Aplicaciones de las Técnicas de Multicanalización

Aplicaciones de las Técnicas de Multicanalización.

Cuando hablamos de Multicanalización nos referimos a un dispositivo de telecomunicaciones, en el cual la entrada posee varios canales para datos y estos serán transmitidos por solo canal de salida, es decir, n número de entradas será transmitido en un único canal de salida. Pero se debe acotar que es necesario que en el otro extremo se realice todo el proceso contrario, es decir, una demulticanalización en donde la entrada se separe en varias salidas; la información a transmitir puede ser de datos, voz, video, etc.
Con esta técnica en cuanto a comunicación nos referimos, se puede satisfacer a todos los usuarios, existen dos métodos muy importantes de Multicanalización el TDM y el FDM.
TDM: (Multiplexación por División de Tiempo); es una técnica donde las señales se transmiten digitalmente, y cada una de las señales es muestreada en diferentes intervalos de tiempo, sumando las muestras resultantes para constituir una sola señal. Utiliza la modulación digital PCM, y su transmisión es en señales digitales PCM-TDM; se puede decir también que es una de las técnicas mas utilizadas en las comunicaciones.
FDM: (Multiplexación por División de Frecuencia); es una técnica donde las señales son transmitidas generalmente de forma analógica, dicha transmisión puede ser de diferentes bandas de frecuencia, pero de manera simultanea.
Como se dijo anteriormente el TDM, es una de las técnicas mas utilizadas en las comunicaciones, por lo tanto, una de sus aplicaciones es el TDT (Televisión Digital Terrestre); diseñado para la transmisión de emisiones de televisión, mediante codificaciones digitales y técnicas de modulación, a través de una red de repetidoras terrestres.
La Televisión digital Terrestre (TDT); por ser una transmisión mediante codificaciones digitales posee varias ventajas, una de ellas es que comprime la señal, y esto implica que necesite de un ancho de banda menor para su transmisión; otra de las ventajas es que posee una mejora de la calidad tanto en el sonido como en la imagen en el momento de la recepción, cabe destacar que la señal digital al igual que la analógica, son muy susceptibles a la distorsión, lo que pasa es que las señales digitales en su proceso de codificación disponen de elementos que permiten la detección y corrección de errores en las señales recibidas, en entornos esencialmente desfavorables.
En el sistema (TDT) se utiliza la técnica de TDM porque le facilita muchos aportes, en ellos cabe resaltar que; trabaja con señales digitales; permite la transmisión de mayor cantidad de canales en un mismo canal; las emisiones digitales soportan un significativo ahorro de energético por canal, esto implica una disminución de costos para los radiodifusores. Cuando varios operadores comparten un canal multiplexado, cada uno tiene derecho de negociar el ancho de banda que le corresponde para ofrecer los contenidos que desee; Por ejemplo, se puede emitir un flujo de vídeo, dos de audio (en dos idiomas a la vez), varios de datos (subtítulos en tres idiomas, subtítulos para sordos, en un partido información con las estadísticas de los jugadores, o en una carrera automovilística información de tiempos y posiciones, etc.).
En cada canal se emite un flujo MPEG-2, que puede contener un número de flujos de vídeo, audio y datos. Esto bajo la supervisión del grupo de estándares de codificación de audio y vídeo pactado por MPEG (grupo de expertos en imágenes en movimiento).
Cabe destacar que la Televisión Digital Terrestre (TDT), todavía no se emplea en Venezuela, pero se encuentra en proceso.
En conclusión comprendí que el TDM se emplea en una transmisión de Televisión Digital Terrestre (TDT), por que el mismo no considera importante la frecuencia (de hecho se puede transmitir varias frecuencias en un mismo canal), sino el intervalo de tiempo en cada una de las señales muestreadas.

