miércoles, 26 de abril de 2023

CONMUTACIÓN Y MULTIPLEXACIÓN EN REDES DE BA

 

INTRODUCCIÓN

En este trabajo analizaré el tipo de multiplexación y de conmutación utilizado por ADSL y por VSAT.

He escogido estas dos tecnologías de banda ancha porque son tecnologías que son o han sido muy empleadas.

ADSL (acrónimo en inglés de Asymmetric Digital Subscriber Line, Línea de abonado digital asimétrica) es un tipo de tecnología de línea de abonado digital DSL. Consiste en la transmisión de datos digitales apoyada en el cable de pares simétricos de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado (Red Telefónica Conmutada, PSTN).

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Actualmente está siendo sustituido por la fibra óptica, que permite un flujo elevado de datos, resulta de fácil instalación, no produce interferencias, es más ligero y presenta mayor seguridad de conexión.

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La tecnología satélite VSAT, usa un tipo de antena que recibe y transmite datos y que por su sigla en inglés significa Terminal de Apertura Muy Pequeña. Esta antena consta de pequeños terminales que se pueden instalar en sitios dispersos y conectarse a un Hub central gracias a un satélite.

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ADSL- MULTIPLEXACIÓN

Para soportar múltiples canales sobre la  misma línea de abonado, los módems ADSL dividen el ancho de banda disponible de la línea telefónica mediante multiplexación por división en frecuencia (FDM, Frequency Division Multiplexing) y multiplexación por división en el tiempo (TDM, Time Division Multiplexing).

Mediante FDM se asigna una banda del canal de datos ascendente y otra banda para el descendente, y estas son divididas a su vez en uno o más subcanales mediante TDM.

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FDM es una técnica de multiplexación que divide el ancho de banda disponible en varias subbandas de frecuencia que no se superponen, cada una de las cuales puede transportar una señal que es generada y modulada por uno de los dispositivos emisores. Por lo tanto, FDM permite transmisiones simultáneas a través de un medio de comunicación común. Las bandas de frecuencia están separadas entre sí por bandas de frecuencias no utilizadas llamadas bandas de protección, para evitar la superposición de señales.

Las señales moduladas se combinan mediante un multiplexor (MUX) en el extremo de envío. La señal combinada se transmite a través de un canal de comunicación, lo que permite la transmisión simultánea de múltiples flujos de datos independientes. Al final de la recepción, las señales individuales se extraen de la señal combinada mediante el proceso de demultiplexación.

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TDM divide el ancho de banda de un único enlace en intervalos de tiempo separados. Transmite dos o más canales (flujo de datos) por el mismo enlace al asignar un intervalo de tiempo diferente para la transmisión de cada canal. Los canales se turnan para usar el enlace.

TDM es un concepto de capa física, no tiene en cuenta la naturaleza de la información que se multiplexa en el canal de salida. Por lo tanto es independiente del protocolo de capa 2 que usaron los canales de entrada.

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ADSL- CONMUTACIÓN

ADSL utiliza conmutación de paquetes, y es capaz de manejar flujos de paquetes de varios megabits.

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Con el empleo de conmutación de paquetes obtiene una gran eficiencia, ya que generalmente el tráfico generado/enviado por/hacia los usuarios tiene un comportamiento de ráfagas, al contrario de lo que ocurre con una llamada telefónica tradicional sobre una red de conmutación de circuitos, en la que cuando marcamos el número de teléfono de otra persona, aunque no hablemos, tenemos reservado el canal hasta que uno de los dos interlocutores finalice la conexión.

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En la conmutación de paquetes los datos o la información que se transmite es ensamblada previamente en paquetes. Cada uno de los paquetes se transmite de manera individual y va a poder seguir rutas distintas para llegar al destino. En cuanto lo hacen, esos paquetes son de nuevo re-ensamblados.

La conmutación de paquetes es más eficiente que la de circuitos y más adecuada para los datos que se no son en tiempo real, como en una página web, el correo electrónico, archivos, etc.

Existen dos modalidades dentro de la conmutación de paquetes:

·        Modo conmutación de paquetes sin conexión o datagramas:

Cada paquete se va a enrutar de modo individual, no va a haber una ruta dedicada para los paquetes, de manera que los paquetes pueden seguir rutas distintas y ser entregados fuera de orden. Se usa un protocolo UDP, el cual no proporciona ninguna garantía.

·        Modo de conmutación de paquetes orientada a la conexión o conmutación de circuitos virtuales: Es una transmisión orientada a conexión y por lo tanto precisa de una fase de configuración para cada nodo que esté involucrado antes que exista la transferencia de cualquiera de los paquetes. El protocolo que se usa para el transporte es TCP, con lo cual se garantiza que los datos lleguen de modo correcto y en orden.

