En vedette - Un giga par seconde pour tous avec le très haut débit!
Les réseaux à 1 Gbit/s étaient jusqu'ici limités à certains pays comme la Suède, dotée d'une infrastructure de pointe en télécommunications. Mais les travaux réalisés par ces scientifiques financés par l'UE faciliteront la mise en place de tels réseaux dans d'autres pays. Ce débit est nécessaire pour de nouvelles utilisations des données et des services comme la télévision en très haute définition, la vidéo à la demande et les jeux de nouvelle génération, ou encore le diagnostic médical à distance et les soins aux personnes âgées. «Les réseaux à très haut débit seront indispensables pour des services comme les réseaux de stockage à l'échelle locale ou mondiale, la vidéoconférence haute définition et le calcul en grille», explique le Dr Mikhail Popov, coordinateur du projet ALPHA («Architectures for flexible photonic home and access»). «Certains services comme le diagnostic médical interactif en ligne ne supportent pas la compression de données, il leur faut donc la vitesse brute pour fonctionner correctement. À terme, il pourrait être nécessaire de disposer de plus d'un Gbit/s pour chaque utilisateur avec une très haute qualité de service», ajoute-t-il. Au cours de ses 39 mois, le projet ALPHA très ambitieux s'est attaqué aux obstacles dans le réseau d'accès haut débit (celui qui arrive chez l'usager) et à la réalisation de réseaux pour la maison et le bureau. Les scientifiques du projet cherchaient à définir de nouveaux modèles et normes réseau pour assurer un débit maximal, avec le plus faible coût et la voie de mise à niveau la plus logique. Ils ont utilisé des bancs d'essai et des validations pour démontrer que les propositions d'ALPHA pouvaient s'accommoder d'une augmentation considérable des besoins en bande passante. «Outre les besoins en bande passante, la solution doit faciliter le déploiement et la maintenance, apporter une évolutivité abordable et satisfaire aisément la qualité de service sur le réseau», souligne le Dr Popov. Avec 17 partenaires et un budget dépassant les 16 millions d'euros (dont environ deux tiers alloués par la Commission européenne), le projet ALPHA était d'une envergure majeure. Il s'est intéressé aux futurs réseaux d'accès et locaux pour la maison et le bureau, et a exploré des infrastructures spéciales pour soutenir un environnement hétérogène de technologies convergentes câblées et sans fil. Un domaine d'une grande importance Le domaine en question est très vaste. On compte des dizaines de technologies et de systèmes tout au long de la chaîne haut débit, depuis les réseaux de cœur et métro jusqu'aux prises à la maison. Chaque technologie de soutien dispose de plusieurs solutions techniques éventuellement opposées, chacune avec ses avantages et ses inconvénients. Et toutes ces solutions évoluent rapidement. Considérons par exemple les réseaux optiques actifs (AON) et passifs (PON) qui sont la base physique du travail d'ALPHA. Les réseaux AON utilisent une commutation avec alimentation électrique pour gérer la répartition du signal, alors que les PON utilisent des séparateurs optiques. Les réseaux PON sont efficaces et fiables de par leur infrastructure fibre simple et passive, mais leur portée est moindre que celle des AON et les pannes sont difficiles à localiser. En outre, la transmission de données peut être ralentie sous forte charge, car la bande passante est partagée entre plusieurs abonnés au lieu d'être dédiée à chacun. Les AON sont des réseaux de type Ethernet, ce qui facilite grandement la compatibilité entre fournisseurs. Les abonnés peuvent choisir le matériel en fonction du débit voulu, et le mettre à niveau sans devoir restructurer tout le réseau. En revanche, leur installation est plus coûteuse que celle des PON. N'oublions pas non plus le choix de la fibre optique elle-même: monomode, multimode ou plastique, chacune ayant ses avantages. Il faut aussi tenir compte des routeurs, commutateurs, multiplexeurs, amplificateurs et de dizaines d'autres éléments qui gèrent la bande passante, depuis l'artère principale jusqu'à l'utilisateur. Enfin, les réseaux sont différents, chacun avec ses contraintes et ses exigences. L'artère principale de télécommunication est connectée au réseau MAN (Metro Area