Publié 6.25.15 dans le New York Times: une avance peut doubler les capacités de la fibre optique par John Markoff
Les chercheurs ont annoncé une avancée qui pourrait doubler la capacité des circuits en fibre optique, ouvrant potentiellement la voie aux réseaux pour transporter plus de données sur de longues distances tout en réduisant considérablement leur coût.
En écrivant dans la revue Science jeudi, les ingénieurs électriciens de l'Université de Californie à San Diego ont proposé un moyen d'étendre la gamme que les rayons de la lumière laser dans les fils en verre à fibre optique peuvent voyager et, en théorie, à atteindre cette amélioration spectaculaire.
Une façon de comprendre le défi de l'envoi de données via des circuits en fibre optique est d'imaginer une personne crier à quelqu'un d'autre dans un long couloir. Alors que l'auditeur s'éloigne, les mots deviennent plus faibles et plus difficiles à discerner alors qu'ils résonnent des murs.
Un peigne de fréquence, qui transmet les signaux à des fréquences précises et uniformément espacées, aide à déchiffrer les données transmises via des faisceaux laser sur de grandes distances. Crédit University of California, San Diego, Photonics Systems Group.
Un défi similaire est confronté aux concepteurs de réseaux qui transportent des données. Les poutres de lumière laser emballé densément dans des fils en verre fibre optique doivent être à la fois amplifiés et recréés à intervalles réguliers pour leur envoyer des milliers de kilomètres. Le processus de conversion des optiques de la lumière à l'électricité, puis à nouveau, est une partie importante du coût de ces réseaux. Le processus limite également la quantité de données qu'ils peuvent transporter.
Dans son rapport, le groupe a décrit un moyen de «Predistort» les données transmises via des faisceaux laser afin qu'il puisse être déchiffré facilement sur de grandes distances.
Cela se fait en créant, en effet, des garde-corps pour les faisceaux lumineux avec un appareil connu sous le nom de peigne de fréquence - en utilisant des signaux très précis et uniformément espacés - pour coder les informations avant son transmission.
Cela a pour effet d'incorporer un filigrane numérique dans les données d'origine, ce qui permet de transmettre des données avec précision sur des distances beaucoup plus longues et de se passer de la nécessité d'effectuer des conversions optiques à électroniques à des intervalles relativement courts.
Les chercheurs ont déclaré qu'ils avaient établi un record de transmission pour un message à fibre optique, l'envoyant plus de 7 400 miles dans une expérience de laboratoire sans avoir à régénérer le signal. Cette expérience n'est pas discutée dans l'article qui vient d'être publié.
La recherche, qui a été soutenue en partie par Google et Sumitomo Electric Industries, un fabricant de câbles en fibre optique, est un pas de plus de la vision d'un «réseau tout optique», selon Nikola Alic, l'un des auteurs des auteurs des auteurs des auteurs des auteurs des auteurs L'article et un chercheur dans le laboratoire photonique du California Institute for Telecommunications and Information Technologies de l'Université de Californie à San Diego.
Un tel réseau serait beaucoup moins cher et pourrait transporter plus de données. Jusqu'à présent, les chercheurs ont pu augmenter la puissance des lasers pour atteindre les transmissions sur des distances bien plus grandes, a-t-il déclaré. Jusqu'à présent, l'augmentation de la puissance du signal laser dans les réseaux de fibre optique actuels a été analogue à se déplacer dans le sable rapide - plus vous augmentez la puissance, plus le défi de l'interférence et de la distorsion est grand.
"Plus vous avez du mal, plus vous êtes pire", a déclaré M. Alic.
Bart Stuck, un capital-risqueur de Signal Lake Management et un ancien scientifique des laboratoires de Bell qui a mené des recherches en traitement des signaux, a déclaré à propos du nouvel article: «C'est une grande ingénierie.»
Des idées similaires ont été utilisées à une ère de communications antérieures, a-t-il noté. Bien que le concept ait été utilisé dans le monde des communications vocales analogiques, les chercheurs de l'UC San Diego ont poussé les idées dans le monde des communications optiques.
"Leur contribution fait cela à Gigabits par seconde", a déclaré M. Stuck.
D'autres scientifiques optiques étaient plus sceptiques quant aux perspectives de la nouvelle approche.
"Il s'agit de recherches très intéressantes, mais il y aura des défis en appliquant cette approche dans le monde réel", a déclaré Alan Huang, ancien chercheur à Bell Labs qui a beaucoup travaillé avec "Kerr Effect", un phénomène physique qui déforme les signaux optiques, que les chercheurs de San Diego tentent de surmonter. "Leurs résultats seront plus ou moins efficaces selon le type de données transmises."
Les réseaux optiques ont émergé au cours des années 1980 en tant qu'alternative plus rapide et plus grande à une plus grande capacité aux communications basées sur le cuivre. Leur capacité à transporter de grandes quantités de données a été encore augmentée en codant plusieurs flux de données dans différentes fréquences ou «couleurs» dans le même faisceau de lumière.
Parce que le signal doit être à la fois amplifié et régénéré à intervalles réguliers sur de longues distances, la puissance des ordinateurs qui font la conversion entre les données lumineuses et électriques est nécessaire. Chaque étape de conversion introduit également un bref délai, ou «latence». La nouvelle recherche suggère un chemin qui élimine efficacement la régénération sur de longues distances.
La croissance d'Internet, entraînée en grande partie par l'explosion de la consommation de vidéos numériques, continue de se développer à un rythme significatif. Le mois dernier, Cisco a indiqué que les données Internet mondiales transmises annuelles adopteraient un seuil d'un zettabyte, ou l'équivalent de 250 milliards de DVD, fin 2016.
En comparaison, toutes les informations stockées sur le World Wide Web en 2013 ont été estimées à quatre zettabytes. Le montant transmis chaque année - à envoyer sur les réseaux, pas seulement stockés - devrait atteindre deux zettabytes par an d'ici 2019.
Correction: 27 juin 2015: Une version antérieure de cet article a mal étendu à quelle fréquence les données transportées sur les faisceaux laser doivent être amplifiées et régénérées. Les régénérations modernes de fibres long-courriers régénèrent des signaux à des distances significatives, pas environ tous les 60 miles.
Une version de cet article apparaît sur imprimé le 26 juin 2015 à la page B1 de l'édition de New York avec le titre: une avancée en double fibre optique.
