Optique cohérente dans les interconnexions de centres de données (DCI) : de 100 G à 800 G, et la voie vers 1,6 T

Le Secteur des liaisons intercentres de données a considérablement évolué au cours de la dernière décennie. Il y a dix ans, il reposait principalement sur des technologies longue distance destinées aux réseaux téléphoniques. Aujourd’hui, les liaisons intercentres de données constituent la pierre angulaire de notre économie centrée sur le cloud et pilotée par l’intelligence artificielle. La technologie optique cohérente se trouve au cœur de cette évolution, permettant les augmentations de capacité indispensables à notre économie numérique. Si vous êtes exploitant de réseau et que vous réfléchissez à l’avenir, il est essentiel de bien connaître cette histoire afin d’éclairer votre stratégie de prochaine génération en matière de liaisons intercentres de données.

Pourquoi l’optique cohérente est devenue indispensable pour les liaisons intercentres de données

La forme originale des communications optiques utilisait la détection directe, dans laquelle seule l’amplitude de la lumière était modulée. À mesure que les débits augmentaient, cette technique fondamentale a atteint une limite physique. Toutefois, avec l’optique cohérente, l’information est transmise par des variations d’amplitude et de phase, et peut même être envoyée simultanément sur les deux polarisations. Cela signifie que le nombre de bits de données pouvant être transportés par un seul signal lumineux augmente considérablement.

L’innovation technologique repose sur une technologie appelée traitement numérique du signal (DSP). Du côté du récepteur, des algorithmes fondés sur le DSP compensent les altérations optiques, telles que la dispersion chromatique et la dispersion de mode de polarisation, qui, sans cette compensation, dégraderaient le signal au cours de sa propagation dans le réseau. Le résultat est un gain considérable en efficacité spectrale ainsi que la capacité d’assurer un transport à haut débit, sur de longues distances et à grande capacité, ce que la technologie de détection directe ne peut égaler. En effet, la transmission cohérente constitue aujourd’hui la norme de fait aux débits de 100 Gbps et plus, sur des distances de 40 km et au-delà.

L’évolution de la technologie cohérente, de 100G à 800G

La progression de 100G à 800G résulte d’une innovation continue tant au niveau des DSP que de la fabrication de semi-conducteurs. Les premiers composants optiques cohérents étaient tout simplement encombrants et très gourmands en énergie. Les composants optiques cohérents 100G ont marqué le premier changement majeur, car cette approche permettait des liaisons longue distance sans régénérateurs intermédiaires du signal.

Ce qui est devenu un changement décisif dans cette évolution vers les débits de 400 G fut la disponibilité de modules cohérents amovibles. Des produits tels que le QSFP-DD associent un DSP cohérent très efficace à des composants optiques et à des techniques de modulation modernes, le tout intégré dans un format pouvant être directement inséré dans les ports des routeurs. Cela a permis une convergence entre les couches IP et optique, avec des architectures simplifiées et des coûts opérationnels réduits. Les progrès réalisés dans les procédés CMOS ont également conduit au développement de DSP plus rapides et plus économes en énergie, ce qui rend possible la génération actuelle de modules amovibles 800 G.

Comment la technologie cohérente permet-elle des capacités accrues et des portées étendues

Les systèmes cohérents offrent leurs avantages grâce à plusieurs technologies clés.   Premièrement, des schémas de modulation intelligents sont mis en œuvre. Par exemple, l’utilisation de la DP-16QAM (modulation d’amplitude en quadrature à 16 états à double polarisation) permet d’embarquer plusieurs bits dans chaque symbole, augmentant ainsi considérablement l’efficacité spectrale et le débit de données par longueur d’onde. Deuxièmement, grâce à la multiplexage en polarisation, deux signaux peuvent se propager indépendamment sur la même longueur d’onde, doublant ainsi sa capacité.

Troisièmement, le moteur DSP intégré compense en temps réel les altérations subies par les fibres optiques, rendant possible une transmission fiable au-delà de la portée des systèmes à détection directe. En combinant tous ces éléments — haut débit symbole, modulation sophistiquée et DSP puissant — les systèmes cohérents peuvent désormais dépasser les limitations qui restreignent les systèmes à détection directe à moins de 100 km pour des débits supérieurs à 400G sur une seule longueur d’onde.

DCO, ZR et ZR+ : choisir la bonne technologie optique

Cela signifie que les opérateurs de réseaux disposent d’une variété de versions d’optiques cohérentes enfichables parmi lesquelles choisir. Comprendre leurs différences est essentiel pour effectuer le choix approprié.

Optique cohérente numérique (DCO) : Il s’agit du terme général désignant les émetteurs-récepteurs cohérents intégrant le moteur DSP au sein du module. Tout traitement externe est ainsi éliminé.

OIF 400ZR : Il s’agit de la spécification de base pour les modules cohérents enfichables à 400 G. Conçue pour les liaisons point à point sur une seule portée métropolitaine destinées aux interconnexions de centres de données (DCI), jusqu’à environ 120 km, elle garantit l’interopérabilité multi-fournisseurs, mais utilise un débit et un format de modulation fixes.

ZR+ (portée étendue) : En général, ce terme désigne des modules dépassant les performances de base de la spécification 400ZR, grâce à une puissance d’émission accrue, à une correction d’erreurs directe (FEC) supérieure et à la capacité de supporter divers schémas de modulation afin d’assurer des distances plus longues (600 km et plus) ou la compatibilité avec les réseaux ROADMs. Étant donné que cette appellation « ZR+ » peut correspondre à une extension propriétaire propre à chaque fournisseur, ses caractéristiques peuvent varier d’un fournisseur à l’autre.

