división de tiempo

La división de tiempo es un método para compartir un único canal de comunicación entre múltiples usuarios, asignando a cada usuario un intervalo fijo y recurrente durante el cual tienen acceso exclusivo para transmitir o recibir. El canal en sí permanece continuo, pero el ancho de banda disponible se divide no por frecuencia (como en la división de frecuencia) sino por tiempo. Cada usuario obtiene una ventana predecible, medida en microsegundos a milisegundos dependiendo de la aplicación, durante la cual puede enviar datos; cuando su ranura termina, comienza la ranura del siguiente usuario.

La aplicación industrial más común es la multiplexación por división de tiempo, o TDM, que comprime múltiples señales digitales en un solo flujo de bits. Las redes telefónicas y los sistemas de control industrial han dependido durante mucho tiempo de TDM para transportar muchos canales de voz o datos a través de un solo cable o enlace de fibra. Una trama TDM típicamente contiene ranuras para 24, 32 o más canales individuales, cada uno con su propia ventana de tiempo asignada. La trama se repite a una velocidad fija: una línea T1 (estándar norteamericano) funciona a 1.544 Mbps con 24 canales de 64 kbps cada uno, repitiéndose 8000 veces por segundo.

En sistemas reales, la sincronización es la restricción crítica. Todos los usuarios deben saber exactamente cuándo comienza y termina su ranura; una desviación del reloj de incluso unas pocas partes por millón hará que los datos lleguen a la ranura incorrecta, creando errores o pérdidas. Por esta razón, los sistemas TDM incluyen un reloj maestro y relojes esclavos sincronizados con él, a menudo a través de una señal de temporización dedicada o un reloj recuperado incrustado en el flujo de datos. Las redes industriales y la infraestructura de telecomunicaciones invierten fuertemente en relojes atómicos y osciladores disciplinados para mantener esta precisión durante horas y días.

La división de tiempo difiere fundamentalmente de la multiplexación por división de frecuencia, donde cada usuario obtiene su propia banda de frecuencia en el mismo canal, y de la multiplexación por división de código, donde los usuarios comparten tanto el tiempo como la frecuencia pero transmiten con códigos únicos. TDM es determinista y predecible, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de tiempo real estricto como la automatización industrial y la telefonía; sin embargo, desperdicia capacidad si un usuario no tiene datos para enviar durante su ranura, ya que la ranura no puede reasignarse sobre la marcha. Las tecnologías basadas en paquetes como Ethernet e IP han desplazado en gran medida a TDM para datos, pero TDM persiste en redes de voz heredadas y en aplicaciones donde la latencia fija y la entrega garantizada son primordiales.

El término refleja la división literal del eje del tiempo: el canal se divide en segmentos como una línea de tiempo, con cada segmento perteneciente a un usuario. Esto contrasta con la división de frecuencia, donde el canal se divide a lo largo del espectro. En las redes de voz, una ranura de tiempo típicamente transporta 64 kbps (8 bits muestreados 8000 veces por segundo), el estándar para una sola llamada de voz analógica; la combinación de 30 o 24 de estas ranuras con la sobrecarga de tramas y señalización produce las jerarquías E1 (europea, 2.048 Mbps) y T1 (norteamericana, 1.544 Mbps) que dominaron las telecomunicaciones durante décadas.