En telecomunicaciones y redes informáticas , la multiplexación (a veces contratada como muxing ) es un método mediante el cual se combinan múltiples señales analógicas o digitales en una sola señal a través de un medio compartido . El objetivo es compartir un recurso escaso: un medio de transmisión físico . [ cita necesaria ] Por ejemplo, en telecomunicaciones, se pueden realizar varias llamadas telefónicas mediante un solo cable. La multiplexación se originó en la telegrafía en la década de 1870 y ahora se aplica ampliamente en las comunicaciones. En telefonía, a George Owen Squier se le atribuye el desarrollo de la multiplexación de operadores telefónicos en 1910.
La señal multiplexada se transmite a través de un canal de comunicación como un cable. La multiplexación divide la capacidad del canal de comunicación en varios canales lógicos, uno para cada señal de mensaje o flujo de datos a transferir. Un proceso inverso, conocido como demultiplexación, extrae los canales originales en el extremo del receptor.
Un dispositivo que realiza la multiplexación se llama multiplexor (MUX) y un dispositivo que realiza el proceso inverso se llama demultiplexor ( DEMUX o DMX).
La multiplexación inversa (IMUX) tiene el objetivo opuesto al de la multiplexación: dividir un flujo de datos en varios flujos, transferirlos simultáneamente a través de varios canales de comunicación y recrear el flujo de datos original.
En informática , la multiplexación de E/S también se puede utilizar para referirse al concepto de procesar múltiples eventos de entrada/salida desde un único bucle de eventos , con llamadas al sistema como poll [1] y select (Unix) . [2]
Se pueden transferir eficientemente múltiples flujos de bits digitales de velocidad binaria variable a través de un único canal de ancho de banda fijo mediante multiplexación estadística . Se trata de una multiplexación en el dominio del tiempo en modo asíncrono , que es una forma de multiplexación por división del tiempo.
Los flujos de bits digitales se pueden transferir a través de un canal analógico mediante técnicas de multiplexación por división de código, como el espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) y el espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS).
En las comunicaciones inalámbricas , la multiplexación también se puede lograr mediante polarización alterna ( horizontal / vertical o en sentido horario / antihorario ) en cada canal y satélite adyacente , o mediante un conjunto de múltiples antenas en fase combinado con un esquema de comunicaciones de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO).
En las comunicaciones por cable, la multiplexación por división de espacio , también conocida como acceso múltiple por división de espacio (SDMA), es el uso de conductores eléctricos separados punto a punto para cada canal transmitido. Los ejemplos incluyen un cable de audio estéreo analógico, con un par de cables para el canal izquierdo y otro para el canal derecho, y un cable telefónico de pares múltiples , una red en estrella conmutada , como una red de acceso telefónico, una red Ethernet conmutada y una red de malla .
En la comunicación inalámbrica, la multiplexación por división de espacio se logra con múltiples elementos de antena que forman una antena en fase . Algunos ejemplos son la multiplexación de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO), una sola entrada y múltiples salidas (SIMO) y múltiples entradas y múltiples salidas (MISO). Un enrutador inalámbrico IEEE 802.11g con k antenas hace posible, en principio, comunicarse con k canales multiplexados, cada uno con una velocidad de bits máxima de 54 Mbit/s, aumentando así la velocidad de bits máxima total en el factor k . Diferentes antenas darían diferentes firmas de propagación multitrayecto (eco), lo que haría posible que las técnicas de procesamiento de señales digitales separen diferentes señales entre sí. Estas técnicas también pueden utilizarse para diversidad espacial (mejor resistencia al desvanecimiento) o formación de haces (selectividad mejorada) en lugar de multiplexación.
La multiplexación por división de frecuencia (FDM) es inherentemente una tecnología analógica. FDM logra la combinación de varias señales en un solo medio enviando señales en varios rangos de frecuencia distintos a través de un solo medio. En FDM las señales son señales eléctricas. Una de las aplicaciones más habituales del FDM es la retransmisión tradicional de radio y televisión desde estaciones terrestres, móviles o satelitales, o la televisión por cable. Sólo un cable llega al área residencial de un cliente, pero el proveedor de servicios puede enviar múltiples canales de televisión o señales simultáneamente a través de ese cable a todos los suscriptores sin interferencias. Los receptores deben sintonizar la frecuencia (canal) apropiada para acceder a la señal deseada. [3]
En las comunicaciones ópticas se utiliza una tecnología variante, llamada multiplexación por división de longitud de onda (WDM) .
