Técnicas Fundamentales de Multiplexación y Espectro Ensanchado

Multiplexación

La multiplexación es el conjunto de técnicas que permiten la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un único enlace de datos. N líneas de entrada envían sus flujos de transmisión a un multiplexor (MUX), que los combina en un único flujo. En el extremo receptor, el flujo se introduce en un demultiplexor (DEMUX), que separa el flujo en sus transmisiones componentes y los dirige a sus correspondientes líneas.

Tipos de Multiplexación

• Multiplexación por División de Frecuencia (FDM)

  Es una técnica analógica. Se utiliza cuando el ancho de banda de un enlace (en Hertzios, Hz) es mayor que los anchos de banda combinados de las señales a transmitir. Las señales generadas por cada dispositivo emisor se modulan usando distintas frecuencias portadoras. Estas señales moduladas se combinan en una única señal compuesta que será transportada por el enlace. Los canales deben estar separados por bandas de ancho de banda sin usar, denominadas bandas de guarda.

• Multiplexación por División de Longitud de Onda (WDM)

  Diseñada para utilizar la capacidad de alta tasa de datos de la fibra óptica. Es una técnica de multiplexación analógica que combina señales ópticas. Se combinan múltiples haces de luz en una única fibra en el multiplexor, haciendo la operación inversa en el demultiplexor.

• Multiplexación por División de Tiempo (TDM)

  Es una técnica de multiplexación digital que combina varios canales de baja tasa en uno de alta tasa.

  Aspectos Clave de TDM

  • Ranuras de tiempo y tramas: El flujo de datos de cada conexión de entrada se divide en unidades, donde cada unidad ocupa una ranura de tiempo de entrada.
  • Entrelazado: Se puede visualizar como dos conmutadores de rápida rotación, uno en el lado de la multiplexación y otro en el lado de la demultiplexación.
  • Ranuras vacías: Si un emisor no tiene datos que enviar, la ranura correspondiente en la trama de salida está vacía.
  • Gestión de la tasa de datos: Si las tasas de datos de entrada no son iguales se pueden emplear tres estrategias: multiplexación multinivel, asignación de múltiples ranuras, o inserción de pulsos (o inserción de bits).
  • Sincronización de tramas: Si el multiplexor y el demultiplexor no están sincronizados, un bit de un canal puede ser recibido por un canal equivocado.
  • Servicio de la señal digital (DS): Implementación TDM a través de una jerarquía de señales digitales por parte de las compañías telefónicas.
  • Líneas T: Líneas cuyas capacidades coinciden precisamente con las tasas de datos de los servicios DS-0 a DS-4.
  • Líneas T para la transmisión analógica: Las líneas T se pueden usar también para transmisión analógica, asumiendo que las señales analógicas son muestreadas y después multiplexadas.
  • Líneas E: Versión europea de las líneas T (cambian capacidades).
• Multiplexación Estadística por División del Tiempo

  Las ranuras de tiempo se asignan dinámicamente, mejorando el uso del ancho de banda. Solo cuando una línea de entrada tiene datos que enviar obtiene una ranura en la trama de salida. El número de ranuras en cada trama es menor que el número de líneas de entrada.

Espectro Ensanchado

Combina varias fuentes para obtener un ancho de banda mayor. Se diseñó para su uso en aplicaciones inalámbricas (LAN y WAN).

Principios

• El ancho de banda asignado a cada estación necesita ser bastante mayor que el necesario. Esto permite la redundancia.
• La expansión del ancho de banda original ha de ser hecha por un proceso que sea independiente de la señal original.

Técnicas

• Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia (FHSS)

  La señal se emite sobre una serie de frecuencias aparentemente aleatorias, saltando de frecuencia en frecuencia sincrónicamente con el transmisor. Los receptores no autorizados escucharán una señal ininteligible. Si se intentara interceptar la señal, solo se conseguiría para unos pocos bits.

• Espectro Ensanchado por Secuencia Directa (DSSS)

  Se reemplaza cada bit de datos por N bits utilizando un código de ensanchado. Cada bit tiene asignado un código de N bits, denominados chips, donde la tasa de chips es N veces la tasa de bits de datos.

  Secuencia de Barker

  También llamado código de dispersión o pseudorruido. Es una secuencia rápida diseñada para que aparezca aproximadamente la misma cantidad de 1 que de 0.