LES TÉLÉCOMMUNICATIONS OPTIQUES HAUT DÉBIT 1 Le

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LES TÉLÉCOMMUNICATIONS OPTIQUES HAUT DÉBIT
li
Le multiplexage en longueur 1
Fibresoptiques,
Multiplexageen
longueurd'onde,
Réseaux,Services.
tes de
transport
optiques : état
de
l'art et perspectives
et
par Michel JOINDOT, France Telecom R&D/DTD/RTO
Outre
les
aspects
multiplexage
en
adaptations
1. Introduction
aux
débit
longueur
et qualité
d'onde
diversifications
et historique
télécommunications
optique
haut
de
permet
des
transmission,
d'envisager
le
de
nouvelles
services.
très importants (plusieurs Gigabit/s) exigés par la multiplication des services et les besoins accrus de transmission
des
sur fibre
de silice
C'est en 1966 qu'a été lancée l'idée de transporter sur de
grandes distances des signaux optiques sur une fibre, mais il
faudra des années pour maîtriser les procédés de fabrication
et contrôler la
composition des matériaux qui influe de
manière décisive sur les pertes. On parviendra alors à obtenir des atténuations assez faibles pour que devienne possible la transmission des signaux sur des distances suffisamment grandes pour présenter un intérêt pratique et rendre la
technique
optique compétitive.
Partie en 1960 de
1000 dB/km, l'atténuation est descendue à 20 dB/km en
1975, puis 0,2 dB/km en 1984.
Comparée aux autres supports de transmission existants, la
fibre présente une atténuation quasiment constante sur une
énorme plage de fréquences (plusieurs milliers de GHz) et
offre ainsi l'avantage de bandes passantes gigantesques, permettant d'envisager la transmission de débits numériques
d'images. Très vite également, il est apparu que les systèmes
optiques permettaient, par rapport aux systèmes sur câble
coaxial de capacité équivalente, un gain notable sur la distance entre répéteurs-régénérateurs, qui passait de quelques
kilomètres à quelques dizaines de kilomètres. A partir de
1978 furent installés des systèmes travaillant avec une longueur d'onde optique de 0,8 Ilm, acheminant un débit compris entre 50 et 100 Mbit/s, avec un espacement entre répéteurs de 10 km, c'est-à-dire trois fois plus environ que les
systèmes sur câble coaxial de capacité équivalente.
La seconde génération de systèmes de transmission sur fibre
optique, apparue dans les années 1980, découle directement
de la mise au point de la fibre monomodale et du laser à
semi-conducteur à 1,3 gm, longueur d'onde pour laquelle la
dispersion chromatique (c'est-à-dire la distorsion induite sur
les signaux par la propagation) est minimale. Des débits
supérieurs à 1 Gbit/s, avec un espacement entre répéteurs de
plusieurs dizaines de kilomètres, sont alors atteints. Les por-
$YNOPSI
. Le déploiement du multiplexage en longueur d'onde, au
. The progressive introduction of wavelength division multi-
milieu des années 90, a permis d'augmenter considérablement les capacités de transmission sur les fibres optiques.
plexing throughout the 1990's has resulted in a considerable
increase in the capacity of optical fibre transmission networks.
. Malgré quelques limitations
(rapport
signal à bruit, espects physiques de la propagation,...),
nous pouvons considérer que le Terabit/s sur une fibre est
. In spite of a number of limitations in relation to signal to
aujourd'hui disponible.
Terabit/s data rates over optical fibre are now becoming
noise ratio and the physical propagation characteristics,
. La technique WDM est un outil extrêmement intéressant
possible.
pour repenser la structure des réseaux et les adapter à la
diversification des services et des couches clientes qui est
un trait majeur de leur évolution actuelle.
. The use of WDM techniques is an important tool in the pro-
REF
1
en transmission
cess of restructuring networks in the light of the new services
and client layers that are a feature of the latest developments.
