Améliorer les réseaux de transport optique laser (OTN) pour le futur
Publié par Redbran le 13/03/2018 à 12:00
Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS
Les fibres optiques multicœurs programmables seront prêtes pour diffuser films et musique en streaming dès la fin des années 2020.

Les services de streaming comme Netflix, Amazon Video ou Spotify imposent de lourdes demandes en bande passante sur les réseaux actuels de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.). Pour garantir la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit équipement ou système est...) des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) dans le futur (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.), les partenaires du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) SAFARI ont développé des fibres optiques multicœurs, des amplificateurs de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) compatibles et un nouveau matériel de réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) optique programmable offrant des vitesses de l'ordre du pétabit par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure...) (1015 bits par seconde).


©Projet SAFARI

Le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de trafic mondial des données traversant les réseaux de fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres...) augmente de plus de 40% par an, les services très gourmands en données comme le streaming (Le streaming (de l'anglais stream, "courant"), lecture en flux ou lecture en continu, aussi appelé lecture directe, lecture en transit, diffusion en mode continu ou encore...) audio et vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à...) devenant de plus en plus populaires. Pour que les réseaux du futur aient la capacité de faire face à ce trafic de plus en plus important et d'en gérer les applications émergentes qui vont encore l'amplifier - des voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de...) connectées à la vidéo HD mobile, voire l'Internet des Objets (L'Internet des objets représente l'extension d'Internet à des choses et à des lieux dans le monde réel. Alors qu'Internet ne se prolonge habituellement pas au-delà du monde...) - les technologies qui alimentent ces réseaux optiques longue distance vont avoir besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins...) d'une sérieuse mise à niveau dès le milieu des années 2020.

Pour ce faire, certains travaux ont déjà été menés par les ingénieurs du projet SAFARI, un projet de collaboration entre l'UE et le Japon. Le côté européen du projet était dirigé par le co-coordinateur du projet, Mr Toshio Morioka de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) Technique du Danemark, tandis que la partie japonaise était dirigée par l'autre co-coordinateur, le Dr. Yutaka Miyamoto de NTT Corporation à Tokyo.

Des torpilles photoniques

La métrique principale à l'origine de l'immense besoin d'amélioration des réseaux de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...) optique laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser...) (OTN) est le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) de données - c'est à dire, le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de bits de données par seconde qu'ils peuvent véhiculer, encodés dans les faisceaux laser. Aujourd'hui, les fibres optiques individuelles permettent de transporter pas moins de plusieurs dizaines de térabits par seconde - mais cela ne suffira pas. "Pour répondre aux énormes besoins de capacité qui se présenteront dans le futur, nous aurons besoin de réseaux de transport d'une capacité bien supérieure, avec des fibres dont la vitesse (On distingue :) devrait évoluer jusqu'au pétabit par seconde", explique ainsi Mr. Morioka.

Pour ce faire, les partenaires du projet SAFARI ont innové sur plusieurs fronts, que ce soit en termes de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) global du réseau et des composants porteurs de lumière ou pour produire des blocs de construction des futurs OTN pouvant augmenter leur vitesse de 1013 (dizaines de térabits) à 1015 (pétabytes) par seconde.

Le développement de fibres optiques multiconductrices super denses avec 30, 32 ou 37 noyaux porteurs de lumière à l'intérieur plutôt qu'un seul noyau comme aujourd'hui constitue l'une des premières innovations du projet. Pour obtenir ce nombre record de cœurs, nous explique Mr Morioka, les chercheurs ont dû trouver un moyen d'arrêter la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de « vaporisation »...) de la lumière d'un noyau à l'autre et donc de provoquer des interférences avec un impact négatif sur la bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la réponse d'un appareil est supérieure à un minimum. Elle est généralement confondue avec la largeur de...). "Ces fibres sont ainsi capables de supprimer très fortement le couplage parasite", nous dit-il.

Dans la matrice

En parcourant des distances importantes supérieures à 1000 km, la lumière voyageant dans cette matrice complexe de noyaux, perd de sa puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) et doit être amplifiée à intervalles réguliers. Pour ce faire, l'équipe du projet a développé des amplificateurs de fibres optiques multicœurs, à base d'erbium et d'ytterbium, qui peuvent être raccordés directement à la nouvelle fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) multicœur, permettant ainsi une transmission dont les pertes sont compensées sur de longues distances. "Nous avons battu le record du nombre de noyaux et permis une réduction de la consommation d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) des amplificateurs optiques en ligne, améliorant ainsi l'efficacité énergétique (En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui...) des futurs réseaux de transport optique", affirme ainsi Mr. Morioka.

La solution ne réside pas seulement dans le guide d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) pourtant: pour répondre à une demande croissante, les opérateurs télécoms doivent pouvoir allouer les ressources réseaux supplémentaires de manière dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en maintenant leur qualité, par exemple, lorsqu'un pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²),...) entier veut regarder le dernier épisode de Game Of Thrones en streaming vidéo. NTT a donc développé un matériel optique programmable permettant la construction de réseaux optiques flexibles, évolutifs et adaptatifs.

Une lumière programmable

Les chercheurs SAFARI ont développé et construit un banc d'essai qui permet, sous contrôle logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique. Y sont...), d'additionner, de bloquer; d'autoriser le passage ou de rediriger les faisceaux lumineux dans le réseau optique. Ce réseau programmable "peut être contrôlé et géré de manière adaptative par une entité centrale en réponse aux demandes réelles du trafic", explique ainsi Mr. Morioka. La programmabilité de l'OTN a également été testée dans des expériences conçues pour garantir son adaptabilité aux besoins de la transmission par fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) multicœur des réseaux du futur.

SAFARI n'étant pas configuré pour un déploiement avant le milieu des années 2020, aucune commercialisation immédiate de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) n'est prévue pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.). Mais grâce à ce projet de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...), les télécoms européens et japonais seront prêtes le moment venu.

"Le projet SAFARI nous apporte une technologie de pointe, des démonstrateurs de réseau et des expériences systèmes de premier ordre au niveau mondial ainsi qu'une propriété intellectuelle commune et des partenariats qui dureront longtemps dans le futur", conclut enfin le Dr. Morioka.
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