Lors de la conception d'interconnexions réseau entre centres de données, les propriétaires de centres de données privilégient des critères tels que la bande passante élevée, la faible latence, la haute densité, le déploiement rapide, la simplicité d'exploitation et de maintenance, ainsi qu'une grande fiabilité. Actuellement, la technologie OTN à large bande passante est principalement contrôlée par quelques grands fabricants d'équipements de télécommunications (les puces sont traitées séparément), comme Huawei, ZTE et Aran. Leurs principaux clients étant les opérateurs de télécommunications traditionnels, les caractéristiques des produits OTN sont conçues pour répondre à leurs besoins spécifiques. De ce fait, l'utilisation croissante de l'OTN dans les réseaux d'interconnexion de centres de données (DCI) au sein de l'industrie Internet engendre de nombreuses incohérences.
Les équipements OTN présentent les mêmes caractéristiques que les équipements DCI : coûts d'exploitation élevés, forte capacité d'exploitation et de gestion des actifs (OAM) du réseau, capacités de planification et de multiplexage de différentes granularités de bande passante, tolérance aux pannes de ligne sur de longues distances et utilisation du courant continu basse tension. Ils se caractérisent également par une faible consommation d'énergie.
1. Des capacités de dépenses importantes exigent que le personnel d'exploitation et de maintenance soit plus professionnel, s'appuie davantage sur le soutien technique des fabricants et dispose d'une technologie plus fermée.
2. Des capacités OAM puissantes, des normes incohérentes, une interconnexion plus difficile et plus indépendante avec les réseaux croisés et des fonctions inutiles entraînent également des coûts de transmission et d'exploitation plus élevés pour le réseau DCI.
3. Les différentes capacités de planification des granules rendent la structure du cadre d'encapsulation de service plus complexe et les octets plus imbriqués.
4. La tolérance aux pannes sur les lignes longue distance complexifie l'algorithme FEC, augmente la surcharge et allonge le temps de traitement.
5. Le mode d'alimentation 48 V CC des équipements OTN diffère de celui des baies standard 19 pouces 220 V CA (ou 240 V CC) utilisées dans la plupart des centres de données. L'installation est complexe et nécessite une transformation de l'alimentation dans la salle informatique.
6. Les équipements OTN traditionnels sont volumineux et ne conviennent pas à une installation dans des armoires standard. De plus, leur densité de capacité est limitée. Toute extension ultérieure s'avère complexe et nécessite le déplacement ou la reconstruction des armoires.
Actuellement, notre réseau DCI sert principalement à assurer l'interconnexion des données entre centres de données. Les principales caractéristiques de notre modèle économique sont les suivantes : exigences de bande passante unifiées et uniformes, bande passante élevée, services inter-centres de données (notamment IDC multi-actifs et services Big Data), faibles exigences de latence et exigences élevées de stabilité du réseau. Par ailleurs, en raison du manque de personnel qualifié et technique dans le secteur d'Internet, l'exploitation et la maintenance des réseaux DCI doivent être extrêmement simples. Le développement exponentiel d'Internet réduit les exigences relatives aux cycles de construction et d'extension (le cycle d'extension des réseaux OTN des opérateurs est généralement de six mois à un an, tandis que celui des réseaux DCI propres à Internet est de un à trois mois). Il est donc impératif de réduire les délais à tous les niveaux.
Par conséquent, OTN offre une solution utilisable pour les infrastructures de communication distribuée (ICD), mais n'est en aucun cas la solution la plus adaptée. Face à l'essor des réseaux ICD, le besoin de solutions appropriées se fait de plus en plus sentir afin de résoudre les problèmes rencontrés, qu'il s'agisse des coûts, de la construction, de l'exploitation ou de la maintenance. Ces problèmes se résument aux six exigences fondamentales des réseaux ICD : large bande passante, faible latence, haute densité, déploiement rapide, facilité d'exploitation et de maintenance, et haute fiabilité.