I...e Illultiplexage
en longueur
d'onde
tées de ces systèmes sont limitées par les pertes de la fibre,
0,5 dB/km dans le meilleur cas, et l'idée apparaît alors de
développer des sources émettant à la longueur d'onde de
1,55 Ilm pour laquelle
l'atténuation
est minimale.
Néanmoins, ce gain est détruit par l'effet de la dispersion
chromatique, toutes les longueurs d'onde ne se propageant
pas à la même vitesse. Cette dispersion chromatique du
matériau de la fibre est beaucoup plus forte qu'à 1,3 Ilm et
c'est d'elle que provient alors la limitation de la bande passante et donc du débit. Des progrès simultanés tant sur les
lasers émettant sur un seul mode que sur le milieu de transmission (fibres à dispersion décalée) apporteront des solutions à ces problèmes et les premiers systèmes travaillant à
1,55 Ilm apparaîtront à la fin des années 1980, avec un débit
supérieur à 2 Gbit/s.
La fonction d'amplification est essentielle dans tout système et réseau de télécommunications et, dès les débuts, les
chercheurs ont travaillé au développement de ce dispositif
dans le domaine de l'optique. Les amplificateurs à semiconducteur, étudiés depuis le début des années 1970, se
révélaient, malgré des progrès très importants, difficiles à
insérer en ligne dans un système de télécommunications.
L'amplificateur à fibre dopée, annoncé en 1987, est passé du
laboratoire au terrain avec une incroyable rapidité et constitue aujourd'hui un dispositif-clé des systèmes et réseaux
optiques : aisément insérable en ligne, il conduit à une nouvelle structure de systèmes et de réseaux, caractérisés par la
présence à intervalles réguliers d'amplificateurs chargés de
compenser l'affaiblissement introduit par la fibre, c'est-àdire de répéteurs assurant l'amplification mais non la régénération.
Mais le développement de l'amplificateur
a permis celui du
multiplexage
en longueur d'onde (WDM, Wavelength
Division Multiplexing) qui exploite l'énorme bande de fréquences offerte par le milieu de transmission et les amplifications : la fibre devient capable de transporter simultanément plusieurs porteuses optiques à des longueurs d'ondes
différentes, modulées chacune par leur propre train numérique. Le débit total transporté est alors égal au débit par
canal multiplié par le nombre de canaux. On parlera de système N x D, N désignant le nombre de canaux et D le débit
numérique par canal.
C'est autour de 1996 en Amérique du Nord, un peu plus
tard en Europe, qu'a commencé l'installation
massive de
systèmes WDM dans les réseaux de transport des opérateurs, afin de faire face aux besoins en capacité engendrés
par l'explosion prévisible du trafic.
La technique de transmission WDM
trouve à la fois des
applications dans les réseaux terrestres et dans les liaisons
sous-marines intercontinentales par fibre. La structure de
base du système, les phénomènes limitatifs, les différents
composants sont les mêmes, mais la différence entre les distances de transmissions (quelques centaines de km dans les
réseaux terrestres, 6000 à 10000 dans les réseaux sous-
dans
2.
les réseaux
de transport
Le multiplexage
optiques
en longueur
d'onde
(WDM)
2. 1 Structure
d'un système WDM
La figure 1 représente la structure d'un système optique utilisant le multiplexage en longueur d'onde :
Emetteurs Multiplexeur
Amplifictteur ile puissance
e..-. "... L - 1 --.
e
e
N trains binaires
1
%*
AMDIW
[Cateurdeligne
Amplifn : ateur
deligne
1. Structure d'un système WDM.
Les N trains
numériques
modulent
autant de sources
optiques (lasers) et les signaux ainsi obtenus sont rassemblés dans le multiplexeur
pour constituer le multiplex
optique. Celui-ci traverse en général un amplificateur de
puissance (booster) avant d'être injecté dans la fibre.