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VSAT- MULTIPLEXACIÓN

Las técnicas de multiplexación más empleadas por VSAT son FDM, TDM y CDM. [10]

De entre estas tres técnicas, VSAT emplea mayoritariamente TDM, en concreto los paquetes se suelen enviar a través de un satélite de acceso aleatorio/acceso múltiple por división de tiempo (RA/TDMA).

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FDM: Multiplexación por división en frecuencia. Se asigna parte del ancho de banda a cada portadora. Se necesita una zona de guarda entre las diferentes frecuencias, con lo que se desperdicia algo del ancho de banda.

TDM: Multiplexación por división en el tiempo.  Se asigna todo el ancho de banda a cada portadora durante un espacio de tiempo limitado llamado slot. Los slots forman  una estructura periódica llamada trama de TDM. Uno de los problemas que nos encontramos son los sincronismos de las diferentes fuentes de portadoras.

CDM: Multiplexación por división de código. Las portadoras pueden transmitir continuamente ocupando todo el ancho de banda.

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CDM es un tipo de multiplexación bastante compleja, basada en el uso de distintas codificaciones para cada canal, que pueden ser transmitidos compartiendo tiempo y frecuencia simultáneamente. Hacen uso de complejos algoritmos de codificación. 

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VSAT- CONMUTACIÓN

VSAT, “very small aperture terminal”, es utilizada en redes de conmutación de paquetes. Dicho tipo de conmutación ha sido explicado en el apartado “ADSL-Conmutación”.

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CONCLUSIONES

Tras el estudio realizado en este trabajo podemos concluir que ambas tecnologías de banda ancha, ADSL y VSAT emplean como método de conmutación la conmutación de paquetes, y en cuanto a las técnicas de multiplexación empleadas por cada uno ADSL emplea FDM y TDM, mientras que VSAT a mayores de estas dos también emplea CDM. Cada una de estas técnicas de multiplexación tienen sus ventajas y sus desventajas y será más apropiada una u otra en función de su aplicación, pues FDM comparte el ancho de banda y desperdicia algo de este, TDM emplea todo el ancho de banda pero encuentra problemas en el sincronismo, y en CDM se transmite todo el tiempo ocupando todo el ancho de banda pero es más complejo.

REFERENCIAS

[1]: “Línea de abonado digital asimétrica” – Wikipedia. Dirección URL:

https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea_de_abonado_digital_asim%C3%A9trica#Desventajas

[2]: “¿Cuál es la diferencia entre ADSL y fibra óptica?”- Selectra. Dirección URL:

https://selectra.es/internet-telefono/que-es/fibra-optica-o-adsl

[3]: “Tecnología satelital VSAT: ¿Qué es y cómo funciona?”- AXESS Networks- Dirección URL:

https://axessnet.com/tecnologia-satelital-vsat-que-es/

[4]: “La tecnología de acceso ADSL”- Ramón Jesús Millán Tejedor- Dirección URL:

https://www.ramonmillan.com/tutoriales/adsl.php#:~:text=Para%20soportar%20m%C3%BAltiples%20canales%20sobre,TDM%20(Time%20Division%20Multiplexing)%2C

[5]: “¿Qué es la multiplexación por división de frecuencia – FDM?" Guía completa” – Industry Surfer. Dirección URL:

https://industrysurfer.com/blog-industrial/que-es-la-multiplexacion-por-division-de-frecuencia-fdm-guia-completa/

[6]: “Time-Division Multiplexing”. Dirección URL:

https://www.sapalomera.cat/moodlecf/RS/4/course/module3/3.1.1.4/3.1.1.4.html

[7]: “Broadband access: "When will it happen and how will it impact backbone networks"- P.E.White- Publicado por IEEE. Dirección URL:

https://ieeexplore.ieee.org/document/657266

[8]: “Y así es como funciona el DSL”- Átomos y bits. Dirección URL:

https://atomosybits.com/y-asi-es-como-funciona-el-adsl/

[9]: “Conmutación de circuitos y paquetes (en redes)”- José Luis R.- 247 tecno. Dirección URL:

https://247tecno.com/conmutacion-de-circuitos-y-paquetes/

[10]: “Redes VSAT (Terminal de Apertura Muy Pequeña)”- Mario Casado García, Francisco Camazón Rodriguez- Universidad de Valladolid. Dirección URL:

https://www.studocu.com/es/document/uned/redes/redes-vsat-detalle/20948966

[11]: “VSAT communications networks-an overview”- D. Chakraborty. Publicado por IEEE. Dirección URL:

https://ieeexplore.ieee.org/document/449

[12]: “Vsat- Star-shaped networks”- Slideshare. Dirección URL:

https://es.slideshare.net/eantony/vsatoctubre1

[13]: “Real-time adaptive packet compression scheme for high latency network”- Tan Ling Sun, Tan Chong Eng, Lau Sei Ping- Publicado por IEEE. Dirección URL:

https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6222676

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