clase 2

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DIPLOMADO EN GERENCIA DE

TELECOMUNICACIONES

MODULO II

Clase 2

Duración:

16 Horas

Fecha I: 08/02/14

Fecha F: 15/02/14

FUNDAMENTOS DE

TELECOMUNICACIONES

Profesor: Ing. Myrle Suarez

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Medios de Transmisión.

• Definición: Camino físico entre el transmisor y el receptor en un Sistema de Transmisión de Datos.

• Característica General:– Su naturaleza junto a la naturaleza de la

señal determinan las características y la calidad de la transmisión de los datos.

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• Clasificación general de los medios:Clasificación general de los medios:

– Medios guiados: El medio en si mismo determina las limitaciones de transmisión.

– Medios No-guiados: El espectro o banda de frecuencia de la señal producida por la antena es más importante en la determinación de las limitaciones de la transmisión.

Medios de Transmisión.

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• DireccionalidadDireccionalidad::

– Señales a bajas frec. Señales Omnidireccionales

– Señales a altas frec. Señales Unidireccionales.

Medios de Transmisión.

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• Enlaces Analógicos:Transportan señales analógicas.

Proporcionados por la Red Telefónica Pública.

EjemploLíneas de acceso telefónico o de discado:

Diseñadas para la transmisión de voz. Lentas. Enlaces temporales y conmutados. Calidad de la comunicación pobre. Inseguras Económicas

Líneas o medios de Transmisión.

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• Enlaces digitales:Transportan señales digitales.

Proporcionan comunicaciones síncronas (eficiencia).

Ofrecen velocidades múltiplos de 64Kbps.

Se ofrecen circuitos dedicados punto a punto y full-duplex.

Requiere de un CSU/DSU, en lugar de los modems.

Líneas o medios de Transmisión.

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• Líneas dedicadas:Llamadas arrendadas o muertas.

Proporcionan una conexión permanente.

Más rápida y confiable (preparada para su uso).

Costosa.

Líneas o medios de Transmisión.

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Ejemplo– Circuitos Dedicados:

T1: 24 canales de 64 Kbps 1,544 Mbps

(Transmite: voz, datos y video)

T2: 4 enlaces T1 = 96 canales de 64 Kbps 6,312 Mbps

T3: 28 enlaces T1 = 672 canales de 64 Kbps 44,736 Mbps

T4: 168 enlaces T1 = 4032 canales de 64 Kbps 274,760 Mbps

Líneas o medios de Transmisión.

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• Circuitos conmutados:• 56 Conmutado

– Transmite a 56 Kbps– Usado bajo demanda.

• Enlaces de Conmutación de Paquetes.Ofrecen:

• Circuitos Virtuales Permanentes (PVC)• Circuitos Virtuales Conmutados (SVC)

Líneas o medios de Transmisión.

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• Conmutación de circuitos (Circuit Switched). – Se establece una conexión física desde el nodo emisor

hasta el receptor.– Los equipos de conmutación se encargan de hacer las

conexiones necesarias para establecer el enlace. – Los nodos emisor y receptor son los que liberan la línea

y establecen la conexión.– El costo es calculado en base al tiempo y la distancia.

Circuit Switched (ISDN)

Técnicas de Conmutación

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• Conmutación de mensajes ( message switched).– No se establece un camino entre el emisor y el

receptor.– Los mensajes son enviados de dispositivo a

dispositivo hasta llegar a su destino.• Problema: Se requiere de un "buffer" para almacenar

el bloque de datos, el cual puede ser variable y tan grande como se necesite.

– Este tipo de red es llamada "Store and Forward".

• Cada bloque es recibido enteramente, inspeccionado para observar cualquier error y retransmitido.

Técnicas de Conmutación

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• Conmutación de paquetes ( Packet Switched).– El mensaje es dividido en paquetes y son

pasados uno a uno a los IMP hasta que alcanzan el nodo destino.