Le signal est atténué au cours de sa propagation dans la
fibre ; lorsque le niveau est devenu trop faible, il est réamplifié dans un amplificateur de ligne et réinjecté dans le
tronçon suivant de fibre. Après avoir ainsi parcouru une certaine longueur de fibre et traversé les amplificateurs
de
ligne qui compensent l'atténuation de chaque tronçon, le
signal arrive au site de réception, constitué par un préamplificateur, un démultiplexeur qui sépare les différents canaux
et, pour chaque canal une photodiode suivie de circuits électroniques qui permettent de récupérer l'information numérique transmise.
On trouvera en plus, du côté émission et bien souvent du
côté de la réception, des dispositifs appelés transpondeurs,
dont la fonction peut paraître au premier abord superflue.
Le transpondeur d'émission, constitué d'une photodiode
suivie d'un laser émettant à la longueur d'onde du canal
considéré permet de transposer ce canal à la longueur
d'onde voulue.
Le transpondeur de réception, constitué lui d'une photodiode suivie d'une source, permet de transposer les canaux
optiques. Lorsque l'on souhaite remplacer par exemple N
systèmes conventionnels (avec régénération optoélectronique) utilisant donc N fibres, par un système WDM à N
canaux (utilisant lui une seule fibre), il suffira de placer derrière les émetteurs de chacun des systèmes le transpondeur
d'émission pour constituer le multiplex. En réception, le
rôle des transpondeurs pourrait paraître encore moins évident. Ils permettront en fait de transformer le signal de
marins, conduisent à des choix d'ingénierie très différents.
Nous nous limiterons aux réseaux terrestres, même si une
chaque canal en un signal à une autre longueur d'onde,
débarrassé du bruit optique apporté par les amplificateurs,
et compatible avec le récepteur du système initial qui n'était
part de ce qui sera dit peut être transposé au domaine sousmarin.
pas prévu pour fonctionner en présence de ce bruit, puisqu'il s'agissait d'un système non amplifié.
REE jM) t
,\- 4
2000 1
Si le transpondeur a pu sembler devoir perdre son utilité à
des amplificateurs
l'avenir, il apparaît aujourd'hui comme un dispositif important qui assure, en plus du rôle qui vient d'être mentionné,
des fonctions de surveillance de la qualité des signaux, ainsi
plificateurs est divisé par deux, cette diminution n'entraîne
qu'un gain de 3 dB, comparé à l'augmentation de 10 dB
lorsque le pas d'amplification
passe par exemple de 40 à
80 km sur de la fibre standard présentant une atténuation de
que de régénération et d'isolement de sous-réseaux dans
une couche optique, ce sur quoi nous reviendrons.
La technique de multiplexage
en longueur d'onde, dont le
développement est indissociable de celui de l'amplification
optique, permet ainsi de multiplier dans des proportions
considérables la capacité de transport d'une infrastructure
donnée. Elle est donc l'outil qui permet aux opérateurs de
constituer des réseaux de très grande capacité, et offrant en
même temps la très grande qualité de transmission associée
à l'optique.
2.2
(en décibels). Même si le nombre d'am-
0,2 dB/km.
L'affaiblissement de la fibre est aussi un paramètre de première importance puisque toute diminution des pertes se
traduit, à configuration de liaison donnée, par une diminution corrélative du gain des amplificateurs et donc de la
puissance de bruit.
Le pas d'amplification
est donc un paramètre critique
l'ingénierie des liaisons optiques amplifiées. Couvrir une
distance de 500 km avec 5 pas de 100 km va demander une
puissance d'émission nettement plus importante,
donc bien plus difficile, qu'avec 10 pas de 50 km.
Les limites en transmission
de
et sera
2.2. 1 Limitation imposée par le rapport signal à bruit
Comme la puissance par canal requise est proportionnelle
au rapport signal à bruit requis, lui-même proportionnel au
débit par canal D, la puissance totale de sortie des amplificateurs est donc proportionnelle au débit total du multiplex
ND.
