Cohérence optique/DWDM

La vitesse d’interface des dispositifs clients à commutation par paquets au sein des réseaux de télécommunications a augmenté au fil du temps, passant de 1 Gb/s maximum à 10 Gb/s, voire récemment jusqu’à 25 Gb/s par voie pour les connexions électriques et optiques en bande de base.

En raison des limitations physiques et techniques empêchant d’atteindre des débits plus élevés au niveau des canaux individuels, des interfaces à plus haut débit ont été développées, regroupant plusieurs voies parallèles afin d’augmenter la capacité totale. Parmi les exemples d’interfaces réseau basées sur Ethernet utilisant cette approche, citons l’Ethernet 40G (composé de quatre voies de 10 gigabits) et l’Ethernet 100 gigabits (utilisant quatre voies de 25 gigabits).

Lorsqu’elle est mise en œuvre en tant qu’interface optique, la couche physique de ces connexions peut également utiliser des canaux individuels avec des voies optiques indépendantes, tout en conservant le même débit que les voies électriques.  Une telle approche utilise des paires de fibres discrètes, chacune étant dotée de son propre laser et de sa propre photodiode pour chaque direction, et passe généralement par un câble ruban optique à plusieurs brins avec un connecteur de type MPO. Les émetteurs-récepteurs utilisant cette technologie pour les connexions Ethernet sont associés aux désignations de couche physique 40GBase-SR4 ou 100GBase-SR4, par exemple.

Une autre approche similaire pour les interfaces haut débit consiste à utiliser l’infrastructure traditionnelle à double fibre monomode, courante dans les réseaux de télécommunications, avec des longueurs d’onde distinctes pour chaque canal ou voie partageant la même fibre. Cette approche utilise la technologie CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) et se caractérise par plusieurs longueurs d’onde individuelles espacées de 20 nm environ (ou 2,5 THz environ), qui peuvent ensuite être regroupées sur une seule installation fibre. Il existe également une version mise à jour de cette technologie, appelée LWDM (LAN Wavelength Division Multiplexing. Elle regroupe les longueurs d’onde autour du point de dispersion zéro de la fibre monomode traditionnelle, utilisant le spectre de bande « O », ce qui simplifie la conception des émetteurs-récepteurs et optimise les performances des connexions de portée plus courte.  Les émetteurs-récepteurs utilisant cette technologie pour les connexions Ethernet sont associés aux désignations de couche physique 40GBase-LR4 ou 100GBase-LR4, 100GBase-ER4, etc.

Lorsque l’on combine des canaux à haute capacité nécessitant une largeur de bande spectrale plus large avec d’autres canaux qui tolèrent une largeur de bande plus étroite, un réseau maillé fixe exige que tous les canaux tirent parti de l’espacement des canaux le plus large utilisé dans tout le plan de répartition. Cette approche se solde par une utilisation potentiellement inefficace du spectre, ainsi que des capacités inutilisées.

L’avènement des filtres accordables électroniquement et des éléments de réseau optiques ROADM (Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer), en combinaison avec des émetteurs-récepteurs/transpondeurs qui peuvent être accordés arbitrairement à des canaux secondaires, crée une capacité de réseau flexible permettant à chaque canal ou opérateur d’utiliser une largeur de bande et un espacement des canaux variables.

Détection synchrone et cohérence optique

Dans les systèmes de communication par fibre optique types, la détection des signaux optiques repose sur une mesure directe de l’intensité du signal, appelée « détection directe » (DD). De même, une modulation directe du signal entre un état d’intensité « on » et un état « off » plus faible est utilisée pour coder les informations envoyées par un émetteur-récepteur. Ce schéma est appelé « modulation d’intensité » (IM). Cette approche combinée « IM-DD » constitue une méthode largement utilisée pour les canaux optiques avec des débits jusqu’à 25 Gb/s inclus.

Cependant, pour les débits à canal unique 100G et au-delà, ces techniques de modulation et de détection seules ne sont pas adaptées aux distances utiles des liaisons de communication. La détection et la récupération de modulations plus sophistiquées utilisant plusieurs niveaux d’amplitude et différents décalages de phase, en présence de polarisations lumineuses multiples, ont été rendues possibles par l’avènement de la détection synchrone, également appelée « cohérence optique ».

Les systèmes optiques cohérents utilisent un oscillateur laser supplémentaire accordé sur une fréquence spécifique et qui permet d’appliquer un principe d’interférométrie optique, pour une récupération efficace, sensible et silencieuse des signaux optiques à des niveaux lumineux très faibles.

Une nouvelle technologie a été introduite par DZS en collaboration avec ses partenaires spécialisés dans la technologie optique, favorisant la disponibilité de la cohérence optique et de la détection synchrone pour les connexions longue distance 100, 200 et 400G dans le cadre des applications d’accès Edge et de périphérie de réseau, y compris dans les équipements utilisés pour des applications extérieures et en dehors des usines.