Dwdm.pdf

Préparé par : Larbi DOUBAJI [email protected] ©[email protected]

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Objectifs du cours À l'issue de ce cours, vous serez capable de:

Comprendre le principe du réseau WDM Maitriser le principe de fonctionnement et les caractéristiques des divers types d'amplificateurs optiques Faire la différence entre les CWDM & DWDM Acquérir les connaissances de base et les technologies clés du système WDM Faire le design d’une liaison DWDM

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Plan du Cours La technologie WDM Structure d’une liaison WDM Type des réseau WDM Design d’une liaison WDM Hierarchie OTN

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Technologie WDM La technologie WDM « WDM: Wavelength Division Multiplexing » repose sur le principe du multiplexage optique. Le principe consiste à transporter plusieurs signaux sur un brin de fibre optique. Chaque signal est coloré, c'est‐à‐dire placé sur une longueur donnée grâce à un transpondeur. Puis via un multiplexeur optique, toutes les longueurs d’onde sont envoyées sur le même brin de fibre optique. A l’autre extrémité, un démultiplexeur va séparer les longueurs d’onde les unes des autres, puis un transpondeur va reconvertir le signal en canal gris.

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L’évolution du réseau transmission

WDM: wavelength division multiplexing

TDM:time division multiplexing

SDM:Space division multiplexing

WDM TDM

SDM ©[email protected]

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L’évolution du réseau transmission #1 #2 #3 #4

#1 #2 #3 #4

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L’évolution du réseau transmission

Il a commencé comme ça .... Une voie, circulation ralentie (E1, E3,STM1….)

Des systèmes plus récents vous donnent ceci .... Circulation rapide (STM4,STM‐ 16,STM‐64, 10GE), mais toujours une seule voie

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Avec DWDM vous obtenez ça….. Jusqu'à 160 voies, chaque utilisateur peut courir à toute vitesse à partir de 100 Mbps à 100 Gbps

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SDM vs WDM

Régénerateur éléctrique

Emetteur

Récepeteur

λ1 T

Multiplexeur electrique

TDM: Regénérateur éléctrique pour une Seule longueur d’onde

R

Démultiplixeur electrique

λ1 λ2 λN

DWDM: OA amplificateur optique pour plusieurs longueurs d’onde Sur une seule fibre

λ1 λ2

λ1 λ2 λN Multiplexeur Optique ©[email protected]

OA

λN Demultiplexeur optique 8

SDM vs WDM Large transparent transmission capacity greatly saves fiber resources.

Chaque longueur d’onde peut transporter differents signaux: SDH 2.5Gbps, 10 Gbps, ATM, IP. La technologie WDM plusieurs fibre virtuel dans une fibre physique

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SDM vs WDM

SDH

WDM Electrical Regenerator Light Amplifier

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Gain apporté par le WDM

Hypothèses: liaison de N+1 bonds de 100km, M canaux à transporter. Terminal

Ligne de N Amplificateur

Terminal

En technologie classique SDM + répéteurs, il faut: M fibres + MxN répéteurs en ligne

En technologie WDM + répéteurs, il faut: 1 fibre et MxN répéteurs en ligne

En technologie WDM avec amplificateurs optiques, il faut: 1 fibre et N amplificateurs.

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Le répéteur régénérateur

Émetteur TX

•

•

Récepteur

Ligne 3R

3R

RX

Pour les liaisons longue distance dont le budget est excessif, il faut intercaler des relais ou répéteurs‐régénérateurs. Ces équipements ont pour fonction de : – Rehausser le niveau du signal donc le réamplifier. – Remettre en forme le signal déformé par les distorsions. – Resynchroniser le signal. En anglais, le répéteur‐régénérateur est souvent appelé 3R regenerator (Reamplification/Reshaping/Retiming) ©[email protected]

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Intérêts du WDM • Intérêt technique – Méthode simple pour augmenter la capacité des artères optiques du réseau de transmission – Pas de fibres supplémentaires à poser – Réduction du nombre d’équipements de ligne

• Intérêt économique – Possibilité d’utiliser les fibres déjà posées – Possibilité de construire le réseau en plusieurs étapes – Coûts de réalisation réduits de façon globale (moins d’équipements, pas de travaux de génie civil, …. )

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Les applications du WDM Deux grands domaines d’application: – Les réseaux longue distance. – Les réseaux métropolitains.

