La Fibre
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Dorsale Internet => Discussion démarrée par: Leon le 24 août 2012 à 18:48:43
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Bonjour à tous.
Je viens d'alluciner en regardant les tweets d'Oles (Octave Klaba) patron d'OVH, et également responsable de la partie réseau d'OVH.
Il explique ce qu'est le 100Gb/s "cohérent", et il raconte des conneries. Bref, comme quoi il n'y a pas besoin de comprendre une techno pour la déployer! Et pas besoin de tout connaitre pour monter une des entreprises Internet les plus rentables qui soit!
Voici un peu plus de détail sur la techno dite "cohérente". L'objectif est d'utiliser 1 seul signal. Ici, un seul signal optique, une seule longueur d'onde, 1 seul laser (et non pas plusieurs lasers comme le dit Octave).
Or, pour augmenter le débit, on ne peut plus monter en fréquence, on a atteint les limites avec le 40Gbits. Donc on introduit une modulation plus complexe que le simple "tout ou rien" qui était utilisé précédemment. On module la lumière sur plus de 2 niveaux, et surtout on joue également sur sa phase.
Les précédentes technos 100Gb/s utilisaient justement le DWDM (ou CWDM) et donc utilisaient plusieurs fréquences (=longueurs d'ondes) pour faire du 100Gb/s(4x25Gb/s).
Leon.
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Je viens d'alluciner en regardant les teets d'Oles.
Moi aussi j'ai un peu halluciné en regardant ses tits ;)
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En gros on a décidé de dépasser la technologie du code Morse!
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En gros on a décidé de dépasser la technologie du code Morse!
Il y a un peu de vrai là dedans. Mais les technos actuelles font quand même du "code morse" (= modulation tout ou rien) à 10, 20 ou 40Gb/s!
Et puis je dirais plutôt qu'on arrive enfin à appliquer le même type de modulation (QPSK, QAM) à la lumière que l'on réussissait à faire depuis des dizaines d'années à un signal radio fréquence (câble, satellite, téléphonie). Bref, on a bien progressé en "opto-électronique". Car ça ne doit pas être si simple que ça: pour faire de la modulation QPSK (ou xPSK, ou QAM) sur un signal lumineux, il faut réussir à déphaser proprement (le "proprement" est très important) une longueur d'onde lumineuse, des 2 côtés (émission, réception). Il faut aussi faire du traitement numérique du signal à très haute vitesse, convertir le signal lumineux analogique en numérique à plus de 50GHz.
Leon.
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Déphaser c'est très facile.
Déphaser très vite ça doit être plus difficile.
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Déphaser très vite est très facile même à la vitesse de la lumière.
En utilisant des fonctions d'optique intégrée.
Prend la fonction coupleur: naturellement celle ci déphase deux signaux de 180°.
Dans mon laboratoire on travail sur des composants d'optique intégrée pour l'interférométrie.
De quatres signaux en entrée on ressort avec 24 signaux en sorties. (6 paires de recominaisons)
Chaque recombinaisons comportent 4 sorties en quadrature de phase. Il n'y a aucun élèment actif dans le circuit. C'est uniquement des coupleurs, des jonctions Y et des déphaseurs qui permette de mettre les signaux en quadrature de phase.
Donc déphaser très vite n'est pas difficile.
Le plus dur c'est de commencer à jouer avec la polarisation de la lumière. Car polariser est facile mais garder l'état de polarisation de l'emetteur au recepteur implique pas mal de contraintes.
Est ce qu'on parle de cela ici?
convertir le signal lumineux analogique en numérique à plus de 50GHz
Heu c'est juste la photodiode de réception qui est importante ici. Sachant qu'on est capable de faire du comptage de photon, c'est encore une fois l'ectronique de traitement qui est à la ramasse ;)
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Déphaser très vite est très facile même à la vitesse de la lumière.
En utilisant des fonctions d'optique intégrée.
Prend la fonction coupleur: naturellement celle ci déphase deux signaux de 180°.