– Existe un límite para el "buffer" y puede estar en la memoria principal del IMP.

– Un paquete i se envía al siguiente IMP cuando el paquete i-1 ha sido recibido por éste .

Packet Switched (Frame Relay and X.25)

Técnicas de Conmutación

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– Provee un mejor throughput y reduce el retardo en la transmisión gracias al solapamiento.

– La línea no está dedicada, por lo que se pueden intercalar paquetes que van a otro destino en algún tramo del camino.

– Puede requerir reordenamiento de los paquetes.– El costo es calculado en base al tiempo de la

conexión y al número de bytes transmitidos.

Packet Switched (Frame Relay and X.25)

Técnicas de Conmutación

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• Enlaces bajo otras tecnologías:– X.25– Frame Relay– ATM– RDSI– FDDI– SONET– SMDS

Líneas o medios de Transmisión.

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• ¿ Cuál elegir?. Depende de:– Cantidad de tiempo a usar la

conexión.– Precio del servicio.– Velocidad y confiabilidad

requerida.– Necesidad de una conexión

permanente o no.

Líneas o medios de Transmisión.

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Descripción Física:– Consiste de dos conductores cilíndricos:

• Interno (sólido - unifilar) • Externo (sólido ó tipo malla).

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• El conductor interno es mantenido en su lugar por:– Anillos espaciados regularmente, ó– Material dieléctrico sólido.

• El conductor externo está protegido con una cubierta plástica.

Envoltura externa

Blindaje de malla de cobre

Aislamiento plástico

Conductor de cobre

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Tipos: – Cable de 50 Ohm: Transmisión digital– Cable de 70 Ohm: Transmisión analógica.

Grosor:– 0.4 a 1 in.

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Conectores: BNC Unión tipo T

–Terminadores

–Vampire Tap

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Usos: Transmisión analógica y digital.Transmisión telefónica a grandes distancias (Hasta 10.000 canales de voz).Transmisión y distribución de televisión (CATV - Community Antenna Television).Redes de área local.Enlaces entre Sistemas de corto alcance: Radio, TV y Sistemas de Computación.

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Características de Transmisión: Menos suceptible al ruido aunque no lo

elimina del todo. Soluciones:

• Mantener la rata señal - ruido (S/N).– Para ello jugar con la potencia de la señal y con el

espaciado entre los amplificadores.– En largas distancias, el espaciamiento entre

amplificadores o repetidoras debe disminuir a medida que aumenta la frecuencia o rata de datos respectivamente.

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• Ancho de banda: – Se ha alcanzado una Vt = 800 Mbps con repetidoras

cada 1.6 Km.

• Costos: – Más altos. – Ej.: 1996, Costo (1mt. de RG-58) = ~650 Bs.

» Costo (Conector BNC) = 450 - 970 Bs.

» Costo (Terminador BNC 50 ohm) = 686,25 Bs.

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Par trenzadoDescripción Física: Dos alambres de cobre

retorcidos El trenzado minimiza la

interferencia electromagnética entre los pares.

Cada par actúa como un enlace de comunicación simple.

Grosor: 0.016 a 0.036 in.

Cable UTP

Aislamiento de plástico con código de coloresPar trenzadoEnvoltura Externa

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Conectores Par Trenzado:– RJ-45 IBM

– DB-25 DB-9

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Usos: Transmisión analógica y digital.

Backbone (columna vertebral) en los sistemas telefónicos y en las comunicaciones en edificios.

Tráfico de datos en distancias moderadas.

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Par trenzado

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Características de transmisión:Señales analógicas requieren amplificadores cada 5 a 6 Kms.

Señales digitales requieren repetidoras cada 2 a 3 Km.

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Par trenzado

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Características de transmisión:La atenuación aumenta con la frecuencia.