Accès

PDH/SDH/ Ethernet

Metro (Backhauling)

Réseau Dorsal (Backbone ,Long distance)

SDH, WDM ©[email protected]

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Solution WDM WDM = “ Wave Division Multiplexing” La lumière est composée de couleurs, chaque couleur présentant une fréquence distincte.

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Solution WDM

Chaque couleur (longueur d’onde) peut être utilisée comme une onde porteuse. Les différentes longueurs d’ondes sont transportées sur la même paire de fibres

Chaque longueur d’onde peut être considérée comme une “fibre virtuelle”

Chaque longueur d’onde peut être considérée comme une “fibre virtuelle” Chaque longueur d’onde est contrôlée par un laser “coloré”

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Solution WDM Les longueurs d’ondes sont indépendantes du type de trafic à transporter Optical Fibre

ATM Gigabit Ethernet Fibre Channel SDH

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Emplacement de la couche WDM dans le réseau de transport

IP ATM SDH DWDM Physical Fiber

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Types de WDM

CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing

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Types de WDM

CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing DWDM: Dense Division Multiplexing LargeWavelength interval: ( 20nm ) 1200nm-1700nm Advantage：Coût n’est pas élévé Inconvinient： Faible capacité Applications： Courte distance,

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La technologie DWDM La technologie WDM est dite dense (DWDM) lorsque l'espacement utilisé est égal ou inférieur à 100 GHz.

Power (dBm) wavelength interval ：0.4～2nm

1530 – 1565 nm

λ(nm)

Les systèmes WDM / DWDM les plus commercialisés aujourd' hui comportent 8, 16, 32, 80 et 160 canaux optiques.

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Les Bandes utilisées dans DWDM

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Les Bandes utilisées dans DWDM

Atténuation (dB/Km)

Les Bandes utilisées dans WDM

0.2 dB/Km

850 nm 353 THz

1300 nm 230 THz

1550 nm 193 THz

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Longueur d’onde féquence

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Les Bandes utilisées dans WDM

α dB/km

Bande C : 15301530-1565 nm Bande L : 15651565-1625 nm

2

0,2 dB/km 0

λ µm 1,53

λ1

1,55

1,57

..............

λn

1565 nm

1530 nm

∆λ

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Spécifications des longueurs d’onde DWDM

8/16/32/40- wavelength system

•Working wavelength range: C band (1530 nm ~ 1565 nm) •Frequency range: 192.1 THz ~ 196.0 THz •Channel interval: 100 GHz •Central frequency offset: ±20 GHz (at rate lower than 2.5 Gbit/s); ±12.5 GHz (at rate 10 Gbit/s)

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Wavelength allocation for DWDM (ITU‐T G.692)

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Spécifications des longueur d’onde DWDM

80- wavelength system

•Working wavelength range: C band (1530 nm ~ 1565 nm) •Frequency range: C band (192.1 THz ~ 196.0 THz) •Channel interval: 50 GHz •Central frequency offset: ±5 GHz

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Working Wavelength of DWDM System

160- wavelength system

•Working wavelength range: C band (1530 nm ~ 1565 nm) + L band (1565 nm ~ 1625 nm) •Frequency range: C band (192.1 THz ~ 196.0 THz) + L band (190.90 THz ~ 186.95 THz) •Channel interval: 50 GHz •Central frequency offset: ±5 GHz

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Architecture fonctionnelle d’un système WDM Les différents canaux sont transmis sur la fibre par multiplexage en longueur d’onde selon un plan de fréquence donné. Des transpondeurs assurent la transposition des signaux à transmettre (dits signaux clients) sur les canaux (fréquences) du multiplex.

λ1

Amplificateurs en ligne (OLA) MUX

DEMUX

λ2

λ1 λ2

Interface client colorée

λ1 λ2 λn

λ1 λ2 λn

λ1 λ2 λn

Interface client colorée

Interface client colorée

λn

λn Ligne optique amplifiée en ligne ou non

Transpondeurs Post‐Amplificateur Optical Booster Amplifier (OBA)

Pré‐Amplificateur OPA

NB :Si le signal Client est déjà coloré (Longueur d’onde WDM) ,on peut le connecter directement aux Mux/Demux

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Transpondeur (OTU)

Interface Client : ‐Recevoir le signal entrant côté Client (850nm,1310nm,1550nm….) ‐faire la conversion Electrique /optique du signal ‐fournir un signal de longueur d’onde compatible au côté client 850nm,1310…… Interface DWDM ‐Recevoir le signal entrant côté DWDM (longeur d’onde colorée ) ‐faire la conversion Optique/Electrique du signal ‐fournir un signal de longueur d’onde compatible au côté DWDM((longeur d’onde colorée ) ©[email protected]

