L’\u00e9pine dorsale d’Internet est constitu\u00e9e d’un r\u00e9seau dense de c\u00e2bles en fibre optique, qui transportent chacun jusqu’\u00e0 plus de cent t\u00e9rabits de donn\u00e9es par seconde (1 t\u00e9rabit = 1012 signaux num\u00e9riques 1\/0) entre les n\u0153uds du r\u00e9seau. Les continents sont ainsi reli\u00e9s par les eaux profondes, ce qui est extr\u00eamement co\u00fbteux : un seul c\u00e2ble \u00e0 travers l’Atlantique n\u00e9cessite un investissement de plusieurs centaines de millions de dollars. La soci\u00e9t\u00e9 de conseil sp\u00e9cialis\u00e9e Telegeography compte actuellement 530 c\u00e2bles sous-marins actifs. La tendance est \u00e0 la hausse.<\/p>\n\n\n\n
Mais bient\u00f4t, cette d\u00e9pense ne devrait plus \u00eatre n\u00e9cessaire. Dans le cadre d’un projet europ\u00e9en Horizon 2020, des scientifiques de l’ETH Zurich ont fait la d\u00e9monstration, en collaboration avec des partenaires de l’industrie spatiale, d’une transmission optique de donn\u00e9es \u00e0 un t\u00e9rabit par voie a\u00e9rienne. Cette technologie permettra \u00e0 l’avenir d’\u00e9tablir des liaisons dorsales beaucoup moins co\u00fbteuses et beaucoup plus rapides via des constellations de satellites proches de la Terre.<\/p>\n\n\n\n
Des conditions exigeantes entre le Jungfraujoch et Berne Le faisceau laser a d\u00fb se d\u00e9placer tout au long de son trajet \u00e0 travers l’atmosph\u00e8re dense et proche du sol. Les multiples turbulences des gaz atmosph\u00e9riques au-dessus des hautes montagnes enneig\u00e9es, de la surface du lac de Thoune, de l’agglom\u00e9ration dens\u00e9ment construite de Thoune et de la plaine de l’Aar ont influenc\u00e9 le mouvement des ondes lumineuses et donc la transmission des informations. Lors des chaudes journ\u00e9es d’\u00e9t\u00e9, on peut voir \u00e0 l’\u0153il nu \u00e0 quel point ce scintillement de l’air provoqu\u00e9 par des ph\u00e9nom\u00e8nes thermiques perturbe le mouvement r\u00e9gulier de la lumi\u00e8re.<\/p>\n\n\n\n L’Internet par satellite utilise des micro-ondes lentes En revanche, les syst\u00e8mes laser optiques fonctionnent dans le domaine de la lumi\u00e8re infrarouge proche avec des longueurs d’onde environ 10 000 fois plus courtes, de quelques microm\u00e8tres. Ils peuvent ainsi transporter davantage d’informations par unit\u00e9 de temps.<\/p>\n\n\n\n Pour obtenir un signal suffisamment fort au niveau du r\u00e9cepteur sur de grandes distances, les ondes lumineuses parall\u00e9lis\u00e9es du laser sont envoy\u00e9es \u00e0 travers un t\u00e9lescope dont le diam\u00e8tre peut atteindre plusieurs dizaines de centim\u00e8tres. Ce large faisceau lumineux doit ensuite \u00eatre dirig\u00e9 le plus pr\u00e9cis\u00e9ment possible vers un t\u00e9lescope du r\u00e9cepteur dont le diam\u00e8tre est du m\u00eame ordre de grandeur que celui du faisceau lumineux re\u00e7u.<\/p>\n\n\n\n Les turbulences effacent les signaux modul\u00e9s Les turbulences changeantes des particules d’air font alors que les ondes lumineuses se d\u00e9placent \u00e0 des vitesses diff\u00e9rentes \u00e0 l’int\u00e9rieur et sur les bords du c\u00f4ne de lumi\u00e8re. Dans le d\u00e9tecteur de la station de r\u00e9ception, les amplitudes et les angles de phase s’ajoutent ou se soustraient ainsi mutuellement pour donner des valeurs erron\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n Les miroirs corrigent la phase de l’onde 1500 fois par seconde Cette am\u00e9lioration \u00e9tait essentielle pour atteindre une bande passante de 1 t\u00e9rabit par seconde sur une distance de 53 kilom\u00e8tres, comme le souligne Horst.