La technologie d'interconnexion optique évolue rapidement en raison de l'augmentation spectaculaire des débits des réseaux et des systèmes. Les câbles en cuivre reliant serveurs et routeurs sont de plus en plus limités, tandis que les connexions par fibre optique se généralisent. Selon un rapport d'Ovum, ce marché devrait doubler de volume d'ici 2012, pour atteindre 150 millions d'euros. Ces prévisions incluent les ventes d'émetteurs-récepteurs POP4 et SNAP12, de câbles optiques actifs InfiniBand à 4 et 12 canaux, ainsi que de convertisseurs électro-optiques.
La transmission des signaux par fibre optique s'effectue généralement en série, notamment pour les liaisons longue distance. Cependant, l'arrivée des technologies 40 et 100 GbE (Conectrónica n° 120, septembre 2008) pourrait stimuler considérablement la demande d'interconnexions optiques parallèles. Le tableau I présente quelques exemples d'interfaces parallèles. Le remplacement des câbles en cuivre par la fibre optique a toujours été motivé par des considérations de coût, de bande passante et de distance. Mais un nouveau facteur, la consommation d'énergie, est récemment apparu. On estime que la connexion des centres de données aux utilisateurs finaux via l'infrastructure de télécommunications représente 9 % 
de la production énergétique mondiale. Par exemple, une interface 10GBase-T consomme environ 6 W (puces de deuxième génération), tandis que les interfaces optiques consomment moins de 1 W pour un même débit de données. Au vu de ces chiffres, l'importance de réduire la consommation énergétique des appareils électroniques, en particulier des routeurs et des serveurs, est évidente. Certains opérateurs et fabricants d'équipements étudient la possibilité d'établir des connexions Ethernet de couche 2 afin d'éviter la transmission de paquets de couche 3 entre les routeurs, ce qui aurait un impact très positif sur le marché des interfaces POP4 et SNAP12. En effet, avec l'arrivée imminente des technologies 40 et 100 GbE, certains responsables de centres de données envisagent de remplacer directement les câbles Cat6 par la technologie optique, plus fiable et environ cinq fois plus légère que le cuivre, sans compter les économies d'énergie qu'elle permet. Cet article analyse certaines interconnexions optiques récemment apparues sur le marché, la plupart étant basées sur des connexions parallèles.
Types d'interconnexions :
Les interconnexions peuvent être classées selon de nombreux critères, les plus courants étant leur fonction logique, leur implémentation physique et la topologie du réseau. Dans un premier temps, les connexions sont classées selon des caractéristiques telles que la bande passante, la distance et la latence. En établissant une structure hiérarchique, le premier type de connexion est celui des connexions internes aux serveurs : les bus de données entre microprocesseurs, contrôleurs et mémoire vive (RAM). Dans ce cas, la latence et la bande passante sont des caractéristiques essentielles. Ces systèmes sont étendus par des bus d'entrée/sortie qui connectent des disques ou des cartes réseau. Les débits de transmission varient de 33 MHz (PCI) à plus de 2 Gbit/s (PCI Express), avec des tailles de mots de 32 à 100 bits. En regroupant plusieurs processeurs, on crée un cluster, qui constitue le niveau hiérarchique suivant, caractérisé par des distances typiques de 10 à 100 mètres. Les liaisons en cluster se caractérisent généralement par des connexions parallèles (plusieurs lignes par liaison), contrairement aux liaisons LAN/SAN qui utilisent un seul canal de communication afin de simplifier le câblage. Les réseaux LAN/SAN couvrent des distances de plusieurs dizaines ou centaines de mètres, offrant des débits compris entre 1 et 10 Gbit/s. Enfin, le dernier niveau de la hiérarchie est constitué des réseaux MAN/WAN, dont les liaisons d'interconnexion entre routeurs et commutateurs s'étendent sur plusieurs kilomètres. De toute évidence, les composants et les câbles utilisés pour interconnecter ces différents systèmes reposent sur des technologies distinctes. Le tableau II récapitule les différents niveaux d'interconnexion actuellement disponibles, ainsi que les prévisions de déploiement de la technologie optique. La figure 1 illustre l'évolution future du marché de l'interconnexion optique.