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Transpondeur :Exemple LSX (Equipement OSN8800/6800 Huawei )

LSX STAT ACT PROG SRV CLASS 1 LASER PRODUCT

10GE /STM-64

LSX λ colorée vers MUX/DMUX

Interface Client TX

STM64

RX

Interface WDM OUT IN

Longueur d’onde colorée vers MUX/DMUX

LSX

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Multiplexeur / Démultiplexeur (Mux/Dmux)

Le Mux/Demux est caractérisé par la nombre des longueurs d’ondes à Multiplexer/Démultiplexer ainsi que les pertes ajoutées par longueur d’onde (Insertion Loss) On peut considérer le prisme comme un MUX/DEMUX

multiplexeur

Démultiplexeur ©[email protected]

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Mux & Demux :Exemple M40/D40

(Equipment OSN8800/6800 Huawei )

D40

M40 STAT ACT PROG SRV CLASS 1 LASER PRODUCT

M01 196.00 M11 195.00 M02 195.90 M12 194.90 M03 195.80 M13 194.80 M04 195.70 M14 194.70 M05 195.60 M15 194.60 M06 195.50 M16 194.50 M07 195.40 M17 194.40 M08 195.30 M18 194.30 M09 195.20 M19 194.20 M10 195.10 M20 194.10

M21 194.00 M22 193.90 M23 193.80 M24 193.70 M25 193.60 M26 193.50 M27 193.40 M28 193.30 M29 193.20 M30 193.10

M31 193.00 M32 192.90 M33 192.80 M34 192.70 M35 192.60 M36 192.50 M37 192.40 M38 192.30 M39 192.20 M40 192.10

OUT

splitter

D31 193.00 D32 192.90 D33 192.80 D34 192.70 D35 192.60 D36 192.50 D37 192.40 D38 192.30 D39 192.20 D40 192.10

D40

D26

D39

D25

D38

D24

D37

D23

D36

D22

D35

D21

D34

D20

D33

D19

D32

D18

D31

D17

D30

D16

D29

D15

D28

D14

D27

D13

D12

M39 M40

©[email protected]

D11

M38

M25 M26

λ

D10

M37

M24

D40

D09

M35 M36

M23

M11 M12

………

D08

M34

M21 M22

M10

D01

D07

M33

M20

M09

AWG

D06

M32

M19

M07 M08

MON

D05

M31

M18

M06

D40

D04

M30

M17

M05

splitter

M40

D03

M29

M16

M04

IN

………

D02

M27 M28

M15

M03

M01

D21 194.00 D22 193.90 D23 193.80 D24 193.70 D25 193.60 D26 193.50 D27 193.40 D28 193.30 D29 193.20 D30 193.10

D01

M14

M02

AWG

D11 195.00 D12 194.90 D13 194.80 D14 194.70 D15 194.60 D16 194.50 D17 194.40 D18 194.30 D19 194.20 D20 194.10

IN

M13

M01

MON

CLASS 1 LASER PRODUCT

D01 196.00 D02 195.90 D03 195.80 D04 195.70 D05 195.60 D06 195.50 D07 195.40 D08 195.30 D09 195.20 D10 195.10

MON

MON OUT

M40

Port MON: Pour faire la surveillance (monitoring ) des longueur d’onde (puissance, OSNR) via par exemple un analyseur de spectre

M40

M40: Multiplexeur de 40

STAT ACT PROG SRV

D40

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D40: Démultiplexeur de

λ

Les amplificateurs optiques On appelle un amplificateur optique, un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d'abord en signal électrique avant de l'amplifier avec les techniques classiques de l'électronique.il y a plusieurs type d’amplificateur Post amplifier (Booster) : sont placés directement après l'émetteur optique, il sont utilisé pour amplifier le signal à l’émission In-Line amplfier : amplificateur de ligne : est utilisé au milieu entre l’émetteur et le récepteur lorsque la distance est trop grande Pré-amplificateur : il sont palcés à la réception pour amélioré la sensibilité du récepteur en amplifiant le signal reçu atténué Les amplificateurs les plus utilisés sont :Amplificateur Erbium Dopped Fiber Amplifier EDFA et Amplificateur Raman

