Une nouvelle technologie de télécommunications, appelée multiplexage par référence de fréquence, pourrait offrir plus de 20 fois la capacité des meilleurs réseaux à fibre optique disponibles et 65 fois la vitesse de l’Internet à domicile typique au Royaume-Uni, ainsi qu’une connexion quasi garantie et une faible latence, selon une étude publiée dans Nature Electronics.
Une capacité et une vitesse nettement supérieures
Les réseaux de télécommunications sont essentiels au fonctionnement d’Internet – ils sont l’équivalent numérique des routes transportant les données qui nous relient au cloud. Les meilleurs réseaux utilisent des câbles à fibres optiques pour transmettre et recevoir des informations.
Pour la nouvelle fibre optique qui se déploie au Royaume-Uni, la technique du multiplexage par répartition dans le temps (time division multiplexing : TDM) est la plus courante pour gérer le trafic, combinant les données de multiples utilisateurs en un seul signal. Chaque utilisateur se voit attribuer de courts créneaux temporels dans lesquels ses données peuvent être transférées par petits paquets, avant que les données ne soient réassemblées à destination.
Le problème clé avec le TDM est que les données de chaque utilisateur doivent attendre un créneau temporel avant de pouvoir être transmises dans la fibre, comme des voitures attendant à un feu rouge. Avec la technologie actuelle, cette approche a été nécessaire pour coordonner la transmission dans la fibre, mais cela limite également la capacité de données disponible et augmente le temps nécessaire pour envoyer les données via le réseau.
Les services à fibre optique les plus rapides disponibles au Royaume-Uni offrent une vitesse de téléchargement supérieure à un gigabit par seconde (Gb/s), généralement avec une vitesse de téléversement beaucoup plus lente. L’adoption de la fibre optique a augmenté de manière spectaculaire ces dernières années avec le déploiement de connexions à fibres optiques vers les foyers et les entreprises dans tout le pays, mais pour la plupart des utilisateurs d’Internet au Royaume-Uni, la dernière partie de la ligne qui va dans leurs foyers reste en cuivre plus ancien et plus lent.
En conséquence, la vitesse moyenne d’Internet au Royaume-Uni en septembre 2022 n’était que de 65,3 mégabits par seconde (Mb/s).
La demande de vitesses plus rapides et de connexions plus fiables a également massivement augmenté, de la montée en puissance du streaming de divertissement à la demande à l’augmentation de l’utilisation de la vidéoconférence par les personnes travaillant à domicile depuis la pandémie de Covid-19.
Mais certaines applications futures, comme les réseaux de voitures autonomes, nécessiteront des vitesses encore plus élevées et des connexions quasi garanties pour fonctionner en toute sécurité et efficacement.
Une technologie prometteuse
Dans cette étude, des chercheurs de l’UCL ont développé le multiplexage par référence de fréquence pour surmonter les contraintes de latence et de bande passante des approches actuelles comme le TDM.
Ils ont utilisé la synchronisation optique et de fréquence d’horloge, rendue possible par les techniques de peigne de fréquences et de traitement du signal, pour fournir à chaque utilisateur un canal optique dédié. Avec cette nouvelle approche, chaque utilisateur dispose de l’équivalent numérique de sa propre voie dédiée pour communiquer avec le cloud, sans avoir à attendre à un feu rouge.
En guise de preuve de concept, ils ont mis en place un système de multiplexage par référence de fréquence pour fournir à 64 utilisateurs des vitesses allant jusqu’à 4,3 Gb/s par utilisateur (ou une vitesse agrégée de 240 Gb/s pour tous les utilisateurs).
Les auteurs espèrent que le multiplexage par référence de fréquence pourra atteindre plus de 20 fois la capacité et plus de 65 fois la vitesse de l’Internet à domicile typique au Royaume-Uni. Parce que les données des utilisateurs sont transmises et reçues en parallèle, cela réduit la latence, la consommation d’énergie et les problèmes de capacité qui surviennent avec d’autres approches. Cela a le potentiel de réduire le coût de la future fibre optique, ainsi que d’augmenter la disponibilité et la vitesse du réseau pour chaque utilisateur du cloud.
Le professeur agrégé Zhixin Liu (UCL Electronic & Electrical Engineering), auteur principal de l’étude, a déclaré : “Certains commentateurs technologiques prédisent des réseaux de voitures autonomes et de flottes de drones dans un avenir pas si lointain, le tout contrôlé depuis le cloud. Notre infrastructure de télécommunications actuelle n’est pas équipée pour de telles avancées, qui nécessitent une connectivité garantie, une latence minimale, des horloges synchronisées et des vitesses considérablement améliorées. Notre recherche suggère que l’approche de multiplexage par référence de fréquence peut mettre à niveau notre infrastructure à fibres pour répondre à ces exigences techniques.”
En synthèse
Cette nouvelle technologie de multiplexage par référence de fréquence pourrait permettre d’importantes avancées dans les réseaux à fibre optique, en offrant une capacité et une vitesse nettement supérieures aux réseaux actuels. Bien que encore au stade de preuve de concept, cette approche prometteuse pourrait répondre aux besoins croissants en connectivité ultra-rapide et à faible latence pour les applications futures comme les véhicules autonomes. Si elle est déployée, elle aurait le potentiel d’améliorer considérablement les services Internet à domicile à moindre coût d’infrastructure.
Pour une meilleure compréhension
Quelle est la limite actuelle des réseaux à fibre optique ?
La technologie de multiplexage temporel (TDM) utilisée actuellement limite la capacité disponible et augmente la latence, car les données doivent attendre un créneau temporel pour être transmises.
En quoi cette nouvelle technologie est-elle innovante ?
Elle utilise la synchronisation optique et de fréquence d’horloge pour donner à chaque utilisateur un canal optique dédié, sans attente.
Quels gains de performance sont attendus ?
Plus de 20 fois la capacité et 65 fois la vitesse des réseaux à fibre actuels au Royaume-Uni.
Quels sont les avantages secondaires ?
Réduction de la latence, de la consommation d’énergie et des coûts d’infrastructure.
Pour quelles applications futures cette technologie sera-t-elle cruciale ?
Les réseaux de véhicules autonomes qui nécessitent une connectivité garantie et une faible latence.
Où en est son développement ?
Elle n’en est qu’au stade de preuve de concept pour l’instant.
Quand pourrait-elle être déployée commercialement ?
Aucune date précise n’est avancée pour le moment.
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