Réseaux optiques - ROADM
Les anciens réseaux optiques déploient les technologies SDH / SONET pour le transport des données sur le réseau optique. Ces réseaux sont relativement faciles à planifier et à concevoir. De nouveaux éléments de réseau peuvent être facilement ajoutés au réseau. Les réseaux statiques WDM peuvent nécessiter moins d'investissements en équipement, en particulier dans les réseaux de métro. Cependant, la planification et la maintenance de ces réseaux peuvent être un cauchemar car les règles d'ingénierie et l'évolutivité sont souvent assez complexes.
La bande passante et les longueurs d'onde doivent être pré-allouées. Comme les longueurs d'onde sont regroupées en groupes et que tous les groupes ne se terminent pas à chaque nœud, l'accès à des longueurs d'onde spécifiques peut être impossible sur certains sites. Les extensions de réseau peuvent nécessiter de nouveaux amplificateurs et régénération optique-électrique-optique ou au moins des ajustements de puissance dans les sites existants. L'exploitation d'un réseau WDM statique demande beaucoup de main-d'œuvre.
La planification du réseau et de la bande passante devrait être aussi simple que dans les réseaux SDH / SONET dans le passé. Dans la bande passante de l'anneau donnée, par exemple STM-16 ou OC-48, chaque nœud pourrait fournir autant de bande passante que nécessaire.
L'accès à l'ensemble de la bande passante était possible dans chaque ADM. L'extension de réseau, par exemple, l'introduction d'un nouveau nœud dans un anneau existant, était relativement facile et ne nécessitait aucune visite sur place des nœuds existants. Le schéma de réseau sur la gauche illustre ceci: Les systèmes d'interconnexion numérique sont reliés à plusieurs anneaux optiques SDH / SONET.
Les réseaux optiques reconfigurables agissent différemment: la bande passante peut être planifiée à la demande et la portée est optimisée car la puissance optique est désormais gérée par canal WDM. L'évolutivité augmente considérablement.
L'élément clé pour permettre un tel réseau optique reconfigurable est Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer (ROADM). Il permet de rediriger les longueurs d'onde optiques vers les interfaces client en un seul clic dans le logiciel. Les autres trafics restent inchangés. Tout cela est réalisé sans avoir besoin de rouler sur les sites respectifs pour installer des filtres ou d'autres équipements.
Réseau WDM reconfigurable avec ROADM
Les règles d'ingénierie WDM statiques et l'évolutivité peuvent être assez complexes (OADM dans chaque nœud).
- Pré-allocation de bande passante et de longueur d'onde
- Allocation de marge pour la structure de filtre fixe
- Gestion de l'alimentation insuffisante
- L'extension de réseau nécessite une régénération optique-électrique-optique (OEO)
Les réseaux SDH / SONET sont faciles à planifier.
- Accès à toute la bande passante sur chaque ADM
- Règles d'ingénierie simples (saut unique uniquement)
- Ajout facile de nouveaux éléments de réseau
Une couche optique reconfigurable permet ce qui suit.
- Planification de la bande passante à la demande
- Portée transparente étendue grâce à la gestion de l'alimentation par canal WDM
- Évolutivité sans succès
Les couches photoniques statiques sont constituées d'anneaux optiques séparés. Considérez un certain nombre de systèmes DWDM situés sur chacun de ces anneaux. Souvent, les informations ou les données restent simplement sur le même anneau, il n'y a donc pas de problème. Cependant, que se passe-t-il dans les cas où les données doivent être transmises à un autre anneau optique?
Dans les systèmes statiques, un grand nombre de transpondeurs est nécessaire partout où une transition entre les anneaux est nécessaire. En effet, chaque longueur d'onde qui passe d'un anneau à l'autre a besoin de deux transpondeurs: un de chaque côté du réseau. Cette approche entraîne des coûts élevés et beaucoup de planification initiale, compte tenu de l'allocation de la bande passante et des canaux.
Imaginons maintenant une couche photonique reconfigurable dynamique. Ici, il n'y a qu'un seul système DWDM formant l'interface entre deux anneaux optiques. Par conséquent, la régénération basée sur le transpondeur disparaît et le nombre de systèmes DWDM diminue. L'ensemble de la conception du réseau est simplifié et les longueurs d'onde peuvent désormais se déplacer d'un anneau à l'autre sans autre obstruction.
