Présentation des composants du système DWDM du réseau de campus et du réseau métropolitain

La technologie optique est largement utilisée dans le domaine actuel des télécommunications et est désormais assez mature. Comme nous le savons tous, les signaux optiques se propagent sous forme de porteuses, et la modulation d’onde permet la transmission de signaux analogiques ou numériques sur des porteuses à des fréquences élevées (généralement de 186 à 196 Thz), habituellement jusqu’à plusieurs gigahertz (GHz) ou gigabits par seconde (Gbps). 

Si vous souhaitez augmenter encore davantage le débit binaire, vous pouvez utiliser plusieurs ondes porteuses caractéristiques, qui sont des porteuses spécifiques transmettant sur une seule fibre sans interférence mutuelle significative. Chaque fréquence correspond à une longueur d’onde différente. Le multiplexage dense en longueur d’onde (DWDM) est une technique de communication qui utilise des intervalles de fréquence assez petits. Cet article décrira en détail la technologie DWDM et les composants DWDM.

Introduction à la technologie DWDM

La technologie DWDM est un type de multiplexage par répartition en fréquence (FDM), qui utilise différentes longueurs d’onde pour transporter des signaux indépendants sur une seule fibre. En utilisant le DWDM, jusqu’à 80 canaux peuvent être multiplexés sur un seul brin de fibre. Les caractéristiques de la technologie DWDM incluent un faible coût, une longue distance, une large bande passante et une capacité évolutive. Les équipements DWDM utilisent des filtres optiques pour séparer les différentes longueurs d’onde de lumière transportées sur la fibre. Chaque longueur d’onde est amplifiée par un amplificateur à fibre dopée à l’erbium (EDFA) et envoyée à sa destination. Un équipement DWDM comporte deux composants : un terminal de ligne optique (OLT) au central et une unité de réseau optique (ONU) ou un terminal de réseau optique (ONT) dans les locaux du client. 

Les modules optiques DWDM sont utilisés dans le système DWDM pour multiplexer et démultiplexer ces signaux de différentes longueurs d’onde. Le dispositif DWDM comprend généralement un multiplexeur/démultiplexeur à réseau de guides d’ondes en réseau (AWG) et deux ensembles de dispositifs de couplage optique d’entrée/sortie. DWDM Mux/Demux est l’abréviation de Dense Wavelength Division Multiplexing Multiplexer/Demultiplexes. C’est un type spécial de dispositif WDM utilisé dans le réseau WDM pour séparer et combiner des signaux de différentes longueurs d’onde. Un DWDM Mux combine ou multiplexe jusqu’à 80 canaux sur une seule fibre, tandis qu’un DWDM Demux sépare ou démultiplexe à nouveau ces canaux. L’un des avantages de l’utilisation de DWDM est que son protocole et son débit binaire sont indépendants; ainsi, les réseaux basés sur DWDM peuvent transmettre des données en IP, ATM, SONET, SDH et Ethernet. Grâce à ces avantages techniques, le composant DWDM est devenu l’une des technologies clés des réseaux de communications de données à haut débit d’aujourd’hui.

Composants du système DWDM

Les systèmes DWDM sont généralement composés des 5 composants clés suivants : émetteur/récepteur optique, multiplexeur DWDM/filtre multiplexeur, multiplexage et démultiplexage optiques (OADM), amplificateur optique et transpondeur (convertisseur de longueur d’onde).

Émetteurs/récepteurs optiques

L’émetteur d’un composant DWDM est un dispositif essentiel dans un système DWDM, et sa fonction est de fournir des signaux sources puis de multiplexer ces signaux. On peut dire que la conception système du DWDM dépend fortement des caractéristiques de l’émetteur optique. Dans les équipements DWDM, la source se compose de plusieurs émetteurs optiques. Les bits de données électroniques entrants (0 ou 1) déclenchent la modulation du flux optique, par exemple flash = 1 lorsqu’il n’y a pas de lumière = 0. Dans le module, les lasers génèrent des impulsions optiques précises. Ces impulsions lumineuses se caractérisent par une longueur d’onde précise. Dans les systèmes basés sur une porteuse optique, le flux d’informations numériques est acheminé vers un dispositif de couche physique dont la sortie est une source lumineuse (LED ou laser) connectée à un câble à fibre optique. Les émetteurs/récepteurs peuvent convertir le signal numérique d’entrée d’un signal électrique en un signal optique, réalisant ainsi la conversion des électrons en photons. Le signal électrique déclenche la source lumineuse et transmet le signal optique dans la fibre, en saisissant le code 1 lorsqu’il y a de la lumière, et le code 0 lorsqu’il n’y a pas de lumière ou très peu de signal lumineux. De cette manière, la conversion électro-optique est réalisée sans modifier le format du signal numérique de la ville terrestre. La lumière pulsée est transmise à travers la fibre sous forme de réflexion interne totale. À l’extrémité de réception, une photodiode détecte le signal lumineux entrant comme 1 ou 0 et le convertit ainsi en signal électrique. Une paire de fibres optiques est généralement connectée à deux dispositifs différents (l’un pour la fibre d’émission et l’autre pour la fibre de réception)

Dans les systèmes DWDM, la longueur d’onde de la lumière est exacte, ce qui permet au signal optique d’être transmis sans distorsion intercanal ni diaphonie. Plusieurs lasers individuels sont généralement utilisés pour configurer les différents canaux d’un signal DWDM. La longueur d’onde de fonctionnement de chaque laser est différente. Les dispositifs DWDM actuels fonctionnent généralement avec des espacements de 200, 100 et 50 GHz, et de nouveaux systèmes prenant en charge des espacements de 25 GHz et de 12,5 GHz sont à l’étude dans l’industrie. Actuellement, QSFPTEK peut fournir des équipements DWDM fonctionnant à 100 et 50 GHz, notamment DWDM SFP SFP+ QSFP28, etc.

