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MULTIPLEXAJE Y MODELO CLIENTE SERVIDOR

MULTIPLEXAJE

Multiplexaje es la combinación de múltiples canales de información en un medio común de transmisión de alta velocidad. Multiplexar la información es la mejor manera de aprovechar la utilización de enlaces de alta velocidad.

 

Todas las terminales están conectadas a un multiplexor, el cual esta conectado a otro multiplexor por medio de un solo enlace El enlace que existe entre los dos multiplexores tiene la capacidad de transportar múltiples canales de informaci6n por separado. El multiplexor del nodo A multiplexa la información de los dispositivos conectados a él y los transmite por el medio de transmisión de alta velocidad, el multiplexor del nodo B recibe la señal, separa la información de acuerdo a el canal y los envía a los dispositivos correctos.

 

En el siguiente documento se desea presentar una explicación muy sencilla del concepto multiplexaje, así como sus maneras de realizar el multiplexaje, multiplexaje inverso y las partes que intervienen en su funcionamiento.

 

El propósito es darle al lector una introducción a la tecnología de multiplexaje la cual en la actualidad provee grandes ahorros y mayor aprovechamiento del ancho de banda en los medios de comunicación.

 

MULTIPLEXORES

El multiplexor (MUX) es un dispositivo que puede encontrarse en casi todas las instalaciones. Su misión consiste en permitir que varios ETD o puertos compartan una  misma línea de comunicación, por lo general un canal telefónico. Ello es posible siempre que en el canal tenga capacidad suficiente para permitir su uso compartido.

 

               Son dispositivos que logran transmitir varios canales en un solo medio de transmisión reuniendo varias señales a baja velocidad y transmitiéndolas posteriormente a todas a través de un canal de alta velocidad. Pudiendo ser estos analógicos (FDM) o digitales (TDM).

 

                Son circuitos realmente importantes en el diseño de sistemas que requieran un cierto tráfico y comunicación entre distintos componentes y se necesite controlar en todo momento que componente es quien envía los datos.

 

                En realidad se puede asimilar a un selector, por medio de unas entradas de control se selecciona la entrada que se desee reflejada en la salida. Esto se consigue utilizando principalmente puertas XOR, de ahí su nombre multiplexor. En ejemplo se puede apreciar la constitución de un MUX (nombre por el que también se los conoce) de 4 entradas de datos, 2 entradas de control y 1 salida (aunque en ocasiones se encuentran tanto la salida como su negada).

 

                Se encuentran todo tipo de modelos en el mercado con todo tipo de anchos de entradas (por ejemplo MUXs de 2 entradas de buses de 8 bits y 1 salida de 8 bits, con lo que se estaría conmutando entre 2 buses de 2 dispositivos de 8 bits). Además de lo anterior, suele ser un hábito que exista también una entrada de Enable (habilitación general de integrado).

 

El empleo de multiplexores permite reducir de forma sustancial el número necesario de canales de comunicaciones. Su precio suele estar justificado por el ahorro en costos de líneas que proporciona. Los multiplexores son muy útiles también en los entornos locales (sin línea telefónica) ya que permiten reducir la cantidad de cable que es necesario tender en un edificio para enlazar las distintas terminales con la computadora central.

MULTIPLEXAJE

                Todas las terminales están conectadas a otro multiplexor por medio de uno solo. Los dos multiplexores tiene la capacidad de información por separado. El multiplexor del nodo A dispositivos conectados a el y los transmite por velocidad, el multiplexor del nodo B recibe la señal el canal y los envía a los dispositivos correctos.

 

            A un multiplexor, el cual esta en el enlace. El enlace que existe entre transportar múltiples canales de A multiplexa la información de los el medio de transmisión de alta separa la información de acuerdo a el canal y los envía a los dispositivos correctos.

 

Tipos de Multiplexaje

 

  • Multiplexaje por distribución de frecuencia.

  • Multiplexaje por distribución de tiempo.

  • Multiplexaje por distribución de estadística de tiempo.

 

FDM FRECUENCY DIVISION MULTIPLEXING

Multiplexación por División de Frecuencia

  

Divide el ancho de banda de una línea entre varios canales, donde cada canal ocupa una parte del ancho de banda de frecuencia total.

 

FDM es una de las técnicas originales de multiplexaje usada para la industria de comunicaciones. La técnica de FDM divide el ancho de banda total de entrada y salida en el mismo numero de canales en el circuito, dependiendo en el numero de puertos y dispositivos que sean soportados. El rango total de información de entrada de los dispositivos o terminales conectados al multiplexor no pueden exceder el rango de salida.