Suceptible al ruido y a la interferencia.Soluciones: • Cubrir el cable con una cubierta protectora (STP-

Shielding Twisted Pair y UTP- Unshielding ... ).• Trenzar el cable.• Usar transmisión balanceada (La señal de los dos

alambres están sobre el potencial de tierra con igual amplitud y fases opuestas).

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Par trenzado

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Ancho de banda: – Depende del grosor del alambre y de la distancia

recorrida.• LAN: 100 Mbits/seg, 1Gbps • WAN: 2400 bps - 4 Mbps

Costo: – Bajo.– Ej.: 2002, Costo (1mt. de UTP Cat.5) = ~450 Bs.

» Costo (Conector RJ-45) = 320 Bs.

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Par trenzado

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• Descripción Física:– Medio flexible de vidrio ó plástico que transmite rayos

ópticos.

– Tiene forma cilíndrica y consiste de 3 secciones concéntricas:

• Núcleo ( formado por capas de vidrio o plástico ).• Cubierta interna ( Vidrio o plástico).• Cubierta externa ( Protección )

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Fibra Óptica

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Fibra de Vidrio

Cubierta de PlásticoBlindaje de Plástico

Material de Refuerzo de Kevlar

Envoltura Externa

Cable FibraÓptica

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Fibra Óptica

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• Grosor:– 2 a 125 m.

• Conectores:

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Usos:– Sistemas de Transmisión de Datos– Trunks de Redes telefónicas ( 20.000 -

100.000 canales de voz).– Local Loops ( transmisión de voz, datos,

imágenes y videos)

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Fibra Óptica

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Tipos de fibras:– Fibra Multimodo ( Variedad de ángulos que

refleja ).– Fibra Monomodo ( Transmite sólo el rayo

axial - diámetro mínimo ). Ofrece mejor rendimiento.

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• Fuentes de luz o dispositivos emisores:– LED ( Light Emitting Diode )

• Más Económico• Rango de Temperatura Alta• Vida operacional más larga

– ILD ( Injection Laser Diode )• Más eficiente• Produce mayor rata de datos

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• Transmisores LED:– 1 binario pulso de luz– 0 binario Ausencia de luz

• Transmisores Láser:– 1 binario Onda de amplitud alta (mayor

intensidad) – 0 binario Onda de amplitud más baja

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Fibra Óptica

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Detector: –Photodiode PIN–Photodiode APD

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• Características de Transmisión:– Transmite rayos de luz por medio de reflexión

interna– Longitudes de ondas más grandes permiten cubrir

mayores distancias y mayores ratas de datos.• Long. de Ondas más comunes: 850 nm, 1300 nm y 1500

nm.

– Actúa como una guía de ondas para frecuencias entre 1014 a 1015 GHz.

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Fibra Óptica

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• Ventajas: – Las fibras no son afectadas por interferencias

electromagnéticas o química corrosiva en el aire. – Ocupan menos espacio.– No les afecta el movimiento.– Son más seguras ya que no irradian y cualquier

conexión secreta a ella crea perturbaciones que hacen más fácil su detección.

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Fibra Óptica

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Desventajas: – Conexión difícil ( No puede haber pérdida de luz).– Sus interfaces son más costosas que las

interfaces eléctricas.– Son inherentemente unidireccionales.

Costos:– 1997,

• Costo (15 ft. de f.O. más conectores ST) = 38.424 Bs.

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Fibra Óptica

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Descripción Física:– Rayos luminosos.

Uso:– Conexión de redes entre edificios cuando es ilegal

colocar un cableado sobre cierta zona.

Transmisión: – Digital.

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Rayos Infrarrojos y Láser

Transreceptor A

Transreceptor B

Haz de Luz Infrarroja

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• Ventajas: – Baratos.– Fáciles de montar.– Legales.

• Desventaja: – La lluvia y la neblina puede interferir en la señal,

dependiendo de la distancia entre el transmisor y el receptor.

