Comment les transceivers cohérents alimentent les réseaux optiques à haut débit

Jusqu'à tout récemment, la plupart des transceivers optiques reposaient sur la technologie de détection directe, qui mesure uniquement l'amplitude d'un signal optique. Cette approche est simple et efficace pour les liaisons à courte distance, les interfaces client et les centres de données, mais elle subit le bruit et la dégradation du signal sur de longues distances. Les formats de modulation tels que NRZ (PAM2) et PAM4 transmettent efficacement les données sur des liaisons courtes, mais leurs limites deviennent évidentes sur des réseaux longue distance. C'est là que les transceivers cohérents entrent en jeu.

Qu'est-ce qu'un transceiver optique cohérent ? 

Un transceiver cohérent est un module optique avancé qui combine des lasers à haute vitesse, un traitement numérique du signal (DSP) sophistiqué et des techniques de modulation avancées pour transmettre et recevoir des données sur de longues distances avec une fiabilité élevée et une efficacité spectrale optimisée. En tirant parti de la modulation par déplacement de phase (PSK), de la modulation d'amplitude en quadrature (QAM) et du multiplexage par polarisation, les transceivers optiques cohérents peuvent surmonter les dégradations de la fibre telles que la dispersion chromatique et la dispersion modale de polarisation, tout en maintenant l'intégrité du signal sur des centaines de kilomètres.

Fonctionnement des transceivers optiques cohérents 

Un transceiver optique cohérent comprend un laser réglable, un modulateur et un système de gestion de la polarisation. Le laser génère une longueur d'onde lumineuse précise qui est codée avec des données à l'aide d'une modulation de phase et d'amplitude. Le multiplexage par polarisation double la capacité de transmission en codant des flux de données distincts sur des polarisations orthogonales. 

Au niveau du récepteur, un laser oscillateur local effectue une détection cohérente, en combinant le signal entrant avec un faisceau de référence. Le DSP reconstruit ensuite les données d'origine, en compensant les dégradations le long de la liaison. Cela garantit l'intégrité du signal sur les liaisons longue distance, les systèmes de multiplexage dense en longueur d'onde (DWDM) et les interconnexions de centres de données (DCI).

Principaux avantages 

1. Bande passante élevée – Les transceivers 800ZR peuvent prendre en charge jusqu'à 800 Gbit/s, ce qui est suffisant pour des dizaines de milliers de flux vidéo HD. 
2. Compatibilité DWDM directe – Les transceivers cohérents peuvent s'intégrer dans les systèmes DWDM côté ligne sans conversion supplémentaire.  
3. Transmission longue distance – La modulation avancée et le DSP permettent aux données de parcourir des centaines de kilomètres avec une amplification minimale. 
4. Interopérabilité des fournisseurs – Les normes telles que 100ZR, 400ZR et 800ZR permettent de combiner des transceivers de différents fournisseurs dans des systèmes de ligne ouverts. 
5. Rentabilité – La réduction des besoins en amplification et en équipement de transport diminue les coûts globaux d'extension du réseau.

Les types de transceivers optiques cohérents 

À mesure que l'optique cohérente continue d'évoluer, de nouvelles normes relatives aux transceivers couvrent tous les domaines, des réseaux d'entreprise et périphériques à courte portée aux applications métropolitaines et centrales à longue distance. 

Les normes définies par l'Optical Internetworking Forum (OIF), notamment 100ZR, 400ZR et 800ZR, garantissent l'interopérabilité et des performances fiables. 

Les normes 100ZR et 100ZR+ introduisent l'optique cohérente dans des environnements à courte portée où la technologie PAM4 est insuffisante, tels que les réseaux d'entreprise, les centres de données périphériques et le xhaul 5G. Le 100ZR est optimisé pour des connexions allant jusqu'à 10 km, tandis que le 100ZR+ étend la portée entre 40 km et 120 km, comblant ainsi le fossé entre les solutions à détection directe à courte portée et les déploiements 400ZR à plus longue distance. 

Le 400ZR prend en charge les liaisons point à point non amplifiées jusqu'à 80 km, ce qui le rend idéal pour les interconnexions de centres de données (DCI) et les réseaux métropolitains. Parallèlement, le 800ZR place la barre plus haut en offrant jusqu'à 800 Gbit/s dans des formats compacts QSFP-DD et OSFP, tandis que le ZR+ repousse encore plus loin la portée pour les déploiements à plus longue distance.

Pourquoi les tests sont-ils importants ? 

Le déploiement de transceivers optiques cohérents n'est pas une mince affaire. Puisque les composants optiques cohérents utilisent des formats de modulation avancés tels que QPSK et 16-QAM, ainsi qu'une compensation basée sur le traitement numérique du signal (DSP), une validation précise est nécessaire pour garantir une transmission sans erreur et à haut débit dans les réseaux réels. C'est là que les tests deviennent essentiels, d'autant plus que les charges de travail basées sur l'IA accélèrent les demandes en bande passante et élèvent les attentes en matière de performances à des niveaux sans précédent. 

EXFO propose une gamme complète de solutions de test spécialement conçues pour les optiques cohérentes, couvrant des normes telles que 100ZR, 400ZR et 800ZR. 

Les testeurs de taux d'erreur binaire (BERT) tels que le FTBx-88480 Series et FTBx-88810 Series valident les performances des transpondeurs à 100G, 400G et 800G. Ils garantissent une transmission sans erreur, confirment que la correction d'erreur directe (FEC) fonctionne comme prévu et vérifient la qualité globale de la liaison. 
Les analyseurs de spectre optique (OSA) tels que le FTBx-5255 fournissent des mesures précises de l'OSNR, de la stabilité de la longueur d'onde et des niveaux de puissance, qui sont essentiels pour évaluer les signaux cohérents dans les environnements DWDM denses. 
Les capacités d'automatisation des solutions EXFO rationalisent le processus en automatisant les séquences de test complexes et en permettant la surveillance à distance. Cela accélère le déploiement, la mise en service et réduit le temps de dépannage. 

Conclusion

Alors que les réseaux exigent des débits toujours plus élevés et une portée toujours plus grande, il est essentiel de maîtriser les transceivers optiques cohérents. Grâce à des solutions de test avancées, les opérateurs peuvent déployer en toute confiance des réseaux 100G, 400G et 800G, garantissant ainsi des performances robustes et une infrastructure optique prête pour l'avenir.

Pour plus de détails sur l'optique cohérente et sur la manière de la tester efficacement, consultez notre bulletin technique complet.