Évolution des bandes de longueurs d'onde optiques

Dans le système de communication par fibre optique, plusieurs bandes de transmission ont été définies et normalisées, depuis la bande O originale jusqu'à la bande U/XL. Les bandes E et U/XL sont généralement évitées car elles présentent des zones à forte perte de transmission. La bande E représente la région du pic de l'eau, tandis que la bande U/XL se trouve à l'extrémité de la plage de transmission pour le verre de silice.

La fibre des réseaux interurbains et en anneaux métropolitains transportent déjà des signaux sur plusieurs longueurs d'onde pour augmenter la largeur de bande. Les fibres qui alimentent les domiciles feront bientôt de même. Aujourd'hui, plusieurs types de systèmes de télécommunications optiques ont été développés, certains en fonction du multiplexage par répartition dans le temps (TDM) et d'autres en fonction du multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM). Cet article présente l'évolution des bandes de longueurs d'onde optiques, en décrivant principalement ces deux systèmes à hautes performances.

Multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM)

Normalement, le système WDM peut être classé en deux catégories : le multiplexage par répartition en longueur d'onde grossier ou “Coarse” (CWDM) et le multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM).

Multiplexage par répartition en longueur d'onde dense

Les systèmes DWDM ont été développés pour répondre aux besoins croissants de bande passante des réseaux optiques fédérateurs ou backbones. L'espacement étroit (généralement 0,2 nm) entre les bandes de longueur d'onde augmente le nombre de longueurs d'onde et permet des débits de données de plusieurs térabits par seconde (Tbps) sur une seule fibre.

Ces systèmes ont d'abord été développés pour les longueurs d'onde de la lumière laser dans la bande optique C, puis dans la bande L, en exploitant les longueurs d'onde présentant les taux d'atténuation les plus faibles dans la fibre de verre ainsi que la possibilité d'amplification optique. Les amplificateurs à fibres dopées à l'erbium (EDFA, qui fonctionnent sur ces longueurs d'onde) sont une technologie essentielle pour ces systèmes. Parce que les systèmes WDM utilisent plusieurs longueurs d'onde en même temps, ce qui peut entraîner une forte atténuation. Pour cette raison, la technologie d'amplification optique est adoptée. L'amplification Raman et les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium sont deux types couramment utilisés dans les systèmes WDM.

Afin de répondre à la demande de "bande passante illimitée", il a été estimé que le DWDM devrait être élargi à davantage de bandes. Dans le futur, en revanche, la bande L deviendra également utile. Comme les EDFA sont moins efficaces dans la bande L, l'utilisation de la technologie d'amplification Raman sera reconsidérée, avec des longueurs d'onde proches de 1485 nm.

Multiplexage par division à ondes grossières

CWDM est la version économique du WDM. En général, ces systèmes ne sont pas amplifiés et ont donc une portée limitée. Ils utilisent généralement des sources de lumière moins coûteuses qui ne sont pas stabilisées en température. Des écarts plus importants entre les longueurs d'onde sont nécessaires, généralement 20 nm. Bien sûr, cela réduit le nombre de longueurs d'onde pouvant être utilisées et donc aussi la largeur de bande totale disponible.

Les systèmes actuels utilisent les bandes S, C et L car ces bandes occupent les régions de faibles pertes optiques dans la fibre de verre. Bien qu'une extension dans les bandes O et E (1310 nm à 1450 nm) soit possible, la portée du système (la distance que la lumière peut parcourir dans la fibre tout en fournissant un bon signal sans amplification) souffrira des pertes subies par l'utilisation de la région 1310 nm dans les fibres modernes.

Multiplexage par répartition dans le temps

Les systèmes TDM utilisent soit une bande de longueur d'onde, soit deux (une bande de longueur d'onde étant attribuée à chaque direction). Les solutions TDM sont actuellement privilégiées avec le déploiement des technologies FTTH (fiber-to-the-home). EPON et GPON sont tous deux des systèmes TDM. L'allocation de bande passante standard pour le GPON nécessite entre 1260 et 1360 nm en amont, 1440 à 1500 nm en aval, et 1550 à 1560 nm pour la vidéo TV.

Pour répondre à l'augmentation de la demande de bande passante, ces systèmes auront besoin de mises à niveau. Selon les prédictions, le TDM et CWDM (ou même le DWDM) devront coexister dans les mêmes fibres de réseau installées. Pour y parvenir, des recherches sont en cours au sein des organismes de normalisation afin de définir des filtres qui bloquent les longueurs d'onde non-GPON aux clients actuellement équipés. La portion CWDM devra donc utiliser des bandes de longueur d'onde éloignées sur lesquelles le GPON est réservé. Par conséquent, ils devront utiliser la bande L ou les bandes C et L, et dans la mesure où le vidéo ne soit pas utilisé.

Conclusion

Dans chaque cas, des résultats de performance suffisants ont été démontrés pour garantir un rendement de haute qualité pour les systèmes d'aujourd'hui et de demain. D'après cet article, nous savons que la bande O originale ne satisfait plus le développement accéléré de bande passante élevée. Et l'évolution des bandes optiques signifie simplement que de plus en plus de bandes de longueurs d'onde seront nécessaires. Dans le futur, avec la croissance des applications FTTH, il ne fait aucun doute que les bandes C et L joueront un rôle de plus en plus important dans les systèmes de transmission optique.