Réseaux de convergence
Les réseaux de transport actuels basés sur le TDM ont été conçus pour fournir un niveau garanti de performances et de fiabilité pour les principaux services vocaux et de lignes basées. Des technologies éprouvées, telles que SDH, ont été largement déployées, offrant un transport de grande capacité, évolutif à des taux de gigabit par seconde, pour les applications vocales et de lignes louées. Les anneaux d'auto-réparation SDH permettent une restauration de niveau de service dans les dizaines de millisecondes suivant les pannes du réseau. Toutes ces fonctionnalités sont prises en charge par des normes mondiales bien établies permettant un haut degré d'interopérabilité multifournisseur.
Réseau d'aujourd'hui
Contrairement aux réseaux de transport actuels basés sur le TDM (et, dans une certaine mesure, avec les réseaux ATM), les réseaux IP «au mieux» manquent généralement de moyens pour garantir une fiabilité élevée et des performances prévisibles. Le service le plus efficace fourni par la plupart des anciens réseaux IP, avec un retard, une gigue et une perte de paquets imprévisibles, est le prix payé pour atteindre une utilisation maximale des liaisons grâce au multiplexage statistique. L'utilisation des liaisons (par exemple, le nombre d'utilisateurs par unité de bande passante) a été un facteur important de mérite pour les réseaux de données, puisque les liaisons sont généralement acheminées sur des circuits loués à travers le réseau de transport TDM.
Étant donné la nature intrinsèquement en rafale du trafic de données, les canaux à bande passante fixe du transport TDM peuvent ne pas être une solution idéalement efficace. Cependant, cette inefficacité a traditionnellement été considérée comme moins importante que la fiabilité du réseau et les fonctionnalités d'isolation de congestion d'un fournisseur de réseau de transport basé sur le TDM.
La demande croissante de services de données à large bande passante et différenciés remet désormais en question ce modèle à double architecture de réseaux de transport et de paquets basés sur le TDM. Il n'est pas rentable d'étendre l'utilité de la mise en réseau au meilleur effort en surapprovisionnant la bande passante du réseau et en maintenant le réseau légèrement chargé.
En outre, cette approche ne peut pas toujours être réalisée ou garantie en raison d'une croissance irrégulière de la demande, et constitue un problème particulier pour le domaine d'accès au réseau, qui est le plus sensible aux contraintes économiques des installations sous-utilisées. En conséquence, en général, les fournisseurs de services de données aujourd'hui ne disposent pas de la prise en charge de l'infrastructure réseau pour fournir des garanties de service différenciées spécifiques aux clients et des accords de niveau de service correspondants.
Réseau de nouvelle génération
Les architectures de réseau de nouvelle génération pour une évolution rentable, fiable et évolutive utiliseront à la fois un réseau de transport et des couches de service améliorées, travaillant ensemble de manière complémentaire et interopérable. Ces réseaux de nouvelle génération augmenteront considérablement et partageront au maximum la capacité de l'infrastructure du réseau fédérateur et fourniront une différenciation de service sophistiquée pour les applications de données émergentes.
La mise en réseau de transport permet aux couches de service de fonctionner plus efficacement, les libérant des contraintes de topologie physique pour se concentrer sur le défi suffisamment grand de répondre aux exigences de service. Par conséquent, en complément des nombreuses améliorations de la couche de service, le réseau de transport optique fournira une couche unifiée et optimisée de gestion de la bande passante haute capacité et haute fiabilité, et créera des solutions de mise en réseau de données optiques pour des services de données de plus grande capacité avec une qualité garantie.
Réseau de transport optique: un point de vue pratique
Les visions du réseautage optique ont captivé l'imagination des chercheurs et des planificateurs de réseaux depuis la commercialisation rapide et réussie de la WDM. Dans la vision originale du réseau de transport optique, un réseau de transport flexible, évolutif et robuste émerge, répondant à une variété croissante de signaux clients avec des exigences de service tout aussi variées (flexibilité, évolutivité et capacité de survie associées au débit binaire et à l'indépendance du protocole).
La promesse d'une infrastructure de transport capable de répondre aux demandes croissantes de bande passante dans ce nouveau siècle, où les longueurs d'onde remplacent les intervalles de temps comme moyen de fournir un transfert fiable de services à large bande passante sur le réseau, est en effet alléchante. Mais qu'est-ce que le réseau optique? La réponse varie considérablement et a en fait évolué ces dernières années. Les premières tentatives de mise en réseau optique se sont concentrées sur une transparence optique et la conception de réseaux optiquement transparents à l'échelle mondiale.
Solution pratique
En l'absence de solutions «tout optiques» viables, des solutions plus pratiques pour les réseaux optiques répondent au besoin d'optoélectronique pour prendre en charge la régénération du signal optique et la surveillance des performances du signal optique. Dans ce que l'on appelle un réseau entièrement optique, les signaux traversent le réseau entièrement dans le domaine optique, sans aucune forme de traitement optoélectronique. Cela implique que tout le traitement du signal, y compris la régénération, le routage et l'échange de longueur d'onde du signal, se déroule entièrement dans le domaine optique.