Tu peux nous expliquer cette "fonction coupleur" pour ceux qui ne connaissent pas? Pour le déphasage, j'avais compris que c'était une ligne à retard optique, mais qu'il fallait la conserver dans des conditions bien particulières (température).
Le plus dur c'est de commencer à jouer avec la polarisation de la lumière. Car polariser est facile mais garder l'état de polarisation de l'emetteur au recepteur implique pas mal de contraintes.
Est ce qu'on parle de cela ici?
J'avoue que je n'ai pas compris si ces modules 100G utilisent la polarisation de la lumière. Apparemment, oui, ça parle de "dual polarization". Mais ça me surprends beaucoup, car j'avais compris qu'il était impossible de conserver la polarisation sur des chemins optiques de plusieurs centaines de km... D'ailleurs, si tu en sais un peu plus, vu tes connaissances en optique, ça serait intéressant.
En tout cas, tous les modules 100Gb/s utilisent apparemment la phase (ce qui permet de doubler la bande passante), mais tous n'utilisent pas la polarisation.
Heu c'est juste la photodiode de réception qui est importante ici. Sachant qu'on est capable de faire du comptage de photon, c'est encore une fois l'ectronique de traitement qui est à la ramasse ;)
Oui, c'est bien ce que je voulais dire : il faut un (plutôt 2 ou 4) convertisseur Analogique/Numérique à plus de 50GHz, et une électronique numérique de type DSP derrière, qui carbure à la même vitesse! On est très loin des petits DSP audio qui tournent à 100kHz maxi! Il faut que cette électronique retrouve la bonne phase.
Leon.
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Un coupleur est constitué de deux guides optiques guidant la lumière. Au sein du coupleur les deux guides optiques se rapprochent très près. Et comme par magie une partie de la lumière présente dans le guide 1 se retrouve dans le guide deux alors que les guides sont séparés. Cette lumière qui passe d'un guide à l'autre subit un déphasage de 180°.
(https://lafibre.info/images/bistro/201208_coupleur_optique.jpg)
Les déphaseurs eux sont une forme particulière du guide optique (élargissement). Leur forme permet de déphaser à la valeur voulu un signal optique par rapport à un autre.
Optimiser ces fonctions aux longueurs d'onde télécoms est facile, le faire sur des bandes spectrales de 400nm est très difficile.
La polarisation de la lumière est en effet difficile à maintenir notamment dans les fibres optiques. Il existe pour cela des fibres optiques à maintient de polarisation. Ces fibres optiques possèdent des formes géométriques comprimant (et donc changement dans un axe l'indice effectif du coeur) le coeur de la fibre.
On définit ainsi un axe lent et un axe rapide dans la fibre optique. Cela permet de garder la polarisation de la lumière introduite à l'entrée de la fibre.
Ainsi le signal optique est peu sensible aux contraintes mécaniques sur la fibre optique.
Par contre elles sont sensibles à la température. Il suffit d'approcher sa main pour voir la phase se barrer illico presto. Des capteurs de température se servent d’ailleurs de cette propriété. (le malheur des uns fait le bonheur des autres).
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Merci Optrolight. Je savais que c'est un sujet qui t'intéresserait!
La polarisation de la lumière est en effet difficile à maintenir notamment dans les fibres optiques. Il existe pour cela des fibres optiques à maintient de polarisation. Ces fibres optiques possèdent des formes géométriques comprimant (et donc changement dans un axe l'indice effectif du coeur) le coeur de la fibre.
On définie ainsi un axe lent et un axe rapide dans la fibre optique. Cela permet de garder la polarisation de la lumière introduite à l'entrée de la fibre.
Ainsi le signal optique est peu sensible aux contraintes mécaniques sur la fibre optique.
Par contre elles sont sensibles à la température. Il suffit d'approcher sa main pour voir la phase se barrer illico presto. Des capteurs de température se servent d’ailleurs de cette propriété. (le malheur des uns fait le bonheur des autres).