 

Si un dispositivo conectado por FDM es removido de su circuito, no hay posibilidad que la frecuencia que estaba siendo utilizada por ese dispositivo sea re localizada y utilizada por otro dispositivo y aprovechar el ancho de banda. Lo que significa que el multiplexor no tiene la habilidad para re localizar dinámicamente sus capacidades para utilizar el ancho de banda disponible.

 

 

 

TDM TIME DIVISXON NULTIPLEXING

Multiplexación por División de Tiempo

Aquí cada canal tiene asignado un periodo o ranura de tiempo en el canal principal y las distintas ranuras de tiempo están repartidas por igual en todos los canales. Tiene la desventaja de que en caso de que un canal no sea usado, esa ranura de tiempo no se aprovecha por los otros canales, enviándose en vez de datos bits de relleno.

 

Los multiplexores que utilizan la tecnología TDM son dispositivos digitales que combinan varias señales digitales de dispositivos en un solo medio de transmisión digital.

 

TDM trabaja acomodando los time slots de cada dispositivo conectado a un puerto. Típicamente, el total de rango de bits para todos los dispositivos no pueden exceder el rango de bits por segundo de la línea de salida. Esto se logra utilizando por medio de técnicas de compresión.

 

Un algoritmo binario en el multiplexor es utilizado para reducir el total de numero de bits.

 

La compresión en el nodo receptor es de manera invertida. Si un puerto no esta siendo utilizado este ancho de banda no esta disponible para otros dispositivos conectados al multiplexor.

 

Diagrama de TDM

 

 

STDM STATISTICAL TIME DIVISION MULTIPLEXXNG

Multiplexación por División de Tiempo Estadísticos

Una versión mas eficiente de TDM es STDM. STDM funciona de la misma manera que TDM solo con la ventaja de que utiliza mejor el uso de canales que no están siendo utilizados y reconectando estos time slots a otros dispositivos conectados que puedan utilizar este ancho de banda que esta disponible.

 

El multiplexaje puede ser utilizado para conectar las mayoría de las interfaces de voz y protocolos de señalización. La transmisión de los canales de voz se realiza de la siguiente manera, dos canales de voz de 64 Kb cada uno se conectan al multiplexor del nodo A y este comprime los canales a 8 o 16 Kb para ser enviados por el medio de transmisión el cual es de 64 Kb, el multiplexor B recibe el canal de 64 Kb con los canales de voz comprimidos y los descomprime a 64 Kb nuevamente y se conectan a las extensiones telefónicas por medio de un par de hilos de cobre.

 

No le ofrece ranuras de tiempo a los canales inactivos y además podemos asignar prioridades a los canales.

 

 

Bandera

Número marco Control Dirección Datos CRC Flag
1Byte 1 Byte 1 Byte 1-2 B Byte variable *8 bits 2Byte 1 Byte

Formato de marco STDM

 

 

MULTIPLEXACION POR DIVISION DE ESPACIOS 

            Se refiere al uso de un circuito o canal aparte para cada dispositivo. Esencialmente esto significa que no hay multiplexaje. Si por ejemplo es necesario añadir un nuevo terminal al sistema, se tira un cable separado para acomodar la terminal.

MULTIPLEXACION INVERSA 

Mutilpíexación Inversa puede ser definida como la unión de múltiples canales independientes de información a través de una red para crear un solo canal de información de alta velocidad. Por ejemplo st se tienen 3 canales de datos independientes de 64 Kb¡t/s cada uno conectados entre dos puntos A y B, el multiplexaje inverso crea un solo canal de datos de 384 Kbit/s.

 

La tarea del multiplexor inverso es el optimizar esta unión de canales. Específicamente, el multiplexor inverso asegura que 105 canales estén presentes para establecer y verificar la integridad de los canales existentes. Entonces el multiplexor inverso A segmenta el canal de transmisión de datos y los envía por canales individuales. El multiplexor inverso B recibe la información de estos canales enviándolos a el dispositivo conectado.

 

Dependiendo en el protocolo de multiplexaje inverso que se este utilizado, el multiplexor inverso puede monitorear la Integridad de la conexión. Si ocurren problemas en la transmisión el multiplexor puede hacer un diagnostico, reemplazando uno o varios canales que presenten problemas por canales funcionales y así mantener la integridad de la conexión.

