ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE TIEMPO

La Multiplexación por División de Tiempo (TDM) permite la transmisión de señales digitales y el Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA) es una técnicas de TDM más difundidas.

MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO

La Multiplexación por División de Tiempo (MDT) o (TDM), del inglés Time Division Multiplexing, es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).

En la figura se representa, esquematizada de forma muy simple, un conjunto multiplexor-demultiplexor para ilustrar como se realiza la multiplexación-demultiplexación por división de tiempo.

Conjunto multiplexor-demultiplexor por división de tiempo

En este circuito, las entradas de seis canales llegan a los denominados interruptores de canal, los cuales se cierran de forma secuencial, controlados por una señal de reloj, de manera que cada canal es conectado al medio de transmisión durante un tiempo determinado por la duración de los impulsos de reloj.

En el extremo distante, el demultiplexor realiza la función inversa, esto es, conecta el medio transmisión, secuencialmente, con la salida de cada uno de los seis canales mediante interruptores controlados por el reloj del demultiplexor. Este reloj del extremo receptor funciona de forma sincronizada con el del multiplexor del extremo emisor mediante señales de temporización que son transmitidas a través del propio medio de transmisión o por un camino.

ACCESO MÚLTIPLE POR DIVISIÓN DE TIEMPO

El Acceso Múltiple por División de Tiempo (Time Division Multiple Access o TDMA) es una técnica de multiplexación que distribuye las unidades de información en ranuras "slots" alternas de tiempo, proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias.

También se podría decir que es un proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de la tasa de datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por los dispositivos emisores y receptores. En este caso, multiples transmisiones pueden ocupar un único enlace subdividiéndole y entrelazándose las porciones.

Esta técnica de multiplexación se emplea en infinidad de protocolos, sola o en combinación de otras, pero en lenguaje popular el término suele referirse al estándar D-AMPS de telefonía celular empleado en América.

Uso en Telefonía Celular

Mediante el uso de TDMA se divide un único canal de frecuencia de radio en varias ranuras de tiempo (6 en D-AMPS y PCS, 8 en GSM). A cada persona que hace una llamada se le asigna una ranura de tiempo específica para la transmisión, lo que hace posible que varios usuarios utilicen un mismo canal simultáneamente sin interferir entre sí.

Existen varios estándares digitales basados en TDMA, tal como TDMA D-AMPS (Digital-Advanced Mobile Phone System), TDMA D-AMPS-1900, PCS-1900 (Personal Communication Services), GSM (Global System for Mobile Communication, en el que se emplea junto con saltos en frecuencia o frequency hopping), DCS-1800 (Digital Communications System) y PDC (Personal Digital Cellular).

CARACTERÍSTICAS

• Se utiliza con modulaciones digitales.
• Tecnología simple y muy probada e implementada.
• Adecuada para la conmutación de paquetes.
• Requiere una sincronización estricta entre emisor y receptor.
• Requiere el Time Advance.

VENTAJAS DEL ISDB-T

1. Transmite HDVT (Alta Definición) y un canal de TV Móvil para teléfono en mismo ancho de banda de 6MHz de TV normal.
2. Puede transmitir un canal de HDVT o tres canales de SDVT (Definición Estándar) por cada canal de TV.
3. Permite la televisión interactiva y descargar actualizaciones de firmware para el televisor.
4. Permite Guías de Programación Electrónicas (EPG).
5. Se puede recibir la señal con una simple antena sobre el televisor, sin la necesidad de instalar una antena externa.
6. No tiene problemas de interferencia con los canales adyacentes.
7. No tiene problemas de interferencia por motores, teléfono celulares o fuentes de poder.
8. Permite la recepción de HDTV en dispositivos móviles a una velocidad sobre 100Km/h. DVB sólo puede hacerlo con SDTV y ATSC no puede hacerlo en ningún tipo de movimiento.
9. Permite la transmisión de televisión para téléfonos móviles incluso cuando estos se desplazan a una velocidad de hasta 400km/h.

MIDDLEWARE

El middleware es un software de conectividad que ofrece un conjunto de servicios que hacen posible el funcionamiento de aplicaciones distribuidas sobre plataformas heterogéneas. Funciona como una capa de abstracción de software distribuida, que se sitúa entre las capas de aplicaciones y las capas inferiores (sistema operativo y red). El middleware nos abstrae de la complejidad y heterogeneidad de las redes de comunicaciones subyacentes, así como de los sistemas operativos y lenguajes de programación, proporcionando una API para la fácil programación y manejo de aplicaciones distribuidas. Dependiendo del problema a resolver y de las funciones necesarias, serán útiles diferentes tipo de servicios de middleware.

Por lo general el middleware del lado cliente está implementado por el Sistema Operativo subyacente, el cual posee las librerías que implementan todas las funcionalidades para la comunicación a través de la red.

