Alors que les systèmes de transmission ne reposaient que sur l'utilisation du multiplexage temporel (ou TDM pour Time Division Multiplexing), pour la transmission de 155 Mb/s, 622 Mb/s, 2,5 Gb/s, 10 Gb/s, 40 Gb/s sur une seule longueur d'onde, une nouvelle génération de systèmes est apparue au début des années 90, mettant en oeuvre le multiplexage de longueurs d'onde (ou WDM pour Wavelength Division Multiplexing).
A l'émission, on multiplexe n canaux au débit nominal D, à la réception, on démultiplexe le signal global n x D en n canaux nominaux.
La recommandation internationnale ITU-T G.692 (Interfaces optiques pour systèmes multi-canaux avec amplificateurs optiques) a défini un peigne de longueurs d'onde autorisées dans la seule fenêtre de transmission 1530-1565 nm. Elle normalise l'espacement en nanomètre (nm) ou en Gigahertz (GHz) entre deux longeurs d'onde permises de la fenêtre : 200 GHz ou 1,6 nm et 100 GHz ou 0,8 nm.
La technologie WDM est dite dense (DWDM) lorsque l'espacement utilisé est égal ou inférieur à 100 GHz. Des systèmes à 50 GHz (0,4 nm) et à 25 GHz (0,2 nm) permettent d'obtenir respectivement 80 et 160 canaux optiques.
Pour des espacements encore plus faibles, on parlera de U-DWDM : Ultra - Dense Wavelength Division Multiplexing. Ainsi, des systèmes
à 10 GHz (0,08) 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 de 10 Gb/s. On peut atteindre une capacité de 4 000 Gb/s (4 Tera b/s) avec 400 canaux optiques à 10 Gb/s, en technologie U-DWDM.
- la diaphonie entre canaux (XPM : Cross Phase Modulation),
- le mélange quatre ondes (FWM : Four Wave Mixing) qui créait de l'inter-modulation optique entre les différents canaux,
- l'effet Raman (SRS : Stimulated Raman Scattering) qui augmente les écarts de puissance reçue entre canaux et par conséquent produit une trop grande dispersion du rapport signal/bruit.
Sur de la fibre optique monomode G 652 les effets non linéaires n'apparaissent pas dans la fenêtre 1550 nm tant que le nombre de canaux reste inférieur ou égal à 32 canaux et que la puissance par canal reste inférieure à 1 mw.
Différentes techniques permettent de corriger ces phénomènes : c'est le cas de la DCF (Dispersion Compensating Fiber) qui consiste à introduire dans la liaison un tronçon de fibre produisant une dispersion négative (environ -100 ps/nm.km) de compensation.
Cependant, les technologies DWDM et U-DWDM n'ont pas encore atteintes leurs limites.
De nouvelles techniques en cours de développement permettront de multiplier encore plus les capacités des systèmes optiques :
- la transmission soliton permettant le transport d'impulsions très étroites sur des milliers de Km sans déformation, tout en conservant une bande passante très large ;
- la modulation des impulsions, ou transmission duo-binaire, permettant la multiplication par deux ou trois fois du débit électronique, en utilisant des impulsions à 2 ou 3 niveaux binaires;
- l'amplification et le multiplexage dans la fenêtre 1300 nm permettant de mieux rentabiliser les fibres optiques conventionnelles G652 qui connaissent des limites dans l'utilisation des systèmes DWDM à 1550 nm.
Par ailleurs, des dispositifs tels que les multiplexeurs à insertion/extration optiques (Optical Add Drop Multiplexing : OADM) reconfigurables :
Le multiplexage optique CWDM
En effet, dans les équipements CWDM, on peut utiliser des lasers non régulés en température, d'un coût moindre et qui émettent à des longueurs d'onde espacées de de 20 nm dans la fenêtre de transmission 1270-1610 nm. CWDM fait l'objet de la recommandation ITU-T G.695 qui prévoit des solutions souples et modulables, notamment la solution de 8 à 16 canaux optiques avec deux fibres (une pour chaque sens de transmision), offrant des débits de 1,25 Gb/s à 2,5 Gb/s par canal.
Cependant, les systèmes CDWM n'étant pas compatibles avec les amplificateurs optiques, sont limités en portée. Deux longueurs de liaison indicatives sont spécifiées dans la recommandation G.695 : jusqu'à 40 Km et jusqu'à environ 80 Km, ce qui est généralement suffisant pour les besoins des réseaux métropolitains.
Par ailleurs, Alcatel a réussi à transmettre 3 Terabits/s sur une distance de 7 300 Km, en multiplexant 300 canaux opérant chacun à 10 Gb/s, grâce à des amplificateurs optiques dopés à l'Erbium (EDFA) large bande.
