Couper la confusion : câbles à fibre optique pour les réseaux à haut débit

Le grand nombre d'appareils destinés à créer des solutions de mise en réseau à haut débit peut être écrasant. Il y a plusieurs composants à considérer, à commencer par les câbles à fibre optique.

À l'intérieur du câble

Les réseaux à fibre optique utilisent des câbles constitués à la fois de fibres monomodes (SMF) et de fibres multimodes (MMF). Les deux types de fibres présentent des avantages et des inconvénients.

Le petit noyau d'un câble SMF (généralement entre 8 et 10,5 micromètres) par rapport à la gaine de protection du câble limite le phénomène de distorsion appelé dispersion modale, permettant de transférer des informations sur de plus longues distances. Les MMF, d'autre part, utilisent des diamètres de noyau plus grands (généralement entre 50 et 100 micromètres) pour permettre la propagation de plusieurs modes lumineux. En conséquence, les MMF sont soumis à une dispersion modale limitant la bande passante et sont mieux adaptés aux communications sur de courtes distances, telles que les réseaux locaux (LAN) et les centres de données.
Cependant, les MMF ne nécessitent pas le même niveau de focalisation de la lumière ou la même qualité de faisceau que les SMF. Cela signifie que des composants électroniques moins coûteux, tels que des diodes électroluminescentes (LED) au lieu de diodes laser, peuvent être utilisés pour transmettre des données. L'alignement avec les types de connecteurs est également moins critique, ce qui simplifie les connexions.

Extension de la portée MMF

Les avantages des câbles MMF ont incité l'industrie à développer des types de fibres qui étendent leurs capacités. Les types de fibres sont identifiés par des désignations optiques multimodes (OM), qui vont actuellement de OM1 à OM5. Plus le nombre est élevé, plus la portée et la bande passante sont importantes.

Les câbles fabriqués avec la fibre OM1 ou OM2 utilisent des sources lumineuses LED et peuvent supporter des débits allant de 100 Mb/s sur de longues distances (2 000 mètres) à 1 Gb/s sur des distances moyennes (550 mètres) à 10 Gb/s sur de courtes distances ( moins de 100 mètres). Cependant, en raison des limitations du taux de modulation sur les LED - en d'autres termes, la rapidité avec laquelle la source lumineuse peut être allumée et éteinte - ces types de câbles ne peuvent pas prendre en charge des taux supérieurs à 10G. Par conséquent, OM1 et OM2 sont considérés comme des câbles hérités et ne sont pas recommandés pour les nouvelles installations.

L'avènement des réseaux à haut débit a entraîné la migration vers des câbles fabriqués avec des fibres OM3 et OM4. Les deux prennent en charge les lasers à émission de surface à cavité verticale (VCSEL), un type de diode laser économique qui peut dépasser les taux de modulation des LED. De manière pratique, les numéros de désignation OM pour ces deux types de câbles correspondent à des distances de transmission 10G : OM3 peut prendre en charge jusqu'à 300 mètres, tandis que OM4 peut prendre en charge jusqu'à 400 mètres. Les deux types prennent également en charge les distances moyennes à 40G et 100 mètres ou plus à 100G.

Le type de fibre le plus récent, OM5, offre une gamme similaire à OM4. Cependant, il intègre une nouvelle stratégie conçue pour dépasser la barre des 100G et passer au réseau optique de nouvelle génération.  

De nouvelles stratégies

Les premières implémentations de réseaux à haut débit plaçaient plusieurs signaux optiques dans des schémas parallèles. Pour créer une solution 40G, par exemple, on pourrait utiliser 4 x 10G dans chaque direction - quatre signaux 10G à transmettre et quatre autres à recevoir, impliquant un total de huit fibres. Pour 100G, on pourrait utiliser 10 x 10G pour un total de 20 fibres. Suivant ce protocole, un déploiement 400G nécessiterait pas moins de 80 fibres.

Compte tenu des contraintes d'espace des réseaux de câblage à haute densité, de nouvelles stratégies visant à réduire le nombre de fibres nécessaires pour atteindre les jalons du haut débit se généralisent. L'une d'entre elles consiste à rompre avec la tradition du facteur 10 et à développer des moyens plus efficaces d'augmenter la vitesse : par exemple, en utilisant les signaux 25G et 50G comme blocs de construction. Une autre est une technologie appelée multiplexage par répartition en longueur d'onde à ondes courtes (SWDM), qui combine plusieurs signaux générés par VCSEL sur une seule fibre.

Le multiplexage par répartition en longueur d'onde lui-même a longtemps été utilisé pour atteindre une distance accrue sur la fibre monomode. La prise en charge de la fibre multimode pour la technologie, cependant, est un développement récent pour lequel des normes sont encore en cours d'élaboration. La fibre OM5 est spécifiquement conçue pour incorporer SWDM, bien que la technologie puisse également être appliquée aux fibres OM3 et OM4.

Regarder vers l'avant

La poursuite du développement des normes pour SWDM aura sans aucun doute un impact significatif sur l'industrie ainsi que sur les composants associés conçus pour les réseaux à haut débit.