10G : Avenir

Oct 24, 2023

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Le monde est prêt pour les réseaux 10 gigabits, et les progrès des solutions DOCSIS 4.0 pourraient nous rapprocher de cette réalité, conclutAlice Jensen

La vision de l'industrie du câble pour fournir des réseaux 10 gigabits, ou 10G, a été présentée pour la première fois au Consumer Electronics Show (CES) 2019. Lors de cet événement, la National Cable and Television Association (NCTA); le laboratoire de recherche et développement à but non lucratif CableLabs et Cable Europe ont exposé leur vision de l'avenir des réseaux mondiaux de télévision par câble. Désormais, les avancées de DOCSIS 4.0 facilitent la réalisation du 10G pour un plus grand nombre d'utilisateurs.

Les réseaux câblés à large bande se composent à la fois de fibres optiques modernes et de câbles coaxiaux traditionnels, sillonnant les pays et fournissant des services de télévision par câble et Internet. La fibre jusqu'au domicile (FTTH) et les réseaux optiques passifs (PON) utilisent la technologie de la fibre optique pour fournir un accès au réseau à large bande aux clients finaux. En théorie, ils ont une capacité quasi illimitée et sont compatibles avec la promesse 10G. Mais lorsqu'il s'agit de réseaux câblés hybrides fibre-coaxial (HFC), la connexion « jusqu'au domicile » se fait via un câble coaxial.

Au lieu de devoir remplacer les réseaux HFC par des réseaux tout fibre pour concrétiser la vision 10G, la technologie DOCSIS 4.0 rend les réseaux HFC compétitifs par rapport au PON, en les configurant pour le 10G.

Le réseau aux États-Unis est l'un des plus avancés. Environ « 90 % de l'Amérique a déjà accès à des débits Internet domestiques de 1 Gb/s via les réseaux à large bande du câble », déclare Brian Dietz, vice-président principal des communications stratégiques du NCTA. 1G est plus que suffisamment rapide pour la plupart des besoins domestiques actuels et 10G sera 10 fois plus rapide.

"En réalité, il n'existe aucune application qui tue - ou même qui soit visible à l'horizon - qui nécessiterait plus de centaines de mégabits par seconde, sans parler d'un gigabit de bande passante, mais nous ne savons pas ce qui nous attend", déclare Cornel Ciocirlan, CTO EMEA et vice-président Global Telco Market Management du fournisseur américain d'infrastructures de câble et de réseau, CommScope. "Nous devons être prêts pour l'avenir."

Outre le haut débit, la plate-forme 10G aura une faible latence avec des vitesses de téléchargement et de téléchargement symétriques. Grâce à une technologie de pointe et à une surveillance constante, le système sera également en mesure de détecter et de résoudre les problèmes de réseau de manière préventive, offrant ainsi plus de fiabilité aux consommateurs. De plus, il déploiera un système avancé de gestion de réseau pour accroître la sécurité.

Selon la plate-forme 10G du NCTA, le 10G est un "réseau haut débit prêt pour l'avenir qui alimentera la quatrième révolution industrielle axée sur les données, offrant des vitesses Internet de 10 Gb/s, avec la puissance et une faible latence pour prendre en charge tout ce qui vient ensuite".

L'importance d'avoir des réseaux câblés capables de répondre à une demande accrue est évidente. Au plus fort de la pandémie, des millions de personnes se sont tournées vers leurs systèmes de réseau câblé domestique pour le travail à distance. Cela a augmenté le trafic de données en amont et a exercé une pression importante sur les bandes passantes disponibles.

La technologie DOCSIS 4.0 est conçue pour rendre les réseaux HFC compétitifs avec PON (crédit : Kristi Blokhin/Shutterstock.com)

Dans la plupart des cas, les systèmes ont su s'adapter. Par exemple, Dietz déclare : "Les réseaux haut débit américains ont été construits en avance sur la courbe de la demande, avec des milliards de dollars d'investissements privés, une pratique qui a permis aux réseaux d'absorber le passage rapide aux technologies numériques et virtuelles lorsque Covid-19 a frappé".

