5.1 TDM Division de tiempo.
La multiplexación por
división de tiempo (MDT) o (TDM), del inglés Time División
Multiplexing, es el tipo de multiplexación más
utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En
ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo
total (intervalo de tiempo).
En este circuito, las
entradas de seis canales llegan a los denominados interruptores de canal, los
cuales se cierran de forma secuencial, controlados por una señal de reloj, de
manera que cada canal es conectado al medio de transmisión durante un tiempo
determinado por la duración de los impulsos de reloj.
En el extremo distante, el
desmultiplexor realiza la función inversa, esto es, conecta el medio de
transmisión, secuencialmente, con la salida de cada uno de los seis canales
mediante interruptores controlados por el reloj del demultiplexor. Este reloj
del extremo receptor funciona de forma sincronizada con el del multiplexor del
extremo emisor mediante señales de temporización que son transmitidas a través
del propio medio de transmisión o por un camino.
Acceso múltiple por división
de tiempo
El Acceso múltiple por
división de tiempo (Time Division Multiple Access o TDMA, del
inglés) es una técnica de múltiplexación que
distribuye las unidades de información en ranuras ("slots") alternas
de tiempo, proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias.
También se podría decir que
es un proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de la tasa de
datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por
los dispositivos emisores y receptores. En este caso, múltiples transmisiones
pueden ocupar un único enlace subdividiéndole y entrelazándose las porciones.
Esta técnica de
multiplexación se emplea en infinidad de protocolos, sola o en combinación de
otras, pero en lenguaje popular el término suele referirse al estándar D-AMPS de telefonia celular empleado en América.
Uso en telefonía celular
Véanse también: Digital AMPS y GSM.
Mediante el uso de TDMA se
divide un único canal de frecuencia de radio en
varias ranuras de tiempo (seis en D-AMPS y PCS, ocho en GSM). A cada persona
que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la
transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal
simultáneamente sin interferir entre sí.
Existen varios estándares
digitales basados en TDMA, tal como TDMA D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone
System), TDMA D-AMPS-1900, PCS-1900 (Personal Communication
Services), GSM (Global
System for Mobile Communication, en el que se emplea junto con saltos en
frecuencia o frequency hopping ), DCS-1800 (Digital Communications
System) y PDC (Personal Digital Cellular).
5.2 FDM Division por frecuencia
La multiplexación por división de frecuencia (MDF) o (FDM), del inglés
Frequency Division Multiplexing, es un tipo de multiplexación utilizada
generalmente en sistemas de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento
es la siguiente: 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 simultánea por un solo medio de transmisión. Así se pueden
transmitir muchos canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de
transmisión de banda ancha.
El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a un sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión. Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las demás. En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta de portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz.
Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las emisoras de televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las transmisiones de cada estación son independientes de las demás.
Una variante de MDF es la utilizada en fibra óptica, donde se multiplexan señales, que pueden ser analógicas o digitales, y se transmiten mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, dando lugar a la denominada multiplexación por división de longitud de onda, o WDM del inglés Wavelength Division Multiplexing.
El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a un sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión. Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de frecuencias de 535 a 1605 kHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las demás. En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta de portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz.
Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las emisoras de televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las transmisiones de cada estación son independientes de las demás.
Una variante de MDF es la utilizada en fibra óptica, donde se multiplexan señales, que pueden ser analógicas o digitales, y se transmiten mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, dando lugar a la denominada multiplexación por división de longitud de onda, o WDM del inglés Wavelength Division Multiplexing.
5.3 WDM Division de longitud
La multiplexación por división de longitud de onda (WDM, del inglés
Wavelength Division Multiplexing) es una tecnología que multiplexa varias
señales sobre una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferente
longitud de onda, usando luz procedente de un láser o un LED.
Este término se refiere a una portadora óptica (descrita típicamente por su longitud de onda) mientras que la multiplexación por división de frecuencia generalmente se emplea para referirse a una portadora de radiofrecuencia (descrita habitualmente por su frecuencia). Sin embargo, puesto que la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, y la radiofrecuencia y la luz son ambas formas de radiación electromagnética, la distinción resulta un tanto arbitraria.