Du coup, ce genre de fibre est fait justement que pour ne transporter une polarisation donnée (si j'ai bien compris). Or, dans les communications optiques, on cherche visiblement à moduler différemment les 2 polarisations (horizontale et verticale) de la lumière. Donc ces fibres ne conviennent pas du tout. De plus, les techno proposées pour le 100Gb/s se déploient bien évidemment sur des fibres standard déjà déployées et des équipements optiques (amplificateurs, Mux DWDM) standards. Seuls les transpondeurs sont spécifiques.
Je vais fouiller un peu plus pour comprendre cette histoire de "dual polarization" dans certains modules 100Gb/s (pas tous).
Leon.
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Tu aurais un schéma de principe, ou une explication accessible du système?
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Explication accessible, non malheureusement.
J'avais trouvé cet article 100Gb/s cohérent (https://lafibre.info/images/bistro/201101_100Gbs_coherent.pdf) (parmi d'autres) que je trouve intéressant.
En fait, grâce à la polarisation (Dual Phase-modulation) et au déphasage (modulation QPSK ou QAM), c'est comme si on transmettait 4 signaux au lieu d'un seul.
Ah oui, j'oubliais: pour les longues distances, les "corrections d'erreur" (FEC = Forward Error Correction) sont indispensables. C'est déjà le cas aujourd'hui avec les 10Gb/s ou 40Gb/s (ODUxx ou autres). Et il faut que l'électronique reconstruise en live les bits erronés, à de tels débits... C'est beau, quand même la technique.
Leon.
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Aujourd'hui le 100 Gb/s me semble encore peu utilisé chez les opérateurs.
Je vois passer des projet de liens a 100 Gb/s voir même 300 Gb/s et c'est du n x 10 Gb/s. On pourrait se dire oui mais le DWDM n'est pas adapté aux flux de 100 Gb/s sauf que ce sont des nouveaux déploiements complets (avec des DWDM neufs). Il me semble qu'il est de toute façon plus économique de faire du n x 10 gb/s (les SFP 10 Gb/s ne coûtent plus cher, on en trouve à moins de 250€)
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Aujourd'hui le 100 Gb/s me semble encore peu utilisé chez les opérateurs. Je vois passer des projet de liens a 100 Gb/s voir même 300 Gb/s et c'est du n x 10 Gb/s.
Oui, le 100Gb/s est une techno encore très jeune. Mais il ne fait aucun doute que ça se généralisera dans le futur. Je pense même que ça aura plus de succès que le 40Gb/s Ethernet.
On pourrait se dire oui mais le DWDM n'est pas adapté aux flux de 100 Gb/s sauf que ce sont des nouveaux déploiements complets (avec des DWDM neufs).
Vivien, le 100Gb/s cohérent n'est pas une technologie concurrente du DWDM. En fait, c'est justement fait pour faire passer un signal100Gb/s cohérente dans une longueur d'onde (lambda) DWDM.
Il y a d'autres technos de transport 100Gb/s différentes du 100Gb/s cohérent, et qui utilisent du DWDM : on utilise soit 4 canaux 25Gb/s, soit 2.5 canaux 40Gb/s. Entre les 2 familles de techno, on verra bien qui remportera la bataille du 100Gb/s.
Leon.
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Il faut par contre un DWDM adapté pour du 100 Gb/s.
Je sais que beaucoup de réseaux ne peuvent accueillir un lien 100 Gb/s sans rénover complètement le DWDM.
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J'avais compris le contraire, en lisant quelques articles: justement, que l'objectif des techno "cohérentes" était de pouvoir conserver les mêmes "mux - demux" DWDM (avec espacement de 50GHz mini), les mêmes amplis optiques, etc... Du coup, je suis un peu perdu. Tu as des sources qui disent le contraire?
Leon.
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Du coup, ce genre de fibre est fait justement que pour ne transporter une polarisation donnée (si j'ai bien compris). Or, dans les communications optiques, on cherche visiblement à moduler différemment les 2 polarisations (horizontale et verticale) de la lumière. Donc ces fibres ne conviennent pas du tout. De plus, les techno proposées pour le 100Gb/s se déploient bien évidemment sur des fibres standard déjà déployées et des équipements optiques (amplificateurs, Mux DWDM) standards. Seuls les transpondeurs sont spécifiques.