 

 

MULTIPLEXORES ANÁLOGOS Y DIGITALES

MULTIPLEXOR ESTADÍSTICO

 

Multiplexor de división de tiempo, que asigna en forma "estadística», la rebanada de tiempo al siguiente dispositivo conectado.

 

El ancho de banda de la red es compartido por muchas aplicaciones, siendo asignado en forma dinámica al usuario( o a la aplicaci6n ) que mas lo requiera.

 

Esto permite que el ancho de banda esté disponible para su USO por otras aplicaciones durante los intervalos de silencios, reduciéndose el tiempo de inactividad del canal con lo que se aprovecha mejor el costo del medio.

 

MULTIPLEXOR DE CONEXIÓN

También se conoce como Selector de Puertos. Es una máquina que permite a los puertos "anfitriones" (host ports) conectarse a terminales remotas de manera que si hay demasiados usuarios estos puedan esperar su turno para tener acceso a un puerto que puede estar ocupado. Estas máquinas además pueden proveer capacidad de conmutar de manera que el usuario pueda especificar a la máquina a qué puerto se quiere conectar.

 

 

MULTIPLEXORES MUX

Los MUX son Multiplexores de canales analógicos, que permiten conmutar varias señales analógicas utilizando salidas digitales del PLC. De esté modo se amplia el número de señales analógicas a controlar por su PLC. Admite la conexión de canales analógicos en modo común y diferencial.

 

La conmutación se realiza mediante elementos estáticos, lo que evita la pérdida de precisión en la medida y el desgaste en los elementos mecánicos.

 

Separación, mediante opto acopladores, entre la señal de mando y la tensión analógica a medir.

 

 

MULTIPLEXOR DIGITAL

El multiplexor digital ofrece con el mínimo coste unas altas prestaciones para sistemas de vigilancia y seguridad.

 

 

MULTIPLEXORES PARA FIBRA ÓPTICA

 

                                                                                                                                                                     Los multiplexores de multiplexores para fibra óptica monomodo constan de una o dos ramas de entrada y salida. Fabricados en tecnología de fusión, están diseñados para introducir muy bajas pérdidas de inserción y alto aislamiento. La presentación mecánica habitual se realiza sobre bandejas de empalme o cassettes comerciales normalizados. Los extremos de conexión pueden suministrarse terminados con conectores a requerimiento del cliente, pudiendo ser tanto de pulido angular convexo y altas pérdidas de retorno (FC/APC, SC/APC), como de pulido convexo (FC/PC, SC/PC, ST/PC).

                                                                                                                                                           Cada multiplexor se suministra caracterizado con sus medidas de Pérdida de Inserción (PI), Aislamiento de cada una de sus ramas. Las fibras de las diferentes ramas pueden presentarse tanto en fibra de 250 mm, tubo holgado, protección ajustada de 900 mm o cable monofibra de diámetro 3 mm. Los multiplexores-de multiplexores para fibra óptica monomodo constan de una o dos ramas de entrada y salida. Fabricados en tecnología de fusión, están diseñados para introducir muy bajas pérdidas de inserción y alto aislamiento. La presentación mecánica habitual se realiza sobre bandejas de empalme o cassettes comerciales normalizados. Los extremos de conexión pueden suministrarse terminados con conectores a requerimiento del cliente, pudiendo ser tanto de pulido angular convexo y altas pérdidas de retorno (FC/APC, SC/APC), como de pulido convexo (FC/PC, SC/PC, ST/PC). Cada multiplexor se suministra caracterizado con sus medidas de Pérdida de Inserción (PI), Aislamiento de cada una de sus ramas. Las fibras de las diferentes ramas pueden presentarse tanto en fibra de 250 mm, tubo holgado, protección ajustada de 900 mm o cable monofibra de 3 mm.

 

        Los multiplexores-de multiplexores están disponibles en distintas versiones, variando en ellos la longitud de onda de las distintas puertas o el grado de aislamiento. Las versiones estándar son:

 

Versión HI: que presenta un altísimo aislamiento. Se suministra en cualquier conectorización. Se encuentra disponible para todas las combinaciones de longitudes de onda: 1310/1550/1650 nm.

 

Versión NS: versión estándar de la gama. Se suministra en cualquier conectorización. Se encuentra disponible para todas las combinaciones de longitudes de onda: 1310/1550/1650 nm.

 

Versión PM: diseñado para dividir o combinar distintas longitudes de onda en amplificadores ópticos. Se suministra en cualquier conectorización. Se encuentra disponible para 980/1550nm y 1480/1550 nm.