Produits existants :
La plupart des produits optiques parallèles sont basés sur des câbles actifs, c’est-à-dire des câbles à fibre optique intégrant des émetteurs et des récepteurs à chaque extrémité. Cela permet de remplacer une interface cuivre (CX4 ou QSFP) par un câble actif, qui convertit le signal électrique en signal optique à une extrémité et inversement à l’autre. Ce type de câble permet d’étendre la portée de 15 m (pour un câble cuivre) à 300 m, ce qui en fait la solution idéale pour les liaisons inférieures à 30 m (interconnexions de racks). Pour les distances de 100 m et plus, le câblage structuré est plus performant, bien que certains privilégient encore le câble optique actif en raison de son coût inférieur. Par exemple, un câble actif coûte environ 200 $, tandis qu’un module enfichable coûte environ 300 $. Ainsi, des entreprises telles qu’Intel, Luxtera, Zarlink, Finisar, Reflex Photonics, Tyco Electronics et Lightwire ont annoncé ces deux dernières années des produits basés sur des câbles optiques actifs, présentant toutefois des caractéristiques différentes en termes de débit, de portée et de type de connecteur.
Luxtera a lancé le Blazar LUX5010 (Figure 2), un câble optique actif compatible QSFP composé d'une fibre ruban monomode à 4 canaux offrant des débits jusqu'à 10,5 Gbit/s et de ses émetteurs-récepteurs associés. L'ensemble permet un débit binaire cumulé de 40 Gbit/s sur des distances allant jusqu'à 300 m. Par ailleurs, l'entreprise envisage également de développer 
des produits InfiniBand QDR à 12 canaux (120 Gbit/s) pour remplacer les interfaces cuivre actuelles. De son côté, Zarlink a développé le câble ZLynx, compatible 10GbE et InfiniBand DDR via un connecteur CX4 (Figure 3). Il s'agit d'un câble optique actif (4+4) x 5 Gbit/s.
Cependant, toutes les entreprises ne s'intéressent pas aux câbles optiques actifs. Par exemple, JDSU ne propose pas de produits présentant ces caractéristiques. L'entreprise vend en revanche des modules parallèles basés sur le SNAP12 et prévoit de développer des produits qui prennent en charge le marché émergent du 40 et du 100 GbE, en tirant parti de son expertise en matière d'encapsulation et de puces VCSEL.
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JDSU est incontestablement un acteur majeur du marché des modules optiques actifs, proposant une gamme diversifiée d'émetteurs-récepteurs à 850, 1310 et 1550 nm : SFP 4/2/1G, XFP 10G, SFP+ et SNAP12 30G. 
La figure 4 illustre un exemple d'émetteur-récepteur 12 x 2,7 Gbit/s (32,4 Gbit/s) compatible SNAP12. La start-up Xloom a également lancé une interconnexion optique parallèle qui ne repose pas sur un câble optique actif, mais sur un émetteur-récepteur optique à quatre canaux compatible avec la norme 10GBASE-CX4. Ce produit, baptisé AVDAT 4X (figure 5), est idéal pour étendre la portée des commutateurs Ethernet 10G à des distances supérieures à 200 m. Il prend également en charge les technologies InfiniBand SDR (10 Gbit/s par liaison) et DDR (20 Gbit/s par liaison), ainsi que Fibre Channel.
Comme on peut le constater, le marché des interconnexions optiques est en pleine expansion. Cette activité devrait s'intensifier avec la finalisation des normes 40 et 100 GbE, prévue pour juin 2010, qui entraînera le remplacement quasi total des interfaces électriques actuellement utilisées. Toutefois, le développement des interconnexions optiques serait impossible sans les progrès constants des technologies optiques associées. Par conséquent, des annonces récentes telles que celle d'Intel, qui a développé un modulateur silicium à 40 Gbit/s, constituent une avancée majeure, car elles laissent entrevoir la possibilité de connexions optiques entre puces à des vitesses de l'ordre du térabit par seconde (Tbit/s).
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Francisco Ramos Pascual. Docteur en ingénierie des télécommunications.
Professeur titulaire à l'Université polytechnique de Valence.
