Projet N-GREEN : vers une fibre optique plus « verte »

Le projet N-GREEN a pour objectif de baisser la consommation énergétique des routeurs optiques sans affecter leurs performances. Catherine Lepers, professeure à Télécom SudParis et responsable de ce projet pour l'Institut Mines-Télécom, nous apprend comment un réseau en fibre optique peut être éco-conçu.

Imaginez qu'en voiture vous rouliez sur une route ne comportant que des panneaux "stop". Ce n'est non seulement pas très pratique mais en plus, cela consomme de l'énergie si vous n'éteignez pas le moteur à chaque arrêt. L'information circule de la même façon dans un réseau optique classique. Heureusement, afin de consommer moins d'électricité sans diminuer le débit, le projet N-GREEN a développé l'équivalent des feux de circulation pour les réseaux optiques.

N-GREEN, ou la "Nouvelle Génération de Routeurs pour des Réseaux Efficaces en Énergie", est un projet ANR, débuté en 2016, mené par Télécom SudParis, Télécom ParisTech et IMT Atlantique, écoles de l'Institut Mines-Télécom, l'Université de Versailles, III-V Lab et porté par Nokia Bell Labs. Catherine Lepers, professeure à Télécom SudParis, en est la responsable scientifique : "N-GREEN est né de l'idée de concevoir un réseau optique en rupture avec les réseaux optiques actuels, plus économe en énergie et conforme aux besoins actuels". Pour se différencier des réseaux conventionnels, Catherine Lepers et ses collègues ont joué sur deux niveaux : le format des données transmises et la transparence optique du réseau.

Deux niveaux de simplification, pour une meilleure consommation énergétique

"La  montée en débit dans les réseaux, entraîne une complexité croissante des composants, qui consomment davantage d'énergie. Pour y faire face, nous avons essayé de revenir à un concept plus simple", déclare la chercheuse. Dans un premier temps, N-GREEN présente une transmission de l'information sous la forme de "paquets" optiques colorés. Dans les réseaux classiques, l'information est transmise en continu et son paramètre optique (la longueur d'onde ou "couleur") varie par l'action d'un seul émetteur (ou laser). Le système de N-GREEN, lui, privilégie un ensemble d'émetteurs lasers fixes, chacun dédiés à une longueur d'onde spécifique.  L'information est alors divisée en "paquets" de durée fixe et transmis simultanément sur 10 longueurs d'onde différentes, simplifiant le traitement du signal. L'information ainsi découpée est en effet mieux analysée par le routeur : il lui est possible de lire seulement les segments de données qui le concerne. Cette particularité permet à un réseau N-GREEN de se passer d'un matériel électronique et logiciel trop complexe et consommateur en électricité.

De plus, à l'inverse des réseaux opaques classiques, où l'information circulant repasse systématiquement dans le domaine électrique au niveau de chaque routeur qu'elle traverse jusqu'à sa destination, le projet N-GREEN dote chaque nœud d'une fonction supplémentaire. Ses nœuds possèdent en effet, à chaque entrée, une porte optique qui filtre les informations entrantes. Chacune, distribuée ici en "paquet", est accompagnée d'une "étiquette-contrôle" sur une onzième longueur d'onde codée spécialement pour indiquer sa destination. Cette étiquette est lue par chaque routeur que l'information traverse : si elle est arrivée à destination, elle repasse dans le domaine électrique et est traitée par le routeur ; sinon, elle ne fait que le traverser "en transparence" (voir Schéma). "Les entêtes ne comportent que quelques bits d'information, n'affaiblissent pas le débit et permettent de consommer moins d'électricité", explique la chercheuse. 

N-GREEN : un travail d'équipe conscient de l'environnement

Un premier prototype (dont, ci-contre, l'un des composants fabriqués par III-V Lab) vient d'être finalisé le mois dernier. Pour mettre en œuvre les nombreuses simulations nécessaires à la validité du projet N-GREEN, Catherine Lepers s'est bien entourée. "Plusieurs personnes de Télécom SudParis sont impliquées sur ce projet : Tulin Atmaca pour l'aspect performance, Djamal Zeghlache pour la couche SDN (Software-Defined Network) et le contrôle de réseau ainsi que Mounia Lourdiane et Franck Gillet, pour la mise en œuvre expérimentale".

Catherine Lepers, créatrice en 2010 de la semaine transversale annuelle de l'éco-conception à Télécom SudParis (aujourd'hui nommée "semaine SENSE"), a toujours prôné l'importance de l'éco-conception d'un produit matériel ou numérique dans ses recherches mais surtout auprès des étudiants. "C'est important de sensibiliser les élèves pour que, dans leur démarche d'ingénieur, ils aient en tête les conséquences de leur travail sur l'environnement, explique la chercheuse. Qu'ils puissent, lors de la conception d'un produit, voir comment l'éco-concevoir, tout en tenant compte des lois, de la raréfaction des matériaux, de la durabilité et de la capacité de recyclage des produits. Quand j'avais lancé la semaine de l'éco-conception, c'était seulement le démarrage de ce mode de pensée, mais aujourd'hui il commence enfin à faire son chemin."

Catherine Lepers est professeure au département Électronique & Physique et travaille au sein de l'équipe TIPIC du laboratoire Samovar (unité mixte Télécom SudParis/CNRS).  Elle s'est spécialisée en optique et photonique et s'interroge sur l'éco-conception des produits numériques.

Félix Gouty