La qualité de transmission est en effet liée au rapport signal
à bruit optique, défini, pour chaque canal, comme le rapport
de la puissance de signal à la puissance de bruit d'émission
En résumé, les paramètres critiques pour l'ingénierie
liaisons WDM amplifiées sont :
- Le débit total à transmettre ;
spontanée amplifiée (apporté par les amplificateurs successifs) contenue dans une bande de fréquence de référence,
définie en général comme celle qui correspond à une variation de longueur d'onde de 0,1 nm, soit, autour de 1550 nm,
-
La portée optique ;
-
Le pas d'amplification.
La contrepartie de l'amplification
en ligne, sans régénéra-
tion, est l'accumulation du bruit apporté par les amplificateurs et des distorsions imputables à la propagation.
12,4 GHz ( [2], [3]).
Plus le débit transporté par canal est élevé, plus le rapport
signal à bruit requis pour garantir une qualité donnée doit
être grand, puisque c'est la puissance de bruit contenue dans
la bande du signal qui est importante : par exemple, en passant de 2,5 à 10 Gbit/s, il faut gagner 6 dB en rapport signal
à bruit.
Supposons une liaison WDM amplifiée à N canaux, avec
des amplificateurs, espacés d'une distance Z (appelée pas
d'amplification),
et dont le gain G est supposé compenser
exactement les pertes d'un pas. Si a est l'affaiblissement
linéique de la fibre, on a donc G=expoZ.
La distance L entre l'émetteur et le récepteur, appelée portée
optique, est supposée contenir un nombre entier M de pas
d'amplification.
La puissance totale de bruit d'émission spontanée amplifiée
(sur les deux modes) dans une bande B. en fin de liaison
est :
L
PB = 2n,,hv (G-I) MB,,
= 2n,p hv (G-1) 7 B
-- 2ti hvL exp (o : Z) -l
2n,,,,hvLa
sp
Une portée optique importante limitera d'autant plus le pas
d'amplification, qui atteindra par exemple 80 voire 100 km
sur des liaisons terrestres de quelques centaines de km, mais
sera limité à 40 km pour des distances transocéaniques de
plusieurs milliers de km.
Le codage correcteur d'erreurs
(FEC Forward
Error
Correcting Code) est un moyen puissant pour réduire les
contraintes énergétiques. Apparu d'abord sur les systèmes
sous-marins, il atteint maintenant la transmission terrestre.
En apportant un gain très important sur le taux d'erreur
(typiquement 10-11après correction pour 10-'à l'entrée du
décodeur), il permet un relâchement très significatif
des
contraintes.
2.2.2
Limitations imposéespar la propagation
En dehors des aspects liés au bilan de liaison, la propagation dans la fibre induit d'autres contraintes ( [1], [2]).
Certains effets agissent séparément sur chaque canal :
- La dispersion chromatique et la dispersion modale de
polarisation (PMD) élargissent les impulsions et engendrent
de l'interférence entre symboles. Les dégradations liées à
ces phénomènes dépendent de la portée optique et du débit
par canal.
- L'effet Kerr induit sur chaque canal une modulation de
! nG
où h est la constante de Planck, v la fréquence de la porteuse optique, et n'Ip le paramètre d'inversion des amplificateurs, supposé identique pour tous.
Pour une portée optique donnée, la puissance de bruit est
une fonction quasi-exponentielle
du pas d'amplification.
Multiplier
REE
1
des
celui-ci par deux conduit ainsi à doubler le gain
phase parasite (automodulation de phase (SPM, Self Phase
Modulation), qui, en interagissant avec la dispersion de la
fibre, provoque un élargissement des impulsions et donc de
l'interférence entre symboles. L'automodulation
introduit
des effets d'autant plus sévères que la puissance par canal
est élevée.
D'autres effets non-linéaires sont liés à la présence de plusieurs canaux simultanément dans la fibre :
- La modification du milieu induite par effet Kerr par
chaque canal du multiplex induit sur les autres canaux une
modulation de phase parasite. C'est la modulation de phase
croisée (XPM, Cross Phase Modulation).
