multiplexación estadística por división de tiempo

La multiplexación estadística es un tipo de compartición de enlaces de comunicación digital, a veces abreviada como STDM. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Es muy similar a la asignación dinámica de ancho de banda (DBA). En la multiplexación estadística , un canal de comunicación se divide en un número arbitrario de canales digitales o flujos de datos de tasa de bits variable. La compartición del enlace se adapta a las demandas de tráfico instantáneas de los flujos de datos que se transfieren a través de cada canal. Esta es una alternativa a la creación de una compartición fija de un enlace, como en la multiplexación por división de tiempo (TDM) y la multiplexación por división de frecuencia (FDM). Cuando se realiza correctamente, la multiplexación estadística puede proporcionar una mejora en la utilización del enlace, llamada ganancia de multiplexación estadística .

La multiplexación estadística se facilita mediante el modo de paquetes o la comunicación orientada a paquetes , que, entre otros usos, se emplea en redes informáticas de conmutación de paquetes . Cada flujo se divide en paquetes que normalmente se entregan de forma asíncrona según el principio de primero en llegar, primero en ser atendido. Alternativamente, los paquetes pueden entregarse de acuerdo con alguna disciplina de programación para una gestión equitativa de la cola o una calidad de servicio diferenciada y/o garantizada. También se encuentra en circuitos de fibra óptica donde las comunicaciones se realizan de forma estadística. ^{[ 3 ]}

La multiplexación estadística de un canal analógico, por ejemplo un canal inalámbrico, también se facilita mediante los siguientes esquemas:

• Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal con salto de frecuencia aleatorio (RFH-OFDMA)
• Acceso múltiple por división de código (CDMA), donde se puede asignar una cantidad diferente de códigos de dispersión o factores de dispersión a diferentes usuarios.

La multiplexación estadística normalmente implica un servicio "bajo demanda" en lugar de uno que preasigna recursos para cada flujo de datos. Los esquemas de multiplexación estadística no controlan las transmisiones de datos del usuario.

La multiplexación estadística en el dominio del tiempo (comunicación en modo de paquetes) es similar a la multiplexación por división de tiempo (TDM), excepto que, en lugar de asignar un flujo de datos a la misma ranura de tiempo recurrente en cada TDM , a cada flujo de datos se le asignan ranuras de tiempo (de longitud fija) o tramas de datos (de longitud variable) que a menudo parecen estar programadas en un orden aleatorio y experimentan un retardo variable (mientras que el retardo es fijo en TDM). ^{[ 1 ]}

La multiplexación estadística permite dividir el ancho de banda de forma arbitraria entre un número variable de canales (mientras que en la multiplexación por división de tiempo el número de canales y la velocidad de datos de cada canal son fijos).

La multiplexación estadística garantiza que no se desperdicien ranuras (a diferencia de la multiplexación por división de tiempo, que sí puede desperdiciarlas). La capacidad de transmisión del enlace será compartida únicamente por los usuarios que tengan paquetes.

La multiplexación por división de tiempo estática y otras conmutaciones de circuitos se realizan en la capa física en los modelos OSI y TCP/IP , mientras que la multiplexación estadística se realiza en la capa de enlace de datos y superiores.

En la multiplexación estadística, cada paquete o trama contiene un número de identificación de canal/flujo de datos o (en el caso de la comunicación por datagramas ) información completa de la dirección de destino.

Ejemplos de multiplexación estadística son:

• El flujo de transporte MPEG se utiliza para la transmisión de televisión digital . La multiplexación estadística permite transmitir varios flujos de vídeo, audio y datos con diferentes velocidades de datos a través de un canal con ancho de banda limitado (véase Multiplexor estadístico ). Los paquetes tienen una longitud constante. El número de canal se denomina ID de programa (PID).
• Los protocolos UDP y TCP permiten la multiplexación de flujos de datos provenientes de diversos procesos de aplicación. Los paquetes pueden tener longitudes variables. Los números de puerto constituyen los identificadores de canal (y también la información de la dirección).
• Los protocolos de conmutación de paquetes X.25 y Frame Relay , donde los paquetes tienen longitudes variables y el número de canal se denomina identificador de conexión virtual (VCI), conforman el conjunto internacional de proveedores de X.25 que utilizaban dicho protocolo . En la década de 1980 y principios de la de 1990, se conocía coloquialmente como "la red de conmutación de paquetes".
• El protocolo de conmutación de paquetes en modo de transferencia asíncrona (ATM) utiliza paquetes de longitud fija. El número de identificación del canal consta de un identificador de conexión virtual (VCI) y un identificador de ruta virtual (VPI).

En la radiodifusión digital de audio y vídeo, por ejemplo, un multiplexor estadístico es un dispositivo de agregación de contenido que permite a las emisoras ofrecer la mayor cantidad de servicios de audio o vídeo con un ancho de banda determinado, al compartir un ancho de banda fijo entre múltiples servicios o flujos con diferentes tasas de bits. El multiplexor asigna a cada servicio el ancho de banda necesario para sus necesidades en tiempo real, de modo que los servicios con escenas complejas reciben más ancho de banda que aquellos con escenas menos complejas. Esta técnica de compartición de ancho de banda produce la mejor calidad de vídeo con el menor ancho de banda total posible.

• fragmentación de datos
• Asignación dinámica de ancho de banda
• TDMA dinámico
• Paquete
• Conmutación de paquetes

• Ejemplo de multiplexación estadística (gráfico de un multiplex DVB-T real)