En raison des limites de l'ingénierie analogique (par exemple, le facteur limitant dans un système numérique correctement conçu est une précision unique de la conversion de la forme d'onde du message analogique d'origine en forme numérique) et compte tenu de l'état actuel de la technique de traitement tout optique , la notion de réseaux optiques globaux ou même nationaux n'est pratiquement pas réalisable.
En particulier, une conversion optoélectronique peut être nécessaire dans les éléments de réseau opto pour éviter l'accumulation de dégradations de transmission - dégradations résultant de tels facteurs: dispersion chromatique et non-linéarités des fibres optiques, mise en cascade d'amplificateurs à gain plat non idéaux, diaphonie du signal optique, et le spectre de transmission se rétrécissant à partir de filtres non plats en cascade. La conversion optoélectronique peut également prendre en charge l'échange de longueurs d'onde, qui est actuellement une caractéristique difficile à réaliser dans le domaine tout optique.
En bref, en l'absence de dispositifs disponibles dans le commerce qui effectuent la régénération du signal pour atténuer l'accumulation de dégradation et prendre en charge la conversion de longueur d'onde dans le domaine tout optique, une certaine mesure de conversion optoélectronique devrait être attendue dans les architectures de réseau optique pratiques à court terme. Les architectures de réseau optique résultantes peuvent être caractérisées par des sous-réseaux optiquement transparents (ou entièrement optiques), délimités par une optoélectronique à caractéristiques améliorées, comme le montre la figure ci-dessus.
Transparence du signal client
Au-delà de l'ingénierie des réseaux analogiques, des considérations pratiques continueront de régir la réalisation finale de l'OTN. La volonté de l'opérateur de réseau d'un degré élevé de transparence du signal client au sein de la future infrastructure de transport est primordiale parmi ces considérations.
Qu'entend-on par «transparence du signal client»? Spécifiquement, pour l'ensemble souhaité de signaux clients ciblés pour le transport sur l'OTN, des mappages individuels sont définis pour transporter ces signaux en tant que charges utiles de signaux de serveur de canal optique (OCh). Les signaux attendus dans l'OTN comprennent les anciens signaux SDH et PDH et le trafic basé sur les paquets tels que le protocole Internet (IP), ATM, GbE et Ssimple Ddata Llink (SDL). Une fois qu'un signal client a été mappé dans son signal de serveur OCh à l'entrée de l'OTN, un opérateur déployant un tel réseau n'a pas besoin d'avoir une connaissance détaillée du signal client (ou d'accéder à), jusqu'à ce qu'il soit démappé à la sortie du réseau.
Les points d'entrée et de sortie du réseau optique doivent délimiter le domaine de transparence du signal client OTN. Par conséquent, le facteur le plus important dans la réalisation de la transparence du signal client est d'éliminer tous les équipements et traitements spécifiques au client entre les points d'entrée et de sortie OTN. Heureusement, il est plus facile d'accepter un équipement dépendant du client à l'entrée / à la sortie, car il est généralement dédié service par service.
Réseau de transport optique via des enveloppeurs numériques
L'utilisation généralisée de la technologie DWDM a présenté aux fournisseurs de services un nouveau défi: comment gérer de manière rentable le nombre croissant de longueurs d'onde pour fournir des services rapides et fiables à leurs clients finaux. Pour gérer efficacement la longueur d'onde ou les OCh, il faut que les réseaux optiques prennent en charge les fonctions d'exploitation, d'administration et de maintenance (OAM) par longueur d'onde ou au niveau de l'OCh.
Rec. UIT (T) G872 définit certaines fonctionnalités pour l'OAM de niveau OCh implémentées sous la forme de frais généraux sans spécifier comment ces frais généraux doivent être transportés. Jusqu'à présent, le seul moyen possible de prendre en charge la régénération du signal et de surveiller, analyser et gérer les OCh (longueurs d'onde) était de s'appuyer sur des signaux et des équipements SDH sur tout le réseau. Cela nécessite que les signaux sur chacune des longueurs d'onde du système WDM soient formatés en SDH.
Un canal optique (longueur d'onde)
Tirant parti des points de régénération optoélectroniques existants dans les systèmes DWDM, la notion d'utilisation de la technologie d'emballage numérique fournira des fonctionnalités et une fiabilité similaires à SDH, mais pour tout signal client, nous rapprochant de la réalisation de la vision originale du réseau de transport optique .
La technologie d'emballage numérique fournit les fonctions de gestion de réseau décrites dans la Rec. G.872 pour activer les OTN. Il s'agit notamment de la surveillance des performances de la couche optique, de la correction Fforward Eerror C (FEC), de la protection en anneau et de la restauration du réseau sur une base par longueur d'onde, le tout indépendamment du format du signal d'entrée comme le montre la figure suivante.
La notion d'utilisation d'un wrapper numérique (ou TDM) par "autour" du client OCh pour prendre en charge le surdébit OCh associé au canal a été récemment proposée et a en fait été adoptée comme base pour la définition de l'OCh. Ce schéma tirera parti du besoin de régénération OCh pour ajouter une capacité supplémentaire au client OCh. Bien sûr, une fois que nous avons un moyen d'ajouter une surcharge au signal client OCh numériquement, il est logique de l'utiliser pour prendre en charge toutes les exigences OAM au niveau OCh.
