DWDM et OTN sont deux systèmes techniques développés ces dernières années grâce à la technologie de transmission par répartition en longueur d'onde : le DWDM peut être considéré comme l'ancien PDH (transmission point à point), et les services en ligne et hors ligne sont assurés sur l'ODF par des câbles de liaison ; l'OTN est similaire au SDH (réseau multi-types), avec une fonction d'interconnexion (qu'il s'agisse de l'interconnexion de la couche électrique ou de la couche optique).
Avec l'accélération continue du déploiement du tout IP, l'OTN est aujourd'hui la technologie dominante lors du choix des équipements en phase initiale de construction de réseau, que ce soit pour les réseaux nationaux, provinciaux ou les systèmes WDM locaux. Les équipements OTN ont progressivement remplacé les équipements DWDM grâce à leurs avantages spécifiques (à l'instar des équipements SDH qui ont remplacé les équipements PDH). En tant que technologie et produit novateurs, l'OTN est devenu un enjeu majeur pour l'industrie. Cet article analysera et comparera les équipements et technologies DWDM et OTN.
1. Concepts de base du DWDM et de l'OTN
Face à l'évolution des exigences et de la granularité des services, il est nécessaire de multiplexer des services à haute résolution sur fibres optiques (monofilament ou bifibres) puis de les répartir sur différentes longueurs d'onde pour la transmission longue distance. La technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) s'est imposée comme une solution adaptée aux besoins actuels.
Le multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) consiste à multiplexer des signaux optiques de différentes longueurs d'onde sur une même fibre optique pour leur transmission. La technologie WDM est une technologie de répartition en longueur d'onde traditionnelle et éprouvée depuis plus de dix ans. Elle se décline en deux spécifications : le multiplexage par répartition en longueur d'onde clairsemé (CWDM), avec un grand intervalle de longueur d'onde (20 nm), et le multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM), avec un petit intervalle de longueur d'onde (inférieur ou égal à 0,8 nm). Du fait de la courte distance de transmission du CWDM, de nombreux dispositifs DWDM sont déployés dans les réseaux de transmission existants des différents opérateurs.
Le système DWDM ouvert se compose des éléments suivants : l’OTM assure le chargement et le déchargement des services pour la station terminale de ligne optique ; l’OA effectue le traitement d’amplification par relais optique pur du signal multiplexé pour la station d’amplification de ligne optique ; l’OTU assure la conversion de la lumière du signal de longueur d’onde non standard vers la lumière du signal de longueur d’onde standard conformément à la norme G.694.1(2) ; l’OMU/ODU effectue le multiplexage/démultiplexage de la lumière du signal de longueur d’onde fixe G.694.1(2) ; l’OBA (amplificateur de puissance) améliore la puissance du signal optique combiné en augmentant la puissance optique de sortie de chaque longueur d’onde ; et l’OPA (préamplification) améliore la sensibilité de réception de chaque longueur d’onde en augmentant la puissance optique du signal multiplexé d’entrée.
L'OTN (Optical Transport Network), également appelé OTH (Optical Transport Hierarchy) au sein de l'UIT-T, est un réseau de transport optique. Développé à partir de la technique traditionnelle de répartition en longueur d'onde, il combine les avantages du DWDM (Digital Wavetransmission Multi-DisplayPort) et du SDH (Software-Defined High-Defined). Il intègre les atouts du traitement optique et électrique, offre une capacité de transmission élevée, une interconnexion transparente de bout en bout en longueur d'onde et en sous-longueur d'onde, ainsi qu'une protection au niveau de la porteuse. C'est une technologie de choix pour la transmission de services haut débit à fort volume de données. Ces cinq dernières années, les opérateurs ont déployé à grande échelle des équipements OTN sur divers réseaux de transmission.
2. Comparaison des caractéristiques techniques des technologies DWDM et OTN
Bien que le système DWDM améliore considérablement l'efficacité de transmission des fibres optiques et prenne en charge la transmission de services à haute résolution, les limitations de la technologie de répartition en longueur d'onde imposent une configuration point à point des longueurs d'onde, empêchant tout ajustement dynamique. Le taux d'utilisation des ressources reste faible et la flexibilité d'ajustement des services est insuffisante. Les flux d'activité sont modifiés et leur adaptation s'avère complexe. La planification des services DWDM repose principalement sur une planification physique au niveau du répartiteur optique (ODF). La gestion du réseau se limite à la surveillance des performances de la couche optique (avec un volume de données et des informations de gestion réduits), ce qui limite les possibilités de dépannage et complexifie la maintenance.
