Tdma Mi Presentacion 2011

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[email protected] Nov.2011Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA)

INTRODUCCIÓN AL ESQUEMA DE INTRODUCCIÓN AL ESQUEMA DE ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN

DE TIEMPO (TDMA)DE TIEMPO (TDMA)

Realizado por:Realizado por:Francisco PaivaFrancisco Paiva

Docente del área de TelecomunicacionesDocente del área de TelecomunicacionesUPT-Aragua “Federico Brito Figueroa”UPT-Aragua “Federico Brito Figueroa”

La Victoria, Noviembre de 2011La Victoria, Noviembre de 2011

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EL CONCEPTO TDMA:EL CONCEPTO TDMA:

El Acceso Múltiple por División de Tiempo o TDMA por sus siglas en inglés (Time Division Multiple Access) es una técnica de transmisión de datos que permite intercalar información de diferentes usuarios o fuentes en una secuencia de tiempo compartido sobre un canal de comunicaciones con ancho de banda específico.

El tiempo de transmisión del sistema TDMA es divido en un cierto número de intervalos denominados ranuras de tiempo (Time Slot); el conjunto de ranuras de tiempo que presta servicio a un número “N” de usuarios se denomina TRAMA (FRAME). En consecuencia la Trama es una estructura periódica, que se repite cada una vez que se agota la secuencia de ranuras de tiempo.

En la siguiente Figura se muestra una trama compuesta por cuatro ranuras de tiempo prestando un servicio periódico de comunicación a cuatro usuarios.

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MUXMUX4:14:1

CanalCanal

DEMUXDEMUX1:41:4

Time Slot(Tslot)

U1U2U3U4

Tiempo de Trama(Tf )

Tf = NTslot = 4Tslot

U1

U2

U3

U4

U1

U2

U3

U4

PRINCIPIO TDMAPRINCIPIO TDMA

Velocidades de Transmisión:Tramas/seg = 1/Tf (fps)Tasa de Usuario: Ru= bitsu/Tslot (bps)Tasa de Línea: RL = NRu + TOH (bps)Tasa de Encabezado: TOH =Bits de OH/Tf

Tributarias Tributarias de entradade entrada

Tributaria Tributaria de salidade salida

Tributaria Tributaria de entradade entrada

TributariasTributariasde salidade salida

Una Tributaria hace Una Tributaria hace referencia a un flujo referencia a un flujo de datos en un de datos en un sistema TDMAsistema TDMA

U1

U2

U3

U4

U1

U2

U3

U4

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Fm = Frecuencia de muestreo (#muestras/seg)

La Frecuencia de muestreo en TDMA es la velocidad a la que los conmutadores presentes en Multiplexor y Demultiplexor ponen a disposición de cada usuario la ranura o intervalo de tiempo (Time Slot) para transmitir sobre la totalidad de ancho de banda del canal. Debe existir una sincronización perfecta entre las velocidades de los conmutadores, de lo contrario se producirán errores y la transmisión fallaría.

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Cada ranura de tiempo es utilizada por los usuarios para transmitir una determinada cantidad de bits y se incluye un tiempo de guardia para evitar el solapamiento de la información con usuarios vecinos y garantizar de esta manera la ortogonalidad temporal necesaria para que el sistema TDMA opere correctamente. El tiempo de guardia viene dado típicamente en bits y/o fracciones de bits; esto no debe confundir ya que se presupone que cada bit tiene una determinada duración de tiempo, por lo que en definitiva el tiempo de guardia (Tg) se determina multiplicando el tiempo de bit (Tb) por la el tiempo de guardia dado en bits, actuando este último valor como un simple multiplicador.

Ejemplo # 1:Ejemplo # 1: En un sistema TDMA se conoce que Tb= 255 nanosegundos, entonces un tiempo de guarda igual a 2,7 bits se traduce en un intervalo de guardia entre ranuras de tiempo de 255x10 -9 seg x 2,7 = 688,5 nanosegundos.