LA COMPRESIÓN MPEG

La compresión de video surge de la necesidad de transmitir imágenes a través de un canal que contenga un ancho de banda aceptable. Los métodos de compresión recurren a los procedimientos generales de compresión de datos, aprovechando la redundancia espacial de una imagen, áreas uniformes, la correlación entre puntos cercanos y la menor sensibilidad del ojo a los detalles finos. En las imágenes fijas es el estándar JPEG y en imágenes animadas el MPEG, sacando provecho en este caso también de la redundancia temporal entre imágenes sucesivas.

Cuando las imágenes individuales son comprimidas sin referencia a las demás, el eje del tiempo no entra en el proceso de compresión. Este proceso se denomina codificación intra o codificación espacial. El estándar de compresión ISO (Internacional Standards Organization) JPEG (Joint Photographic Experts Group) está en esta categoría.

Se pueden obtener grandes factores de compresión teniendo en cuenta la redundancia entre imágenes sucesivas si lo aplicamos al movimiento. Esto involucra al eje del tiempo. Este proceso se denomina codificación inter o codificación temporal.

Los datos que se generan al hacer la diferencia entre dos imágenes también se pueden tratar como una nueva imagen, la cual se debe someter al mismo tratamiento de transformadas utilizado en la compresión espacial.

Desafortunadamente existe la posibilidad de transmitir errores si se utiliza una secuencia ilimitada de imágenes previstas. Por esto es mejor utilizar un número limitado de imágenes previstas para de este modo garantizar una mejor transmisión de los datos. En MPEG periódicamente se envía una imágen que no ha sido tratada con algún método de compresión con pérdidas y que a su vez es idéntica a la imagen original, refrescando los datos en la secuencia de transmisión.

El proceso genera una imagen original, llamada imagen I o intra, la cual es enviada entre imágenes que han sido creadas usando una diferencia entre imágenes, llamada imágenes P o previstas. La imagen I requiere grandes cantidades de información, mientras que las imágenes P requieren una cantidad menor. Esto ocasiona que el flujo de transmisión de datos sea variable.

Una secuencia de imágenes que está constituída por una imagen I y las siguientes imágenes P hasta el comienzo de otra imagen I se denomina grupo de imágenes GOP (Group Of Pictures). En el GOP encontramos también las imágenes B, o bidireccionales, consecuencia de la imagen interpolada al analizar la anterior y la posterior. Así encontramos tres tipos de cuadros de imagen: Intra (I), Predictivos (P) y Bidireccionales o interpolados (B). Los cuadros I son codificados sin referencia temporal alguna a cuadros anteriores o posteriores, lo que supone una compresión menos eficiente aunque les confiere la idoneidad de ser puntos de acceso en búsquedas aleatorias. Los cuadros P son codificados más eficientemente empleando predicción por compensación de movimiento sobre un cuadro I o P anterior, pudiendo ser a su vez referencia para futuros cuadros P, predicciones causales. Los cuadros B ostentan la mayor tasa de compresión. Emplean compensación de movimiento sobre cuadros I o P, tanto pasados como futuros, predicción bidireccional o interpolación no causal, no pudiendo ser empleados como referencia. Estas compensaciomes de movimiento se ralizan sobre pequeñas zonas de imagen de 16316 píxeles, macro bloques, buscando dicho patrón en cuadros referencia anteriores o posteriores y proporcionando finalmente los vectores del movimiento detectado. Esta secuencia de imágenes conteniendo un único cuadro I en su origen (IBBPBBP...BBI...) se denomina, como ya se ha comentado anteriormente, grupo de cuadros GOP, el cual puede ser visualizado de forma independiente y aleatoria.

El estándar MPEG se divide en tres partes: audio, video y sistemas, siendo este último el encargado de coordinar los dos anteriores cuando se reproducen conjuntamente. Utiliza mecanismos muy parecidos a la compresión gráfica, pero se necesita un equipo bastante potente para proceder a la compresión.

El algorítmo de compresión MPEG básicamente es el siguiente:

1. Se reduce la resolución al binomio 352x240. Posteriormente, se convierte la información del color del sistema RGB al sistema YUV, que divide el color en valores luminescentes y cromáticos.
2. Se descartan las 3/4 partes de los valores cromáticos, ya que el ojo humano no es capaz de distinguir estos cambios.
3. Se utiliza una función de transformación que traduce cada bloque de 8x8 píxeles en un conjunto de números que describen el nivel de detalle de la imagen..
4. Los números obtenidos se dividen por una constante y se redondean. Esto reduce el número de valores semejantes.
5. Este es el paso más importante de todos los mencionados: las cadenas de valores repetidos se sustituyen por una única cadena, y el número de veces que se repite. Los valores restantes se comprimen mediante el código Huffman.
6. Compresión entre cuadros: si un bloque de píxeles es idéntico al de una imagen anterior, se sustituye por un puntero. Esta operación se realiza con cuadros futuros, mediante complejas técnicas de previsión de datos.