Nouveaux câbles optiques, technologie de modulation avancée et multifibres haute densité améliorées connecteurCela signifie que nous sommes peut-être plus proches que jamais de la limite de Shannon.

Dans le domaine de la transmission de données à grande vitesse, les chercheurs continuent de trouver des moyens de réduire l'atténuation, la distorsion et la sensibilité du signal aux interférences externes sur les PCB et les câbles recouverts de cuivre. A terme, la fibre optique remplacera le câble en cuivre. Les technologies avancées de conditionnement du signal, de modulation multi-niveaux et de correction d'erreurs permettent aux ingénieurs de concevoir un fonctionnement à 112 Go/s sur un câble en cuivre à double axe, ce qui est bien plus que prévu il y a quelques années.

Chaque technologie a ses limites, et le canal de cuivre à grande vitesse pourrait se rapprocher de la limite spécifiée par les lois de la physique. À mesure que la demande de bande passante augmente, l’atténuation réduit la longueur effective du canal. En plus d'une atténuation extrêmement faible, les liaisons par fibre optique offrent une capacité de bande passante plus élevée, faisant de la fibre optique une alternative intéressante.

Le passage du cuivre à la fibre optique fait un grand pas en avant dans la portée du système

Les lignes de communication longue distance profitent des avantages de la fibre optique depuis de nombreuses années. Le coût et la consommation d'énergie du processus de conversion photoélectrique, en particulier l'interconnexion interne des fibres optiques, constituent les principaux problèmes. Les progrès de la recherche sur la photonique sur silicium et les caractéristiques de la fibre optique modifient cette situation.

Structure de base de la fibre optique

Les fibres optiques sont généralement divisées en multimodes et monomodes. La fibre multimode peut utiliser une source de lumière LED à faible coût pour transmettre plusieurs modes de lumière. La fibre monomode nécessite généralement l'utilisation d'un laser modulé, mais elle se caractérise par une couverture et une bande passante considérablement accrues. La fibre optique en plastique à faible coût est utilisée dans des applications à débit de données relativement court et faible. L'organisation internationale de normalisation (ISO) normalise les performances des câbles optiques à travers une série de noms OM 1-5.

La fibre optique a connu un processus d'amélioration continue en termes de bande passante, de résistance, de réduction de l'atténuation, de facilité d'installation et de réduction des coûts. Les premiers câbles optiques étaient très sujets à l'atténuation et à la rupture du signal en raison de courbures grossières ou prononcées. Les nouvelles fibres monomodes et multimodes élargissent la plage des rayons de courbure.

Axon Cable propose des solutions de câbles hybrides et multicœurs

Le verre utilisé pour former le photoconducteur continue d'être optimisé, réduisant ainsi la perte de diffusion, la dispersion, la dispersion du mode de polarisation et l'atténuation des micro-courbures. À l'heure actuelle, l'atténuation de longueur d'un câble optique de 1550 0.15 m produit n'est que de 100 dB/km. La prolifération des parcs et des centres de données Metro est une tendance émergente. La liaison de communication optique de grande capacité, jusqu'à 6912 km, est devenue une condition cruciale pour l'exploitation de systèmes de réseaux à grande échelle. L'amélioration de la capacité rentable des liaisons optiques est une condition nécessaire pour soutenir la croissance exponentielle du trafic réseau. Une solution consiste à utiliser une fibre multicœur. La fibre optique multicœur permet de transmettre simultanément différents signaux le long de différents cœurs dans la même fibre optique, de manière à augmenter la densité de transmission de données sur une seule fibre optique. Des câbles optiques avancés à densité de fibres extrêmement élevée arrivent sur le marché pour prendre en charge l'augmentation du trafic. Furukawa a récemment installé 1.25 XNUMX fibres optiques dans un tuyau de XNUMX pouce de diamètre entre deux centres de données nord-américains. La fibre à âme creuse est une autre variante intéressante. La lumière n'est pas transmise à travers le verre ou le plastique, mais à travers le noyau du centre aérien. Les améliorations de fabrication réduisent les caractéristiques de perte et de retard, ce qui rend les fibres creuses attrayantes dans les applications qui doivent transmettre de la lumière ou des données avec des impulsions très courtes ou un délai minimum.