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Ejemplo # 2:Ejemplo # 2:

Supongamos un sistema TDMA compuesto de cuatro ranuras de tiempo como el ilustrado en la lámina 3. Consideremos que los usuarios requieren el uso del canal cada 125 microsegundos (es decir: 8000 veces/seg) para transmitir 125 bits, distribuidos así: 100 bits de data o información de usuario propiamente dicha, 20 bits de encabezado (OverHead: OH) y un tiempo equivalente a 5 bits como tiempo de guardia. De los 20 bits de OH, 12 corresponde a encabezado de usuario y 8 a encabezado del sistema TDMA (es decir, son bits agregados dentro del Multiplexor y no estan presentes en las tributarias de entrada).

Determine:

1.- El tiempo de Trama2.- La Tasa de línea en fps3.- La duración de cada ranura de tiempo en la trama4.- La Tasa en bps de cada una de las tributarias de entrada al Multiplexor5.- La Tasa de usuario en bps a la salida del Multiplexor6.- La Tasa de línea en bps a la salida del Multiplexor7.- La Tasa de OH en bps de la tributaria de entrada al Demultiplexor 8.- La Tasa de OH de usuario en bps presente en el canal9.- La Tasa de OH de sistema en bps presente en el canal10.- La Tasa de usuario y de OH en bps de las tributarias de salida del Demultiplexor

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Ejemplo # 3:Ejemplo # 3: TDMA: 8bits/muestra, Tasa de entrada 64 Kbps TDMA: 8bits/muestra, Tasa de entrada 64 Kbps

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JERARQUÍAS DIGITALES DE TRANSPORTE DE DATOSJERARQUÍAS DIGITALES DE TRANSPORTE DE DATOS

Aspectos generalesAspectos generales

Las jerarquías digitales de transporte de datos son esquemas de transmisión basados en técnicas PCM-TDM/TDMA. Son ampliamente utilizados en la implementación de los enlaces de las modernas redes de transmisión.

El término “jerarquía” se refiere al orden establecido para multiplexar tributarias básicas o de orden inferior (baja velocidad) para generar enlaces de mayor velocidad (formado por tributarias de orden superior). Las tributarias de orden superior se demultiplexan (desmontan) para obtener nuevamente tributarias básicas o de orden inferior para su entrega a los destinatarios finales.Para lograr lo anterior se emplean equipos multiplexores y demultiplexores digitales.

Las jerarquías digitales de transporte de datos se clasifican en:

PDH ( Plesiochronous Digital Herarchy): Jerarquía Digital Plesiócrona. Se divide en la Jerarquía Americana (ANSI: American National Standards Institute) y la Europea o Internacional (ITU: International Telecommunication Union).

SDH/SONET (Sincrhonous Digital Herarchy / Sincrhonous Optical Network): Jerarquía Digital Síncrona / Red Optica síncrona). También dividida en los estándares ANSI e ITU.

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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN PDH A NIVEL MUNDIALSISTEMAS DE TRANSMISIÓN PDH A NIVEL MUNDIAL

EMPLEADO SÓLOANTES DE LA APARICIÓN DE SDH

EN DESUSO POR NOESTAR CONTEMPLADA ENSDH

LA MAS EMPLEADA PARAMAPEAR SOBRE SDH

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JERARQUIA PDH AMERICANA

Tipo de

Línea

Señal Digital

Tasa de Bits

(Mbps)

Capacidad

de Canal

es

Servicios / Aplicación

T1 DS-1 1,544 24 Telefonía, datos a baja velocidad,Fax, otros

T1-C DS1-C 3,152 48 Telefonía, datos, Fax, otros

T2 DS-2 6,312 96 Telefonía, datos,Fax, imágenes de alta

densidad, vídeo de baja resolución

T3 DS-3 46,304 672 Telefonía, datos, Fax, imágenes, vídeo de alta resolución. TV

digital

T4M DS-4 274,176 4032 Idem a T3 pero con mayor capacidad

T5 DS-5 560,160 8064 Idem a T4M pero con mayor capacidad

JERARQUIA PDH EUROPEA (ITU-T)