 

ESPECIFICACIONES

Configuración estándar de los Multiplexores

1x2 (2x2)

Longitudes de onda de operación (nm):

1.310 nm & 1.550 nm

Pérdida de Inserción (dB):

I<0.3 dB

II<0.7 dB

III<1 dB

Aislamiento (dB):

I>15 dB

II>30 dB

III>40 dB

Sensibilidad a la Polarización máx. (%)

±1%

Directividad (dB):

>=55 dB

Temperatura de operación:

-20º a +80ºC

Estabilidad de la Pérdida de Inserción con la Temperatura entre -20º y +80ºC (dB):

<=0.005 dB/ºC

Tipo de fibra:

protección ajustada de 250 y 900 mm, tubo holgado o cable monofibra (según requerimiento)

Longitud de la fibra:

Según requerimiento

Tipo de conector:

FC(PC/APC), SC(PC/APC), ST

Aplicaciones:

Telecomunicaciones

 

 

CONCEPTOS BÁSICOS

Multiplexor

Un multiplexor hace posible la conexión de varios dispositivos para que compartan un solo canal de comunicación. Cada dispositivo tiene una conexión punto a punto hacia el otro dispositivo en el multiplexor remoto, mientras existe solo un medio de transmisi6n disponible.

RDI

Como su nombre lo indica es Red Digital Integrada que pertenece a Telmex la cual tiene una amplia cobertura nacional conectando varios puntos de la república mediante fibra óptica.

 

Telmex con este tipo de tecnología ofrece dos medios de enlace a sus clientes los cuales son el E1 y los DS0.

 

E1

Este es un medio de transmisión de altas velocidades el cual esta formado por 32 timeslots de 64 Kb c/u lo cual hacen la suma de 2.048 Mb, dos de ellos no son utilizados para la transmisión de datos sino que son utilizados para la señalización y sincronización del mismo medio de Transmisión

 

DSO 

Este es solo un canal de 64 Kb el cual es utilizado por lo regular en enlaces dedicados.

INTERFACES ELÉCTRICAS

Las interfaces eléctricas especifican la manera en que dos equipos serán conectados para la transferencia de información entre uno y otro.

PVCS

            Los pvcs son inicialmente definidos como una conexión entre dos sitios o puntos finales. Nuevos pvcs pueden ser agregados cuando exista la demanda para nuevos sitios, ancho de banda adicional, o cuando nuevas aplicaciones requieran puertos existentes para comunicarse.

SVCs

Implementando SVCs en la red es mas complejo que utilizar pvcs, pero es mas transparente para los usuarios finales. Debido a que este método es muy parecido a la utilización de un teléfono normal. Los usuarios deben especificar las direcciones de destino como si fuera un numero telefónico.

 

 

CONCLUSIÓN 

               Podemos concluir que los multiplexores son dispositivos que logran transmitir varios canales en un solo  medio  de  transmisión  reuniendo  varias  señales  a  baja  velocidad  y transmitiéndolas posteriormente a todas a través de un canal de alta velocidad. Pudiendo ser estos analógicos (FDM) o digitales (TDM),habiendo tambien tres tipos de multiplexaje, cada una con características muy especificas, ademas la multiplexacion inversa es muy util y facil de llevar acabo..

ser.jpg

Modelo Cliente-Servidor

Amigo, este es un mundo cliente-servidor. Casi cualquier cosa en la red tiene que ver con procesos clientes que dialogan con procesos servidores y viceversa. Consideremos telnet, por ejemplo. Cuando conectas al puerto 23 de una máquina remota mediante telnet (el cliente) un programa de aquella máquina (llamado telnetd, el servidor) despierta a la vida. Gestiona la conexión telnet entrante, te presenta una pantalla de login , etc.

Figura 2. Interacción Cliente-Servidor.

[Client-Server Interaction Diagram]

El intercambio de información entre cliente y servidor se resume en la Figura 2 .

Observa que el par cliente-servidor pueden hablar SOCK_STREAM , SOCK_DGRAM o cualquier otra cosa (siempre y cuando los dos hablen lo mismo). Algunos buenos ejemplos de parejas cliente-servidor son telnet/telnetd , ftp/ftpd, o bootp/bootpd. Cada vez que usas ftp, hay un programa remoto, ftpd, que te sirve.