OpenZR+ : Souvent décrite comme « le meilleur des deux mondes », il s'agit d’une technologie interopérable multi-fournisseur offrant des débits de modulation sélectionnables par logiciel, allant de 100 G à 400 G, et assurant une portée comparable à celle des solutions de transpondeurs dédiés. C’est le choix privilégié des FAI et entreprises de petite et moyenne taille qui valorisent la flexibilité sans dépendance vis-à-vis d’un fournisseur unique.

Réduire le coût par bit grâce à des optiques plus rapides

La justification économique de l’adoption d’optiques cohérentes à plus haute vitesse est évidente. Lorsque le débit sur un seul chemin augmente, le coût par bit transmis chute de façon spectaculaire. Passer de 100 G à 400 G ou à 800 G permettra aux fournisseurs de services de transporter 4 à 8 fois plus de données sur les infrastructures en fibre existantes, sans pour autant augmenter dans la même proportion la quantité de matériel, l’encombrement physique ni la consommation énergétique.

En outre, les modules cohérents enfichables éliminent le besoin d’équipements de transpondeurs séparés, réduisant ainsi le nombre d’appareils dans le réseau et simplifiant leur gestion . La dernière génération de modules exploite des puces DSP avancées pour atteindre une consommation d’énergie jusqu’à 30 % inférieure par bit par rapport aux générations précédentes . Pour les FAI de petite et moyenne taille soucieux de leur bilan énergétique, cela se traduit directement par des dépenses opérationnelles réduites et une empreinte carbone plus faible.

La voie future vers la transmission cohérente à 1,6 T

Le secteur trace déjà la route du prochain saut : 1,6 T. L’OIF travaille activement sur les accords d’implémentation 1600ZR et 1600ZR+ . Ces derniers tireront parti de progrès supplémentaires dans la technologie CMOS afin d’accroître les débits symboles et de mettre en œuvre des formats de modulation plus avancés, notamment le façonnage probabiliste de constellation (PCS) interopérable .

Sino-Telecom se prépare déjà à cet avenir. Notre plateforme DCI STN6800-D16-1U prend en charge aujourd’hui une capacité allant jusqu’à 6,4 T par site, avec des débits côté ligne allant jusqu’à 400 G. La Plateforme STN6800-D16 est conçu pour une évolution fluide vers 800 G, et notre solution DCI à anneau cohérent à grande capacité offre un chemin de mise à niveau clair vers 48 longueurs d’onde de 800 G. Cela garantit que votre investissement reste protégé contre l’obsolescence, capable de s’adapter à la croissance de votre entreprise à mesure que les besoins en bande passante continuent d’augmenter. À la pointe de l’innovation optique, nous concevons nos systèmes pour intégrer les technologies cohérentes les plus récentes, allant de 400 G à 800 G et au-delà, afin de garantir que votre réseau suive le rythme de l’ère pilotée par l’IA.

Conclusion

Depuis l’époque encombrante des transpondeurs 100 G, l’évolution actuelle vers les modules branchables 400ZR/800ZR et 1,6 T a profondément transformé le domaine de l’interconnexion de centres de données (DCI). Par rapport aux modules OTN ou transpondeurs antérieurs, les technologies optiques cohérentes offrent une efficacité spectrale inégalée. Couplées à des améliorations des DSP et de la modulation, elles permettent une portée étendue, une réduction massive du coût par bit et rendent le transport à très haut débit accessible aux applications DCI métropolitaines, régionales et à longue distance. Aujourd’hui, depuis Plateforme OTN modulaire STN6800 D16 (1 U, 6,4 T / 2 U, 12,8 T) , des modules cohérents à pleine portée et rechargeables (400ZR, OpenZR+, 800ZR/800LR), des systèmes de ligne orientés avenir pour les bandes C et L, ainsi qu’un système de gestion réseau ouvert (NMS) doté des fonctionnalités SNMP/NETCONF. Sino Telecom garantit aux opérateurs et fournisseurs de services télécoms la possibilité de choisir la solution cohérente la plus adaptée : soit un débit fixe pour les liaisons point à point simples, soit le format ZR+ pour une portée étendue et une compatibilité optimale avec les réseaux ROADMs, soit Open ZR+ pour une interopérabilité multi-fournisseurs, soit enfin Open ZR pour un choix d’ouverture maximal. Par ailleurs, nous assurons une évolution fluide vers le débit de 1,6 T sans nécessiter de remplacement complet (« forklift »). En tant que l’un des principaux fournisseurs mondiaux de solutions DCI — avec déjà plus de 100 000 unités livrées dans plus de 30 pays et une fiabilité éprouvée sur le terrain, une chaîne logistique solide et une équipe d’experts techniques hautement qualifiés — l’offre de Sino Telecom couvre le spectre le plus large de besoins, depuis les petits fournisseurs d’accès Internet (SMB ISP) jusqu’aux grands opérateurs cloud de niveau 1. N’hésitez pas à contacter l’équipe commerciale d’experts de Sino Telecom pour obtenir un devis. Nous pouvons vous fournir des fiches techniques, des études de cas et des bonnes pratiques de déploiement spécifiquement conçues pour votre solution de réseau DCI de nouvelle génération, fondée sur une innovation cohérente accumulée au cours de plus de dix ans.