Toute longueur d'onde peut se propager vers n'importe quel anneau et vers n'importe quel port. La clé d'une telle conception de réseau entièrement flexible et évolutive, avec un passage optique du cœur à la zone d'accès, est le ROADM et le plan de contrôle GMPLS.
Simplifications grâce aux ROADM
Les ROADM simplifient le réseau et les processus du fournisseur de services ou du transporteur. Cette interaction résume certaines de ces simplifications. Après tout, nous devons garder à l'esprit que tous ces avantages se traduisent par une réduction du temps et des coûts. Mais ce qui est plus important, c'est qu'ils conduisent également à une satisfaction client accrue et, par ricochet, à la fidélisation de la clientèle.
La planification du réseau est considérablement simplifiée grâce aux ROADM. Considérez simplement le nombre considérablement réduit de transpondeurs, qui doivent être stockés dans l'entrepôt.
L'installation et la mise en service - par exemple, lors de la configuration d'une nouvelle longueur d'onde sur le réseau - nécessitent beaucoup moins d'efforts et sont beaucoup moins complexes. Les techniciens de service doivent uniquement visiter les sites finaux respectifs pour installer les transpondeurs et ROADM. Les multiplexeurs optiques fixes (FOADM) exigeaient une visite sur chaque site intermédiaire afin que les travaux d'installation et les correctifs puissent être effectués.
Les opérations et la maintenance sont grandement simplifiées lorsqu'un réseau optique dynamique est déployé. Le diagnostic optique peut être réalisé en quelques minutes plutôt qu'en quelques heures, comme c'était le cas auparavant. Les déficiences peuvent être détectées et effacées de manière dynamique au lieu de déclencher des roulages de camions vers des sites externes.
Avec le déploiement de lasers accordables et de ROADM incolores, la maintenance de l'usine de fibre est plus facile. Grâce à ces fonctionnalités, la fourniture de services est désormais plus facile que jamais. Comme pour les travaux d'installation et de mise en service, il est également beaucoup plus facile d'effectuer la maintenance du réseau et d'éventuelles mises à niveau.
Architecture ROADM
De nombreux avantages apportés par les ROADM à la conception et à l'exploitation du réseau ont été traités dans les sections précédentes. En voici quelques autres -
- Surveillance et nivellement de la puissance par canal pour égaliser tout le signal DWDM
- Contrôle total du trafic depuis le centre d'exploitation du réseau distant
Une question, cependant, est restée jusqu'à présent sans réponse: comment fonctionne un ROADM? Jetons un coup d'œil à quelques principes fondamentaux.
Un ROADM se compose généralement de deux éléments fonctionnels majeurs: un séparateur de longueur d'onde et un commutateur sélectif de longueur d'onde (WSS). Regardez le schéma fonctionnel ci-dessus: Une paire de fibres optiques à l'interface réseau n ° 1 est connectée au module ROADM.
La fibre transportant les données entrantes (du réseau) est acheminée vers le diviseur de longueur d'onde. Désormais, toutes les longueurs d'onde sont disponibles sur tous les ports de sortie du séparateur, dans ce cas 8. Le trafic local d'ajout / de retrait (longueurs d'onde) peut être multiplexé / démultiplexé avec un filtre de guide d'ondes matricé (AWG). L'utilisation d'un AWG implique une allocation et une direction de longueur d'onde fixes.
Le commutateur sélectif de longueur d'onde (WSS) joint sélectivement les différentes longueurs d'onde et les alimente à la sortie de l'interface réseau # 1. Les ports séparateurs restants sont connectés à d'autres directions de réseau, par exemple trois autres directions à un nœud de jonction à 4 degrés.
Note- Un des modules illustrés (boîte complètement grise) est nécessaire par direction de réseau à ce nœud. Ou pour être plus précis: dans un nœud de jonction desservant quatre directions (4 degrés), quatre de ces modules sont nécessaires.
Le ROADM Heart - le module WSS
Commençons par le signal WDM venant de la gauche. Il traverse la fibre optique par le haut et est dirigé vers un réseau de diffraction en masse. Ce réseau de diffraction en masse agit comme une sorte de prisme. Il sépare les différentes longueurs d'onde dans différentes directions, bien que la variation d'angle soit assez faible. Les longueurs d'onde séparées frappent un miroir sphérique, qui réfléchit les rayons sur un ensemble de systèmes micro-électromécaniques (MEMS). Chaque micro-interrupteur est frappé par une longueur d'onde différente, qui est ensuite renvoyée vers le miroir sphérique.