« Des millions de kilomètres de réseaux haut débit riches en fibres ont été déployés au cours des dernières décennies », dit-il, ajoutant que « les fournisseurs de haut débit par câble ont depuis longtemps développé leurs réseaux pour les communautés rurales et éloignées. Ces efforts historiques, combinés à nouveau financement du gouvernement fédéral, signifie que l'Amérique est sur le point de connecter tous les Américains. De nouveaux réseaux à haut débit transforment les petites villes et permettent à davantage de personnes de participer à l'économie moderne.

En revanche, déclare Ciocirlan : "Dans certaines régions d'Europe, en particulier au Royaume-Uni et en Allemagne, de nombreux réseaux sont à la traîne". Dietz ajoute : "Pendant la pandémie, les réseaux européens ont dû trouver des solutions palliatives pour absorber le changement soudain de trafic." Ici, les mises à niveau des anciens réseaux à paires torsadées en cuivre sont toujours en cours et dans les zones rurales éloignées à faible densité de population, il peut être difficile d'obtenir un retour sur investissement dans les mises à niveau de la fibre. Cependant, Ciocirlan affirme que des initiatives gouvernementales européennes et britanniques sont utilisées pour faciliter le déploiement afin de connecter davantage de personnes à un réseau câblé à jour.

La plupart des opérateurs de réseaux de télévision par câble sont des opérateurs de systèmes multiples (MSO) qui offrent une combinaison de réseaux câblés traditionnels, basés sur la fibre et mobiles. Cela signifie que dans les régions où des réseaux haut débit efficaces et riches en fibres ne sont pas actuellement accessibles, les clients peuvent toujours bénéficier d'une bande passante appréciable via les réseaux mobiles 5G.

La pandémie de Covid-19 et son nouveau monde d'environnements de travail distants et hybrides n'étaient qu'un test parmi d'autres des réseaux câblés. S'assurer que les systèmes de câble déployés sont prêts à tout ce que l'avenir nous réserve est essentiel pour les fournisseurs de réseaux du monde entier. "Le réseau 10G alimentera la prochaine technologie de transformation. Qu'il s'agisse de médias immersifs, d'hologrammes, de maisons encore plus intelligentes ou de villes encore plus intelligentes, seul le temps nous le dira", déclare Dietz.

La spécification d'interface de service de données sur câble, ou DOCSIS, a été publiée pour la première fois en 1997 et permettait la transmission de données à large bande passante sur des câbles. Avec une vitesse descendante maximale de 40 Mb/s, il s'agissait d'une énorme mise à niveau par rapport à Internet commuté. De nombreuses incarnations ont suivi et maintenant la plupart des systèmes fonctionnent avec DOCSIS 3.0 ou 3.1, ce dernier fournissant jusqu'à 10 Gb/s de capacité en aval et un à deux Gb/s en amont.

DOCSIS 4.0 jouera un rôle clé pour faire de la 10G une réalité. Il est conçu pour augmenter l'efficacité de l'infrastructure de câble hybride fibre-coaxial existante sans qu'il soit nécessaire de poser davantage de câbles. Ainsi, sa mise en œuvre vise à la fois à réduire les coûts et à pérenniser les réseaux.

DOCSIS 4.0 définit DOCSIS en duplex intégral avec des vitesses de téléchargement et de téléchargement symétriques. Dietz note : "Cela réduit le temps de réponse à une milliseconde et supprime le temps de latence." En outre, il est également défini comme DOCSIS à spectre étendu, ce qui, selon Ciocirlan, "signifie que vous gagnez environ 600 MHz de spectre supplémentaire en amont, ce qui a un impact énorme sur la capacité de l'opérateur à fournir une bande passante accrue".

Curtis Knittle, vice-président de Wired Technologies chez CableLabs, souligne la démonstration 10G Showcase d'avril 2022 : « Comcast et Charter, et leurs partenaires fournisseurs, ont montré que la technologie DOCSIS 4.0 était capable d'atteindre une capacité de pointe en aval de 9 Gb/s et une capacité en amont de 6 Gb/s ." Il souligne également qu'il y a deux principaux points à retenir de cet événement : premièrement, que la technologie DOCSIS 4.0 est réelle, et deuxièmement, que DOCSIS 4.0 suit le rythme du 10G PON.