Filtres Mux/Demux DWDM

Les filtres optiques, également appelés filtres Mux, peuvent combiner des signaux provenant de plusieurs émetteurs émettant plusieurs longueurs d’onde (toutes dans la bande 1550nm) fonctionnant sur différentes fibres sur une seule fibre. Le signal émis par le multiplexeur optique est appelé signal composite. Sur le terminal de réception, un filtre de dérivation optique (filtre Demux) sépare tous les signaux de longueur d’onde distincts du signal composite sur différentes fibres. Différentes fibres transmettent les longueurs d’onde démultiplexées vers autant de récepteurs à fibre optique que possible. Généralement, les ensembles Mux et Demux (émission et réception) sont installés dans le même châssis. 

Dispositifs Mux/Demux optiques peuvent tous deux être des dispositifs passifs. Les signaux composants sont multiplexés et démultiplexés optiquement plutôt qu’électroniquement, ils ne nécessitent donc pas d’alimentation externe. L’image suivante illustre le fonctionnement DWDM bidirectionnel. N impulsions lumineuses optiques de différentes longueurs d’onde transmises par N fibres distinctes sont fusionnées par un Mux DWDM. Chacun de ces N signaux est ensuite multiplexé dans une paire de fibres. Le signal composite est reçu par le démultiplexeur DWDM, qui sépare chacun des N signaux composants et transmet chaque signal à une seule fibre. Les signaux transmis et reçus sont indiqués par des flèches représentant les appareils clients. Une paire de fibres doit être utilisée ; l’une pour la transmission et l’autre pour la réception.

Multiplexeurs optiques d'insertion/extraction

Les multiplexeurs optiques d’insertion/extraction remplissent une fonction spéciale différente de celle des filtres Mux/Demux et sont responsables de la fonction « Add/Drop ». L’image ci-dessous montre un OADM DWDM monocanal en fonctionnement. Cet OADM est uniquement chargé d’ajouter ou d’extraire des signaux lumineux d’une longueur d’onde spécifique. Un signal composite est divisé en deux parties, drop et pass, de gauche à droite, et l’OADM n’extrait que le flux de signal lumineux rouge. Les flux de signaux extraits sont transmis au récepteur de l’équipement client. Le reste du signal optique traversant l’OADM est multiplexé avec le flux de signal nouvellement ajouté. l’OADM ajoute un nouveau flux de signal optique rouge qui fonctionne à la même longueur d’onde que le signal extrait. En combinant le nouveau flux de signal optique avec le signal transmis, un nouveau signal composite est formé. 

Amplificateurs optiques

Amplificateurs optiques fonctionnent en utilisant de l’énergie supplémentaire pour stimuler les photons du signal afin d’augmenter l’amplitude, ou en augmentant le gain du signal optique dans la fibre afin de renforcer le signal optique. Les amplificateurs optiques sont des dispositifs intégrés à la fibre. Ils peuvent amplifier les signaux optiques sur une très large gamme de longueurs d’onde, une caractéristique qui a conduit à leur utilisation généralisée dans les équipements DWDM. Le type le plus courant d’amplificateur optique intégré à la fibre est l’amplificateur à fibre dopée à l’erbium (EDFA). Pour étendre la distance de transmission des équipements DWDM, de nombreux types différents d’amplificateurs optiques sont disponibles, notamment DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA et amplificateur Raman. La figure suivante montre un DWDM EDFA en fonctionnement.

Transpondeurs (convertisseurs de longueurs d’onde)/OEO

Transpondeurs optiques peut convertir des signaux optiques d’une longueur d’onde entrante vers une longueur d’onde sortante différente, une caractéristique qui les rend adaptés aux composants DWDM. Un transpondeur est un convertisseur de longueur d’onde optique-électrique-optique (O-E-O). Le transpondeur effectue une opération O-E-O, convertissant les longueurs d’onde de la lumière, d’où le nom OEO. dans les dispositifs DWDM, le transpondeur convertit le signal optique du client en signal électrique, puis régénère, remet en forme ou effectue des fonctions de régénération, de remise en forme et de resynchronisation. L’image ci-dessous montre un transpondeur bidirectionnel.

Conclusion

Cet article décrit en détail la technologie DWDM et les composants DWDM. Le dispositif DWDM est largement utilisé dans la transmission vocale, les e-mails, la vidéo, les données multimédias, etc. L’utilisation de la technologie DWDM peut offrir une bande passante plus élevée. Il mentionne également les composants du système DWDM, notamment les émetteurs/récepteurs optiques, les filtres Mux/DeMux DWDM, les multiplexeurs optiques d’insertion/extraction (OADM), les amplificateurs optiques et les transpondeurs. Si vous souhaitez en savoir plus sur les systèmes DWDM, vous pouvez contacter QSFPTEK via [email protected]. QSFPTEK peut vous fournir une large gamme d’équipements optiques, notamment des Mux/Demux DWDM, des transpondeurs 10G/100G et de nombreux autres dispositifs DWDM.