Tipo de

Línea

Señal Digital

Tasa de Bits (Mbps)

Capacidad de

Canales

Servicios / Aplicación

E1 PCM-30

2,048 30 Telefonía, datos a baja velocidad, Fax, otros

E2 PCM-120

8,448 120 Telefonía, datos, Fax, otros

E3 PCM-480

34,368 480 Telefonía, datos,Fax, imágenes de alta densidad, vídeo de baja

resolución

E4 PCM-1920

139,264

1920 Telefonía, datos,Fax, imágenes, vídeo de alta resolución. TV

digital

E5 PCM-7680

564,922

7680 Idem a E3 pero con mayor capacidad

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN PDH A NIVEL MUNDIALSISTEMAS DE TRANSMISIÓN PDH A NIVEL MUNDIAL

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CMI

SISTEMA DE TRANSMISIÓN PDH ITUSISTEMA DE TRANSMISIÓN PDH ITU

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Multiplexor PDH de 4E1: capaz de multiplexar hasta 4E1 sobre un enlace de Fibra Óptica

ALGUNOS MODELOS DE MULTIPLEXORES PDHALGUNOS MODELOS DE MULTIPLEXORES PDH

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BTW Sociedad Anónima es una empresa Argentina de Ingeniería en Redes de Telecomunicaciones, especializada en productos y servicios orientados a la transmisión de datos, voz e imágenes, a la integración con sistemas informáticos y a la seguridad de redes de comunicaciones.

DataCom Telemática es una división de BTW que desarrolla y fabrica equipamiento para telecomunicaciones.

La línea de productos incluye Multiplexores modulares SDH, Multiplexores PDH, Conversores de interfaz eléctricos y ópticos, Modems Digitales G.shdsl y Switches Ethernet.

El Software de gestión DmView permite manejar en forma integrada nuestros equipos.

DM705-SUB – Multiplexor multiservicio E1/STM1

El DM705-SUB es un multiplexor multiservicio flexible, con interfaces de acceso y transporte para conexiones en diversos standards. Posibilita la interconexión de tráfico de voz y datos en baja velocidad con las redes E1, SHDSL y SDH. Es un gabinete de 4U de altura para bastidores 19 pulgadas, con conexiones frontales, soporta hot swap, redundancia de CPU y alimentación.

FABRICANTES DE MULTIPLEXORES PDHFABRICANTES DE MULTIPLEXORES PDH

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4E1/8E1/16E1 es una familia de FMO, este modelo que puede multiplexar a las señales 4E1/8E1/16E1 para la transmisión sobre una fibra óptica, dando por resultado alcanzar una distancia más larga sin los repetidores y funcionamiento superior comparados a los medios de cobre.

FABRICANTES DE MULTIPLEXORES PDHFABRICANTES DE MULTIPLEXORES PDH

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ESTRUCTURA DE TRAMA EN ESTRUCTURA DE TRAMA EN EL SISTEMA DE PORTADORA EL SISTEMA DE PORTADORA

DIGITAL PDH T1DIGITAL PDH T1(ANSI)(ANSI)

Estructura Estructura de de

SupertramaSupertrama

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Estructura deEstructura deTrama y Trama y MultitramaMultitramaRec. ITU. G.704Rec. ITU. G.704

Sistema de Sistema de PortadoraPortadoraDigital EDigital E(ETSI – ITU)(ETSI – ITU)

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Comunicación Comunicación AsíncronaAsíncrona

Cada equipo utiliza su propio reloj.Con el bit de inicio de cada trama el receptor alinea su relojLa trama es muy corta para evitar erroresProtocolo asíncrono (orientado a byte)

El receptor recupera el reloj de la propia señal entrante.Protocolo Síncrono (orientado a bit)

Comunicación Comunicación SíncronaSíncrona

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Comunicación Comunicación plesiócrona.plesiócrona.