- Toujours par effet Kerr, deux canaux engendrent par battement des produits d'intermodulation
sur les autres canaux du multiplex.
qui peuvent retomber
C'est le mélange à
quatre ondes (FWM, Four Wave Mixing). Son importance
dépend de la puissance transportée par les différents canaux,
de leur espacement A/, et de la dispersion de la fibre. La
fibre standard G.652 est, à Af fixé, favorable par rapport à la
fibre G.653 dont la faible dispersion s'oppose à un rapprochement des canaux. Un paramètre important de la fibre est
son aire effective, puisque c'est en fait la densité de puissance au travers de la section qui détermine l'importance du
phénomène.
Les effets Brillouin et Raman stimulés sont une autre source
de dégradation. Le premier est relativement facile à combattre par un élargissement du spectre d'émission en appliquant à la source une modulation basse fréquence. Le
second, qui avait peu d'importance jusqu'ici, ne pourra plus
être négligé avec l'augmentation de largeur spectrale des
multiplex, dès lors que celle-ci devient comparable au décalage de fréquence caractéristique de l'effet Raman, soit
13 THz (environ 100 nm). L'effet Raman se traduit par une
perte de puissance des canaux les plus élevés en longueur
d'onde au profit de ceux situés sur l'autre bord du spectre.
2.3
Les moteurs technologiques
de l'évolution
des
systèmes WDM
Depuis l'apparition, en 1995, des premiers systèmes WDM,
qui permettaient de transporter 10 Gbit/s (4 x 2,5 Gbit/s) sur
une seule fibre, les capacités offertes ont connu et continuent de connaître une augmentation constante, dans le
contexte d'une offre industrielle qui évolue très rapidement.
La mise en évidence de nouveaux régimes de propagation
de type " soliton " au sens large, caractérisés par l'utilisation
bénéfique des effets non-linéaires pour compenser la dégradation apportée par les effets linéaires, sont aujourd'hui une
solution très prometteuse pour le développement de systèmes WDM de type N x 20, voire 40 Gbit/s. Ces techniques de transmission sont indissociables d'une gestion de
la dispersion le long de la ligne.
La dispersion modale de polarisation devient bien sûr également un facteur de dégradation très important et la maîtrise
de la transmission WDM à très haut débit est liée à la possibilité de compensation : des études sont en cours dans les
laboratoires industriels pour le développement de tels dispositifs.
2.3.2
Augmentationdu nombre de canaux
Depuis l'apparition des premiers amplificateurs à fibre, la
bande d'amplification
disponible n'a cessé d'augmenter,
passant de 15 nm environ pour les premiers amplificateurs à
une centaine aujourd'hui (pour des amplificateurs utilisant
les deux bandes C et L) et même plus en laboratoire. Il en
résulte, à espacement entre canaux donné, la possibilité
d'augmenter la taille du multiplex.
Le resserrement des canaux, donc l'augmentation du rendement spectral Tl, défini comme le rapport du débit total
transmis à la bande occupée par le multiplex, est une autre
voie. Alors que les premiers systèmes avaient des canaux
espacés de 400 GHz, 100 GHz est aujourd'hui une valeur
courante, 50 GHz est possible et l'on peut même penser que
des systèmes présentant un espacement entre canaux de
25 GHz seront disponibles dans un avenir proche.
Un meilleur filtrage assurant une plus forte réjection des
canaux voisins d'une part, une diminution des effets du
mélange à quatre ondes d'autre part, permettent de réduire
A/. Sur le second point, les fibres à grande aire effective
(fibres à gros coeur) sont aujourd'hui une voie de recherche.
possible de jouer sur le débit transporté par canal et le
nombre de canaux, ou simultanément sur les deux facteurs.
