TEMA III MULTICANALIZACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO TDM REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica TEMA III MULTICANALIZACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO TDM Aplicaciones en telefonía digital y TDM asíncrona

TDM-Sustentación Teórica Es un proceso básico en telefonía digital, ya que permite combinar diferentes señales de voz digitalizadas y enviarlas por el mismo canal de transmisión. De esta forma las señales digitales PCM se multiplexan formando lo que se conoce como tramas PCM.

Sustentación Teórica En este ejemplo, los multiplexores se representan como conmutadores rotatorios sincronizados que toman muestras de cada canal. En el emisor, se toman muestras periódicas de los 3 canales que una vez codificados se envían por la línea formando una trama. En el receptor, las muestras se entregan a sus respectivos canales, por lo que es necesario que ambos estén perfectamente sincronizados.

Definiciones En TDM, el flujo de datos de cada conexión de entrada se divide en unidades, donde cada unidad ocupa una ranura de tiempo de entrada. Una unidad puede ser un bit, un byte (una muestra en telefonía) o un bloque de datos.

Definiciones Cada unidad de entrada se convierte en una unidad de salida y ocupa una ranura de tiempo en la salida, denominada canal.

Definiciones La duración de una ranura de tiempo de salida es n veces más corta que la de entrada. Es decir, la unidad en la conexión de salida viaja más rápido.

Definiciones Las ranuras de tiempo se agrupan en tramas. Una trama consta de un ciclo completo de ranuras de tiempo, con una ranura (canal) dedicada a cada dispositivo emisor; es por esto que se denomina TDM síncrona.

Sincronización de tramas La implementación de TDM no es tan sencilla como FDM. La sincronización entre el multiplexor y el demultiplexor es un problema importante; si no están sincronizados, un bit de un canal puede ser recibido por un canal equivocado. Por esta razón se añaden uno o más bits de sincronización al comienzo de cada trama. Estos bits siguen un patrón, trama a trama, que permite al demultiplexor sincronizarse con el flujo entrante y así poder separar las ranuras de tiempo de forma adecuada. Ejemplo

Estándar Europeo TDM en telefonía digital – En las etapas de concentración – expansión de la conmutación telefónica digital, se utiliza TDM. Hay diferentes estándares; los más utilizados son el Europeo E1 y el Americano T1. Las señales telefónicas se agrupan en tramas E1 (estándar europeo). En una trama hay tantas ranuras de tiempo (time slot) como canales de entrada (30+2) Cada ranura es una palabra o paquete PCM y contiene 8 bits que corresponden a una muestra de voz del canal.

Estándar Europeo E1 TDM en telefonía digital – Estructura de la Trama E1 (PCM) En total tiene 256 bits

…. Jerarquía digital plesiócrona PDH PDH estándar europeo 30 E0 T E1 D En 1980, se establece una jerarquía para la obtención de tramas de mayor capacidad, a partir de la multiplexación de tramas de nivel inferior, denominada PDH (Jerarquía Digital Plesiócrona). PDH estándar europeo 64 kbps 2,048 Mbps 32 E0 E0 La multiplexación se produce bit a bit. 8,448 Mbps 4 E1 ó 128 E0 E1 30 T D M …. Módulos de transporte o tramas 34,368 Mbps 4 E2 ó 16 E1 E2 T D M 139,264 Mbps 4 E3 ó 64 E1 E3 Tributarios T D M Plesiócrono significa casi síncrono. Cada tributario viene de redes que tienen su propio reloj. Cuando llegan al MUX TDM deben sincronizarse. En PDH las señales son eléctricas y los medios físicos son cables coaxiales y enlaces de radio. E4 T D M

Multiplexación TDM estándar americano Las señales telefónicas se agrupan en tramas T1 (estándar americano). En una trama hay tantas ranuras de tiempo (time slot) como canales de entrada (24). Se añade un bit extra para sincronización. Tramas T1 Cada ranura es una palabra o paquete PCM y contiene 8 bits que corresponden a una muestra de voz del canal. Estructura de la trama T1 (PCM) En total tiene 193 bits

Ejemplo 1 – TDM síncrona En la figura, la tasa de datos para cada conexión de entrada es de 1 kbps. Si la unidad de multiplexación es 1 bit, calcule la duración de: Cada ranura de tiempo en la entrada, Cada ranura de tiempo en la salida y Cada trama Respuestas (a) 1 ms (b) 1/3 ms (c) 1 ms

Ejemplo 2 – TDM síncrona Cuatro conexiones de 1 kbps se multiplexan juntas. Una unidad es 1 bit. Encuentre: La duración de 1 bit antes de la multiplexación, La tasa de transmisión del enlace, La duración de una ranura de tiempo y La duración de la trama Respuestas (a) 1 ms (b) 4 kbps (c) 250 s (d) 1 ms

