E. MULTIPLEXAGE
E. MULTIPLEXAGE
L'une des principales qualités des communications de données est la possibilité d'établir plusieurs communications simultanées sur le même support physique. C'est le multiplexage. Elle permet d'optimiser l'utilisation de la bande passante disponible, ce qui est crucial pour les liaisons longue distance coûteuses.
On distingue principalement deux types de multiplexage :
1. Multiplexage par Division de Temps (TDM)
Fig. 20 — Multiplexage TDM : chaque canal occupe un intervalle de temps fixe
a) TDM classique (synchrone)
Le TDM synchrone (STDM) divise la bande passante disponible en un nombre fixe d'intervalles de temps (IT — Time Slots). Un intervalle de temps est alloué à chaque canal, qui peut l'utiliser exclusivement. Un IT de synchronisation est ajouté pour que le récepteur identifie le début de la trame. Si un canal n'a pas de données à transmettre, son IT reste vide (perte de bande passante). C'est le principe utilisé dans les réseaux E1/T1 (30 ou 24 canaux de 64 kbps) et SDH/SONET.
b) TDM statistique (asynchrone — STDM)
Le TDM statistique (ATDM) n'alloue des intervalles de temps qu'aux canaux ayant des données à transmettre. Comme toutes les unités ne souhaitent pas communiquer en même temps, la bande passante disponible est partagée de manière dynamique. Les données sont rassemblées en mémoire tampon puis regroupées dans des paquets avec en-tête contenant l'adresse de destination. Si un seul canal transmet, il peut s'approprier toute la bande passante.
Avantage majeur : meilleure utilisation de la bande passante disponible. Inconvénient : quand les mémoires tampons sont pleines, les règles de contrôle de flux arrêtent la transmission. Le délai variable (jitter) introduit par le stockage/retransmission (store-and-forward) rend ce procédé inadapté au trafic isochrone (voix, vidéo temps réel).
2. Multiplexage par Division de Fréquences / Longueurs d'Onde
Fig. 19 — Multiplexage WDM : plusieurs longueurs d'onde sur la même fibre
Le WDM (Wavelength Division Multiplexing) est né de l'idée d'injecter simultanément dans la même fibre optique plusieurs trains de signaux numériques, chacun à une longueur d'onde distincte. Chaque longueur d'onde constitue un canal optique indépendant ; les signaux ne s'interfèrent pas entre eux.
n WDM (2–8 canaux) : première génération, espacement large entre canaux (20 nm). 2 à 8 canaux optiques.
n CWDM (Coarse WDM, 18 canaux) : espacement de 20 nm, bandes 1 270 à 1 610 nm. Émetteurs non refroidis, faible coût. Utilisé dans les métros et LAN longue distance.
n DWDM (Dense WDM) : espacement très fin entre canaux (0,8 nm = 100 GHz, voire 0,4 nm = 50 GHz). 40, 80 voire 160 canaux optiques sur la même fibre. Débit total : jusqu'à 3 200 Gbps (80 canaux × 40 Gbps) et au-delà avec des canaux à 100/400 Gbps. C'est la technologie de transport utilisée dans tous les backbones opérateurs et câbles sous-marins.
Fig. 21 — Architecture DWDM : multiplexeur/démultiplexeur et amplificateurs EDFA
⚡ DWDM et amplificateurs EDFA
Dans les réseaux DWDM longue distance, les amplificateurs EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) régénèrent tous les canaux optiques simultanément sans conversion optique/électrique/optique. Les systèmes modernes DWDM cohérents (100G, 400G, 800G) utilisent des formats de modulation avancés (DP-QPSK, DP-16QAM) et des algorithmes DSP pour compenser la dispersion chromatique et la dispersion des modes de polarisation.
3. OFDM — Multiplexage par Sous-porteuses
L'OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) est une technique de modulation multi-porteuses qui divise la bande passante en un grand nombre de sous-canaux étroits (sous-porteuses) transmis en parallèle. Les sous-porteuses sont orthogonales entre elles, éliminant les interférences inter-porteuses.
L'OFDM est la technique de modulation utilisée dans : ADSL/VDSL2 (DMT — Discrete Multi-Tone, variante OFDM), Wi-Fi (802.11a/g/n/ac/ax), LTE/4G, 5G NR (pour les bandes sub-6 GHz), DVB-T/T2 (télévision numérique terrestre).