Dietz déclare : "Depuis lors, Comcast a annoncé (en février 2023) le lancement de sa mise à niveau 10G vers 10 millions de foyers, rendant des vitesses de 2 Gb/s disponibles grâce au déploiement de DOCSIS 4.0. C'est en avance sur le calendrier." D'autres améliorations fondamentales du réseau sont en cours et la mise à niveau du réseau de Comcast devrait atteindre 50 millions de foyers d'ici 2025. Knittle ajoute : « Avec DOCSIS 4.0, les consommateurs pourront s'abonner à des services multi-gigabit et la vision de la plate-forme 10G est en vue. ".

En Europe, Ciocirlan note : "CommScope a annoncé un accord avec Liberty Global, le plus grand fournisseur de réseau en Europe, pour construire un produit de nœud DOCSIS 4.0, donc DOCSIS 4.0 est en vue ici aussi."

Ce n'est pas seulement DOCSIS 4.0 qui permettra la pérennité des réseaux, selon Knittle : "Il existe également des solutions émergentes liées à l'infrastructure réseau sous-jacente sous la forme du PON et de l'optique cohérente dans l'accès".

Il dit que CableLabs a reconnu le besoin de l'industrie du câble pour une solution qui prend en charge à la fois les capacités requises à l'avenir et les grandes longueurs de fibre des réseaux câblés d'aujourd'hui. "L'installation d'une nouvelle fibre coûte très cher, donc une question clé que nous avons posée était : 'Comment pouvons-nous prolonger la durée de vie des câbles à fibre déjà installés dans les réseaux câblés ?' La réponse était des technologies optiques cohérentes."

Ces technologies permettent de transférer plus de données sur la même fibre. Cependant, ils peuvent être coûteux et des développements sont en cours pour les rendre plus abordables. Par exemple, l'optique cohérente en duplex intégral peut doubler la capacité d'une fibre et éliminer le besoin d'émetteurs-récepteurs à double laser plus coûteux. "Nous voyons maintenant des réseaux d'accès cohérents prenant en charge les réseaux d'entreprise et l'agrégation de l'architecture d'accès distribué (DAA)", déclare Knittle.

L'interopérabilité est l'un des principaux domaines d'intérêt de CableLabs et permettre cela garantira que tous les réseaux sont prêts pour les applications futures. "Il est important d'envisager des solutions non spécifiques au câble, telles que le 5G Challenge et L4S, qui vont au-delà du câble. Les progrès des technologies de convergence couche sur mobile et fixe vers mobile permettent aux réseaux câblés et mobiles de partager des systèmes de fibre et sont essentiels pour assurer le transfert de données entre les réseaux."

10G s'est associé au Future Today Institute pour mieux comprendre à quoi les réseaux sont préparés. Dietz déclare : "Ceux-ci incluent des changements transformationnels dans le divertissement immersif, l'éducation et l'apprentissage à distance, l'agriculture et les soins de santé à distance et robotisés."

L'avenir 10G

Concernant le divertissement immersif, Knittle ajoute : "Nous regardons au-delà même de la réalité virtuelle (VR) et dans la réalité augmentée (AR) et le métaverse."

Ces types de technologie peuvent également transformer l'éducation, en créant des expériences éducatives immersives, personnalisées et transportives. Des progrès dans le domaine de la santé pourraient être possibles grâce à une technologie de capteurs plus portables et intelligents pour des soins à domicile personnalisés et invisibles, tandis que les communautés éloignées et rurales pourraient être connectées à des soins de haute qualité via des robots et des hologrammes. Dans le cadre de la réponse aux défis climatiques, la surveillance avancée des systèmes agricoles est déjà en cours de développement et les environnements de culture en intérieur pourraient un jour être transformés par l'IA pour devenir des édens abondants. Mais tout cela nécessitera des réseaux stables et de grande capacité.

Dietz, Ciocirlan et Knittle s'accordent à dire que personne ne sait ce qui nous attend en termes d'avancées technologiques et ce qui sera exigé des réseaux câblés. Cependant, il est clair qu'il est essentiel de disposer d'un réseau prêt pour tous les scénarios futurs - un réseau capable de transporter plus de données qu'il n'en faudrait pour toute application imaginable.