La multiplexación por división de tiempo (TDM) es una tecnología digital (o, en casos raros, analógica) que utiliza el tiempo, en lugar del espacio o la frecuencia, para separar los diferentes flujos de datos. TDM implica secuenciar grupos de unos pocos bits o bytes de cada flujo de entrada individual, uno tras otro, y de tal manera que puedan asociarse con el receptor apropiado. Si se hace lo suficientemente rápido, los dispositivos receptores no detectarán que parte del tiempo del circuito se utilizó para servir otra ruta de comunicación lógica.
Considere una aplicación que requiere cuatro terminales en un aeropuerto para llegar a una computadora central. Cada terminal se comunicaba a 2400 baudios , por lo que en lugar de adquirir cuatro circuitos individuales para transportar una transmisión de tan baja velocidad, la aerolínea instaló un par de multiplexores. También se instalan un par de módems de 9600 baudios y un circuito de comunicaciones analógico dedicado desde el mostrador de boletos del aeropuerto hasta el centro de datos de la aerolínea. [3] Algunos servidores proxy web (por ejemplo, polipo ) utilizan TDM en la canalización HTTP de múltiples transacciones HTTP en la misma conexión TCP/IP . [4]
Los métodos de acceso múltiple con detección de portadora y comunicación multipunto son similares a la multiplexación por división de tiempo en que múltiples flujos de datos están separados por tiempo en el mismo medio, pero debido a que las señales tienen orígenes separados en lugar de combinarse en una sola señal, es mejor verlos como métodos de acceso al canal , en lugar de una forma de multiplexación.
TD es una tecnología de multiplexación heredada que aún proporciona la columna vertebral de la mayoría de las redes de telefonía fija nacionales en Europa, proporcionando puertos de voz y señalización de 2 m/bit en centrales telefónicas de banda estrecha como el DMS100. Cada puerto E1 o TDM de 2 m/bit proporciona 30 o 31 intervalos de tiempo de voz en el caso de los sistemas de señalización CCITT7 y 30 canales de voz para los sistemas de señalización Q931, DASS2, DPNSS, V5 y CASS conectados por el cliente. [5]
La multiplexación por división de polarización utiliza la polarización de la radiación electromagnética para separar canales ortogonales. Tiene un uso práctico tanto en comunicaciones ópticas como por radio, particularmente en sistemas de transmisión de fibra óptica de 100 Gbit/s por canal .
Las comunicaciones inalámbricas diferenciales con polarización cruzada son un método novedoso para la transmisión de antenas polarizadas que utiliza una técnica diferencial. [6]
La multiplexación del momento angular orbital es una técnica relativamente nueva y experimental para multiplexar múltiples canales de señales transportadas mediante radiación electromagnética en un solo camino. [7] Potencialmente se puede utilizar además de otros métodos de multiplexación física para ampliar en gran medida la capacidad de transmisión de dichos sistemas. En 2012 [actualizar]todavía se encuentra en su fase inicial de investigación, con demostraciones de laboratorio a pequeña escala de anchos de banda de hasta 2,5 Tbit/s en un único camino de luz. [8] Este es un tema controvertido en la comunidad académica, y muchos afirman que no es un nuevo método de multiplexación, sino más bien un caso especial de multiplexación por división de espacio. [9]
La multiplexación por división de código (CDM), el acceso múltiple por división de código (CDMA) o espectro ensanchado es una clase de técnicas en las que varios canales comparten simultáneamente el mismo espectro de frecuencia , y este ancho de banda espectral es mucho mayor que la tasa de bits o la tasa de símbolos . Una forma es el salto de frecuencia, otra es el espectro ensanchado de secuencia directa. En el último caso, cada canal transmite sus bits como una secuencia codificada de pulsos específica del canal llamada chips. El número de chips por bit, o chips por símbolo, es el factor de dispersión . Esta transmisión codificada normalmente se logra transmitiendo una serie única de pulsos cortos dependientes del tiempo, que se colocan dentro de tiempos de chip dentro del tiempo de bit más grande. Todos los canales, cada uno con un código diferente, pueden transmitirse por la misma fibra o canal de radio u otro medio, y demultiplexarse de forma asíncrona. Las ventajas sobre las técnicas convencionales son que es posible un ancho de banda variable (al igual que en la multiplexación estadística ), que el ancho de banda amplio permite una relación señal-ruido deficiente según el teorema de Shannon-Hartley , y que la propagación por trayectos múltiples en la comunicación inalámbrica puede combatirse mediante receptores de rastrillo .
