Instituto Politécnico Nacional Multiplexación,

Concentración y Conmutación

Profesor: Medina Ballesteros Salvador

Equipo 4

Integrantes:

Lara Marmolejo Atzin. Sánchez Vallejo Karla

Berenice Toledo Guizar Pablo

Gilberto

Grupo: 7CM5

Turno: Matutino

Multiplexaje

Se le denomina multiplexar a la función de repartir, según una ley fija en el tiempo, un único canal de comunicaciones de capacidad C entre n subcanales de entrada de capacidades C i, cuya suma de velocidades no puede superar el valor de C.

Ventajas:

Ahorro de costos en el uso de circuitos de transmisión. Proporciona una solución rápida a los problemas derivados de la crisis del ancho de banda

generada por el incremento del uso de las redes de telecomunicaciones. Utilización plena del ancho de banda disponible que cada medio de comunicaciones está

en capacidad de proporcionar. La necesidad que existe de enviar varios mensajes simultáneos entre dos puntos.

Existen tres técnicas de multiplexado:

Multiplexado por división de frecuencia (FDM) Multiplexado por división de tiempo (TDM) Multiplexado por división de tiempo estadística (STDM)

Multiplexado por división de frecuencia (FDM)

Esta técnica consiste en dividir el ancho de banda usado para la transmisión por un único canal de comunicaciones en subcanales de comunicaciones independientes entre sí, donde a cada subcanal se le asigna un rango de frecuencias diferente, pero comprendido en el ancho de banda total

disponible en el canal. Entre cada subcanal existe una banda de protección para evitar el ruido de intermodulación.

Es la técnica más antigua por lo que su uso está prácticamente desapareciendo.

Multiplexado por división de tiempo (TDM)

Técnica que consiste en dividir el tiempo de transmisión de una secuencia de datos transmitida por un único canal de comunicaciones independientes entre sí, donde a cada subcanal se le asigna un segmento de dicho tiempo.

Esta técnica es usada en casi la totalidad de los sistemas de transmisión de telecomunicaciones.

Multiplexado por división de tiempo estadística (STDM)

Esta técnica aprovecha los tiempos muertos de transmisión en las líneas de comunicaciones. A diferencia del multiplexado por división de tiempo, esta técnica en los tiempos libres de

transmisión, por inactividad de algún terminal, envía caracteres de los otros terminales que sí se encuentran activos. Las tramas se envían a la línea de transmisión asincrónicamente en lugar de enviarse con periodicidad fija.

Concentradores

Los concentradores, los ruteadores y los switches son el hardware de conectividad puro que se ve con más frecuencia (son puros en el sentido de que solo se utilizan en la conectividad de redes sin algún propósito). La mayoría de las personas se refieren a este tipo de equipo como dispositivos de conectividad de redes, ya que para ello sirven. Estos son los dispositivos a los que se conectan todos los cables de la red y que transportan los datos a través de las capas físicas, de enlace de datos y de red del modelo OSI.

Un hub o concentrador es un dispositivo de conexión central que conecta equipos en topología estrella mediante un gran número de cables de red provenientes de las computadoras cliente.

Normalmente el tamaño de concentrador común soporta 24 conexiones de red, pero los hay entre 8 y 12 puertos a los que se conectan los equipos de la red; también existen concentradores de tamaños muy variados y pueden soportar desde dos computadoras hasta grandes concentradores a los que pueden conectarse 60 computadoras o más; algunas veces se les llama repetidores multipuerto. Todas las conexiones de red de un concentrador hablan a través de un único alambre lógico y están sujetas a interferencia por parte de otras computadoras conectadas al mismo concentrador.

Algunas de sus características son:

Permiten concentrar todas las estaciones de trabajo (equipos clientes) pueden gestionar los recursos compartidos hacia los equipos clientes Cuentan con varios puertos RJ45 integrados, desde 4, 8, 16 y hasta 32

Son necesarios para crear las redes tipo estrella (todas las conexiones de las computadoras se concentran en un solo dispositivo)

Permiten la repetición de la señal y son compatibles con la mayoría de los sistemas operativos de red

Pueden ser interconectados entre sí, conectándose a otros Hubs y permitir la salida de datos (conexión en cascada), por medio del último puerto RJ45

Una variedad del concentrador es una unidad de acceso multiestacion (MAU, Multistation Access Unit), conocida también como concentrador Token Ring, utilizada para conectar equipos habituales en las redes modernas y, se suelen clasificar como pasivos, activos e híbridos. Un concentrador pasivo no procesa datos, Solo funcionan como punto de conexión y no amplían ni regeneran las señales como por ejemplo un panel de conexión; una ventaja muy importante de esta clase de concentradores es que no requieren energía eléctrica para funcionar. Por el contrario, los concentradores activos también llamados repetidores, regeneran y retransmiten señales de la misma manera que lo hace un repetidor, siempre requieren estar conectados a la corriente eléctrica para funcionar además, generan los datos para mantener una intensidad de señal adecuada. Cada día son más los concentradores que admiten diferente tipo de cableado de red a este tipo de concentradores se les denomina concentradores híbridos. Algunos concentradores también pueden controlar tareas adicionales, como el uso de puentes, enrutamiento y conmutación. Los sistemas basados en concentradores son versátiles y ofrecen varias ventajas sobre los sistemas que no usan concentradores. Por ejemplo, con una topología de bus normal, una rotura en el cable afectara al funcionamiento de la red. Sin embargo, en el caso de los concentradores, una rotura en cualquiera de los cables conectados al concentrador solo afectará a ese sector limitado de la red.

