Multiplexage en longueur d'onde
Le multiplexage en longueur d'onde, souvent appelé WDM (Modèle:Lang en anglais), est une technique utilisée en communication optique qui permet d'augmenter le débit sur une fibre optique en faisant circuler plusieurs signaux de longueurs d'onde différentes sur une seule fibre, en les mélangeant à l'entrée à l'aide d'un multiplexeur (Mux) et en les séparant à la sortie au moyen d'un démultiplexeur (deMux).
Il s'agit pour simplifier de faire passer plusieurs « couleurs » simultanément dans une fibre – ou le plus souvent une paire de fibres (émission / réception). Ces « couleurs » sont visibles séparément à chaque extrémité, mais circulent de concert sur le médium. Chaque « couleur » constitue alors un lien réseau séparé et indépendant du point de vue des équipements qui l'utilisent.
Principe
Pour pouvoir multiplexer plusieurs sources optiques, il faut préalablement modifier leur longueur d'onde en utilisant des matériels spécifiques : transceivers ou transpondeurs.
Chaque flux d'information est codé sur une porteuse par modulation d'amplitude ou de phase, comme pour une transmission sur fibre optique standard.
Les équipements de démultiplexage sont généralement des équipements passifs, type réseaux de diffraction. Ils agissent comme des filtres en sélectionnant le signal dans une zone de longueur d'onde donnée.
Le multiplexage en longueur d'onde sur une fibre utilise mieux la bande passante de la fibre, c'est une solution économique qui permet de maximiser la capacité de celle-ci.
Les canaux peuvent être identifiés, soit par la fréquence de la porteuse optique , soit par la longueur d'onde , les deux étant reliées par la relation simple avec la célérité de la lumière dans le vide.
Types de WDM
CWDM
Lorsque l'espacement entre les longueurs d'onde est de Modèle:Unité, on parle de Coarse WDM (CWDM). L'avantage du CWDM est son coût. En effet, grâce à l'important espacement laissé à chaque canal, il n'est pas nécessaire de réguler en température[1] le laser d'émission. En revanche, la limite est fixée à 18 canaux non amplifiés (définis par l'ITU[2]), donc sur Modèle:Unité au maximum. Dans la pratique, seules 8 longueurs d'onde sont généralement utilisées en Modèle:Unité (de Modèle:Unité)[3], le reste des longueurs d'onde CWDM possibles étant traversé par une zone de forte absorption dans la plupart des fibres optiques[4].
DWDM
Pour un espacement plus faible (donc plus de longueurs d'onde simultanément en propagation), on parle de Dense WDM (DWDM, plus de 32 longueurs d'onde) et même Ultra Dense WDM (UDWDM). Les systèmes DWDM commerciaux espacent les longueurs d'onde d'environ Modèle:Unité (100 GHz), 0,4 nm (50 GHz) voire 0,1 nm (12,5 GHz). Il est ainsi possible de combiner 160 longueurs d'onde optiques et plus.
Malgré des tentatives audacieuses (exploitant les solitons par exemple), cette technologie reste la seule déployée sur les réseaux télécoms longue distance (long-haul), et même métropolitains.
Bandes de fréquences normalisées
L'UIT a normalisé au niveau mondial les bandes de fréquences (et donc les longueurs d'onde) des fibres optiques selon le plan suivant
- bande U (Ultra) : Modèle:Unité ( de Modèle:Unité) ;
- bande L (Longue) : Modèle:Unité ( de Modèle:Unité) ;
- bande C (Conventionnelle) : Modèle:Unité ( de Modèle:Unité) ;
- bande S (Short) : Modèle:Unité ( de Modèle:Unité) ;
- bande E (Étendue) : Modèle:Unité ( de Modèle:Unité) ;
- bande O (Originale) : Modèle:Unité ( de Modèle:Unité).
La bande de fréquence la plus utilisée est la bande C (Modèle:Unité). C'est le spectre amplifié par les amplificateurs EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), ce qui permet par conséquent de l'utiliser sur de très longues distances par ce biais. L'ITU a spécifié des numéros pour les fréquences. Modèle:Unité est la fréquence 1, Modèle:Unité est la fréquence 2Modèle:Etc. C'est aussi la bande de fréquence sur laquelle l'atténuation est minimale.
Poursuivons le raisonnement :
La bande C équivaut en Modèle:Unité à (Modèle:Unité), ce qui offre Modèle:Unité de bande passante.
Sur la courbe caractéristique de la silice, l'atténuation dans la bande passante (Modèle:Unité) est de Modèle:Unité.
Un autre intervalle, dans le cœur de la bande O, propose une atténuation qui reste faible et intéressante (Modèle:Unité) ; l'affaiblissement y est de Modèle:Unité. On utilise surtout cet intervalle (qui offre des portées plus faibles) pour les réseaux locaux (par exemple en Ethernet 10GBASE-LX4), et les réseaux FTTH d'accès à Internet (notamment les réseaux GPON et TWDM-PON).
Entre Modèle:Unité, l'atténuation était trop importante avec les fibres classiques. Mais avec les nouvelles générations de fibres optiques, cette atténuation élevée n'existe plus entre Modèle:Unité, elle est assez proche de Modèle:Unité. La bande passante des fibres optiques nouvelle génération atteint ainsi plus de Modèle:Unité (Modèle:Unité).
Avec les besoins croissants de bande passante, on exploite maintenant également la bande L, ainsi que les amplificateurs à diffusion Raman.
Domaines d’application classiques
On distingue souvent deux segments : long haul et metro.
Segment WDM longue portée (Long Haul)
- Technologie WDM employée : DWDM
- Applications : grandes artères sur des longues distances (Modèle:Unité), câbles sous-marins internationaux
- Topologie : point à point, avec un nœud de régénération ou un multiplexeur optique d'insertion-extraction tous les Modèle:Unité environ
- Interfaces : débits les plus élevés possibles (2,5, Modèle:Unité)
Segment WDM métropolitain (Metro)
- Technologies WDM employées : CWDM et DWDM
- Applications : liaisons entre les établissements d'une entreprise, boucles optiques au niveau d'une agglomération, distance typiquement inférieure à Modèle:Unité
- Topologie : point à point, boucle ou maillage. Généralement sans nœud de régénération ou d'amplification
- Interfaces : diverses (interfaces numériques SONET/SDH haut et bas débit, gigabit Ethernet, fibre Channel...)
Principaux fabricants
Nokia, Ericsson, Huawei, Cisco, NEC, Modèle:Lien, Nexans, Prysmian, Packetlight (RAD), ADVA Optical Networking, Fujitsu, sont des fabricants de fibres, composants et équipements DWDM pour les opérateurs de télécommunications. Nortel et JDSU sont des constructeurs aujourd'hui disparus.