La fibre active raoc d'Airborn convient aux environnements aérospatiaux difficiles et commerciaux.

Les câbles optiques actifs (AOCS) sont devenus très populaires en raison de leur capacité à étendre les composants des câbles en cuivre traditionnels. À l'aide d'une interface en cuivre standard, le signal est converti en une impulsion optique dans le connecteur Le serre-câble est couplé à la fibre optique. Le processus inverse se produit à la réception. Du point de vue des installateurs, la portée des câbles optiques est accrue et leur volume réduit. La fibre optique robuste se caractérise par une résistance interne et une gaine externe robuste, ce qui permet une utilisation dans les environnements difficiles, l'avionique et l'industrie. Les options de conditionnement des fibres optiques continuent de se développer, notamment la configuration à bande plate, le câblage simplifié et la réduction de la résistance au flux d'air de refroidissement. MPO et MXC multifibres haute densité connecteurs peut terminer jusqu'à 72 fibres.

La fibre optique peut être transformée en composants planaires standards et personnalisés. Une pluralité de fibres sont liées à un substrat flexible pour former un fond de panier optique.

Les ingénieurs peuvent répondre à la demande croissante de capacité de réseau en installant davantage de fibre pour rendre l'infrastructure de fibre existante plus efficace. L'optique parallèle offre une alternative à la fibre traditionnelle à fibre unique ou à paire de fibres.

Réseau de fibre optique

L'émetteur à une extrémité communique avec le récepteur à l'autre extrémité pour propager un seul flux de données sur plusieurs fibres optiques. Avec cette configuration, une liaison optique parallèle peut utiliser quatre émetteurs de 2.5 Go/s pour envoyer un signal de 10 Go/s. En utilisant une lumière de couleurs légèrement différentes, plusieurs flux de données peuvent être envoyés simultanément via la même fibre, plutôt que d'utiliser une lumière d'une seule couleur.

Schéma de fibre optique WDM

Le multiplexeur côté transmission code plusieurs flux de données de fréquences différentes, qui sont intégrés dans un faisceau lumineux et couplés à une seule fibre optique. Le processus inverse se produit à l’extrémité réceptrice du canal. Les signaux optiques bidirectionnels peuvent être transmis via une fibre optique. Grâce au multiplexage dense par répartition en longueur d'onde, jusqu'à 80 canaux de données peuvent être multiplexés dans une seule fibre optique.

La technologie de modulation avancée permet aux concepteurs d'améliorer encore les liaisons de transmission optique. La modulation d'amplitude en quadrature (QAM) combine plusieurs niveaux de changements d'amplitude et de phase pour augmenter la capacité des liaisons de communication de données optiques.

Utilisant la combinaison de l'amplitude, de la phase et de la polarisation, la technologie de cohérence constitue la méthode de modulation la plus robuste et la plus efficace pour optimiser la transmission optique des données. La transmission cohérente combine quatre niveaux de modulation d'amplitude et de modulation de phase et de polarisation optique verticale et horizontale pour maximiser la capacité de données d'une seule fibre. La liaison 800 Go de nouvelle génération utilisant cette technologie est entrée sur le marché.

Ces technologies ont poussé les capacités de la fibre optique à un niveau supérieur. L’industrie est désormais confrontée à la limite théorique de l’approche d’un canal de communication unique. La limite de Shannon, qui remonte à 1948, est le plus grand débit de données calculé sans erreur. Jusqu'à il y a quelques années, compte tenu de la capacité des canaux optiques existants, cela n'était pas particulièrement remarquable.

La demande de liaisons de données à haut débit est stimulée par diverses tendances, notamment la croissance des centres de données de très grande taille, le déplacement des ressources informatiques vers la périphérie, l'adoption continue de la 5G et l'expansion de la fibre optique jusqu'aux foyers. Les progrès des performances de la fibre optique et de la technologie de modulation avancée, ainsi que l'amélioration de la fibre multi-fibres haute densité connecteur, fournissent une feuille de route pour atteindre l’objectif de l’informatique et de la communication à haut débit dans le futur.