Hay muchos tipos de concentradores (hubs) de redes. El concentrador más simple realiza una centralización de la red, permitiendo que la red de bus Ethernet y la red token ring puedan conectarse como una topología estrella. Los concentradores más complejos se utilizan para sustituir a los puentes y a los enrutadores, y reducir la congestión de la red. La mayoría de los concentradores (hubs) funcionan como concentradores activos debido a que amplifican y vuelven a sincronizar una señal, siempre que pasa por el concentrador. Los concentradores avanzados proporcionan conexionado de alta velocidad para redes FDDI, Fast Ethernet, frame relay y ATM. En general, los concentradores realizan las funciones siguientes:

Son una unidad central desde la que se conectan múltiples nodos en una red Permiten que un gran número de ordenadores se puedan conectar en una única LAN Reducen la congestión mediante un diseño de red centralizado Proporcionan servicios multiprotocolo, tales como conectar una red Ethernet y una FDDI Posibilitan la comunicación de gran velocidad Permiten la conexión de varios tipos de medios de transmisión (por ejemplo, el cable

coaxial, el cable de par trenzado y la fibra óptica)

Algunos ejemplos de concentradores son:

1. Concentradores 10BASE-T

Es uno de los concentradores más básicos, que se utiliza en las redes LAN Ethernet. También es una de las formas más comunes de conectar grupos de trabajo en grandes y pequeñas redes LAN. Un concentrador 10BASE-T utiliza una topología en estrella para conectar los ordenadores al concentrador central.

2. Concentradores Conmutados

Estos permiten incrementar de manera significativa el tráfico de una red de 4 Mbps, 10 Mbps o 16 Mbps, utilizando toda la capacidad de ancho de banda. Este tipo de concentradores permiten que se pueda separar una red en muchos segmentos más pequeños, cada uno de ellos independiente de los demás, y cada uno puede soportar que se realice transmisión de paquetes a una velocidad normal. No se necesitan quipos de red adicionales. Los concentradores conmutados pueden instalarse en las redes LAN que forman parte de las redes WAN, cuando en estas se aumenta el tráfico de red. El concentrador conmutado puede dividir el ancho de banda de la red en dos o más segmentos. Esto significa que el rendimiento de la red es, por lo menos, el doble y a veces incluso más, dependiendo de las posibilidades del conmutador.

3. Concentradores Modulares e Inteligentes

Un concentrador inteligente tiene la capacidad para administrar la red y para realizar funciones de monitorización. Un concentrador modular contiene una tarjeta de interconexión para que puedan insertarse módulos diferentes, tales como enrutadores, sincronizadores, puentes y módulos ATM. La tarjeta de interconexión es la tarjeta principal de un equipo modular, que contiene slots para poder conectar las tarjetas modulares. La tarjeta de interconexión realiza la conexión de las tarjetas modulares y proporciona la tensión eléctrica.

Conmutación

La conmutación es el proceso por el cual se pone en comunicación un usuario con otro, a través de una infraestructura de comunicaciones compartida entre todas las terminales y cuyo objetivo es la transferencia de información

La conmutación se considera como la acción de establecer una vía, un camino de extremo a extremo entre dos puntos, un transmisor y un receptor, permitiendo la entrega de información desde el origen hasta el destino requerido.

En general se dispone de dos técnicas básicas de conmutación:

Conmutación de circuitos Conmutación de paquetes

Conmutación de circuitos

En primer lugar se establece un circuito para la comunicación entre los puntos que se desean conectar. Esta conmutación también es llamada conmutación de línea. El circuito físico de extremo a extremo consta de varios enlaces o circuitos de transmisión conectados a través de conmutadores intermediarios, o nodos que traspasan la información. Los enlaces en los nodos están normalmente multiplexados; la multiplexación que utiliza es multiplexación por división de frecuencia (FDM) o multiplexación por división de tiempo (TDM). En consecuencia a lo anterior podemos enunciar que la conmutación de circuito consta de tres fases:

1. Establecimiento del circuito. Se establece un circuito extremo a extremo (estación a estación) enviando una solicitud entre nodos para hacer el enlace, reservando un canal libre de enlace utilizando TDM o FDM.