Se producen errores: deslizamientos o slips. Debido al Jitter (variabilidad en la señal de reloj)

Si el reloj de recepción es más lento: se pierden bits.Si el reloj de recepción es más rápido: se repiten bits.Utilización de bufferes para minimizar los deslizamientos.

Cada equipo utiliza su propio reloj: existe siempre una diferencia de frecuencias.

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EL JITTEREL JITTER

ANT-20

UI: Unit InervalTj: Periodo de JitterAj: Amplitud de JItter

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Deslizamiento (SLIP):Deslizamiento (SLIP):

Los deslizamientos producen interferencia intersimbólica (ISI) lo que se traduce en un aumento de los errores de bits y pueden producir la interrupción por completo de la comunicación.

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Deslizamiento controlado: el equipo detecta que se va a producir un deslizamiento y descarta una trama entera. Solo se pierde una trama.

Datos: retransmisión de datos.

Video: distorsión o congelación de la imagen.

Deslizamiento incontrolado: el equipo no detecta el deslizamiento, y envía una trama con n bits menos. En el receptor se produce una pérdida de alineación de trama.

Fax: pérdida de líneas.

Telefonía: clics audibles.

Consecuencias de los deslizamientos.Consecuencias de los deslizamientos.

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EJEMPLO DE TRAMA EN TELEFONÍA MOVIL CELULAR D-AMPSEJEMPLO DE TRAMA EN TELEFONÍA MOVIL CELULAR D-AMPS

Figura 1Figura 1

Figura 2Figura 2

Figura 3Figura 3 Figura 4Figura 4 Figura 5Figura 5

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Canal físico = Nº. radiocanal + Nº. TSMS’s

...

1 trama = 4,625 mseg

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 75 6 7

...

BTS

Downlink (DL)

Uplink (UL)

3 TS

8 canales de usuario multiplexados en una portadora de 200KHz

Desplazamiento de 3 TS entre tramas de UL y DL para evitar el uso de duplexores en los terminales móviles. Este tiempo es suficiente para realizar la alineación temporal adaptativa, la sintonización del transceptor y la conmutación entre recepción y transmisión.

Interfaz Radio GSM. Organización del acceso múltiple TDMAInterfaz Radio GSM. Organización del acceso múltiple TDMA

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LA MULTITRAMA GSM:LA MULTITRAMA GSM:

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HIPERTRAMA

51 MULTITRAMAS 26 MULTITRAMAS

MULTITRAMA

26 TRAMAS = 120 ms. 51 TRAMAS = 235,38 ms.

8 TIME SLOTS = 4,61 msg.

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 1 2 49 50

0 1 23 24 2549 50

1

1

1

2

2

2

0

0

24 25

2045 2046 2047

SUPERTRAMA( 6,12 seg.)

(3 horas 28 min. 53 sg. 760 ms)

0,577 ms

156,25 bits

156,25 bits

0,577 msg= 270,833 Kbps

Velocidad de transmisión en la interfaz radio.

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Interfaz Radio GSM. Organización del acceso múltiple TDMAInterfaz Radio GSM. Organización del acceso múltiple TDMAEstructura jerárquica de las tramas GSMEstructura jerárquica de las tramas GSM

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GSM GSM Logical Control Logical Control ChannelsChannels

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CDMA: CDMA:

CHANNELCHANNELORGANIZATIONORGANIZATION

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Organización del Acceso Múltiple CDMAOrganización del Acceso Múltiple CDMA

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Paging ChannelPaging Channel