En particulier, la surcharge ajoutée numériquement rend presque trivial la résolution du problème majeur de surveillance des performances de l'OTN, à savoir l'accès à Bbit Eerror Rrate (BER) d'une manière indépendante du client. BAnd en utilisant facultativement la FEC, la méthode d'enrubannage numérique peut considérablement améliorer les performances BER du signal client, minimisant davantage la nécessité d'une conversion optoélectronique.
Une méthode pour améliorer les performances du réseau de transport consiste à utiliser la FEC, qui est actuellement fournie dans certains équipements. Par conséquent, un avantage supplémentaire de la technique d'emballage numérique est la possibilité de prendre en charge facultativement la FEC pour l'amélioration de la marge du système.
Structure du cadre OCh
En termes fonctionnels, la charge utile OCh et l'OAM devraient être séparables du mécanisme FEC. Cela permet de transporter la charge utile et l'OAM de bout en bout sur le réseau, tout en utilisant différents schémas FEC sur différentes liaisons. Un exemple évident de là où cela pourrait se produire est entre les liaisons sous-marines et terrestres. Dans le premier cas, de nouveaux codes FEC sont à l'étude pour la prochaine génération de systèmes.
La figure suivante ci-dessous La figure illustre la structure de trame de base proposée de l'OCh, et les types de fonctions qui peuvent être transportées dans la structure de trame OCh. Bien que l'on puisse faire valoir que cette proposition est incompatible avec les objectifs à long terme du réseau entièrement optique, nous ne devons pas nous attendre à ce que le besoin de régénération disparaisse.
La distance entre les points de régénération continuera d'augmenter; cependant, le besoin de régénération aux points de transfert de signal demeurera. Associé à l'utilisation du canal Ooptical Ssupervisory Cchannel (OSC) pour gérer les OCh au sein de sous-réseaux optiquement transparents, les enveloppeurs numériques prendront en charge la gestion de bout en bout des OCh (longueur d'onde) à travers les OTN nationaux ou mondiaux.
La régénération 3R (remodelage, recalage et régénération) est fournie au moyen d'une conversion optique-électrique et vice versa, et la proposition d'emballage numérique en tire parti. L'image changerait-elle si la régénération 3R entièrement optique devenait disponible? Si la régénération entièrement optique est capable d'ajouter une surcharge, l'argument est inchangé; seule la mise en œuvre du régénérateur changerait.
Si les régénérateurs optiques ne peuvent pas ajouter de surdébit, le besoin de surdébit OChs ne disparaîtra pas. ; Les régénérateurs optiques augmenteraient alors simplement la distance potentielle entre les points de régénération optoélectroniques et l'emballage numérique les traverserait de manière transparente. Les implications de l'utilisation des emballages numériques sur l'évolution des réseaux de transport optique peuvent être profondes, en particulier lorsqu'elles sont prises dans le contexte des tendances des réseaux de données.
Choix de la pile de protocoles
Le protocole IP est clairement la couche de convergence dans les réseaux de communication de données d'aujourd'hui, et il est prévisible qu'il étendra ce rôle aux réseaux multiservices dans les années à venir. IP peut être transporté sur une grande variété de protocoles de couche liaison de données et d'infrastructures réseau sous-jacentes. La figure suivante ci-dessous La figure montre certaines des piles de protocoles possibles, ou mappages, d'IP dans une infrastructure de réseau WDM.
Qu'est-ce que l'IP sur WDM?
Les piles de protocoles étiquetées a, b et d dans la figure ci-dessous sont les plus couramment déployées aujourd'hui. Ils utilisent le mappage IP sur ATM sur SDH classique comme le montre la figure (a) ;. paquet sur SDH (POS) comme indiqué sur la figure (b); ou l'IP classique et bien étendu sur Ethernet comme le montre la figure (d). Les cas (e) et (f) utilisent Simple Data Link (SDL), une nouvelle couche de liaison de données récemment proposée comme alternative au POS. La pile de protocoles étiquetée (c) est une alternative au cas (a), où la couche SDH intermédiaire est éliminée et un mappage direct des cellules ATM dans WDM est effectué.
Ces différentes piles de protocoles offrent des fonctionnalités différentes, en termes de surcharge de bande passante, d'évolutivité du débit, de gestion du trafic et de qualité de service. Affirmer qu'un mappage particulier représente une adresse IP sur WDM est extrêmement malhonnête.
Cette diversité des protocoles de couche liaison de données et des mappages d'IP dans différentes infrastructures de réseau sous-jacentes est l'un des principaux atouts de l'IP, et c'est une caractéristique qui ne disparaîtra pas. Au contraire, il est fort possible qu'une nouvelle cartographie de protocole, innovante et plus efficace soit proposée pour le transport de paquets IP. C'est déjà le cas pour les réseaux à faible bande passante et à faible fiabilité, ainsi que pour les réseaux optiques à large bande passante et hautement fiables. Cette vision s'inscrit également dans la vision de «tout sur IP et IP sur tout».