Medios No Guiados

Rayos Infrarrojos y Láser

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Transmisión por Medios InalámbricosTransmisión por Medios Inalámbricos

Vía InfrarrojaTransreceptor A

Transreceptor B

Haz de Luz Infrarroja

Radio FrecuenciaBandas de frecuencia : 902 a 928 MHz, 2,400 a 2,483.5 MHz y 5,725 a 5,850 MHzPpotencia de transmisión máxima de 1 Watt

Emisor/ReceptorOmnidireccional

Emisor/ReceptorDireccional A

Emisor/ReceptorDireccional B

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Descripción Física:– “Dish” (plato) parabólico.– Diámetro típico: 10 pies– Requieren que las antenas se “vean”.

Microondas TerrestresMicroondas Terrestres

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– + Altura + Espacio entre ellas, - obstáculos.

– Distancia máxima entre antenas sin obstáculos:

– d = 7.14 sqrt(K*h) Kms. » h = altura en metros.» K = factor de ajuste por refracción.

– Requieren menos amplificadores ó repetidoras en comparación a los requeridos cuando se usa cable coaxial en distancias idénticas.

Microondas TerrestresMicroondas Terrestres

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Usos:– Servicios de telecomunicaciones de largo

alcance: transmisión de voz y televisión.– Enlaces cortos punto a punto: circuitos

cerrados de TV y enlaces de datos en redes locales.

– Transmisión de datos digitales ( < 10 Kms. )

Microondas TerrestresMicroondas Terrestres

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Características de Transmisión:– Frecuencias usadas para transmisión: 2 a 40 Ghz.– Rendimiento de la Microonda:

BANDA (Ghz) ANCHO DE RATA DE

BANDA (Mhz) DATOS (Mbps)2 7 126 30 9011 40 9018 220 274

Microondas TerrestresMicroondas Terrestres

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Pérdida por atenuación:L = 10 * log(4d/)2 dB

d: distancia: Longitud de onda

La atenuación aumenta con la lluvia, sobretodo por encima de los 10 Ghz.Regulación de las Bandas de frecuencias Disminución en la interferencia (tabla 2.7) + frecuencias - distancias, + atenuación, - costo&tamaño (antenas).

Microondas TerrestresMicroondas Terrestres

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• Ventajas:– Es más barato construir dos torres a 100 kms de

distancia que colocar cable coaxial o fibra en este trecho.

– No hay peligro en las zonas residenciales con el cableado.

• Desventaja: – Es afectado por fenómenos atmosféricos como las

tormentas.

Microondas TerrestresMicroondas Terrestres

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Descripción física:– Estación de microondas en el cielo.– Transponders (receptores/transmisores)

Microondas de SatélitesMicroondas de Satélites

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– Formas de usos del Satélite:• Estado estacionario alcanzado gracias a su

giro sincrónico con la tierra y a la altura de 35.784 Km.

• Distancias de 4 entre los satélites que transmiten a 4/6 Ghz y de 3 entre los que transmiten a 12/14 Ghz evitan la interferencia entre ellas.

Microondas de SatélitesMicroondas de Satélites

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• Usos:– Distribución de televisión– Transmisión de teléfonos a larga distancia– Redes privadas de datos -- Comparten la

capacidad del canal entre varios usuarios individuales Ejm.: Sistema VSAT - very small aperture terminal

Microondas de SatélitesMicroondas de Satélites

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• Descripción física:– Estación de microondas en el cielo.– Transponders (receptores/transmisores)– Recepción de la señal en una banda de

frecuencia (uplink), amplifica o repite, transmite en otra banda de frecuencia (downlink)

Elimina la interferencia entre las señales cuando se transmite en fullduplex a través de un canal satelital.

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• Características de Transmisión:– Rango de frecuencias óptimo: 1 - 10 Ghz.– Bandas usadas para la transmisión

satelital:– Banda C o 4/6: uplink: 5.925 hasta 6.425

GHz downlink:3.7 hasta 4.2 Ghz Banda Ku: uplink: 14 a 14.5 Ghz

downlink:11.7 a 12.2 Ghz

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– Para evitar la atenuación los sistemas de banda Ku deben aumentar la potencia de las señales y aumentar la sensibilidad del receptor.

