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Multiplexage de longueurs d'ondes

La technique du multiplexage de longueurs d'ondes est une technique répandue dans les réseaux de telecommunications depuis plusieurs décénies. La technique consiste à transmettre plusieurs signaux optiques distincts sur des fréquences différentes. Deux technologies ont rapidement été démocratisées notamment en raison d'une importante baisse de prix ces dernières années. Le CWDM (Pour Coarse Wavelength Division Multiplexing) permettant en général de transmettre jusqu'à 18 longueurs d'ondes différentes, et le DWDM (Pour Dense Wavelength Division Multiplexing) permettant en général de transmettre environs 100 longueurs d'ondes différentes.

Ces insertions de longueurs d'ondes sont réalisées à l'aide de boitiers, actifs ou passifs, appelés "Multiplexeur". Le boitier permettant l'extraction de longueur d'ondes est appelé "Démultiplexeur". Ces dernières années, les boitiers passifs se sont démocratisés pour de nombreux avantages, notamment l'absence d'électricité pour fonctionner, leur grande solidité et fiabilité, ainsi que le prix bien plus faible que sur des boitiers actifs.

Utilisation de deux fibres optiques : 201504131356304329.jpg

Utilisation d'une seule fibre : 201504131353593128.jpg

Source : http://www.hilinktech.com/about/?116.html

Multiplexeurs

Les multiplexeurs sont constitués de composants optiques passifs et fixes. Trois technologies principales permettent leur construction.

AWG

Les réseaux de guides d'ondes (Arrayed waveguide gratings) sont fabriqués par dépôt de silices dopées et non dopées sur un substrat neutre, chaque extrémité du réseaux de guides étant terminé par un coupleur.

Leur coût de fabrication dépend très peu du nombre de canaux, ils sont donc majoritairement utilisés pour la fabrication de multiplexeurs de 16 canaux et plus. Les pertes d'insertions sont généralement stables sur l'ensemble des ports, comprises entre 3,2 et 5,5dB.

Voir : [1]

TFMF

Les filtres à film fin multi-cavités sont des composants optiques à trois ports. Le signal entrant sur un port peut être transmis au second port (perte de 0,7dB) s'il est à une longueur d'onde comprise dans le spectre nominal du filtre passe-bande, ou réfléchi sur un troisième port (-0,3dB) sinon. La perte d'insertion est donc dépendante de l'ordre de sortie des canaux et peut aller de 1dB pour le premier canal à 5,5dB sur un multiplexeur à 16 canaux. Pour cette raison, au delà de 16 cannaux, on préfèrera utiliser un composant de type AWG.

Prismes TFMF

Un prisme peut être utilisé pour chaîner plusieurs TFMF, chacun couvrant un canal C ou DWDM, ou dans certain cas un groupe canaux contigus.

Voir : [2]


Tubes TFMF

D'un fonctionnement similaire au prismes TFMF, chaque filtre est couplé à un substrat minimaliste et conditionné canal par canal.

Cette séparation par tube individuels permet la réalisation de multiplexeurs sur-mesure, tels que des OADM.

OADM

Certains boitiers, appelés OADM (Optical Add Drop Multiplexer) permettent de filtrer certaines longueurs d'ondes émise en amont pour réaliser un point de livraison intermédiaire sur une fibre optique (technique de l'ouverture de rocade), tout en laissant passer les longueurs d'ondes souhaité en aval du boitier. Ces boitiers permettent ainsi de livrer une longueur d'onde spécifique chez un client de manière passive sans qu'un incident électrique ne puisse couper l'accès aux clients en aval.

Les ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) sont des équipements actifs utilisant aussi ce principe pour permettre le changement de canal par ajustement mécanique. Ils sont généralement basés sur un dérivés des filtres AWG plutot que sur des tubes TFMF.

Utilisation

Avec la technique du multiplexage, il est possible d'augmenter significativement la bande passante disponible dans une paire de fibre optique. Pour exemple, un boitier de multiplexage DWDM de 96 canaux permet de transmettre 96 x 10 Gb/s = 960 Gb/s dans une seule paire de fibre. Il est également possible d'augmenter les débits des longueurs d'ondes jusqu'à 400 Gb/s par utilisation de lasers cohérents et de modulations complexes, cependant le coût de ses technologies les réservent à des usages spécifiques.

La portée des signaux multiplexés peut atteindre environ 80km sans dispositions particulières. Au delà de cette distance ou lorsque le nombre de canaux est élevé et donc que les multiplexeurs créent plus de perte de puissance, on peut avoir recours à l'amplification optique (généralement EDFA ou RAMAN) en DWDM uniquement.

Lorsque les distances sont encore plus importantes, de l'ordre de plusieurs centaines de km, l'amplification peut provoquer de trop fortes dégradations du signal et une régénération du signal par conversion OEO est nécessaire.

CWDM

Technologie qui peut être utilisé avec des équipements actifs ou complètement passif. Limité à un maximum de 8 longueurs d'ondes à cause de l'espacement énorme entre chaque lambda (20nm) dû au fait que c'est un système non amplifié la puissance du signal se retrouve largement réduite au bout de quelques kilomètres. Les longueurs d'ondes de peuvent supporter des débits de 10Gbits/s au mieux suivant la distance et la qualité de la fibre.

Ses domaines d'application principaux sont des petits tronçons metro en zone très peu dense pour rapatrier des liens FH STM-1/STM-4. Il est aussi beaucoup utilisé grâce à son coût très faible pour transporter les agrégats 10GBe des opérateurs entre les POP et les NRA.


Liste des longueurs d'ondes disponible traditionnellement en CWDM :


Les longueurs d'ondes sont séparés en général de xx Mhz dans le spectre lumineux.

https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-G.694.2-200312-I!!PDF-F&type=items

DWDM

La norme ITU G.694.1 spécifie 72 canaux espacés de 100GHz. En pratique, les optiques colorées sont facilement disponibles sur 44 de ces canaux (du 17 au 61). L'utilisation des autres canaux est sensiblement plus coûteuse.

Les progrès récents dans la fabrication des lasers permet désormais d'utiliser la grille de 50GHz, doublant le nombre de canaux facilement utilisables. Des systèmes actifs à 25GHz sont aussi commercialisés mais aucun système passif n'utilise une telle densité car l'amplification et la compensation de dispersion chromatique est presque systématiquement nécessaire.

Liste des longueurs d'ondes disponibles traditionnellement en DWDM : https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-G.694.1-201202-I!!PDF-E&type=items

Techniques de raccordement

DWDM/CWDM sur une paire de fibre

Screenshot 20180105 222259.png

Source : Alturna

CWDM sur une paire de fibre

Bidi CWDM

  • Léger décalage des longueurs d'ondes

Screenshot 20180105 222312.png

Source : Alturna

Vidéo du branchement : https://www.youtube.com/watch?v=GLDwnKWRN0U

Cross Connect :

Screenshot 20180105 222306.png


Source : Alturna