Multiplexage par répartition temporelle (TDM) : Avantages, inconvénients et contexte moderne
TDM : Multiplexage déterministe par créneaux temporels
Le multiplexage par répartition temporelle alloue des créneaux temporels distincts et répétitifs à chaque canal sur un support partagé. C'est la base de la téléphonie héritée (T1/E1, SONET/SDH) et persiste sous formes modernes (TDMoIP, CPRI, TSN, FlexRay).
Avantages
- Latence et gigue déterministes : Position créneau fixe → délai borné. Critique voix (TDM voix = trame 125 µs), relais protection (CEI 61850 GOOSE/SV), contrôle industriel (PROFINET IRT, EtherCAT).
- Bande passante garantie par canal : Pas de contention. Chaque canal obtient sa tranche peu importe l'activité des autres. Pas de problème "voisin bruyant".
- Tramage et synchronisation simples : Signal alignement trame (FAS) ou motif sync. Synchronisation mature, bien comprise (SSU, BITS, GPS, SyncE, IEEE 1588 PTP).
- Transparence : Agnostique charge utile. Transporte voix, données, vidéo, télémétrie sans inspecter contenu. Indépendant protocole.
- Surcharge faible (Fixe) : Bits tramage seulement (ex. T1 : 1 bit/trame = 0,78 % surcharge). Efficace pour flux débit constant (CBR).
- Sécurité (Inhérente) : Isolation par créneau. Plus difficile d'intercepter canal unique sans sync + désembrouillage.
Inconvénients
- Inefficace pour trafic bursty/débit variable (VBR) : Créneaux alloués utilisés ou pas. Voix silencieuse = bande passante gaspillée. Multiplexage statistique (Paquet/ATM/IP) gagne ici.
- Évolutivité rigide : Ajouter canaux nécessite restructurer trame (nouveau niveau mux) ou supprimer existants. Pas dynamique.
- Sensibilité synchronisation : Glissement/perte trame si dérive horloge. Nécessite horloge réseau traçable (PRC/PRS). Spécifications maintien strictes.
- Point défaillance unique (Mux/Demux) : Défaillance mux tue tous canaux. Nécessite protection 1+1 / 1:1 (APS).
- Latence = Durée trame : Latence minimum = 1 trame (125 µs pour T1/E1/PDH/SDH VC-12). Ne peut pas descendre plus bas.
- Pas de gain statistique : Ne peut pas exploiter burstiness trafic pour sur-réservation.
Comparaison : TDM vs Multiplexage statistique (Paquet/IP)
| Aspect | TDM (Circuit) | Paquet (IP/MPLS/ETH) |
|---|---|---|
| Modèle trafic | CBR (Constant) | VBR (Bursty) |
| Utilisation bande passante | Faible (si inactif) | Élevée (Multiplexage stat.) |
| Latence | Fixe, Faible (Trame) | Variable (File attente) |
| Gigue | Quasi nul | Variable (PDV) |
| Évolutivité | Rigide (Hiérarchie) | Flexible (Virtuel) |
| QoS | Dur (Réservé) | Souple (DiffServ/IntServ) |
| OAM | Intégré (AIS, RDI, BIP) | Surcouche (BFD, Y.1731, TWAMP) |
TDM moderne : Pas mort, Évolué
- TDMoP / TDMoIP (RFC 5086 / SAToP / CESoPSN) : Émulent TDM sur RPS (MPLS/IP). Transportent T1/E1/E3/STM-1 hérités sur cœur paquet. Critique pour migration.
- CPRI / eCPRI (Radio) : Tramage TDM strict pour données IQ entre RRH et BBU/DU. Latence < 100 µs.
- TSN (Time-Sensitive Networking, IEEE 802.1Qbv) : Time-Aware Shaper (TAS) = TDM sur Ethernet. Gate Control List (GCL) = Ordonnancement. Ethernet déterministe.
- FlexRay / TTCAN / TTEthernet : Bus automobile/aérospatial TDM.
- OTN (Optical Transport Network, G.709) : Enveloppe numérique + TDM (ODUflex). TDM optique moderne.
Quand choisir TDM aujourd'hui
- Transport voix/DS0/DS1/DS3 hérité (TDMoIP).
- Relais protection (CEI 61850 SV/GOOSE sur PRP/HSR).
- Contrôle mouvement industriel (EtherCAT, PROFINET IRT, CC-Link IE TSN).
- Fronthaul radio (CPRI/eCPRI).
- Partout où déterminisme > efficacité statistique.
Résumé : TDM échange efficacité bande passante pour transport déterministe, garanti, transparent. Reste standard or pour infrastructures temps-réel critiques, maintenant souvent encapsulé dans tunnels paquet.