Multiplexage en longueur d'onde

Le multiplexage en longueur d'onde (Wavelength Division Multiplexing en anglais) est une technique utilisée en communications optiques qui permet de faire passer plusieurs signaux de longueur d'onde différentes sur une seule fibre optique, 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).

Principe

Pour pouvoir multiplexer plusieurs sources, il faut préalablement changer leurs longueurs d'ondes en utilisant des transpondeurs.

Chaque flux d'information est codé sur une porteuse par modulation d'amplitude ou de phase, comme sur une transmission sur fibre standard.

Les équipements de démultiplexage sont 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 n'augmente pas la bande passante de la fibre mais est une solution économique qui permet de maximiser la capacité de celle-ci.

Types de WDM

Lorsque l'espacement entre les longueurs d'onde est de 20 nm, on parle de Coarse WDM (CWDM). L'avantage du CWDM est son coût. En effet, grâce à l'important espacement laissé à chaque canal, on n'est pas obligé de réguler en température le laser d'émission. Par contre, on est limité à 16 canaux, pas amplifiés (moins cher) donc sur 150 km (grand) maximum. En CWDM, 8 longueurs d'ondes sont utilisable avec des optiques 10 Gb/s.

Pour un espacement plus faible (donc plus de longueurs d'onde simultanément en propagation), on parle de WDM voire 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 0,8 nm (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 ancienne reste la seule déployée sur les réseaux télécoms long-haul, et même métropolitain.

Bandes de fréquences normalisées

L'UIT a normalisé au niveau mondial les bandes de fréquences (et donc les longueurs d'ondes) des fibres optiques selon le plan suivant :

• bande U (Ultra) : 178,980 à 184,487 THz (λ₀ de 1 675 à 1 625 nm) ;
• bande L (Longue) : 184,487 à 191,560 THz (λ₀ de 1 625 à 1 565 nm) ;
• bande C (Conventionnelle) : 191,560 à 195,942 THz (λ₀ de 1 565 à 1 530 nm) ;
• bande S (Short) : 195,942 à 205,337 THz (λ₀ de 1 530 à 1 460 nm) ;
• bande E (Étendue) : 205,337 à 220,435 THz (λ₀ de 1 460 à 1 360 nm) ;
• bande O (Originale) : 220,435 à 237,930 THz (λ₀ de 1 360 à 1 260 nm).

La bande de fréquence la plus utilisée est la bande C (1 530 - 1 565 nm). C'est le spectre amplifié par les amplificateurs EDFA (Erbium Dopped Fiber Amplifier). L'ITU a spécifié des numéros pour les fréquences. 192,1 THz est la fréquence 1, 192,2 THz est la fréquence 2, etc. C'est aussi la bande de fréquence sur laquelle l'atténuation est minimale.

Poursuivons ce raisonnement :
La bande C équivaut en Hz à (196 THz, 192 THz), ce qui veut dire que vous avez 4 THz de bande passante. Sur la courbe caractéristique de la silice, l'atténuation sur la bande passante (1 530 nm - 1 565 nm) est de 0,2 dB/km. Or il existe un autre intervalle où l'atténuation reste faible et inintéressante ; (1 320 nm - 1 330 nm) dans cette intervalle l'affaiblissement est de 0,3 dB/km. On n'utilise pas actuellement cette bande passante vu qu'elle n'est pas plus intéressante, ET entre 1 330 nm et 1 530 nm, l'atténuation était trop importante. Or avec les nouvelles générations de F.O. l'atténuation élevée n'existe plus entre 1 330 nm et 1 530 nm, et elle est assez proche de 0,2. La bande passante de la fibre optique nouvelle génération est de 25 THz (1 330 nm - 1 560 nm).

Avec les besoins croissants de bande passante, on exploite maintenant la bande L et 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 (> 100 km), câbles sous-marins internationaux
• Topologie : point à point, avec un nœud de regénération ou un multiplexeur optique d'insertion-extraction tous les 80 km environ
• Interfaces : débits les plus élevés possibles (2,5, 10 ou 40 Gbit/s)

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 100 km
• Topologie : point à point, boucle ou maillage. Généralement sans nœud de regénération ou d'amplification
• Interfaces : diverses (interfaces numériques SONET/SDH haut et bas débit, gigabit Ethernet, fibre Channel, ...)

Principaux fabricants

Alcatel-Lucent,Kylia, Infinera, Nortel, Huawei, Ciena, Nokia Siemens Networks, Cisco, NEC, Ekinops, ADVA Optical Networking, Fujitsu, ECI Telecom, Xtera, Microsens, MRV, JDSU sont des équipementiers DWDM pour opérateur Telecom.

Sources

• Portail des télécommunications