<\/p>\n\n\n\n De nouveaux formats robustes de modulation de la lumi\u00e8re ont \u00e9galement \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s pour la premi\u00e8re fois dans le projet. Ils augmentent consid\u00e9rablement la sensibilit\u00e9 de la d\u00e9tection et permettent ainsi d’atteindre des d\u00e9bits de donn\u00e9es \u00e9lev\u00e9s m\u00eame dans les pires conditions m\u00e9t\u00e9orologiques ou avec de faibles puissances laser. Cela est possible gr\u00e2ce \u00e0 un codage habile des bits d’information sur les propri\u00e9t\u00e9s de l’onde lumineuse telles que l’amplitude, la phase et la polarisation. \u00ab\u00a0Avec notre nouveau format de modulation 4D-BPSK (Binary Phase-Shift Keying), un bit d’information peut encore \u00eatre correctement reconnu par le r\u00e9cepteur, m\u00eame avec un tr\u00e8s petit nombre de particules lumineuses, environ quatre seulement\u00a0\u00bb, explique Horst.<\/p>\n\n\n\n Au total, les comp\u00e9tences sp\u00e9cifiques de trois partenaires ont \u00e9t\u00e9 n\u00e9cessaires \u00e0 la r\u00e9ussite du projet. L’entreprise spatiale fran\u00e7aise Thales Alenia Space ma\u00eetrise le ciblage au centim\u00e8tre pr\u00e8s avec des lasers \u00e0 des milliers de kilom\u00e8tres dans l’espace. L’Onera, institut de recherche a\u00e9rospatiale \u00e9galement fran\u00e7ais, dispose des comp\u00e9tences en optique adaptative bas\u00e9e sur les MEMS, qui ont permis d’\u00e9liminer en grande partie les effets du scintillement de l’air. Et la modulation des signaux, indispensable pour obtenir un d\u00e9bit de donn\u00e9es \u00e9lev\u00e9 et aussi efficace que possible, fait partie des sp\u00e9cialit\u00e9s du groupe de recherche de Leuthold.<\/p>\n\n\n\n Extensible sans probl\u00e8me \u00e0 40 t\u00e9rabits par seconde De plus, la performance d’un t\u00e9rabit par seconde a \u00e9t\u00e9 atteinte avec une seule longueur d’onde. Dans une future application pratique, le syst\u00e8me peut facilement \u00eatre mis \u00e0 l’\u00e9chelle avec des technologies standard pour atteindre 40 canaux et donc 40 t\u00e9rabits par seconde.<\/p>\n\n\n\n Potentiel suppl\u00e9mentaire pour le nouveau format de modulation Les lasers de communication de donn\u00e9es optiques peuvent transmettre plusieurs dizaines de t\u00e9rabits par seconde malgr\u00e9 de nombreuses turbulences a\u00e9riennes perturbatrices. C’est ce qu’ont d\u00e9montr\u00e9 des scientifiques de l’ETH Zurich en collaboration avec des partenaires europ\u00e9ens entre le Jungfraujoch et Berne. La construction co\u00fbteuse de c\u00e2bles sous-marins ne devrait donc bient\u00f4t plus \u00eatre n\u00e9cessaire.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":59319,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"pmpro_default_level":"","_surecart_dashboard_logo_width":"180px","_surecart_dashboard_show_logo":true,"_surecart_dashboard_navigation_orders":true,"_surecart_dashboard_navigation_invoices":true,"_surecart_dashboard_navigation_subscriptions":true,"_surecart_dashboard_navigation_downloads":true,"_surecart_dashboard_navigation_billing":true,"_surecart_dashboard_navigation_account":true,"inline_featured_image":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"categories":[22357],"tags":[7000,40371,40372,1317,2600,40373,40374],"class_list":["post-59366","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-industrie-du-batiment","tag-daten-fr","tag-datenkommunikationslaser-fr","tag-datenuebertragung-fr","tag-eth-zuerich-fr","tag-forschung-fr","tag-luftturbulenzen-fr","tag-tiefseekabel-fr","pmpro-has-access"],"acf":{"bild_mit_ki_erstellt_worden":[],"lead":"Les lasers de communication de donn\u00e9es optiques peuvent transmettre plusieurs dizaines de t\u00e9rabits par seconde malgr\u00e9 de nombreuses turbulences a\u00e9riennes perturbatrices. 