Enfin, l'amplification
distribuée (par effet Raman) ouvre
des perspectives prometteuses pour les réseaux de transport
terrestres. Vu par certains dans les années 1990 comme la
voie d'avenir en amplification optique, supplanté par l'am-
2.3. 1 Augmentation du débit par canal
plificateur à fibre dopée, l'amplificateur Raman a continué
d'être étudié pour les liaisons sans répéteurs, de type fes-
Pour augmenter la capacité totale d'un système WDM, il est
Les progrès de l'électronique
rapide, l'intégration
des com-
posants électroniques et optiques, permettent de traiter dans
les équipements d'extrémités des débits de plus en plus élevés, et l'électronique rapide à 40 Gbit/s est aujourd'hui dans
le domaine de l'accessible. Mais l'augmentation du débit
rend aussi le signal de plus en plus sensible aux effets de la
propagation, tant linéaires que non-linéaires. Déjà la transmission à 10 Gbit/s est beaucoup plus complexe qu'à 2,5
parce que, d'une part, la dispersion chromatique ne peut
plus être négligée (la limite de transmission sur fibre standard sans compensation est d'environ 60 km à 10 Gbit/s
contre 500 km à 2,5 Gbit/s), et que, d'autre part, la puissance (nécessairement plus élevée à configuration de liaison
identique)
linéaires.
ne permet
plus de négliger
les effets
non
tons, où l'objectif est de couvrir la plus grande distance possible sans amplification en ligne. Un intérêt de l'amplification Raman est de permettre, pour obtenir un rapport signal
à bruit donné, de baisser la puissance d'émission et donc de
diminuer la sensibilité aux effets non linéaires.
2.4
Létat de l'art
L'offre industrielle en équipements de transmission WDM
est à la fois très diversifiée et évolutive. Pour donner un
ordre de grandeur de ce qui est techniquement possible, on
peut estimer que des capacités globales de 300 à 400 Gbit/s
avec des canaux à 2,5 Gbit/s, espacés de 50 GHz sur fibre
standard, peuvent être garanties sur des distances de 500 ou
600 km, avec un pas d'amplification autour de 80 km.
La capacité de ces systèmes peut être augmentée en passant à
'. :4EI
) () ( 1
LES TÉLÉCOMMUNICATIONS OPTIQUES
HAUT
des canaux à 10 Gbit/s, l'ingénierie des liaisons étant cepen-
'"
mà<M
dant, comme il a été dit, nettement plus difficile à ce débit.
Le Terabit/s sur une fibre peut être aujourd'hui
comme disponible dans un avenir très proche.
3.
La technique
transport
3. 1
WDM
: notion
dans
considéré
les réseaux
de couche
[ m i=l a, a
-u
Les multiplexeurs d'insertion extraction peuvent aussi être
utilisés en dehors des noeuds du réseau pour remplir une
fonction de brasseurs fixes et assurer ainsi un meilleur partage de l'infrastructure,
port de France Telecom est à base de systèmes à 2,5 Gbit/s,
avec un espacement maximal entre répéteurs de 90 km
environ. Ces systèmes, qui apportent une capacité et une
qualité de transmission inconnues jusqu'alors, interconnectent des noeuds appelés répartiteurs numériques (RPN), dans
A
1,
étape : le multiplexage en lonla capacité
des
Le multiplexage en longueur d'onde peut être envisagé
comme un moyen d'augmenter les capacités entre noeuds,
sans changer la structure de ceux-ci : un système WDM N x
2,5 Gbit/s remplace donc N fibres, c'est-à-dire que la capacité du réseau peut être multipliée par N sans infrastructure
supplémentaire.
L'avantage apporté par la technique WDM est clairement
une économie de fibres. La taille, et donc la complexité et le
coût, des répartiteurs augmentent en revanche très fortement. Or certaines fonctionnalités optiques, traitant directement les canaux et évitant le retour systématique au niveau
électrique, permettent de limiter la croissance de taille des
noeuds avec l'augmentation du trafic.