Multicanalización y la tecnología SDH

La multiplexación es la habilidad para transmitir distintos canales de datos (voz, video, data) que provienen de diversos aparatos (transmisores y receptores) denominados canales de baja velocidad en un medio físico único (denominado canal de alta velocidad) sin interferirse entre si; esto es capaz gracias al uso de un dispositivo de multiplexado que combina las señales de los transmisores y las envía a través de un canal de alta velocidad. Que luego de viajar por ese único canal (canal de alta velocidad) llegan a otro dispositivo llamado demultiplexor que es el que comunica a los receptores con el canal de alta velocidad, para que así la información pueda llegar a los diferentes destinos.
Entre las características de los sistemas que utilicen la multicanalización podemos mencionar que permite que varios dispositivos compartan un mismo canal de comunicaciones, es útil para rutas de comunicaciones paralelas entre dos localidades, minimizan los costos del comunicaciones, al rentar una sola línea privada para comunicación, normalmente los multiplexores se utilizan en pares, un muxtliplexor en cada extremo del circuito, Los datos de varios dispositivos pueden ser enviados en un mismo circuito por un multiplexor. El multiplexor receptor separa y envía los datos a los apropiados destinos
Existen distintas formas de llevar a cabo la multiplexación (y su inverso, la demultiplexación). Las más utilizadas son: la multiplexación en el dominio del tiempo, la multiplexación en el dominio de la frecuencia, la multiplexación por código y la multiplexación en longitudes de onda. La multiplexación en el dominio del tiempo (TDMA) consiste en asignar a diferentes informaciones diferente duración de las tramas de guarda para no se mezclen. Este tipo de multiplexación se utiliza entrelazar diferentes informaciones digitales y formar un caudal mayor.
La multiplexación en el dominio de la frecuencia (FDMA) utiliza el procedimiento de la modulación para que cada información se sitúen sobre señales portadoras de diferente frecuencia. La multiplexación en el código (CDMA) mezcla la información con diferentes códigos ortogonales entre sí, de manera tal que sea posible recuperar la información haciendo la operación matemática adecuada con el código correspondiente.
La multiplexación en longitud de onda (WDMA) se podría calificar como una variante de la multiplexación en el dominio de la frecuencia realizada en frecuencias próximas a la luz, se basa en que una fibra óptica puede estar simultáneamente iluminada por varias fuentes luminosas (incluso aquellas que no se consideren luz visible) cada una de las cuales transporta información.

Entre los distintos sistemas que utilizan multicanalización se encuentra la telefonía que en sus primeros años utilizaba multiplexación por división en frecuencia o FDM (Frecuency Division Multiplexing) para transportar distintos canales telefónicos sobre un único medio (cable coaxial). La idea era modular cada canal telefónico en una frecuencia portadora distinta para desplazar las señales a rangos de frecuencia distintos. Estos sistemas analógicos actualmente han sido reemplazados por sistemas de transporte digital, donde la señal telefónica es digitalizada, es convertida en una trama de bits para su transmisión por la línea. Para ello la señal telefónica analógica es muestreada a una determinada frecuencia, cuantificada, codificada y después transmitida a una tasa binaria determinada.
Con la modulación de impulsos codificados o PCM (Pulse Code Modulation), que apareció en la primera década de los 60. PCM permite la utilización múltiple de una única línea por medio de la multiplexación por división en el tiempo o TDM (Time Division Multiplexing), consistente en segregar muestras de cada señal en ranuras temporales que el receptor puede seleccionar mediante un reloj correctamente sincronizado con el transmisor.
Generalmente, las señales que son multiplexadas proceden de fuentes distintas, pudiendo haber ligeras diferencias entre la velocidad real de los distintos flujos de información debidas a variaciones en los tiempos de propagación, falta de sincronización entre las fuentes, etc. Este tipo de señales no sincronizadas reciben el nombre de plesiócronas. La naturaleza plesiócrona de las señales requería de técnicas de relleno, consistentes en la reserva de una capacidad de transmisión superior a la requerida, para eliminar la falta de sincronismo.
El primer estándar de transmisión digital fue PDH (Plesicronus Digital Hierarchy) o JDP (Jerarquía Digital Plesiócrona), aparecido durante la década de los sesenta, durante los años 80 en que tuvo lugar la digitalización de las grandes redes públicas, los equipos PDH se instalaron masivamente por todo el mundo. No obstante, pronto se encontraron serias limitaciones como; La rigidez de las estructuras plesiócronas de multiplexación hacían necesaria la demultiplexación sucesiva de todas las señales de jerarquía inferior para poder extraer un canal de 64 Kbps. La baja eficiencia de este proceso, suponía baja flexibilidad en la asignación del ancho de banda y una mayor lentitud en el procesamiento de las señales por parte de los equipos.
La información de gestión que puede transportarse en las tramas PDH es muy reducida, lo cual dificulta la supervisión, control y explotación del sistema. La falta de compatibilidad entre los distintos sistemas PDH y la adopción de estándares propietarios por parte de los fabricantes, dificultaba la interconexión entre redes de incluso un mismo operador. Los grandes avances del hardware y software, así como la entrada de la fibra óptica como medio de transmisión, no eran aprovechados por los sistemas PDH.