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Les amplifications optiques : EDFA Un amplificateur à fibre dopée en Erbium fonctionne à la manière d'un laser. Une portion de fibre optique est dopée et est pompée optiquement avec un laser afin de placer les ions de dopage dans un état excité(Niveau3 ). Le niveau 3 est instable , les électrons passent au Niveau 2 qui est stable , Lorsqu'un signal lumineux passe à travers ce morceau de fibre optique, il désexcite les ions par effet laser en produisant un photon en tout point identique au photon incident. Le signal lumineux a donc été doublé. Les amplificateurs à fibre dopée sont sujet à un bruit qui est dû à la désexcitation spontanée des éléctrons (Niveau 3 à Niveau2 ). Cette désexcitation produit des photons dans des directions aléatoires, mais seule la direction avant intervient dans le bruit final observé en sortie de fibre (ASE:Amplified spontaneous emission) Niveau 3

Niveau 2

980 nm

émission spontanée photons non cohérents = bruit optique (ASE)

signal émission stimulée photons cohérents = gain optique

État fondamental pompage

désexcitation

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Les amplifications optiques : EDFA L’amplificateur EDFA est composé de : – – – –

La fibre monomode dopée Erbium 1 laser de pompe @ 980 nm 1 duplexeur pour l’injection pompe + signal dans la fibre 2 isolateurs optiques empêchent la propagation de la pompe hors ampli duplexeur 980 / 1550

fibre dopée Er

Pout = G . Pin Pin

fibre monomode λp = 980

laser de pompe

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isolateur optique

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Caractéristiques des EDFA

les caractéristiques importantes de l’amplificateur optiques sont : – – – –

gain bruit (rapport signal sur bruit) bande passante puissance de saturation du gain

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Le bruit d’émission spontanée amplifiée de l’EDFA L’amplificateur à fibre dopée est un dispositif bruyant.La fraction d’émission spontanée (assimilable à un bruit) guidée dans la fibre dopée y est amplifiée avec le signal, et se traduit par un champ de bruit se rajoutant au signal utile.

PS

G

G.PS+PASE

PASE = 2 ⋅ hν ⋅ nsp ⋅ (G − 1) ⋅ Bopt Spantanuous emission factor ©[email protected]

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Bruit et gain: conséquences sur l’OSNR

La puissance de bruit d’ESA est proportionnelle au gain de l’EDFA.

PASE = 2 ⋅ hν ⋅ nsp ⋅ (G − 1) ⋅ Bopt ≈ 2 ⋅ hν ⋅ nsp ⋅ G ⋅ Bopt Conséquence: plus les bonds (Spans) entre amplificateurs sont longs et/ou atténuants, plus le gain est élevé et donc plus l’OSNR décroît rapidement avec le nombre de bonds. Conclusion: pour transmettre sur de longues distances, il faut des Span courts.

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Mesure du rapport signal à bruit optique

signal OSNR (dB)

PS OSNR = PESA

Bruit ESA analyseur de spectre optique Bande d’analyse Bopt ©[email protected]

Dans la bande Bopt 40

Accumulation du bruit d’ESA le long de la ligne

OSNR

Spectres optiques après amplification

Le niveau de bruit monte. La puissance par canal demeure à peu près constante ©[email protected]

OSNR

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Calcul de l’OSNR pour une chaîne d’amplificateurs Ai Gi

Gi-1 Tronçon i

AiGi=1

OSNRi =

PS i PASEi

• Comme les tronçons ont tous un gain unité, la puissance du signal demeure la même après chaque tronçon. Par contre, chaque amplificateur apporte sa contribution au bruit d’ESA: • Le rapport OSNR au bout du ième tronçon s’écrit donc:

PS i = PS i −1 = PS

PASE i = PASEi −1 + 2nsp i hν (Gi − 1) Bopt

2nspi hν (Gi − 1) Bopt 1 1 = + OSNRi OSNRi −1 PS ©[email protected]

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Expression de l’OSNR dans une chaîne d’amplificateurs On trouve:

N

1 1 = + OSNR N OSNR 0

∑ 2n i =1

sp i

h ν (G i − 1) Bopt PS

Comme le rapport OSNR0 au début de la ligne est infini (pas de bruit ESA au départ), l’expression devient:

OSNR

N

=

PS N

∑ 2n i =1

sp i

h ν ( G i − 1) B opt

Pour des bonds identiques avec des amplificateurs identiques, on a:

PS PS OSNRN = ≈ 2nspi hν (Gi − 1) Bopt N 2nsp hνGBopt N ©[email protected]