2. Transferencia de datos. Tras el establecimiento de datos del circuito se puede transmitir desde transmisor hasta receptor por medio de la red. Los datos pueden ser analógicos o digitales, dependiendo de la naturaleza de la red. La tendencia actual es la utilización de transmisiones binarias tanto de voz como de datos.

3. Desconexión de datos. Tras la transferencia de datos, la conexión finaliza por orden de una de las estaciones involucradas respetando la conexión que se estableció al principio antes que se realizara la transmisión.

Esta conexión es empleada en las centrales telefónicas para establecer la comunicación de voz y transmisión de datos, el circuito ya establecido será equivalente a un enlace punto a punto. La conmutación de circuitos fue desarrollada para el tráfico de voz, pero en la actualidad se usa también para el tráfico de datos. Un ejemplo es la red pública telefónica, una red pública de telecomunicaciones se puede describir a través de cuatro componentes:

Abonados: son los dispositivos que se conectan a la red Bucle local: es el enlace entre abonado y la red, en casi todas las conexiones de bucle local

se hace uso del cable de par trenzado. Centrales: Son los centros de conmutación de la red. Aquellos centros de comunicación a

los que se conectan directamente los abonados se denominan centrales finales. Línea principal. Son los enlaces entre centrales, al conjunto de líneas se les denomina

sistema de transporte.

Conmutación de paquetes.

La técnica de conmutación de paquetes, se diseñó para ofrecer un servicio más eficiente que el de conmutación de circuitos. En esta conmutación una estación realiza la transmisión de datos en base a pequeños paquetes, donde cada uno contiene una parte de los datos así como información de control necesaria para el funcionamiento de la red. Básicamente, una red de paquetes está constituida por un conjunto de líneas de transmisión que enlazan un conjunto de nodos de conmutación de paquetes, esta técnica consiste en segmentar mensajes de mayor longitud en una serie de paquetes, al enviarlo en cada nodo de la ruta, el paquete se almacena temporalmente y posteriormente se envía al siguiente de nodo.

La eficiencia de la línea es superior, ya que en un único enlace entre nodos se puede compartir dinámicamente en el tiempo por varios paquetes. Los paquetes forman una cola y se transmiten sobre un enlace tan rápidamente como sea posible. En esta técnica se tiene una ventaja cuando aumenta el tráfico en la conmutación de circuitos las llamadas se bloquean es decir, la red rechaza la solicitud de conexión. En cambio en una conmutación de paquetes estas siguen aceptándose, esto solamente provocaría un retardo en la transmisión. En la conmutación de paquetes se puede hacer uso de prioridades, esto es si un nodo tiene muchos paquetes en espera, este puede transmitir el de mayor prioridad.

En la mayoría de la conmutación de paquetes se usa una técnica llamada del circuito virtual en donde se establece una ruta previa al envió de los paquetes, pudiendo hacer una petición de transmisión (call request), si la estación a la que se hizo la solicitud acepta (call acept) el paquete se envía por la trayectoria establecida entonces se pueden intercambiar datos. Existe una desventaja, si en el circuito virtual un nodo falla se perderán todos los circuitos que atraviesan ese nodo. Otra técnica en el uso de conmutación de paquetes consiste en la llamada técnica de datagrama, en la cual los paquetes se toman como independientes, sin preferencia alguna a los paquetes anteriores, si hay una mayor cola en un nodo solo entonces se manda a otro nodo en espera. Si el envió del datagrama un nodo falla entonces se puede transmitir por otra ruta alterna.

Conclusiones:

En conclusión, en los sistemas de transmisión en redes de telecomunicaciones, el multiplexaje facilita el envío de mensajes de manera simultánea y por lo tanto mayor rapidez al momento de transmitirlos y menor costo en los circuitos de transmisión. La técnica de multiplexado por división de tiempo es la más utilizada a pesar de los tiempos muertos por su periodicidad y porque la cantidad de ruido es menor en comparación con el multiplexado por división de frecuencia. Dependiendo del tipo de topología de red que tengamos, será bueno o no poseer concentradores dentro de nuestra red, ya que estos facilitan la conexión entre un gran número de equipos. Con la teoría de conmutación se puede saber que técnica utilizar para transmisión de información tomando en cuenta tiempo y cantidad de datos que sean requerido por los usuarios.

Bibliografía:

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Fundamentos de redesBruce A. Hallberg4a edición Mc Graw Hill, Págs. 32-35

Guía Práctica Redes InformáticasMichael J. Palmer Paraninfo, Thomson Learning, Págs. 222-225

Comunicaciones y redes de computadoras Autor: William stallingsEditorial: Prentice Hall.Paginas citadas: 259-293

Redes de telecomunicaciones protocolos, modelado y análisis.Autor: Misha SchwartzEditorial : Addison Wesley Iberoamericana.Paginas citadas: 1, 497-513

Tecnologías de telecomunicaciones.Autor: José Manuel Huidobro MoyaRamón Millán TejedorDavid Roldan MartínezEditorial: creaciones copyright.Paginas citadas: 185-186