100G OTN : une tendance future dans la construction de réseaux backbone IDC

Combiné à la demande de développement du service IDC, ce document analyse la situation actuelle du développement 100G OTN (Réseau de transport optique), les technologies clés, le fonctionnement et la maintenance des équipements et d'autres aspects. Il estime que la construction du réseau 100G OTN sera une tendance de développement importante de la future construction du réseau fédérateur de diffusion. 

Tendance de développement de la technologie IDC

Aujourd'hui, les technologies émergentes telles que le cloud computing et l'Internet des objets sont en plein essor. En outre, avec la popularité continue des utilisateurs du haut débit à accès fixe, le déploiement à grande échelle des services vidéo HD et l'émergence d'un grand nombre d'applications haut débit, la demande de bande passante des réseaux de transmission dorsaux continuera de croître rapidement. Les statistiques de l'OIF montrent que le taux de croissance annuel moyen du trafic des opérateurs de réseaux à large bande est bien supérieur au taux de croissance de leurs revenus. Les opérateurs doivent réduire le coût de transport par unité de trafic pour alléger la pression sur les revenus. L'amélioration de la capacité de transmission du système est le moyen le plus efficace de réduire le coût total de possession. Après plusieurs années d'efforts, la norme 100G a été achevée et la technologie a fait une percée. Les fabricants d'équipements grand public ont lancé des produits 100G et l'ère 100G est arrivée.

Analyse de 100G Technologie de base OTNs

• Technologie de modulation de ligne 100G OTN

 La transmission longue distance de l'OTN est principalement limitée par les limitations physiques suivantes : OSNR, dispersion, effet non linéaire et PMD. Ces contraintes physiques sont étroitement liées au débit du signal de modulation. Plus le taux de modulation est élevé, plus l'influence est évidente.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) est le meilleur choix pour le mode de modulation 100G car le débit binaire du signal 100G est de 112Git/s ou plus. Si la modulation QPSK est directement adoptée, des exigences techniques très élevées seront mises en avant pour les composants optiques/électriques du système. Par conséquent, un schéma multiplexé de polarisation optique est introduit. Le multiplexage de polarisation utilise deux états de polarisation optique indépendants pour acheminer des services à 56 GHz. Chaque état de polarisation adopte la modulation QPSK, ce qui peut encore réduire le débit en bauds à 28 Gbit/s. Ainsi, les exigences de bande passante des dispositifs optiques/électriques peuvent être réduites, et la consommation d'énergie et le coût du système peuvent être réduits.

Plus précisément, à l'extrémité de transmission, le signal 100G est divisé en quatre signaux à faible vitesse. Avec les surcharges OTN et FEC, chaque signal est de 28 Gbit/s. La lumière émise par le laser est décomposée en états de polarisation verticale et horizontale. L'utilisation de deux états de polarisation avec la même fréquence pour transporter des signaux peut réduire le débit de moitié, réduire la bande passante et s'adapter à un espacement de canaux plus compact. QPSK utilise quatre phases de transmission pour moduler le signal optique de chaque état de polarisation. Ensuite, les signaux optiques modulés QPSK des deux états de polarisation seront couplés et sortis ensemble. Le multiplexage de polarisation (PM) et QPSK réduisent le taux de modulation à 1/4, afin de réduire le coût du système 100G.

100G Schéma de transmission cohérent DWDM

• Réception cohérente et technologie DSP

En raison du changement aléatoire de l'état de polarisation du signal optique PM-QPSK après une transmission longue distance, il existe une différence de fréquence et une différence de phase entre l'oscillateur optique local à l'extrémité de réception et le signal optique reçu. La solution mature consiste à utiliser la technologie de traitement du signal électrique (DSP) à grande vitesse pour traiter le signal reçu. En utilisant une technologie avancée complexe de traitement et de compensation des signaux électriques, la tolérance PMD et la tolérance CD du système 100G peuvent être meilleures que celles du système 10G, réduire les coûts de transmission introduits par PMD et CD et avoir une sensibilité de réception optique élevée.

Par rapport à la réception directe NRZ, la technologie de compensation DSP peut améliorer la tolérance OSNR à près de 6 dB. En utilisant la technologie de compensation DSP, la tolérance de dispersion du système peut atteindre 40000-60000ps/nm et la tolérance PMD peut atteindre 25-30ps, afin de réaliser un déploiement de réseau plus simple.

• 100Gtechnologie de module CFP côté client

IEEE définit le débit de 100GE à 103.125 Gb/s. IEEE et ITU-T définissent quatre interfaces de couche physique de 100GE. Bien que les normes pertinentes du côté client 10x10G soient toujours en discussion, l'OIF a défini que le module optique enfichable à chaud côté client 100G CFP a 4 longueurs d'onde (4×25G, 100GBASE-LR4/ER4) et 10 longueurs d'onde (10×10G， 100GBASE-LR10/ER10). Parmi eux, 100GBASE-LR4 CFP et 100GBASE-LR10 CFP ont été largement utilisés dans les routeurs à grande vitesse, les commutateurs et les clients des systèmes WDM. De plus, le module côté client 100G CFP adopte la technologie d'intégration photonique (PIC) pour réaliser un petit volume et une faible consommation d'énergie.