El dispositivo que une las señales se conoce como multiplexor mientras que el que las separa es un demultiplexor. Con el tipo adecuado de fibra puede disponerse un dispositivo que realice ambas funciones a la vez, actuando como un multiplexor óptico de inserción-extracción.
Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985 y combinaban tan sólo dos señales. Los sistemas modernos pueden soportar hasta 160 señales y expandir un sistema de fibra de 10 Gb/s hasta una capacidad total 25,6 Tb/s sobre un solo par de fibra.
Tipos
WDM puede ser de dos tipos:
Densa (DWDM, ‘Dense’ WDM): Muchas longitudes de onda y larga distancia
Ligera (CWDM ‘Coarse’ WDM): Pocas longitudes de onda y entornos metropolitanos
Este término se refiere a una portadora óptica (descrita típicamente por su longitud de onda) mientras que la multiplexación por división de frecuencia generalmente se emplea para referirse a una portadora de radiofrecuencia (descrita habitualmente por su frecuencia). Sin embargo, puesto que la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, y la radiofrecuencia y la luz son ambas formas de radiación electromagnética, la distinción resulta un tanto arbitraria.
El dispositivo que une las señales se conoce como multiplexor mientras que el que las separa es un demultiplexor. Con el tipo adecuado de fibra puede disponerse un dispositivo que realice ambas funciones a la vez, actuando como un multiplexor óptico de inserción-extracción.
Los primeros sistemas WDM aparecieron en torno a 1985 y combinaban tan sólo dos señales. Los sistemas modernos pueden soportar hasta 160 señales y expandir un sistema de fibra de 10 Gb/s hasta una capacidad total 25,6 Tb/s sobre un solo par de fibra.
Tipos
WDM puede ser de dos tipos:
Densa (DWDM, ‘Dense’ WDM): Muchas longitudes de onda y larga distancia
Ligera (CWDM ‘Coarse’ WDM): Pocas longitudes de onda y entornos metropolitanos
5.4 CDM Division de codigo
La multiplexación por división de código, acceso múltiple por división
de código o CDMA (del inglés Code Division Multiple Access) es un término
genérico para varios métodos de multiplexación o control de acceso al medio
basado en la tecnología de espectro expandido.
Habitualmente se emplea en
comunicaciones inalámbricas (por radiofrecuencia), aunque también puede usarse
en sistemas de fibra óptica o de cable.
Uno de los problemas que resolver en comunicaciones de datos es cómo repartir entre varios usuarios el uso de un único canal de comunicación o medio de transmisión, para que puedan gestionarse varias comunicaciones al mismo tiempo. Sin un método de organización, aparecerían interferencias que podrían bien resultar molestas, o bien directamente impedir la comunicación. Este concepto se denomina multiplexado o control de acceso al medio, según el contexto.
Se aplica el nombre "multiplexado" para los casos en que un sólo dispositivo determina el reparto del canal entre distintas comunicaciones, como por ejemplo un concentrador situado al extremo de un cable de fibra óptica; para los terminales de los usuarios finales, el multiplexado es transparente. Se emplea en cambio el término "control de acceso al medio" cuando son los terminales de los usuarios, en comunicación con un dispositivo que hace de modo de red, los que deben usar un cierto esquema de comunicación para evitar interferencias entre ellos, como por ejemplo un grupo de teléfonos móviles en comunicación con una antena del operador.
Para resolverlo, CDMA emplea una tecnología de espectro expandido y un esquema especial de codificación, por el que a cada transmisor se le asigna un código único, escogido de forma que sea ortogonal respecto al del resto; el receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo, pero gracias al esquema de codificación (que emplea códigos ortogonales entre sí) puede seleccionar la señal de interés si conoce el código empleado.