Ejemplo 3 – TDM síncrona Se multiplexan 4 canales utilizando TDM. Si cada canal envía 100 bytes/s y se multiplexa 1 byte por canal, muestre: La trama que viaja por el enlace El tamaño de la trama La duración de la trama y La tasa de bits para el enlace Respuestas (a) Ver figura (b) 32 bits (c) 1/100 s (d) 3,2 kbps

Ejemplo 4 – TDM síncrona En la figura, un multiplexor combina 4 canales de 100 kbps utilizando una ranura de tiempo de 2 bits. Muestre el flujo de salida. Calcule la duración de la trama. Calcule la tasa de bit del enlace. Calcule la duración de bit. Respuestas (a) Ver figura (b) 20 s (c) 400 kbps (d) 2,5 s

Gracias

Redes ópticas síncronas SDH A diferencia de PDH, en SDH las señales se multiplexan byte a byte de forma síncrona PDH La señal de reloj se extrae de una referencia común, un oscilador de cesio. Para mayor confiabilidad, este reloj se sincroniza con los sistemas GPS. SDH Ello permite que se pueda acceder de forma directa y simple a las señales multiplexadas, sin tener que “deshacer” todas las etapas de multiplexación. Las recomendaciones de la UIT-T (G.707 a 709) definen la tasa básica de transmisión en SDH: 155, 52 Mbps, referida como un STM-1 (Módulo de Transporte Síncrono). Importante.- SDH no nace para sustituir a PDH, sino para ser usado conjuntamente como medio de transporte en los enlaces que requieren mayor capacidad. Por ello, se ha previsto una forma estándar para transporta tramas PDH dentro de tramas SDH (hasta 3 E3 en una STM-1).

Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico 5.- Multiplexación SDH Los niveles de jerarquía superior se forman multiplexando a nivel de byte varias estructuras STM-1. Es así que se obtienen STM-4, STM-16, STM-64, etc. E3 155,52 Mbps 622,08 Mbps E1 . Codificador (scrambler) Conversor electro-óptico E1 STM-1 STM-4 E3 STM-1 STM-4 OC-48c STM-16 E3 STM-4 E3 STM-1 2488,32 Mbps STM-4 STM-1 N= 4, N=16, N= 64 y N=256. Multiplexor 4:1 Multiplexor 4:1 Tramas PDH Tramas SDH En esta figura se muestra un ejemplo análogo al anterior, pero utilizando en este caso la jerarquía SDH. En PDH existen unas restricciones en cuanto a la cantidad máxima de tramas de cada tipo que pueden acomodarse, que normalmente están bastante por debajo de lo que en principio cabría esperar de acuerdo a las capacidades de cada una. Por ejemplo, cuando se utiliza una trama STM-1 para transportar tramas E3 sólo es posible acomodar tres tramas E3, aunque por la capacidad parecería factible en principio que se pudieran transportar cuatro. También es posible ‘mezclar’ tramas de diferentes niveles en una misma trama SONET/SDH. Asi vemmos en el primer ejemplo que se utiliza una STM-1 para transportar una E3 y un conjunto de E1s. Tasas de bit estandarizadas.

3.- TDM asíncrona Ejemplo En TDM síncrona, cada entrada tiene una ranura reservada en la trama de salida. Esto puede ser ineficiente si algunas líneas de entrada no tienen datos que enviar. En TDM asíncrona, Las ranuras se asignan dinámicamente . Solo cuando una línea de entrada tiene datos que enviar obtiene una ranura en la trama de salida. Ejemplo En la figura se muestra cómo se multiplexan las ranuras de 3 canales de entrada. En el primer pulso de reloj, el canal 2 no tiene información que enviar, por lo que el multiplexor rellena la ranura con una celda del tercer canal.

FIN Ejemplo de aplicación de TDM asíncrona ATM es una tecnología de transporte utilizada en las redes de telecomunicaciones. Utiliza la TDM asíncrona para multiplexar los paquetes de datos que vienen de diferentes canales. Por eso se denomina modo de transferencia asincrona ATM. ¿Qué ocurre si la línea 1 utiliza paquetes grandes (normal en paquetes de datos) mientras que la 2 utiliza paquetes muy pequeños (normal en sonido y vídeo)? La mezcla de paquetes pequeños de voz y video con el tráfico de datos convencional crea retardos inaceptables y hace que los enlaces de paquetes compartidos no se puedan utilizar para voz y video. En ATM, los paquetes de diferentes tamaño se segmentan y reensamblan en unidades de igual longitud, llamadas celdas de 48 bytes (+ 5 bytes de control), las cuales se multiplexan en forma asíncrona. FIN