A l’aube de l’an 2000, nous avons vu apparaître le multiplexage en longueur d’onde (Dense Wavelength Division Multiplexing), que certains voyaient comme "le messie du haut débit". Cette technologie à fait son chemin durant ces 10 dernières années avec plus ou moins de succès, surtout auprès des opérateurs télécom.

Aujourd'hui, ce procédé de transport arrive à son aboutissement et revient sur le devant de la scène. Depuis quelques temps, sur de grandes distances, dans la cas de pénurie de brins optiques ou pour du hauts débits, le multiplexage en longueur d'onde s'impose vraiment comme la solution du présent et de l'avenir. Ne parle t'on pas déjà de débits de l'ordre du milliard de bit/s ?. On prédit déjà une année 2017 à l'apogée en terme de débit sur Internet avec une croissance exponentielle des périphéries connectées : ordinateurs, tablettes, smartphones, outils communicants,.... 

• Données,
• Téléphonie,
• Télécommande, 
• Vidéo,
• etc...

Gérer un tel flux d'informations n'est pas une mince affaire. C'est précisément le rôle des systèmes de transmission optique, et en particulier celui des multiplexeurs, de résoudre un tél problème... sans complexe.

Les 4 fonctions des systèmes de transmission optique :

1. la conversion des signaux électriques en signaux optiques et vice-versa;
2. L'adaptation des signaux en fonction des conditions d'application (interfaçage électrique), avec ou sans conversion A/N ou N/A;
3. Le multiplexage temporel ou fréquentiel, permettant la juxtaposition en fonction du temps ou du domaine de fréquences de plusieurs signaux sur le même canal optique ou longueur d'onde pour les puristes.
4. Le support physique d'acheminement.

Fonctionnement

La technique est d'insérer dans un seul et même brin optique, plusieurs trains de signaux numériques à la même vitesse de modulation, mais chacun à une longueur d'onde différentes. La définition de la longueur d'onde est complexe mais peux se résumer à un type de "couleur" ou d'éclairage optique.

Les couleurs dans le spectre optique

• Rouge : 620-700nm;
• Orange : 592-620nm;
• Jaune : 578-592nm;
• Vert : 500-578nm;
• Bleu : 446-500nm;
• Violet : 400-446nm.

Pour la fibre optique on utilise de la lumière infrarouge invisible à l'oeil nu. La lumière infrarouge comme le montre le schéma ci-dessus s'étend de 1mm à 1cm.

Alors qu’avec la technique classique on injectait qu’une seule lumière dans la fibre optique, par exemple une "lumière" à 1500nm, avec le WDM on injecte dans une même fibre plusieurs lumières, mais différentes, par exemple à 1515nm. On sait que l’information numérique est transmise par la lumière, si on envoie plus de "lumière", on envoie donc parallèlement plus d’information numérique ce qui a pour effet d’augmenter encore plus le nombre de kilobits transmis par secondes. 

Pour envoyer plusieurs lumières dans une fibre optique, on est obligé d’avoir en premier lieu différents émetteurs, un pour chaque "lumière" envoyée, soit une lumière envoyée à 1550nm et ainsi de suite pour chaque onde envoyée.

Il faut ensuite rassembler toutes ces longueurs d'ondes en une seule pour être envoyées dans la fibre optique, c’est le rôle du multiplexeur, on dit que les longueurs d’ondes sont multiplexées.

Multiplexage WDM/DWDM

A l’inverse de la technologie TDM qui n’utilise qu’une seule longueur d’onde par fibre optique, la technologie WDM (Wavelength Division Multiplexing) met en œuvre un multiplexage de longueurs d’onde. L’idée est d’injecter simultanément dans une fibre optique plusieurs trains de signaux numériques sur des longueurs d’ondes distinctes.

La fibre optique se prête bien à ce type d’usage car sa bande passante est très élevée : de l’ordre de 25 000 GHz. Elle présente donc un fort potentiel au multiplexage de très nombreux canaux sur de longues distances.

La norme ITU-T G692 définit la plage de longueurs d’ondes dans la fenêtre de transmission de 1530 à 1565 nm. L’espacement normalisé entre deux longueurs d’ondes est de 0,8 nm ou 1,6nm. La fibre optique utilisée est de type monomode.

Différence entre WDM et DWDM

Avec la technologie WDM on envoie plusieurs lumières de longueurs d’onde différentes.Chaque longueur d’onde est espacée de plus de 8nm, par exemple : 

• Une "lumière" à 1500nm,
• Une autre à 1580;
• Et une dernière à 1590.

Dans notre exemple il y a trois longueurs d’onde différentes, on parlera alors de 3 "canaux optiques" à l’intérieur de la fibre.

Avec maintenant la technologie DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), on envoie "plus de lumière" que le WDM et pour ce faire, on espace chaque longueur d’onde de 0,8nm ou moins. Cela permet d’obtenir par exemple:

• 80 canaux optiques si on prend un espacement des longueurs d’onde de 0,4nm;
• 160 canaux optiques si on prend un espacement des longueurs d’onde de 0,2nm.

Pour des espacements encore plus faibles, on parlera de U-DWDM : Ultra-Dense Wavelength Division Multiplexing. Ainsi, des systèmes à 0,08 nm d’espacement de longueurs d’onde permettent d'obtenir 400 canaux optiques.

Les systèmes WDM / DWDM les plus commercialisés aujourd'hui comportent 8, 16, 32, 80 canaux optiques, ce qui permet d'atteindre des capacités de 80, 160, 320, 800 Gb/s en prenant un débit nominal (débit par canal optique) de 10 Gb/s.

Schémas de principe d'un multiplexeur à insertion/extraction optiques (Optical add Drop Multiplexing : OADM)

Schémas de principe d'un brasseur optique (Optical Cross-Connect : OXC)

Les différentes configurations possibles

Multiplexage en cascade, permettant de combiner de nombreuses liaisons point à point indépendantes ou non les unes des autres, au gré de l'évolution du réseau.

Multiplexage en boucle permet d'économiser un certain nombre d'équipements par rapport à la solution en cascade. Cette configuration se révèle cependant vulnérable en cas de défaillance de l'anneau optique.

Double boucle (A la recherche de la sécurisation et fiabilités maximales). Avec une telle exigence, c'est naturellement la configuration en double boucle qui l'on prévoit. la deuxième boucle fonctionne comme une boucle de secours en parallèle et en sens inverse de la boucle normale. Ainsi, en cas de problème affectant la ligne, voire un des équipements de transmission, une boucle de réserve permet de maintenir l'exploitation de tout ou partie du réseau, pratiquement sans perte d'information.

Les transmissions vidéos

Les transmissions d'images animées concernent d'une part, les transmissions de vidéosurveillance, la vidéoconférence ou visiophonie et, d'autre part les transmissions CATV/IPTV émergeantes aujourd'hui dans les villes, autoroutes, etc...

Le champ d'application de ce type de transmission s'élargit au fur et à mesure que s'accroît la nécessité d'assurer la sécurité de certains bâtiments et celle des infrastructures de transports :

• Chemins de fer;
• Tunnels autoroutiers;
• Remontées mécaniques;
• télécabines;
• etc...