De là, les rayons sont renvoyés vers le réseau de diffraction de masse et envoyés vers la fibre optique. Mais c'est maintenant une fibre différente de celle avec laquelle nous avons commencé. Le signal de sortie à une seule longueur d'onde indique que cela s'est produit. Ce signal peut ensuite être combiné avec d'autres signaux de longueur d'onde unique pour remplir une autre fibre de transmission.
Il existe différentes versions disponibles - les mots-clés ici sont incolore, sans direction, etc.
ROADM - Degrés, incolores, sans direction et plus
| Terme | Explication |
|---|---|
| Degree | Le terme Degré décrit le nombre d'interfaces de ligne DWDM prises en charge. Un nœud ROADM à 2 degrés prend en charge deux interfaces de ligne DWDM. Il permet également d'ajouter / supprimer deux branches de toutes les interfaces de ligne. |
| Multi Degree | Les ROADM à plusieurs degrés prennent en charge plus de deux interfaces de ligne DWDM. Le nombre de branches d'ajout / suppression possibles est déterminé par le nombre de ports WSS. |
| Colorless | Un ROADM incolore permet l'attribution flexible de n'importe quelle longueur d'onde ou couleur à n'importe quel port. Les modules de filtrage doivent être connectés pour mettre en œuvre cette fonction. |
| Directionless | Un ROADM sans direction ne nécessite pas de reconnexion physique des fibres de transmission. Les restrictions sur les directions sont éliminées. Les ROADM sans direction sont déployés à des fins de restauration ou de réacheminement temporaire des services (par exemple en raison de la maintenance du réseau ou des besoins en bande passante à la demande). |
| Contentionless | Les ROADM sans contention éliminent le problème potentiel de la collision de deux longueurs d'onde identiques dans le ROADM. |
| Gridless | Les ROADM sans réseau prennent en charge diverses grilles de canaux ITU-T avec le même signal DWDM. La granularité du réseau peut être adaptée aux futures exigences de vitesse de transmission. |
Pour comprendre cette approche ROADM nivelée, voici quelques termes clés souvent utilisés en relation avec les ROADM.
Incolore
Les ROADM simples comprennent un WSS pour chaque direction, également appelé «un degré». Les longueurs d'onde sont toujours attribuées et des émetteurs-récepteurs fixes ajoutés / supprimés sont utilisés. Les ROADM incolores suppriment cette limitation: avec de tels ROADM, n'importe quelle longueur d'onde ou couleur peut être attribuée à n'importe quel port. Aucun roulis de camion n'est requis car la configuration complète est contrôlée par logiciel. Des modules de filtre doivent être mis en œuvre pour réaliser la fonction incolore.
Sans direction
Cela apparaît souvent en conjonction avec le terme «incolore». Une conception sans direction supprime une autre limitation ROADM. Le besoin de reconnecter physiquement les fibres de transmission est éliminé en utilisant des ROADM sans direction car il n'y a aucune restriction en ce qui concerne la direction, par exemple, vers le sud ou vers le nord.
Sans contention
Bien qu'incolores et sans direction, les ROADM offrent déjà une grande flexibilité, deux longueurs d'onde utilisant la même fréquence pourraient toujours entrer en collision dans un ROADM. Les ROADM sans contention fournissent une structure interne dédiée pour éviter un tel blocage.
Sans grille
Les ROADM sans réseau prennent en charge une grille de canaux de longueur d'onde très dense et peuvent être adaptés aux futures exigences de vitesse de transmission. Cette fonctionnalité est requise pour des débits de signal supérieurs à 100 Gbit / s et différents formats de modulations au sein d'un même réseau.
Quand sans direction
Les ROADM sans direction sont la conception ROADM la plus répandue car ils permettent l'ajout / la suppression d'une longueur d'onde à partir de la grille ITU prise en charge sur n'importe quelle interface de ligne. Dans le cas d'une variante sans direction uniquement, les ports d'ajout / suppression sont spécifiques à une longueur d'onde définie. En utilisant l'option incolore, les ports peuvent également être non spécifiques à la longueur d'onde.