L'OTN hérite de la capacité de transmission élevée du DWDM et offre des capacités flexibles de planification et de protection optoélectroniques conjointes. Grâce à l'introduction des technologies ROADM et OTH, ainsi que de l'encapsulation et du plan de contrôle G.709, elle résout les problèmes des réseaux WDM traditionnels, notamment l'absence de planification des services par longueur d'onde/sous-longueur d'onde, la faible capacité de mise en réseau et la faible protection. La couche électrique met en œuvre une planification basée sur les sous-longueurs d'onde (telles que les bandes GE, 2,5G, 10G, 40G et 100G), tandis que la couche optique s'appuie principalement sur les longueurs d'onde 10G, 40G ou 100G, garantissant une utilisation optimale de la bande passante. Elle dispose d'une importante capacité de surcharge et sa fonction OAM/P est plus performante que celle du WDM.
De plus, les technologies OTN et DWDM peuvent être utilisées conjointement au niveau de la couche optique ; la différence réside dans le fait que l’OTN possède une sous-trame de couche électrique. Par conséquent, certains équipements DWDM du réseau existant sont complétés par des sous-trames de commutation électronique et mis à niveau vers l’OTN.
3. Comparaison des réseaux DWDM et OTN
La mise en réseau mixte OTN et DWDM entraînera la perte des avantages de l'OTN (la structure de trame est différente du WDM traditionnel, et la connexion aura un impact).
Étant donné que le cross-connecteur optique OTN est principalement mis en œuvre par le module ROADM (chargé d'un commutateur WSS), compte tenu du prix élevé du ROADM, les OM/OD et OADM sont utilisés pour former un réseau en anneau et un réseau en chaîne dans le réseau OTN.
Pour les réseaux enchaînés (tels que les lignes interurbaines longue distance), les avantages de l'OTN ne sont pas nécessairement pleinement manifestes en raison des services intermédiaires et des méthodes de protection relativement fixes, mais il existe tout de même des avantages sous certains aspects (une efficacité de canal élevée conduit à des coûts inférieurs à ceux du WDM traditionnel). Le réseau interurbain actuel utilise principalement le DWDM et l'OTN pour la mise en réseau superposée.
Pour un réseau local, les services devant être fréquemment connectés, la structure du réseau étant régulièrement modifiée et planifiée, et la méthode de protection devant être adaptée avec souplesse, le WDM traditionnel ne peut répondre à ces exigences. Les avantages du réseau OTN sont donc évidents.
OTN offre la possibilité de gérer chaque longueur d'onde sur chaque fibre, et OTN peut mieux s'adapter aux évolutions futures du réseau.
4. Comparaison des services de transmission DWDM et OTN
La demande de commutation électrique OTN découle de l'émergence du débit 10G sur une seule bande passante. Lorsqu'un canal atteint 10G, son OTU peut transporter 4 x 2,5G, soit 8 à 9 GE ; le DWDM utilise une méthode point à point. Si la demande de service est faible, l'investissement dans les OTU semble superflu. C'est pourquoi il est nécessaire d'introduire une fonction de commutation similaire à celle du SDH sur le DWDM, afin de faire évoluer la fonction de commutation électrique de l'OTN.
L'OTN possède une capacité de croisement électrique, c'est-à-dire une capacité de sous-débit par canal (similaire à la SDH). Parallèlement, le croisement optique et le croisement électrique sont indépendants l'un de l'autre. Un système possédant une capacité de croisement optique mais pas de croisement électrique, ou inversement, peut être qualifié d'OTN.
En raison des différences dans les modèles de construction de réseau (coût, particule de service et sens du flux), la méthode de croisement électrique est principalement utilisée en Chine, et la méthode de croisement optique est principalement utilisée à l'étranger.
5 Conclusion
L'analyse et la comparaison précédentes montrent que les technologies OTN et DWDM diffèrent considérablement, tant sur le plan technologique que sur celui des applications. Du point de vue de la capacité d'interconnexion, de la granularité des services et de la flexibilité du réseau, l'OTN est très performant et répond mieux aux besoins futurs d'interconnexion des réseaux.
Grâce à la transparence de la transmission des services du système OTN, à sa forte capacité de correction d'erreurs, à sa capacité de planification flexible des couches optiques/électriques, à sa capacité de gestion de la maintenance et à l'évolutivité de la capacité des équipements (les équipements 80*100G sont désormais commercialisés), l'introduction d'équipements OTN dans divers réseaux de transmission est devenue inévitable.
Date de publication : 25 octobre 2022