Multiplexación en Telecomunicaciones: Conceptos y Métodos Esenciales

Conceptos Fundamentales de Multiplexación

La multiplexación se refiere a la técnica de repartir un canal de comunicación, con una determinada capacidad, entre varios subcanales que presenten capacidades inferiores. Esto permite utilizar el mismo medio físico para la transmisión simultánea de múltiples comunicaciones, sin que estas se interfieran entre sí. De esta manera, se aprovecha la totalidad de la capacidad disponible del canal, obteniéndose un mayor rendimiento y un ahorro considerable de costos.

La demultiplexación es el proceso contrario u operación inversa a la multiplexación, es decir, consiste en volver a obtener cada uno de los subcanales que se están transmitiendo sobre el mismo canal.

Tipos de Multiplexación

Multiplexación por División de Frecuencia (FDM)

La Multiplexación por División de Frecuencia (FDM) consiste en repartir el ancho de banda de un único canal de comunicación entre varios subcanales independientes. A cada subcanal se le asigna un rango de frecuencias distinto, comprendido dentro del ancho de banda total disponible en el canal a repartir.

Normalmente, cada subcanal se separa del siguiente por una banda de protección o seguridad. Esta banda de protección evita que, si la frecuencia central de un canal se desplaza (por ejemplo, debido a imperfecciones en los clocks utilizados para generar la frecuencia de las portadoras), los subcanales adyacentes se solapen, previniendo así el denominado ruido de intermodulación.

Características de la FDM:

• Se aplica cuando el ancho de banda (BW) de un enlace es mayor que los anchos de banda combinados de las señales a transmitir.
• Es utilizada generalmente en señales analógicas.
• Se utilizan distintas frecuencias portadoras que no deben interferir con las frecuencias de los datos.
• Se utilizan bandas de protección.

Multiplexación por División de Tiempo (TDM)

La Multiplexación por División de Tiempo (TDM) es una técnica que consiste en dividir el tiempo de transmisión de un canal de comunicación en subcanales independientes. A cada subcanal se le asigna un intervalo de tiempo específico, dentro del tiempo de transmisión total, durante el cual la única información que se transmite por el medio pertenece a este subcanal. Se asigna toda la capacidad para transmitir un subcanal concreto durante el intervalo de tiempo reservado para él.

Características de la TDM:

• Generalmente para señales digitales.
• Se puede aplicar cuando la tasa de datos del enlace de transmisión (Tx) es mayor que la tasa de datos requerida por los dispositivos transmisores (Tx) y receptores (Rx).
• Se divide el enlace en el dominio del tiempo y no en el de la frecuencia.

Tipos de TDM:

• Síncrona: El multiplexor siempre asigna exactamente la misma ranura de tiempo para cada dispositivo, independientemente de si los dispositivos tienen datos que transmitir o no.
• Asíncrona o Estadística: El multiplexor utiliza una reserva dinámica bajo demanda de las ranuras, lo que permite ofrecer un servicio más eficiente que la síncrona.

Multiplexación por Longitud de Onda (WDM)

Para el caso de la Multiplexación por Longitud de Onda (WDM), se utiliza la velocidad de la luz. Básicamente, lo que se transporta son colores (longitudes de onda) a través de fibra óptica.

¿Cuál es la diferencia entre WDM y FDM? R: La principal diferencia radica en la magnitud de la frecuencia a trabajar; WDM opera en el espectro óptico, mientras que FDM lo hace en el espectro de radiofrecuencia o microondas.

Multiplexación por Código (CDM)

La Multiplexación por Código (CDM) es un método que permite multiplexar señales de fuentes independientes para ser emitidas simultáneamente sobre una misma banda de frecuencia. Es ampliamente utilizada en sistemas de comunicación inalámbrica (ej. DSSS 802.11b).

Esto se logra mediante una codificación ortogonal:

• Código: Digitalización de la señal.
• Ortogonalidad: El ángulo formado por los dos vectores de código debe ser de 90° (vectores perpendiculares), lo que asegura que las señales codificadas no se interfieran entre sí.

El código utilizado es pseudo-aleatorio y ortogonal. Los códigos pseudo-aleatorios deben cumplir ciertas características:

• Deben ser balanceados: la cantidad de 1s y 0s debe diferir a lo sumo en uno.
• Propiedad de aleatoriedad: La distribución de las rachas de bits (secuencias consecutivas de 1s o 0s) debe ser tal que la mitad de ellas tengan una longitud de un bit, un cuarto de dos bits, y un octavo de tres bits, y así sucesivamente.

Este formato requiere un mayor ancho de banda, ya que en el mismo tiempo se debe enviar más información. Sin embargo, se gana en seguridad en la red, ya que los datos solo pueden ser extraídos una vez que se realice la decodificación con la serie de bits correcta.