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<\/strong>Les partenaires du projet n’ont toutefois pas test\u00e9 leur syst\u00e8me laser avec un satellite en orbite, mais par une transmission sur 53 kilom\u00e8tres entre le Jungfraujoch et Berne. \u00ab\u00a0Notre trajet d’essai entre la station de recherche alpine du Jungfraujoch et l’observatoire de Zimmerwald de l’universit\u00e9 de Berne est beaucoup plus exigeant du point de vue de la transmission optique des donn\u00e9es qu’entre un satellite et une station terrestre\u00a0\u00bb, explique Yannik Horst, auteur principal de l’\u00e9tude et chercheur \u00e0 l’ETH Zurich \u00e0 l’Institut des champs \u00e9lectromagn\u00e9tiques dirig\u00e9 par le professeur J\u00fcrg Leuthold.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Les connexions Internet par satellite ne sont pas nouvelles en soi. Le repr\u00e9sentant le plus connu actuellement est la constellation Starlink d’Elon Musk, qui apporte Internet dans presque tous les coins du monde gr\u00e2ce \u00e0 plus de 2000 satellites en orbite autour de la Terre. Pour transmettre des donn\u00e9es entre les satellites et les stations terrestres, on utilise toutefois des technologies radio beaucoup moins performantes. Comme le WLAN (Wireless Local Area Network) ou la t\u00e9l\u00e9phonie mobile, elles fonctionnent dans la partie micro-ondes du spectre de fr\u00e9quences et donc avec des battements d’ondes de quelques centim\u00e8tres.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Afin d’atteindre les taux de donn\u00e9es les plus \u00e9lev\u00e9s possibles, l’onde lumineuse du laser est \u00e9galement modul\u00e9e de mani\u00e8re \u00e0 ce qu’un r\u00e9cepteur puisse d\u00e9tecter plusieurs \u00e9tats distincts par oscillation. Cela permet de transmettre plus d’un bit d’information par oscillation. Dans la pratique, on travaille avec diff\u00e9rentes hauteurs (amplitudes) et diff\u00e9rents d\u00e9calages de l’angle de phase de l’onde lumineuse. Chaque combinaison d’angle de phase et de hauteur d’amplitude d\u00e9finit alors un symbole d’information diff\u00e9rent. Un sch\u00e9ma 4×4 permet ainsi de transmettre 4 bits par oscillation et un sch\u00e9ma 8×8 6 bits.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Pour \u00e9viter ces erreurs, le partenaire fran\u00e7ais du projet a fourni une puce MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) avec une matrice de 97 miroirs mobiles. Gr\u00e2ce aux mouvements des miroirs, le d\u00e9phasage du faisceau sur sa surface de coupe peut \u00eatre corrig\u00e9 1500 fois par seconde le long du gradient actuellement mesur\u00e9.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Les r\u00e9sultats de l’essai, pr\u00e9sent\u00e9s pour la premi\u00e8re fois dans le cadre de l’European Conference on Optical Communication (ECOC) \u00e0 B\u00e2le, font fureur dans le monde entier, selon Leuthold : \u00ab\u00a0Notre syst\u00e8me repr\u00e9sente une perc\u00e9e. Jusqu’\u00e0 pr\u00e9sent, on ne parvenait \u00e0 relier par laser \u00e0 l’air libre soit de grandes distances avec de petites largeurs de bande de quelques gigabits, soit de courtes distances de quelques m\u00e8tres avec de grandes largeurs de bande\u00a0\u00bb.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Mais Leuthold et son \u00e9quipe ne s’y attarderont pas davantage. Ce sont les partenaires industriels qui se chargeront de la mise en \u0153uvre pratique dans un produit commercialisable. Les scientifiques de l’ETH poursuivront toutefois une partie de leur travail. Le nouveau format de modulation qu’ils ont d\u00e9velopp\u00e9 devrait \u00e0 l’avenir permettre d’augmenter la largeur de bande dans d’autres processus de transmission de donn\u00e9es o\u00f9 l’\u00e9nergie du rayonnement peut devenir un facteur limitant.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"