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Expression de l’OSNR dans une chaîne d’amplificateurs • Si on exprime l’expression précédente en dB, on a finalement dans une bande optique de mesure est 12,5 GHz à 1,55 µm:

OSNR

N

)dB

= PS

• Facteur de bruit (Noise figure) :

)dBm

+ 58 − F dB − G dB − 10 log N

F dB = 10 log (2 n sp

)

Compromis entre portée maximale et distance entre amplificateurs car:

G dB = α

dB / km

⋅ L km

NB: La puissance du signal est limitée par la saturation des amplificateurs • Exemple: A un débit de 2,5 Gbit/s, il faut un OSNR de 20 dB pour un TEB de 10‐12 . Si on choisit des EDFAs de 25 dB de gain avec un facteur de bruit de 5 dB, on trouve N=10 pour une puissance par canal Ps=2 dBm. on peut transmettre sur 10x25 dB soit 1000 km sur une fibre à 0,25 dB/km.

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Les amplificateurs optiques : Raman L'amplification Raman repose légèrement sur le même principe de fonctionnement que son homologue à l'Erbium. L'amplification se fait par une réaction physique et par un échange d'énergie entre le rayon lumineux et le milieu de propagation du signal (le silice). Principe de fonctionnement: On injecte dans la fibre une pompe laser de longueur d’onde 1455nm , on aura la libération d’un photon de λgain=λpum+100nm , par l’effet de Stimulated Raman Scattering (SRS) Le signal reçu sera amplifié

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Les amplificateurs optiques : Raman

Une pompe permet d’amplifier juste une sous bande , pour amplifier toute la bande C il faut utiliser plusieurs Pompes La différence entre Raman et EDFA : Raman amplifie que la bande de notre signal , donc juste une partie du bruit est amplifié Par contre EDFA amplifie toute la bande du bruit , mais EDFA reste l’ampli le plus utilisé vu son gain qui est très grand par rapport à Raman, on peut cascader les deux pour atteindre des span de 120 à 140 km .

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Les amplificateurs optiques •

Exemple OBU/OSN6800&8800 Huawei

OBU1

OBU1 STAT ACT PROG SRV LAS ER R A D IA T IO N D O N O T V IE W D IR E C T L Y W IT H O P T IC A L IN S T R U M E N TS

C’est un amplificateur (Booter) qui permet l’amplfication de toute la bande C

CL ASS 1M LAS ER PRODUCT

MON OUT IN

OBU1 Splitter BA IN

OUT MON OBU1

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Type des noeuds DWDM Client side

OTM Line side

λ1 λn λ1 λn

Optical Terminal Multiplexer ©[email protected] 48

Type des noeuds DWDM

Optical Line Amplifier OLA Line side

Line side

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Type des noeuds DWDM

Optical Add/Drop Multiplexer

Line side

OADM Line side

OADM

λ1 λn

λ1 λn

Client side

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Type des noeuds DWDM

Brasseur optique OXC: Optical Cross Connect

Line side λ1 λ2 λ3

OXC

Line side λn Line side

OADM

λ2 λ3

λ1 λn Line side

©[email protected]

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Type des noeuds DWDM Client side

OTM Line side

λ1 λn λ1 λn

Optical Terminal Multiplexer ©[email protected] 52

Architectures WDM • • • •

étoile bus anneau maillée

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Point à point

OTM

OTM

• OTM: Optical Terminal Multiplexer

©[email protected]

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BUS

OTM

OADM

OADM

OTM

• OTM: Optical Terminal Multiplexer • OADM: Optical Add Drop Multiplexer ©[email protected]

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ANNEAU

OADM

OADM

OADM

OADM

• OADM: Optical Add Drop Multiplexer ©[email protected]

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MAILLE

OXC

OXC

OXC

OXC

OXC

• OXC: Optical Cross Connect (Brasseur optique) ©[email protected]

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Facteurs affectants le Design WDM Il y a deux de type : Effets linéaires et non linaires

DC

Phénomène

Remède?