Una aplicación importante de CDMA es el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).
Una técnica de multiplexación se puede ampliar aún más a un método de acceso múltiple o método de acceso a canales , por ejemplo, TDM en acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y multiplexación estadística en acceso múltiple con detección de portadora (CSMA). Un método de acceso múltiple permite que varios transmisores conectados al mismo medio físico compartan su capacidad.
La multiplexación la proporciona la capa física del modelo OSI , mientras que el acceso múltiple también implica un protocolo de control de acceso a los medios , que forma parte de la capa de enlace de datos .
La capa de transporte en el modelo OSI, así como el modelo TCP/IP, proporciona multiplexación estadística de varios flujos de datos de la capa de aplicación hacia/desde la misma computadora.
La multiplexación por división de código (CDM) es una técnica en la que cada canal transmite sus bits como una secuencia de pulsos codificada específica del canal. Esta transmisión codificada normalmente se logra transmitiendo una serie única de pulsos cortos dependientes del tiempo, que se colocan dentro de tiempos de chip dentro del tiempo de bit más grande. Todos los canales, cada uno con un código diferente, pueden transmitirse por la misma fibra y demultiplexarse de forma asíncrona. Otras técnicas de acceso múltiple ampliamente utilizadas son el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y el acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA). Las técnicas de multiplexación por división de código se utilizan como tecnología de acceso, concretamente el acceso múltiple por división de código (CDMA), en el estándar del Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) para las comunicaciones móviles de tercera generación (3G) identificadas por la UIT. [ cita necesaria ]
La primera tecnología de comunicación que utilizó cables eléctricos y, por lo tanto, compartió un interés en las economías que ofrecía la multiplexación, fue el telégrafo eléctrico . Los primeros experimentos permitieron que dos mensajes separados viajaran en direcciones opuestas simultáneamente, primero usando una batería eléctrica en ambos extremos y luego en un solo extremo.
Émile Baudot desarrolló un sistema de multiplexación en el tiempo de múltiples máquinas Hughes en la década de 1870. En 1874, el telégrafo cuádruplex desarrollado por Thomas Edison transmitía dos mensajes en cada dirección simultáneamente, para un total de cuatro mensajes que transitaban por el mismo cable al mismo tiempo. Varios investigadores estaban investigando la telegrafía acústica , una técnica de multiplexación por división de frecuencia , que condujo a la invención del teléfono .
En telefonía , la línea telefónica de un cliente normalmente termina en la caja concentradora remota , donde se multiplexa junto con otras líneas telefónicas para ese vecindario u otra área similar. La señal multiplexada se transporta luego a la oficina de conmutación central a través de muchos menos cables y a distancias mucho mayores de las que prácticamente puede recorrer la línea de un cliente. Esto también es válido para las líneas de abonado digitales (DSL).
Fiber in the loop (FITL) es un método común de multiplexación, que utiliza fibra óptica como columna vertebral . No sólo conecta líneas telefónicas POTS con el resto de la PSTN , sino que también reemplaza DSL al conectarse directamente a Ethernet conectado al hogar . El modo de transferencia asíncrono suele ser el protocolo de comunicaciones utilizado. [ cita necesaria ]
La televisión por cable ha transmitido durante mucho tiempo canales de televisión multiplexados y, a finales del siglo XX, comenzó a ofrecer los mismos servicios que las compañías telefónicas . IPTV también depende de la multiplexación.
