Ce n’est pas un secret que l’Internet s’améliore constamment. Une connexion qui donnait à votre entreprise des avantages de pointe il y a 10 ans serait un sérieux obstacle aujourd’hui.
Nous sommes passés des 56 Kbps rampants de l’accès commuté, aux débuts du haut débit à 1 Mbps, aux connexions en cuivre plus rapides à 50 Mbps, jusqu’à nos connexions modernes en fibre optique à 1 Gbps. Les films qui prenaient autrefois des jours à télécharger ne demandent plus que quelques secondes grâce aux fibres optiques modernes.
La question évidente est de savoir jusqu’où nous pouvons aller ?
Les vitesses d’Internet ont été multipliées par 100 tous les 10 ans, et cela ne ralentit pas. Des tests en laboratoire ont été réalisés sur des câbles allant de quelques dizaines de térabits à 1 ou 2 pétabits par seconde (1000 térabits). Ces nouvelles hyper-vitesses sont toutes dues à certaines caractéristiques de la fibre optique, mais pour comprendre cela, il faut d’abord voir comment fonctionne la fibre.
Comment obtient-on Internet par la fibre de verre ?
La fibre optique fonctionne en envoyant des données sous forme d’impulsions lumineuses dans une fibre de verre. C’est assez simple. Mais comment ce processus fonctionne-t-il réellement ?
À une extrémité d’un câble à fibre optique, un laser ou une LED transmet les données sous forme de lumière. À l’autre extrémité du câble, il y a des récepteurs sensibles à la lumière qui interprètent cette lumière comme des données. Vous pensez que c’est impressionnant ? Attendez d’entendre ce qui se passe à l’intérieur du câble lui-même.
Une âme de fibre optique est un brin de fibre de verre enveloppé dans une enveloppe protectrice appelée gaine. La lumière peut voyager à travers ce noyau sans être altérée, et donc sans que ses données soient déformées, en raison d’une propriété appelée « réflexion interne totale ».
Cela fonctionne comme suit : tant que la lumière frappe le verre à un angle suffisamment faible, elle se réfléchit sans perdre d’énergie. Grâce à cela, la lumière peut aller d’une extrémité du noyau à l’autre sans jamais changer de longueur d’onde.
Fibres monomodes et multimodes
Il existe deux grandes catégories de noyaux de fibres qui déterminent la façon dont la lumière peut voyager dans le câble. La catégorie qui comprend la plupart des câbles à travers le monde, y compris ceux qui traversent le fond des océans, est appelée monomode.
En monomode, il n’y a qu’un seul chemin, ou « mode », que la lumière peut emprunter. Les noyaux multimodes sont l’autre catégorie, et ils ressemblent plus à une fête foraine de cirque, avec des faisceaux de lumière voyageant le long d’une variété de chemins à travers le noyau.
En théorie, l’augmentation du nombre de modes le long desquels la lumière peut voyager devrait augmenter la quantité de données que vous pouvez envoyer en une fois, mais il existe des contraintes pratiques au transfert multimode qui limitent la distance à laquelle vous pouvez envoyer des données de manière fiable.
Si vous avez un faisceau lumineux qui voyage en ligne droite le long du noyau, et un autre qui rebondit à un angle plus prononcé, le faisceau en ligne droite atteindra sa destination en premier. Sur une courte distance (comme à l’intérieur d’un bâtiment), ce n’est pas très grave, mais sur de plus grandes distances, la différence de temps est exacerbée.
Cette différence, appelée « dispersion modale », va déformer les données que le câble transfère. Parce que la plupart des entreprises ont besoin d’envoyer des données plus loin que le deuxième étage, la grande majorité des câbles sont monomodes.
Comment nous rendons le monomode super rapide
Nous ne manquons pas encore tout à fait de bande passante (des milliers de kilomètres de câbles de fibre optique déjà posés sont inutilisés, ce que l’on appelle la « fibre noire »), mais avec l’histoire de croissance rapide d’Internet, il est toujours préférable de planifier. Et parce que nous avons déjà couvert une grande partie du monde en câbles à fibre optique monomode, notre meilleure option semble être de les optimiser.
Une façon de le faire est le multiplexage par répartition en longueur d’onde. Essayez de dire cela 10 fois plus vite.
Nous différencions les couleurs en fonction de la longueur d’onde de la lumière. Les récepteurs photosensibles des câbles à fibres optiques décomposent la lumière de manière similaire, en différenciant les différentes bandes de longueur d’onde. Grâce à cela, même s’il n’y a qu’un seul mode disponible dans un cœur, différentes longueurs d’onde peuvent être « regroupées » dans le même mode.
Une nouvelle technologie appelée « grille flexible » a trouvé le moyen de regrouper différentes longueurs d’onde de manière encore plus efficace, ce qui permet d’atteindre des taux de transmission de 1,4 Tbps avec les câbles monomodes existants. À cette vitesse, vous seriez en mesure de télécharger 44 films HD en une seconde.
Comme pour ces détenteurs de records mondiaux
Récemment, un nouveau record a été établi pour la capacité de la fibre, cadencé à 2,15 Pbps. Cette réalisation a combiné deux technologies : les câbles monomodes multiconducteurs et le multiplexage à dimension spatiale (SDM).
Les câbles multiconducteurs sont exactement ce que leur nom suggère – des câbles qui font entrer plusieurs conducteurs dans une seule gaine pour permettre un transfert de données total plus important sans les problèmes de distance du multimode. Récemment, un câble à 8 âmes a transmis à 9,6 Tbps.
Le SDM est un peu plus compliqué. Nous avons parlé de la diffusion de la lumière sous différents angles, mais pas sous différentes formes. C’est là que le SDM entre en jeu.
Dans ce cas particulier, nous parlons de tourbillons optiques. En utilisant le moment angulaire orbital (pensez aux révolutions de la Terre autour du soleil), un faisceau lumineux peut être « plié » en hélice, en spirale autour du noyau. Cela permet aux scientifiques de faire rentrer davantage de faisceaux dans un câble, ce qui signifie que davantage de données peuvent être transmises.
Parce que les fibres monomodes traditionnelles ne sont pas capables de SDM, cela nécessite l’utilisation d’un câble multiconducteur. Dans le cas du groupe du record mondial, ce câble comportait 22 âmes.
En combinant ce câble avec le regroupement du multiplexage par répartition en longueur d’onde et du SDM, les chercheurs ont détruit le record mondial. Pour le contexte, à 2,15 Pbps, vous pourriez télécharger l’ensemble des œuvres écrites de l’humanité, dans toutes les langues, en trois minutes environ.
Alors, quand aurons-nous notre Internet ultrarapide ?
Il faudra peut-être attendre un peu avant de voir l’une de ces vitesses de téléchargement de l’ordre du pétabit. De telles vitesses nécessiteraient que nous remplacions toutes les fibres déjà posées, ce qui serait follement coûteux.
Cependant, la fibre commerciale actuelle peut encore facilement atteindre la vitesse du gigabit, et avec les progrès des câbles de fibre existants, comme la « grille flexible », nous pouvons nous attendre à des augmentations de l’ordre de 100 gigabits par seconde, peut-être même percer dans la gamme des térabits, dans un avenir pas si lointain.
Ces avancées ne sont pas encore disponibles commercialement, ce qui signifie que pour l’instant vous devrez vous débrouiller pour télécharger des films en secondes au lieu de millisecondes, mais ne vous inquiétez pas. Ce futur est toujours plus proche que vous ne le pensez.
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