1. Le réseau de transmission DCI, contrairement aux opérateurs, ne propose pas une grande variété de granularités de bande passante. Ses granularités sont plus simples : on utilise couramment 10G ou 100G, et à l’avenir 200G/400G, etc. Il n’est donc pas nécessaire d’opter pour une bande passante plus large à des granularités supérieures. La portée du réseau DCI étant généralement limitée, un système 400G basé sur la modulation biporteuse PM-16QAM 200G permet une distance de transmission sans relais électrique d’environ 500 kilomètres (contre environ 200 kilomètres pour la PM-64QAM). Ainsi, la transmission du réseau dorsal métropolitain DCI n’est pas limitée par la distance.
2. Faible latence : les exigences métiers DCI, notamment avec le cloud computing pour mutualiser les ressources et les datacenters multi-actifs, imposent une latence de l'ordre de la microseconde. Le temps de transmission des données doit donc être minimal, idéalement inférieur à la vitesse de la lumière. Il convient d'éliminer les traitements de données superflus et de réduire le nombre de chemins de transmission. Par exemple, la suppression de la fonction SD-FEC utilisée par l'OTN 100G permet de gagner 200 microsecondes sur une liaison directe, et la suppression de l'encapsulation OTN inter-niveaux permet d'économiser plusieurs dizaines de microsecondes. L'utilisation rationnelle d'une topologie en étoile pour les services critiques garantit le chemin le plus court. Bien entendu, la coopération avec MPLS et la QoS au niveau IP contribue également à optimiser la latence au niveau du transfert des données.
3. Haute densité : un seul module U ou 2U peut atteindre une bande passante jusqu'à T. Le découplage des couches optiques DWDM et de signal électrique améliore la densité d'interface du dispositif et réduit la taille du module optique. Par exemple, l'utilisation de modules optiques QSFP28 permet d'améliorer considérablement la capacité d'accès 100G d'un seul dispositif, et l'utilisation de modules CFP2 côté ligne permet d'améliorer la bande passante de transmission globale. Un module 1U peut ainsi atteindre 1,6T ou 3,2T. De nombreux produits similaires sont actuellement disponibles sur le marché, proposés par des entreprises telles qu'ADVA, Coriant et Ciena. Huawei a également lancé des produits 902. Cependant, à l'heure où nous écrivons ces lignes, les tests d'accès réseau du ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information ne sont pas encore terminés. La haute densité engendre une consommation d'énergie et une dissipation thermique importantes. Par conséquent, la méthode de dissipation thermique OTN d'origine, basée sur une circulation d'air latérale et verticale, doit être abandonnée.
Exigences de refroidissement de l'appareil.
4. Déploiement rapide : grâce à l’utilisation du rack IDC 19 pouces standard actuel, similaire au format des serveurs courants, et à l’alimentation directe en 220 V CA, il n’est plus nécessaire de modifier l’alimentation ni l’armoire. Les produits peuvent ainsi être installés immédiatement après leur arrivée dans la salle informatique et configurés après simple branchement. Cette méthode permet une réception rapide et efficace, grâce à une procédure standardisée.
5. Simplicité d'exploitation et de maintenance : le modèle économique DCI exige une faible distance entre les centres de données, ce qui réduit la complexité de la gestion. Les fonctions OAM et autres ne sont pas essentielles, et la complexité du traitement est allégée. L'efficacité de la transmission et du traitement des données s'en trouve améliorée, et le système est plus fermé et plus exigeant technologiquement. La connexion directe des signaux via Ethernet élimine la complexité des réseaux OTN, permettant ainsi aux ingénieurs réseau IP traditionnels d'exploiter et de maintenir le système DCI. Grâce à l'intégration de nouvelles interfaces nord telles que le modèle YANG, l'API REST et Netconf, la gestion des équipements de transmission DCI et celle des équipements réseau IP sont désormais assurées par une interface unique, permettant une gestion de réseau centralisée et unifiée.
6. Les technologies de routage et de protection multiphysiques à haute fiabilité, indépendantes de la couche supérieure, continueront de jouer un rôle dans le réseau de transmission DCI. Les défaillances au niveau de la liaison sous-jacente ne devraient avoir aucun impact sur les services, sauf en cas d'interruption complète. L'impact perçu peut se traduire par une commutation de protection, une gigue de liaison, une augmentation du délai, etc.
Date de publication : 13 février 2023