division temporelle

Le multiplexage temporel est une méthode de partage d'un canal de communication unique entre plusieurs utilisateurs en allouant à chaque utilisateur un intervalle fixe et récurrent pendant lequel il a un accès exclusif pour émettre ou recevoir. Le canal lui-même reste continu, mais la bande passante disponible est divisée non pas par la fréquence (comme dans le multiplexage fréquentiel) mais par le temps. Chaque utilisateur dispose d'une fenêtre prévisible, mesurée en microsecondes ou millisecondes selon l'application, pendant laquelle il peut envoyer des données ; lorsque son intervalle se termine, celui de l'utilisateur suivant commence.

L'application industrielle la plus courante est le multiplexage par répartition dans le temps, ou MRT (TDM en anglais), qui compresse plusieurs signaux numériques en un seul flux binaire. Les réseaux téléphoniques et les systèmes de contrôle industriels ont longtemps utilisé le MRT pour transporter de nombreux canaux vocaux ou de données sur une seule liaison filaire ou optique. Une trame MRT contient généralement des intervalles pour 24, 32, ou plus de canaux individuels, chacun avec sa propre fenêtre temporelle assignée. La trame se répète à un rythme fixe : une ligne T1 (norme nord-américaine) fonctionne à 1,544 Mbit/s avec 24 canaux de 64 kbit/s chacun se répétant 8000 fois par seconde.

Dans les systèmes réels, la synchronisation est la contrainte critique. Tous les utilisateurs doivent savoir exactement quand leur intervalle commence et se termine ; un décalage d'horloge de quelques parties par million seulement entraînera l'arrivée des données dans le mauvais intervalle, créant des erreurs ou des pertes. Pour cette raison, les systèmes MRT incluent une horloge maîtresse et des horloges esclaves synchronisées avec elle, souvent via un signal de synchronisation dédié ou une horloge récupérée intégrée dans le flux de données. Les réseaux industriels et l'infrastructure de télécommunications investissent massivement dans les horloges atomiques et les oscillateurs disciplinés pour maintenir cette précision sur des heures et des jours.

Le multiplexage temporel diffère fondamentalement du multiplexage par répartition en fréquence, où chaque utilisateur obtient sa propre bande de fréquence sur le même canal, et du multiplexage par répartition en code, où les utilisateurs partagent à la fois le temps et la fréquence mais transmettent avec des codes uniques. Le MRT est déterministe et prévisible, ce qui le rend adapté aux applications temps réel strictes telles que l'automatisation industrielle et la téléphonie ; cependant, il gaspille de la capacité si un utilisateur n'a pas de données à envoyer pendant son intervalle, car l'intervalle ne peut pas être réaffecté à la volée. Les technologies basées sur les paquets comme Ethernet et IP ont largement supplanté le MRT pour les données, mais le MRT persiste dans les réseaux vocaux hérités et dans les applications où une latence fixe et une livraison garantie sont primordiales.

Le terme reflète la division littérale de l'axe temporel : le canal est découpé en tranches comme une ligne de temps, chaque tranche appartenant à un utilisateur. Cela contraste avec la division en fréquence, où le canal est découpé sur le spectre. Dans les réseaux vocaux, un intervalle de temps transporte généralement 64 kbit/s (8 bits échantillonnés 8000 fois par seconde), la norme pour un seul appel vocal analogique ; la combinaison de 30 ou 24 de ces intervalles avec la surcharge de tramage et de signalisation donne les hiérarchies E1 (européenne, 2,048 Mbit/s) et T1 (nord-américaine, 1,544 Mbit/s) qui ont dominé les télécommunications pendant des décennies.