La technologie sans direction est principalement déployée pour le réacheminement de la longueur d'onde vers d'autres ports selon les besoins à des fins de restauration. D'autres applications sont également possibles, par exemple, dans des situations de bande passante à la demande. Les ROADM qui ne prennent pas en charge la fonction sans direction sont soumises à certaines limitations en matière de flexibilité.
Quand incolore
Les ROADM incolores permettent le changement de longueurs d'onde d'un canal optique spécifique sans aucun recâblage physique. Un ROADM incolore peut être reconfiguré pour ajouter / supprimer n'importe quelle longueur d'onde de la grille ITU prise en charge sur n'importe quel port d'ajout / de suppression. La longueur d'onde ajoutée / supprimée peut changer (interface DWDM réglable). Cela permet -
Flexibilité améliorée pour l'approvisionnement en longueur d'onde et la restauration de la longueur d'onde
Commutation de restauration, commutation directionnelle et changement de couleur
Le principal avantage des ports d'ajout / de retrait incolores en combinaison avec les interfaces de ligne DWDM accordables est la flexibilité accrue pour la fourniture de longueur d'onde et la restauration de la longueur d'onde. Syntonisation automatique à la prochaine longueur d'onde libre sur un chemin optique demandé.
L'un des derniers bits de l'automatisation complète du réseau optique est le déploiement de ROADM incolores. L'utilisation de tels ROADM permet l'ajout / la suppression de n'importe quelle longueur d'onde de la grille ITU prise en charge sur n'importe quel port d'ajout / de suppression. La longueur d'onde sur le port peut changer car des émetteurs-récepteurs accordables sont utilisés comme frontaux optiques.
L'approvisionnement et la restauration de la longueur d'onde sont encore plus faciles qu'auparavant. Lorsqu'une longueur d'onde est occupée, le système peut régler automatiquement l'émetteur-récepteur sur la prochaine longueur d'onde libre disponible. Les ROADM offrent la possibilité d'utiliser des fonctions d'ajout / de suppression fixes et incolores au sein du même nœud ROADM.
Quand sans contention
Les ROADM sans contention peuvent ajouter / supprimer n'importe quelle longueur d'onde à n'importe quel port d'ajout / de retrait sans aucune grille de contention sur n'importe quel port d'ajout / de retrait. Une couleur de longueur d'onde dédiée peut être ajoutée / supprimée plusieurs fois (à partir de différentes interfaces de ligne DWDM) sur la même branche d'ajout / de suppression. Si seulement 8 ports d'ajout / de retrait sont équipés, il doit être possible de déposer la même longueur d'onde à partir de 8 directions de ligne différentes sur les 8 ports d'ajout / de retrait. Tant que des ports d'ajout / de suppression gratuits sont disponibles, le nœud ROADM doit pouvoir ajouter / supprimer n'importe quelle longueur d'onde de / vers n'importe quelle interface de ligne.
La combinaison des fonctionnalités incolore, sans direction et sans contention (CDC) offre le niveau ultime de flexibilité.
Lorsque Gridless
Les nœuds ROADM sans réseau prennent en charge différentes grilles de canaux ITU-T dans le même signal DWDM. La bande passante du réseau peut être provisionnée par canal.
La fonction sans réseau est requise pour les réseaux fonctionnant à des débits de données supérieurs à 100 Gbit / s ou pour les réseaux fonctionnant avec différents schémas de modulation. Il est destiné aux réseaux de nouvelle génération avec des interfaces de ligne cohérentes. Différents débits de données exigent des exigences de longueur d'onde différentes en fonction du schéma de modulation et du débit de données.
Les vitesses de transmission augmentent et les schémas de modulation deviennent de plus en plus complexes. Plusieurs technologies de modulation peuvent désormais être mixées sur une seule fibre optique. Tout cela renvoie à la technologie ROADM et génère les exigences pour les ROADM sans réseau. Ces ROADM fonctionnent sur une grille de fréquences dense et permettent un approvisionnement par canal de la bande passante. Les canaux de données exigent désormais différentes longueurs d'onde en fonction de leur schéma de modulation et de leur débit de données.
Les applications typiques sont des réseaux fonctionnant avec des débits de données supérieurs à 100 Gbit / s ou exécutant différents schémas de modulation en parallèle. Cette dernière situation peut, par exemple, exister facilement lors du déploiement de technologies de transmission cohérentes.