Entre los mensajes transmitidos en el canal de paging se pueden señalar: información del sistema (parámetros de la celda) que el móvil puede desplegar o no en pantalla, indicaciones sobre mensajes recibidos (voz o texto), mensajes de reconocimiento a solicitudes de requerimiento de canales de acceso por parte de la estación móvil y mensajes de localización indicando que un

determinado móvil tiene una llamada entrante entre otros

CDMACDMA

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CDMACDMA

El canal de sincronismo es utilizado por las unidades móviles en conjunto con el canal piloto con el objetivo de adquirir una referencia inicial de tiempo que les permita sincronizarse con el sistema. El canal de sincronismo transporta un mensaje de capa 3 denominado mensaje de sincronismo el cual se transmite a una tasa fija de 1.200 bps

Synchronization ChannelSynchronization Channel

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JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONAJERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA

SDH/SONETSDH/SONET

Realizado por:Realizado por:Francisco PaivaFrancisco Paiva

Docente del área de TelecomunicacionesDocente del área de TelecomunicacionesUPT-Aragua “Federico Brito Figueroa”UPT-Aragua “Federico Brito Figueroa”

La Victoria, Noviembre de 2011La Victoria, Noviembre de 2011

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SDH/SONETSDH/SONET

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¿Por qué SONET/SDH?

Permite un proceso simple de multiplexaje (Los niveles bajos de la jerarquía pueden ser directamenteaccesibles desde los niveles altos)

Relojes estandarizados a nivel mundialAcceso directo a los canales individuales Alta capacidad para aplicaciones de banda anchaAlta capacidad de transmisión para la supervisión y control de la redIncorpora sistemas de administración de la red altamente eficientesIntegra la jerarquía plesiócrona ANSI y ITU

¿Qué es SONET/SDH?

Sistema de transporte síncrono de datos utilizado para implementar enlaces digitales de alta velocidad para el soporte de aplicaciones que demandan gran ancho de banda.

SONET: Red ÓpticaSONET: Red ÓpticaSíncronaSíncrona

SDH: Jerarquía Digital SDH: Jerarquía Digital SíncronaSíncrona

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Terminología empleada en SONET/SDH

DCS

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STS-1 : Synchronous Transport Signal – Level 1

SONETSONET

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Mux (octect by octect)

Concatenation of three SONET STS-1 frames into an STS-3 frameOrder of transmission

A SONET STS-3 frame showing how the STS-1s are interleaved

SONETSONET

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SDHSDH

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Este elemento de la red conocido también como “Cross-conect”, Conmutador o Switch, es el que más funciones tiene incorporadas. Permite mapear las señales tributarias PDH hacia contenedores virtuales, así como conmutar múltiples contenedores entre diferentes líneas digitales, hasta el nivel VC-4 inclusive.

Transconectores Digitales (DCX)

Implementación de redes SONET/SDH

Dark Fiber

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CBX 3500 Multiservice Edge SwitchTM

The CBX 3500™ Multiservice Edge Switch buildson the proven leadership, carrier-class reliability, and performance of the Lucent multiservice switch portfolio to maximize the profitability of Layer 2 services. Service providers can cost-effectively addrevenue-generating, differentiated services whilereducing the total cost of network ownership. This 70 Gbps, 16-slot switching system is scalableand delivers flexible, high-performance services froma compact edge platform.

Metropolis® ADM MultiService Mux is a next-generation multiplexer that helps support an array of metro needs with a single, high-densitymultiservice system. It helps provide Ethernet, PDH and SDH servicesand supports a variety of applications from the metro core to metro access. Offered as either a Universal or Compact shelf option, it canbe a cost-effective, scalable solution optimized for STM-4, STM-16, and STM-64 line speeds.

Metropolis ADM MultiService Mux®

EQUIPOSEQUIPOSSDHSDH

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Agilent® OmniBer 718

Analizador de línea para SONET/SDH

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NODONODOSDHSDH

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3600+MainStreet in a typical SONET/SDH access ring configuration

3600+MainStreet Switch

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GRACIAS POR SU ATENCIÓNGRACIAS POR SU ATENCIÓN

Documents

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