– Retardo de propagación entre las estaciones terrenas: 240 a 300 ms.

Microondas de SatélitesMicroondas de Satélites

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• Ventajas:– El costo de transmitir un mensaje desde el

emisor al receptor es independiente de la distancia.

– Hace una difusión (broadcast) permitiendo que toda estación pueda recoger la señal.

– Ofrece ratas de transmisión de datos 1000 veces más altas que aquellas de las líneas telefónicas (Potencialmente 56 Kbps).

Microondas de SatélitesMicroondas de Satélites

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• Desventajas:– Retardo en la propagación alto: 250 a 300

mseg., aunque es recompensado por su capacidad para transportar grandes volúmenes de datos a la vez.

Microondas de SatélitesMicroondas de Satélites

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• Descripción física:– Señales omnidireccionales– No requiere antenas en forma de plato o que

estén alineadas rígidamente.

• Usos:– Radio (FM)– Televisión (UHF y VHF)– Comunicaciones de datos digitales (Packet radio)

RadioRadio

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• Características de la Transmisión:– Rango de frecuencias: 30 Mhz a 1 Ghz.– Menos sensible a la atenuación producida

por la lluvia.– En transmisión digital de datos las ratas de

datos solo alcanzan algunos Kbps.

RadioRadio

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– Ej: Sistema ALOHA (Hawaii)

• Frecuencia terminal - controlador central = 407.35 Mhz

• Frecuencia controlador – terminal= 413.475 Mhz

• Rata de datos = 9600 bps• Distancia = 30 Kms. • Repetidoras para extender a la distancia a 500

Km

RadioRadio

Medios No Guiados

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nes Multiplexors

Dispositivo +- inteligente (procesador, mecanismo de barrido y adaptadores de comunicaciones)

Función: Compartir una Línea de Comunicación (Troncal) entre diversas estaciones de trabajo.Ahorrar Costos ( Puertos en el procesador Central, Modems, Adaptadores, Líneas,...).

Lineasde Comunicación

Scanner

Adaptador

ProcesadorCPUCPU

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Lineas

de Comunicación

Scanner

Adaptador

ProcesadorScanner

Adaptador

Procesador

Modem Modem

Troncal

T

T

T

CPUCPU

Tipos de Multiplexamiento:

Por División de Frecuencia (FDM)

Por División de Tiempo (TDM) :

MUXMUXMUXMUX

Multiplexors

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Lineas

de Comunicación

Scanner

Adaptador

ProcesadorScanner

Adaptador

ProcesadorT

T

T

CANAL

C1

C2

Cn

CPUCPU

Tipos de Multiplexamiento:

Por División de Frecuencia (FDM): Se divide el ancho de banda en rangos de frecuencia. A cada canal se le asigna un rango ri

En un instante ti todos los canales pueden transmitir simultáneamente, C/u por su respectivo subcanal.

Multiplexors

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Tipos de Multiplexamiento:Por División de Tiempo (TDM) :

• Igualitario: A cada quien su turno

• Ponderado (Se asignan Prioridades)

• Estadístico (STDM): Se pregunta si hay datos a transmitir

Multiplexors

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Lineas

de Comunicación

Scanner

Adaptador

ProcesadorScanner

Adaptador

ProcesadorT

T

T

c1 c2 c3 cn............

t1 t2 t3 ....... tn

Lineas

de Comunicación

Scanner

Adaptador

ProcesadorScanner

Adaptador

ProcesadorT

T

T

c2 cn............

t1 t2 t3 .... tn

c4

Lineas

de Comunicación

Scanner

Adaptador

ProcesadorScanner

Adaptador

ProcesadorT

T

T

cT2 cTn

t1 t2 t3 ....... tn

cT2cT4

CPUCPU

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