Une seconde étape : l'utilisation
de fonction-
nalités de l'optique
1
; 1-. i. .--.7....-1B1
2EEWâmwr- -c
plexés en 16 trains à 155 Mbit/s. C'est à ce niveau que se
font le routage et la reconfiguration, c'est-à-dire le réacheminement des signaux par un autre itinéraire en cas d'indisponibilité.
comme le montre la figure 3.
!2ricm
lesquels les signaux optiques sont systématiquement ramenés en électrique, les multiplex à 2,5 Gbit/s étant démulti-
3.3
i-ii-
2. Utilisation d'un multiplexeur d'insertion-extraction.
numériques " classiques ", comportant des répéteurs régénérateurs optoélectroniques. Par exemple, le réseau de trans-
gueur d'onde pour augmenter
liens
W
1
optique
La situation de départ : un réseau optique
maillé à base de systèmes régénérés
Une première
11---
de
Dans un premier temps, l'optique a été introduite dans les
réseaux de transport des opérateurs sous forme de systèmes
3.2
DÉBIT
3. Le brassage optique fixe.
Dans cet exemple, le trafic de A vers B et C peut être acheminé sur une seule fibre entre A et N, où se situe un brasseur fixe à base de MIE, et de là sur deux fibres vers B et C.
Cette disposition procure une meilleure utilisation de l'infrastructure puisqu'elle peut être partagée entre A et N, deux
fibres étant remplacées par une seule, avec bien sûr un système WDM de plus grande capacité.
3.3.2
Les conséquencessur l'ingénierie des réseaux
La possibilité de faire traverser un noeud du réseau par un
canal optique sans revenir au signal électrique n'est pas
sans conséquence pour l'ingénierie, car elle induit une augmentation de la longueur des liaisons, et donc des dégradations accumulées au cours de la propagation.
La régénération optique apparaît alors comme une fonctionclé : elle peut être de type R, 2R, ou 3 R, selon les fonctions
remplies (remise en forme ou même récupération de rythme
dans le cas 3R). Sa mise en oeuvre peut faire appel à des
amplificateurs à semi-conducteurs, en concurrence éventuellement avec des solutions opto-électroniques.
L'idée d'un réseau entièrement transparent qui avait été pro-
3.3. 1 Le multiplexage d'insertion-extraction
Les multiplexeurs
d'insertion-extraction
(MIE ou OADM,
Optical Add Drop Multiplexers)
permettent d'insérer un
canal optique dans un multiplex ou de l'en retirer. Il devient
alors possible de ne traiter au niveau électrique dans un
noeud que les trains STM16 destinés à ce noeud ou originaires de ce noeud, les canaux optiques qui les portent étant
insérés ou extraits dans un MIE. Les canaux qui ne transportent pas d'information à destination du noeud considéré
le traversent sans être traités. Il en résulte bien évidemment
une limitation de la taille du noeud.
lLE
1
posée avec l'émergence de la technique WDM est plutôt
remplacée par celle de sous-réseaux transparents séparés
par des fonctions de régénération, fonctions qui peuvent en
particulier être remplies par les transpondeurs qui, comme
nous l'avons vu, sont aujourd'hui systématiquement présents dans les équipements de transmission.
3.3.3
Le brassage optique reconfigurable
Dans les schémas de réseau qui précédent, toutes les fonctions de reconfiguration demeurent gérées au niveau des
répartiteurs électroniques. Une étape ultérieure consiste en
Le multiplexage en longueur
d'onde
dans
les réseaux
de transport optiques
Dans un permier
BRASSAGE
Râ " " Reconfigurable
éqiàpern- "
i
unique.
Un aboutissement de cette évolution pourrait
être enfin un réseau optique dans lequel toute
/'J
T
l'intelligence
serait dans la commande des
routeurs IP, le réseau optique ayant pour rôle
de fournir de grosses capacités de transmission entre les routeurs, dotés d'interfaces multicolores et opérant en mode paquets.