Gracias a estas limitaciones resulto el desarrollo de SONET y SDH, ambas son tecnologías se basan en multiplexores digitales que, mediante técnicas de multiplexación por división en el tiempo o TDM permiten combinar varias señales digitales (denominadas señales de jerarquía inferior o señales tributarias) en una señal digital de velocidad superior.
Se denominada SDH (Syncronous Digital Hierachy) o JDS (Jerarquía Digital Síncrona) en Europa, y SONET (Syncronous Optical NETwork) en Norte América. Considerado como un estándar mundial que especifica las velocidades de transmisión, formato de las señales (tramas de 125 microsegundos), estructura de multiplexación, codificación de línea, parámetros ópticos, entre otros; así como normas de funcionamiento de los equipos y de gestión de red.

Debido a las altas velocidades transmitidas, la seguridad es un requisito a tener muy en cuenta en las redes de transporte. La solución de protección da lugar a los denominados anillos híbridos autoregenerables, en los cuales el tráfico se encamina simultáneamente por dos caminos, siendo recogido en el nodo destinatario. En caso de la caída de algún equipo intermedio o el corte de una fibra, el nodo destinatario conmutará al otro camino, lo cual es conseguido en menos de 50 ms. Las tramas SDH incorporan información de gestión de los equipos, es posible tanto la gestión local como la centralizada de sus redes. Esta gestión se realiza a través de las interfaces Q definidas por el ITU.

La gestión local atiende a un control descentrado de los distintos nodos, mediante sistemas de operación local. La centralizada, adecuada para entornos SDH puros sin PDH, se basa en el control de todos los nodos mediante un único sistema de operaciones central. La flexibilidad en el transporte de señales digitales de todo tipo permite la provisión de todo tipo de servicios sobre una única red SDH: servicio de telefonía, provisión de redes alquiladas a usuarios privados, creación de redes MAN y WAN, servicio de videoconferencia, distribución de televisión por cable, entre otros.

Actualmente se usan masivamente este tipo de tecnologia SDH en las redes de telecomunicaciones a nivel mundial, dandole al usuario en beneficio de, potenciar el desarrollo e implantación de sistemas de banda ancha de alta calidad y fiabilidad, sus beneficios directos recaerán sobre los explotadores de redes; entre estos: reducción de coste de los equipos de transmisión. Las razones principales son la posibilidad de integrar las funciones de transmisión, multiplexación e interconexión en un solo equipo; y la alta competencia entre proveedores de equipos debida a la alta estandarización de SDH.

El acceso directo a las señales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles. La sencilla explotación debida a la incorporación de información de gestión adicional en las tramas de información de datos lo cual permite el mantenimiento centralizado, rápida y exacta localización de averías, el reencaminamiento automático, la monitorización permanente de la calidad del circuito.

La amplia gama de anchos de banda de transmisión y la posibilidad de acceder directamente a las señales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles inferiores, permiten la creación de una infraestructura de red muy flexible y uniforme. La compatibilidad multifabricante a nivel de interfaces de transporte y de explotación, lo cual garantizará la integración de las redes de los distintos operadores.

La convergencia con ATM e IP, y la capacidad de interfuncionamiento simultáneo con PDH. Como única desventaja de SDH se tiene que los menores anchos de banda soportados frente a la DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) o multiplexación por división en longitud de onda. La DWDM es una novedosa tecnología de transmisión, aún inmadura y poco estandarizada, consistente en la multiplexación de varias señales ópticas, cada una a una longitud de onda o frecuencia óptica diferente, sobre la misma fibra, permitiendo aprovechar el caro y escaso tendido de fibra óptica monomodo convencional existente. Los anchos de banda comercialmente disponibles actualmente mediante DWDM, llegan hasta los 400 Gbps, resultado de multiplexar 40 canales SDH STM-64.