Otros esquemas de multiplexación emplean la división en frecuencia (FDMA), en tiempo (TDMA) o en el espacio (SDMA) para alcanzar el mismo objetivo: la separación de las distintas comunicaciones que se estén produciendo en cada momento, y evitar o suprimir las interferencias entre ellas. Los sistemas en uso real (como IS-95 o UMTS) suelen emplear varias de estas estrategias al mismo tiempo para asegurar una mejor comunicación.
Una analogía posible para el problema del acceso múltiple sería una habitación (que representaría el canal) en la que varias personas desean hablar al mismo tiempo. Si varias personas hablan a la vez, se producirán interferencias y se hará difícil la comprensión. Para evitar o reducir el problema, podrían hablar por turnos (estrategia de división por tiempo), hablar unos en tonos más agudos y otros más graves de forma que sus voces se distinguieran (división por frecuencia), dirigir sus voces en distintas direcciones de la habitación (división espacial) o hablar en idiomas distintos (división por código, el objeto de este artículo): como en CDMA, sólo las personas que conocen el código (es decir, el "idioma") pueden entenderlo.
La división por código se emplea en múltiples sistemas de comunicación por radiofrecuencia, tanto de telefonía móvil (como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión de datos (WiFi) o navegación por satélite (GPS).
Uno de los problemas que resolver en comunicaciones de datos es cómo repartir entre varios usuarios el uso de un único canal de comunicación o medio de transmisión, para que puedan gestionarse varias comunicaciones al mismo tiempo. Sin un método de organización, aparecerían interferencias que podrían bien resultar molestas, o bien directamente impedir la comunicación. Este concepto se denomina multiplexado o control de acceso al medio, según el contexto.
Se aplica el nombre "multiplexado" para los casos en que un sólo dispositivo determina el reparto del canal entre distintas comunicaciones, como por ejemplo un concentrador situado al extremo de un cable de fibra óptica; para los terminales de los usuarios finales, el multiplexado es transparente. Se emplea en cambio el término "control de acceso al medio" cuando son los terminales de los usuarios, en comunicación con un dispositivo que hace de modo de red, los que deben usar un cierto esquema de comunicación para evitar interferencias entre ellos, como por ejemplo un grupo de teléfonos móviles en comunicación con una antena del operador.
Para resolverlo, CDMA emplea una tecnología de espectro expandido y un esquema especial de codificación, por el que a cada transmisor se le asigna un código único, escogido de forma que sea ortogonal respecto al del resto; el receptor capta las señales emitidas por todos los transmisores al mismo tiempo, pero gracias al esquema de codificación (que emplea códigos ortogonales entre sí) puede seleccionar la señal de interés si conoce el código empleado.
Otros esquemas de multiplexación emplean la división en frecuencia (FDMA), en tiempo (TDMA) o en el espacio (SDMA) para alcanzar el mismo objetivo: la separación de las distintas comunicaciones que se estén produciendo en cada momento, y evitar o suprimir las interferencias entre ellas. Los sistemas en uso real (como IS-95 o UMTS) suelen emplear varias de estas estrategias al mismo tiempo para asegurar una mejor comunicación.
Una analogía posible para el problema del acceso múltiple sería una habitación (que representaría el canal) en la que varias personas desean hablar al mismo tiempo. Si varias personas hablan a la vez, se producirán interferencias y se hará difícil la comprensión. Para evitar o reducir el problema, podrían hablar por turnos (estrategia de división por tiempo), hablar unos en tonos más agudos y otros más graves de forma que sus voces se distinguieran (división por frecuencia), dirigir sus voces en distintas direcciones de la habitación (división espacial) o hablar en idiomas distintos (división por código, el objeto de este artículo): como en CDMA, sólo las personas que conocen el código (es decir, el "idioma") pueden entenderlo.
La división por código se emplea en múltiples sistemas de comunicación por radiofrecuencia, tanto de telefonía móvil (como IS-95, CDMA2000, FOMA o UMTS), transmisión de datos (WiFi) o navegación por satélite (GPS).
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