FibreMall PCP 100G LR4 module

Dans le système 100G WDM/OTN, les modules côté client encapsulés CFP sont largement utilisés pour accéder aux services 100GE ou OTU4. 100GBASE-LR4 et 100GBASE-LR10 sont les plus utilisés. Cependant, les technologies 100GBASE-ER4 et 100GBASE-ER10 ne sont pas matures et doivent encore être développées.

Les avantages de la technologie 100G OTN

Du développement rapide de la RTO 100G chaîne de l'industrie et l'application mature de la technologie, le moment est venu de mettre en place le réseau fédérateur de 100G OTN dans le système de diffusion.

La technologie -100G OTN réalise le bon fonctionnement des grands pipelines

La clé de l'utilisation efficace du pipeline 100G est la capacité OAM fine et complète du pipeline lui-même. Le réseau SDH/SONET ne peut fournir qu'une capacité de surveillance de connexion (TCM) de niveau 1, tandis que le réseau WDM n'a pas de capacité de surveillance et de gestion au niveau du canal, de sorte que la gérabilité du réseau et la sécurité du service sont médiocres. Et OTN fournit des octets supplémentaires riches pour faire passer l'alarme de surveillance à la longueur d'onde/sous-longueur d'onde, afin de réaliser la perception active du canal de longueur d'onde vers le service. En outre, OTN peut fournir une fonction de surveillance de connexion de niveau 6 et peut réaliser une gestion fine au niveau des canaux hiérarchiques et segmentés pour les scénarios d'application de plusieurs opérateurs, plusieurs fabricants d'équipements et plusieurs sous-réseaux.

-100G La technologie OTN a un mécanisme de protection parfait

La technologie 100G OTN a une protection complète de la couche optique et de la couche électrique, ce qui peut grandement améliorer la fiabilité 100G. La norme OTN définit une variété de mécanismes de protection au niveau du réseau, tels que la protection de ligne optique, la protection de canal optique, la protection SNCP, la protection ODUK1+1, la protection de réseau en anneau ODUk, etc.

En termes de protection de la couche optique, la protection du canal optique 1+1 est couramment utilisée. La fonction de sélection simultanée du disque unique OCP est utilisée pour des signaux clients simultanés sur différents canaux de longueur d'onde afin d'éviter une interruption de service causée par une seule défaillance OTU.

En termes de protection de la couche électrique, 100G OTN utilise généralement la protection ODUK 1+1 pour réaliser une réception sélective simultanée via le croisement des couches électriques, et le temps de commutation de protection est inférieur à 50 ms.

-100G OTN peut réaliser un roulement efficace de plusieurs services

Depuis son développement, OTN a pleinement possédé des caractéristiques de roulement à large alésage. Les produits OTN améliorés par paquets ont des capacités de traitement telles que le croisement ODUk, la commutation de paquets, le croisement VC et le croisement och, et peuvent réaliser une transmission unifiée des services TDM et par paquets.

OTN a la capacité de transport unifiée de SDH, OTUK, service Ethernet, service FC, service CPRI et service PON, ainsi que diverses interfaces côté client prenant en charge les services ci-dessus. Par conséquent, l'industrie pense généralement que 100G OTN est la meilleure technologie pour faire correspondre divers ports de service et résoudre le transport multiservice.

En résumé, les avantages du 100G OTN pour la construction, l'exploitation et la maintenance du réseau comprennent principalement :

1. La conception de la compensation de dispersion optique et du démultiplexage de polarisation sur la ligne de transmission est simplifiée et la conception de la ligne est plus simple ;
2. Il élimine la dépendance à la fibre optique à faible PMD et convient à la fibre optique de transmission de diverses spécifications pour faciliter la mise à niveau du débit de la fibre optique ;
3. Élimine l'influence de l'effet non linéaire de la fibre optique DCF de la ligne de transmission, réduit le nombre d'amplificateurs de ligne et l'influence du bruit ASE, réduit le coût de la ligne et améliore la capacité de transmission longue distance du système ;

Double transpondeur 100G OTN

4. Le délai de transmission de la ligne est réduit. Selon le calcul du retard de la fibre optique 1us de 5 km, la réduction du retard provoquée par l'élimination de la fibre optique DCF est très considérable, ce qui est d'une grande importance pour l'environnement d'application sensible au retard ;
5. Le temps de récupération de la protection est inférieur à 50 ms (différent du système 40G) L'algorithme de compensation de dispersion adaptative de traitement du signal numérique 100G converge rapidement et répond pleinement aux exigences de délai de récupération au niveau de la porteuse.

Fibres Centre commercial100G OTN aide au développement du réseau IDC

En 2022, l'échelle d'approvisionnement du 100G OTN pour les opérateurs IDC deviendra de plus en plus grande et la chaîne industrielle 100G OTN arrivera progressivement à maturité. Comparé à 10G/40G, le coût de construction deviendra de plus en plus évident. En outre, la maturité de la technologie de base 100G, les avantages exceptionnels de la gestion du réseau et la maintenance pratique du système à un stade ultérieur feront de la construction du réseau 100G OTN une tendance de développement importante de la construction de réseaux fédérateurs de radio et de télévision.