4. Synoptiqare de l'évolutiou des réseaux de trarisport optiqaes.
l'introduction
de brasseurs optiques reconfigurables, qui
conduisent à l'émergence d'une véritable couche optique
brassée. Dans ces réseaux, la capacité de reconfiguration et
de protection est assurée au niveau de la longueur d'onde,
grâce à ces brasseurs capables d'aiguiller
arrivant sur un port vers un autre port.
un signal optique
Les brasseurs incluent ou non une fonction de conversion
de longueur d'onde.
La protection
du canal optique
peut être de type dédié,
auquel cas chaque canal est protégé par un autre canal qui
suit un chemin différent, le récepteur choisissant le meilleur
des deux signaux reçus (protection en 1+1), soit de type
partagé, une même longueur
secours pour plusieurs canaux.
4.
La diversification
réseau
optique
d'onde
des
servant
services
alors de
: vers
un
universel
Jusqu'à une époque très récente, l'immense majorité du trafic transporté dans les réseaux des opérateurs de télécommunications était du trafic téléphonique classique. Avec le
optique et IP sont empilées, avec pour chacune
sa propre commande et ses propres critères
d'optimisation.
Une deuxième étape pourrait être l'intégration
du routage IP et du routage optique au sein
d'une même couche, avec une commande
WDM point à point d dié partalt
---/
temps, les deux couches
B.
Conclusion
La technique de multiplexage en longueur d'onde a permis
d'abord d'offrir des capacités de transmission et une qualité
sans aucun rapport avec ce qui était connu jusqu'alors, et de
faire face à la croissance du trafic attendue pour les années
à venir. Mais, bien au-delà de la transmission, la technique
WDM est un outil extrêmement intéressant pour repenser
totalement la structure des réseaux, et les adapter à la diversification des services et des couches clientes qui est un trait
majeur de leur évolution actuelle.
La figure 4 résume l'évolution passée et future des réseaux
de transport optique en relation avec l'introduction du multiplexage en longueur d'onde. On y retrouvera les différentes étapes qui ont été développées dans le texte, avec les
systèmes point à point, les nouvelles fonctionnalités
optiques à base de multiplexeurs d'insertion-extraction,
la
protection optique et enfin les réseaux optiques à base de
brasseurs reconfigurables.
développement énorme des transmissions de données et en
particulier d'Internet et la diversification des services, cette
caractéristique est en train de disparaître et la voix sera sans
aucun doute minoritaire dans un avenir pas très lointain.
Références
C'est donc à une multiplication
des couches clientes, que
l'on assiste aujourd'hui, passant d'un état où la couche SDH
était très fortement majoritaire à une situation dans laquelle
[2] Joindot 1 et M. et douze coauteurs [19961 Les
Télécommunications par fibre optique. CTST Dunod Paris.
SDH, ATM, IP et autres seront les clientes de la couche de
transport.
Grâce à sa capacité, sa flexibilité et sa qualité de transmission et les possibilités de routage, la couche de transport
optique utilisant le multiplexage en longueur d'onde peut
apparaître comme le coeur d'un réseau universel multiservice capable de transporter de gros débits.
L'exemple de la couche IP permet d'illustrer ce que pourrait
être cette évolution passant par des étapes d'intégration
croissante.
111 Agravval, G,P [19891, Nonlinear fiber optics, AcademicPress
New York.
[31 Desurvire, E. [1994], Erbium Doped Fiber Amplifiers.
Principles and Applications, Wiley NewYork.
RIMM
Michel JOINDOT, ancienélèvede'Ecole Polytechiiique (1965)
et
de l'Ecole Nationale
Supérieuredes Télécommunications (1970),
a travaillé au Cnet sur les modulations numériques
et lesfaisceauxhertziensde 1970à 1984.De 1984à 1992,il a assuréla directiondu DEA
Signal Télécommunications Images
Radarde l'Universitéde Rennes.
Depuiscette date, ilassureune responsabilité
de directionde projets
dans le domaine
des réseauxde transportoptiques.
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