Network), lequel se décompose en réseaux d'accès local qui assurent la connexion de l'habitation ou du bureau. Enfin, le réseau local (LAN) relie les appareils dans un même lieu ou habitation. Et ce n'est pas terminé: le tout doit être conforme aux normes et standards européens et internationaux, et le haut débit dépend de plusieurs organismes de normalisation comme l'IEEE et l'International Telecommunications Union. Malgré toutes ces difficultés, le projet ALPHA a atteint ses objectifs et défini, intégré et validé la large gamme de technologies nécessaire afin de faire une réalité du très haut débit pour les réseaux d'accès et les réseaux familiaux. De fait, il est impossible d'exposer tous les travaux du projet dans le cadre de cet article. Un multiplexage des plus complexe Le multiplexage sera cependant un excellent exemple des travaux du projet. Il s'agit de transporter plusieurs flux de données sur une seule ligne, un point essentiel à tout réseau car il permet d'utiliser au mieux l'infrastructure physique. Le multiplexage par répartition en longueur d'onde (Wavelength division multiplexing ou WDM) consiste à utiliser des lumières de différentes longueurs d'onde (couleurs différentes) pour créer des flux séparés et augmente la capacité de la fibre. Le WDM est considéré comme la technologie du futur, mais il est actuellement trop coûteux. Le multiplexage par répartition dans le temps (Time division multiplexing ou TDM) est plus abordable car réalisé par l'électronique. Il sépare les flux de données en tranches temporelles, chaque flux ayant un créneau particulier. L'équipe du projet ALPHA a ainsi conçu un multiplexeur mixte WDM/TDM, assurant 10Gbit/s via un réseau optique passif. Cette technologie soutient les réseaux d'accès qui assurent la connexion haut débit des habitations et des bureaux. Cette solution est même compatible avec la radio-sur-fibre, une technologie pour intégrer le haut débit mobile à des réseaux câblés. Le multiplexeur est une technologie de liaison qui autorisera l'évolutivité des réseaux au meilleur coût. Il améliore les technologies existantes et prépare la voie pour la nouvelle génération du haut débit, mais ne représente qu'une petite partie des travaux du projet ALPHA. L'équipe a réalisé une première mondiale en atteignant 20Gbit/s en temps réel avec un modem original utilisant le multiplexage orthogonal par division de fréquence optique (OOFMD) afin de créer plusieurs flux de données en modulant la fréquence. Cette méthode de transmission est très utile car elle s'accommode de conditions difficiles comme l'atténuation et les interférences. Le consortium a également travaillé sur la QoS UPnP (Universal plug 'n' play quality of service) et le GMPLS (Generalised multi-protocol label switching) pour ajouter la garantie de service aux réseaux d'accès et familiaux. Le projet a mis au point un modem gigabit à faible coût pour le réseau familial, qui utilise des fibres optiques en plastique: cette technologie cruciale permettrait de télécharger un film de qualité DVD en à peine 60 secondes! Pour le moment, un tel débit n'est disponible qu'en de rares endroits dans le monde, mais grâce à l'architecture et aux solutions de transmission mises au point par le projet ALPHA, il sera bien plus facile de mettre à niveau les autres réseaux. Dans l'ensemble, le projet a eu un impact remarquable. Ses travaux se sont traduits par 9 demandes de brevet, 77 publications dans des revues révisées par des pairs, et plus de 200 contributions à des conférences. L'équipe a apporté une contribution notable aux initiatives de standardisation. Le projet ALPHA a été financé via le thème «Network of the future» du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE pour la recherche en matière de technologies de l'information et de la communication (TIC). Liens utiles: - Projet 'Architectures for flexible photonic home and access' - Registre des données sur le projet ALPHA sur CORDIS Articles connexes: - L'Europe fonce à plein gaz vers les services électroniques - L'Europe sur le bon MODE pour l'internet du future - https://cordis.europa.eu/article/id/32562-putting-mobile-internet-under-one-roof/fr L'internet mobile sur une seule plateforme) - Le Conseil Compétitivité insiste sur l'importance de l'agenda de recherché