En los sistemas de procesamiento y edición de video , la multiplexación se refiere al proceso de entrelazar audio y video en un flujo de datos coherente.
En vídeo digital , dicho flujo de transporte es normalmente una característica de un formato contenedor que puede incluir metadatos y otra información, como subtítulos . Las transmisiones de audio y vídeo pueden tener una velocidad de bits variable. El software que produce dicho flujo de transporte y/o contenedor se denomina comúnmente multiplexor o muxer . Un demuxer es un software que extrae o pone a disposición para su procesamiento por separado los componentes de dicho flujo o contenedor.
En los sistemas de televisión digital , varios flujos de datos de velocidad binaria variable se multiplexan juntos en un flujo de transporte de velocidad binaria fija mediante multiplexación estadística . Esto permite transferir simultáneamente varios canales de vídeo y audio a través del mismo canal de frecuencia, junto con varios servicios. Esto puede implicar varios programas de televisión de definición estándar (SDTV) (particularmente en DVB-T , DVB-S2 , ISDB y ATSC-C), o un HDTV , posiblemente con un único canal complementario SDTV en un televisor de 6 a 8 MHz de ancho. canal. El dispositivo que logra esto se llama multiplexor estadístico . En varios de estos sistemas, la multiplexación da como resultado un flujo de transporte MPEG . Los estándares DVB más nuevos, DVB-S2 y DVB-T2 , tienen la capacidad de transmitir varios canales HDTV en un múltiplex. [ cita necesaria ]
En radio digital , un múltiplex (también conocido como conjunto) es una serie de estaciones de radio que están agrupadas. Un multiplex es un flujo de información digital que incluye audio y otros datos. [10]
En los satélites de comunicaciones que transportan redes de radiodifusión y televisión , esto se conoce como canal múltiple por operador o MCPC . Cuando la multiplexación no es práctica (como cuando hay diferentes fuentes que utilizan un solo transpondedor ), se utiliza el modo de canal único por portadora . [ cita necesaria ]
En la transmisión de FM y otros medios de radio analógicos , la multiplexación es un término comúnmente dado al proceso de agregar subportadoras a la señal de audio antes de que ingrese al transmisor , donde se produce la modulación . (De hecho, la señal múltiplex estéreo se puede generar usando multiplexación por división de tiempo, cambiando entre las dos señales de entrada (canal izquierdo y canal derecho) a una velocidad ultrasónica (la subportadora) y luego filtrando los armónicos más altos.) Multiplexación en este sentido a veces se lo conoce como MPX , que a su vez también es un término antiguo para FM estereofónico , visto en los sistemas estéreo desde la década de 1960.
En espectroscopia, el término se utiliza para indicar que el experimento se realiza con una mezcla de frecuencias a la vez y luego se desentraña su respuesta respectiva utilizando el principio de la transformada de Fourier .
En programación de computadoras , puede referirse al uso de un único recurso en memoria (como un identificador de archivo) para manejar múltiples recursos externos (como archivos en disco). [11]
Algunas técnicas de multiplexación eléctrica no requieren un dispositivo " multiplexor " físico, se refieren a un estilo de diseño " matriz de teclado " o " Charlieplexing ":
En la secuenciación de ADN de alto rendimiento , el término se utiliza para indicar que se han agregado algunas secuencias artificiales (a menudo llamadas códigos de barras o índices ) para vincular determinadas lecturas de secuencia a una muestra determinada y, por lo tanto, permitir la secuenciación de múltiples muestras en la misma reacción. .
En sociolingüística , la multiplexidad se utiliza para describir el número de conexiones distintas entre individuos que forman parte de una red social . Una red multiplex es aquella en la que los miembros comparten una serie de vínculos derivados de más de un contexto social, como compañeros de trabajo, vecinos o familiares.
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La definición del diccionario de multiplexación en Wikcionario
Medios relacionados con la multiplexación en Wikimedia Commons