Dans les fibres à maintient de polarisation il y a une notion d'axe, tu peux donc injecter deux polarisations à 90° l'une de l'autre et le retrouver à la fin.
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Bouygues Telecom est en train de renouveler entièrement son backbone et en profite pour mettre systématiquement du 100G Cohérent.
Un gain pour le client est l'absence de bobines de compensation de la dispersion chromatique qui ajoutent 1/7ème de distance supplèmentaire.
On va enfin à la vitesse de la lumière !
=> Gain pour le ping
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Pour ceux qui ne comprenne pas bien la notion de dispersion chromatique:
L'indice d'une fibre est fonction de la longueur d'onde. Sur des grandes distances de fibre, on voit que des longueurs d'onde arrivée avant d'autres. On parle de différence de chemin optique. Cela à pour effet d'allonger temporellement un pusle en sortie de fibre. La conséquence est de diminuer le débit pouvant être transmis par la fibre.
(https://lafibre.info/images/bistro/201209_schema_chromatisme.jpg)
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Pour ceux qui ne comprenne pas bien la notion de dispersion chromatique:
Moi!
Je ne comprends pas; pourquoi le signal n'est pas monochromatique tout simplement?
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Parce qu'un laser à toujours une certaine étendu spectrale. Un laser à 1330nm aura toujours un delta lambda de quelque nanomètre.
Avoir un laser avec une étendu spectrale très très faible coûte horriblement cher. (ne me demande pas le horriblement car ça serait indécent).
Typiquement, dans mon labo on développe un spectromètre utra petit avec une haute résolution. On en est au point où on se demande qui calibre qui!!
Bref monochromatique n'existe pas dans l'absolu. C'est cette raison qui fait que le débit est limité dans les fibres optiques.
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Un coupleur est constitué de deux guides optiques guidant la lumière. Au sein du coupleur les deux guides optiques se rapprochent très près. Et comme par magie une partie de la lumière présente dans le guide 1 se retrouve dans le guide deux alors que les guides sont séparés. Cette lumière qui passe d'un guide à l'autre subit un déphasage de 180°.
(https://lafibre.info/images/bistro/201208_coupleur_optique.jpg)
C'est à quelle échelle?
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Si on prend les dimensions pour les longueurs d'onde Télécom, la largeur du corps du quide en monomode est de 7µm.
Sinon sur la photo tu as une échelle: A vu d'oeil la portion de couplage (guide rapproché) semble être de 170µm.
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Parce qu'un laser à toujours une certaine étendu spectrale. Un laser à 1330nm aura toujours un delta lambda de quelque nanomètre.
Avoir un laser avec une étendu spectrale très très faible coûte horriblement cher.
C'est lié à laser optique vs. laser électronique?
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Que ce soit un laser semiconducteur (électronique) ou à cavité (optique) ne change rien. Pour avoir un laser avec une étendu spectrale ultra faible il faut ajouter en sortie du laser un fabry perrot par exemple. Mais la encore cela permet d'avoir une raie plus fine mais toujours pas monochromatique au sens absolue du terme.
je t'invite à regarder cette datasheet (http://www.lasercomponents.com/fileadmin/user_upload/home/Datasheets/pd_ld/cwdm13-16.pdf) de laser utilisable en télécommunication. Tu pourra y voir pour chaque référence une longueur d'onde centrale, un min et un max.
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Slides d'Orange du Terabit forum (avril 2012) pour expliquer le 100G cohérent
(cliquez sur la miniature ci-dessous - le document est au format PDF)
(https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology.jpg) (https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology.pdf)
Les 6 slides les plus intéressants :
(https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology_1.png)
(https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology_2.png)
(https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology_3.png)
(https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology_4.png)
(https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology_5.png)
(https://lafibre.info/images/orange/201204_orange_100g_coherent_optical_technology_6.png)