ocupacin de

banda, y esto permite una estructura de control de errores ms eficaz.

Otro aspecto importante que diferencia la SDH de la PDH es la visibilidad de las seales es decir la posibilidad de acceso a las seales de medio o bajo nivel, sin que haya falta de demultiplexar el seal de alto nivel, porque con una oportuna tcnica de direccionamiento se

puede recuperar la seal en cualquier nivel.