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El multiplexado es una forma de enviar múltiples señales o flujos de información a través de un enlace de comunicaciones al mismo tiempo en forma de una única y compleja señal. El receptor recupera las señales separadas mediante un proceso llamado demultiplexación.

Las redes utilizan el multiplexado por dos razones:

  • Para hacer posible que los dispositivos de red puedan comunicarse con cualquier otro dispositivo de red sin tener que dedicar una conexión dedicada para cada par. Esto requiere que se compartan medios.
  • Para hacer que un recurso escaso y/o caro pueda utilizarse exprimiéndo al máximo sus posibilidades. Por ejemplo, para enviar muchas señales por cada cable o fibra que se desplaza entre las principales áreas metropolitanas, o a través de una conexión vía satélite.

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En transmisión de radio analógica, las señales se multiplexan comúnmente usando multiplexado por división de frecuencia (FDM), en la que el ancho de banda en un enlace de comunicaciones se divide en subcanales de diferentes anchos de frecuencia, cada uno con una señal al mismo tiempo en paralelo. La TV por cable analógico funciona de la misma manera, enviando de múltiples canales a través de los mismos hilos del cable coaxial.

Del mismo modo, en algunas redes ópticas, los datos de diferentes canales de comunicación se envían en ondas de luz de diferentes longitudes de onda. Una variante de multiplexado llamada multiplexado compacto por división en longitudes de onda ( wave-length division multiplexing o WDM).

Todas estas técnicas utilizan básicamente el mismo concepto. El multiplexado por división de frecuencia describe los campos que tratan tradicionalmente frecuencias (como la radio y la televisión). El multiplexado compacto por división en longitudes de onda se utiliza en campos que tradicionalmente hablan de longitudes de onda, como las redes de ordenadores que utilizan sistemas de láser (que generan las señales enviadas a través de cables de fibra óptica) y telecomunicaciones. Existen otras variaciones como:

  • Multiplexado por división en longitudes de onda ligeras (Coarse wavelength Division Multiplexing o CWDM) que se utilizó a principios de los años 80 para transportar señal de video (CATV) y utiliza menos canales de información.
  • Multiplexado compacto denso por división en longitudes de onda (Dense Wavelength Division Multiplexing o DWDM), que es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica usando más canales de información

En la transmisión digital, las señales se multiplexan comúnmente usando multiplexado por división de tiempo (TDM), en la que las señales múltiples son llevadas al mismo canal en espacios de tiempo alternados. Por ejemplo, TDM se usa en enlaces SONET que solían ser uno de los pilares de las iniciativas WAN y de conectividad a Internet.

El multiplexado por división en código (Code division multiplexing o CDM) utiliza códigos de identificación para distinguir una señal de otra en un medio compartido. Cada señal es asignada a una secuencia de bits que se combina con la señal original para producir un nuevo flujo de datos codificados. Si un receptor conoce el código puede recuperar la señal original con un proceso llamado dispreading. CDM es ampliamente utilizado en la televisión digital y la radiodifusión, y en las redes móviles. Cuando CDM permite múltiples señales de múltiples fuentes se llama acceso múltiple por división de código o CDMA del inglés Code Division Multiple Access.

 

El multiplexado en copias de seguridad

Cuando las copias de seguridad de datos se hacen en unidades de cinta suelen ser lentas y por esa razón desde hace años las empresas utilizan el multiplexado para acelerar las tareas de respaldo en esas cintas. Se encuentra disponible en la mayoría de los paquetes de software de copia de seguridad profesionales, y lo que hace es combinar múltiples flujos de datos de copias de seguridad en uno solo para prevenir lo que se conoce como shoe-shining (vaivén de la cinta cada vez que se interrumpe la copia), acortar los tiempos de backup y acelerar las copias de seguridad.

En la actualidad el disco y la nube están sustituyendo a la cinta como lugares principales de respaldo, y por esa razón ya no tiene sentido, pero es interesante que conozcas que al igual que en telecomunicaciones, el multiplexado también era utilizado para los backups en cinta.

 

Resumen final de diferentes usos del multiplexado

Multiplexado por división de frecuencia (FDM)

FDM es un esquema en el que se combinan numerosas señales para la transmisión en una sola línea de comunicaciones o canal. Cada señal se le asigna una frecuencia diferente (subcanal) dentro del canal principal.

Multiplexado por división de tiempo (TDM)

TDM es un método para poner múltiples flujos de datos en una sola señal mediante la separación de la señal en muchos segmentos, cada uno con una duración muy corta. Cada flujo de datos individual se vuelve a montar en el extremo de recepción basándose en el timing.

Multiplexado compacto por división en longitudes de onda (WDM)

WDM es un método de combinación de múltiples señales en una sola fibra óptica a través de portadoras ópticas de diferente longitud de onda, usando luz procedente de un láser o un LED. Cada láser se modula mediante un conjunto independiente de señales.

Multiplexado compacto denso por división en longitudes de onda (DWDM)

DWDM es una tecnología que pone los datos de diferentes fuentes juntos en una fibra óptica, con cada señal transmitida al mismo tiempo en su propia longitud de onda de luz independiente. Usando DWDM, hasta 80 (o incluso más) longitudes de onda o canales de datos separados se puede multiplexar en un solo haz de luz transmitido en una sola fibra óptica. Cada canal tiene una señal de multiplexado por división de tiempo (TDM). En un sistema con cada canal llevando 2,5 Gbps, hasta 200 mil millones de bits se pueden entregar en un segundo por la fibra óptica.

Multiplexado por división en longitudes de onda ligeras (CWDM)

CWDM es un método de combinación de múltiples señales en haces de láser de diferentes longitudes de onda para la transmisión a través de cables de fibra óptica, de manera que el número de canales es menor que en DWDM, pero mayor que WDM.

Multiplexado por división en código (CDM)

CDM utiliza códigos de identificación para diferenciar una señal de otra. Cada señal es asignada a una secuencia de bits que se combina con la señal original para producir un nuevo flujo de datos codificados.

Acceso múltiple por división de código (CDMA)

CDMA se refiere a cualquiera de varios protocolos utilizados en las últimas generaciones de comunicaciones inalámbricas. CDMA es una forma de multiplexado, que permite a numerosas señales ocupar un solo canal de transmisión, optimizando el uso de ancho de banda disponible. La tecnología se utiliza en ultra alta frecuencia (UHF), sistemas de telefonía celular en las bandas de 800 MHz y 1,9 GHz.

Autor

Equipo de Expertos

Universidad Internacional de Valencia