Hardware cliente-servidor

La arquitectura cliente-servidor permite al usuario en una máquina, llamado el cliente, requerir algún tipo de servicio de una máquina a la que está unido, llamado el servidor, mediante una red como una LAN (Red de Area Local) o una WAN (Red de Area Mundial). Estos servicios pueden ser peticiones de datos de una base de datos, de información contenida en archivos o los archivos en sí mismos o peticiones de imprimir datos en una impresora asociada. Aunque clientes y servidores suelen verse como máquinas separadas, pueden, de hecho, ser dos áreas separadas en la misma máquina. Por tanto, una única máquina Unix puede ser al mismo tiempo cliente y servidor. Además una máquina cliente unida a un servidor puede ser a su vez servidor de otro cliente y el servidor puede ser un cliente de otro servidor en la red. También es posible tener el cliente corriendo en un sistema operativo y el servidor en otro distinto.

Hay varios tipos comunes de máquinas clientes en entornos cliente-servidor. Uno de los clientes mas populares es una computadora personal basada en Intel que ejecuta aplicaciones de DOS en un entorno Windows. Otra cliente popular es una terminal X; de hecho, el sistema X Windows es un modelo cliente-servidor clásico. Hay también clientes Unix que ejecutan sistemas operativos como UnixWare. Un servidor que pide cosas a otro servidor es un cliente de la máquina a la que está pidiendo. Sin considerar el tipo de cliente que se esté usando en una red cliente-servidor, se realizando al menos una de las funciones básicas descritas aquí como funciones del cliente.

Funciones del cliente

Los clientes en una red cliente-servidor son las máquinas o procesos que piden información, recursos y servicios a un servidor unido. Estas peticiones pueden ser cosas como proporcionar datos de una base de datos, aplicaciones, partes de archivos o archivos completos a la máquina cliente. Los datos, aplicaciones o archivos pueden residir en un servidor y ser simplemente accedidos por el cliente o pueden ser copiados o movidos fisicamente a la máquina cliente. Esta disposición permite a la máquina cliente ser relativamente pequeña. Para cada tipo de entorno de cliente, hay habitualmente software específico (y a veces hardware) en el cliente, con algún software y hardware análogo en el servidor.

Los servidores pueden ser sistemas operativos diferentes como Windows NT, Windows 95, OS/2, Unix. Unix es popular porque como sistema operativo de servidores puede ser utilizado en muchos tipos de configuraciones sobre máquinas servidor además de como servidores de archivos y servidores de impresión.


Funciones generales de un servidor

Los servidores en una red cliente-servidor son los procesos que proporcionan información recursos y servicios a los clientes de la red. Cuando un cliente pide un recurso como, por ejemplo, un archivo, datos de una base de datos, acceso a aplicaciones remotas o impresión centralizada, el servidor proporciona estos recursos al cliente. Como se mencionó antes, los procesos del servidor pueden residir en una máquina que también actúa como cliente de otro servidor. Además de proporcionar este tipo de recursos, un servidor puede dar acceso a otras redes, actuando como un servidor de comunicaciones que conecta a otros servidores o mainframes o minicomputadoras que actuan como hosts de la red.

También puede permitir enviar faxes o correo electrónico desde un cliente en una red a un cliente en otra red. Puede actuar como servidor de seguridad, como servidor de gestión de la red, como servidor multimedia, como servidor de directorios o de acceso.  [Rosen, 1997]


El modelo cliente-servidor.
Un caso de estudio

La computadora servidor en el laboratorio donde se realizó este trabajo de cuenta con un servidor Linux, el programa encargado de los servicios WWW es Apache y hay también terminales Linux con programas Netscape.

Se describirán algunas de las caraterísticas por las que se eligió cambiar definitivamente a trabajar con Linux en este lugar de trabajo.

Linux es un sistema operativo para computadoras Intel y algunas otras plataformas como Mac, Alpha, Sun y Mips. El sistema lo han diseñado cientos de programadores dispersos por todo el mundo. El objetivo ha sido crear un clon de Unix que cualquier persona puede usar.

Linux es el único sistema operativo actual disponible gratuitamente que proporciona capacidades de multitareas y multiprocesamiento a numerosos usuarios en plataformas de hardware compatible con las PCs de IBM. Son muchas las aplicaciones de Linux que están a nuestro alcance en forma gratuita en Internet, así como está disponible en Internet, el propio fuente para Linux.

Esta caracteríistica también es desventaja potencial para los usuarios de Linux, ya que como ningún vendedor comercial le da soporte, cuando se necesita ayuda no basta con una llamada telefónica. No obstante, Linux es relativamente estable en numerosos sistemas y, en consecuencia, le proporciona una económica oportunidad de aprender y usar uno de los sistemas operativos mas populares del mundo actual: Unix.