Moyen

Atténuation

Oui

Amplificateur

Dispersion chromatique

Oui

Compensation avec DCF

Dispersion intermodale

Non

Utilisation des fibres monomode

Dispersion PMD

Non

Effet non linéaire

Oui

Agir sur la puissance (puissance total max sur FO doit être <=20 ©[email protected] dbm)

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Dispersion chromatique & DWDM

Dispersion (in ps/nm/km)

DS

NZDS+

NZDS-

SMF

band C

25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 1350 1370 1390 1410 1430 1450 1470 1490 1510 1530 1550 1570 1590 1610 1630 1650 Wavelength (in nm) ©[email protected]

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La compensation de la dispersion chromatique • La compensation permet de remettre en forme les impulsions optiques étalées par la dispersion chromatique.. • On utilise des fibres spéciales présentant une dispersion de signe opposé: fibre compensatrice (en anglais DCF :Dispersion Compensating Fiber): – – –

Dispersion négative Grande valeur absolue de dispersion (D ~ ‐100 ps/nm/km) pour réduire l’encombrement et les pertes. Addition des dispersions chromatiques

Dtot = Dligne + Dcomp Dispersion de la fibre temps

DCF temps

eg. 100 km G.652

Module de DCF

17 ps/nm/km x 100 km = 1700 ps/nm

-100 ps/nm/km x 17 km = -1700 ps/nm

temps

Exemple: compensation de dispersion à 100 % ©[email protected]

60

Dispersion chromatique & DWDM

Différents type de DCF selon la distance :

Type

Band

Application for… Distance

DCM-A

C Band G.652 fiber

20Km

DCM-B

C Band G.652 fiber

40Km

DCM-C

C Band G.652 fiber

60Km

DCM-D

C Band G.652 fiber

80Km

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Désign d’un réseau DWDM Donnée : Distance transmission, ,Tolérance dispersion Nombre des canaux , caractéristique des canaux (débit, OSNR exigé.. )

Ajout des DCF

Dispersion total > dispersion tolérée?

non

Pertes totales dépasse dépasse les puissances des récepteurs?

Oui

Ajout des amplificateur/SPAN !!Les effets non linéaire!!!

non

OSNR < OSNR exigé

Ajout des régénérateurs 3 R

non non

fin ©[email protected]

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Désign d’un réseau DWDM On considère la liaison DWDM (40 λ ) suivante: OTU_ STM64 (P0=5 dBm) OTU_ STM16

• OTU SDH STM-64 TEB de 10‐15 @ OSNR=33 dB Tolérance dispersion 1700 ps/nm • OTU SDH STM-16 de 2,5 Gbit/s. TEB de 10‐15 @ OSNR=10 dB Tolérance dispersion 13000 ps/nm

λ1 λ2

λ1 λ2

OTU_ STM64 (Pseuil=‐22 dBm) OTU_ STM16 (Pseuil=‐40 dBm)

G=20 dB et NF =5

200 Km, Fibre G652

A

G=20 dB et NF =5

B

Dans cette exercice On ignore les pertes DCF • Sur quel canal on doit se baser pour faire le design de cette liaison? • doit on compenser la dispersion ? Si oui comment ? • Calculer la puissance reçu à l’entrée OTU_ STM64 du site B On place un OLA (G=20 dB et NF =5) à 100 km entre A et B • Calculer la puissance reçu au niveau OLA ,Est ce qu’il y aura le problème des effets non linéaire après OLA? • calculer la puissance reçue au OTU_STM64 niveau B? • Calculer OSNR à la réception OTU_STM64 niveau B? Est ce que le système peut fonctionner? ©[email protected]

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Le réseau de transport optique OTN: Optical Transport Network

L’objectif de l’OTN est de fournir un cadre normalisé pour la mise en place d’un réseau optique multi‐services: – Normalisation de la couche optique G‐709 – Modélisation du réseau G‐872 – Mise à disposition de ressources propres de gestion G‐709

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64

Le réseau de transport optique OTN: Optical Transport Network

IP ATM SDH

OTN DWDM Physical Fiber ©[email protected]

65

Architecture de l’OTN (ITU-T G.872, G.681)

Electroniques SDH PDH ATM IP

autres

Couches clientes Optiques λ‐service

OCH: Optical Channel Layer layer (canaux λ) OMS: Optical Multiplex Section Layer (multiplex de λ) OTS: Optical Transport Section Layer

Adaptation aux couches clientes (synchronisation, modulation...) och routing, och‐id, och‐OH Commut. de protection pour λ Comp. DC, répéteurs Multiplexage de λ, OH de section de mux, id de λ, conversion de λ, Commut. de protection de mux Ampli. Opt., compensation DC, OH de section d’ampli. optique

Fibre optique: milieu de transmission

Couche optique serveur divisée en 3 sous‐couches: OCh, OMS, OTS 66

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Couches OTN (définies dans G.872) Protocoles Clients

Och Mapper

FR

Optical Mux

SONET/SDH

ATM

OA

GbE

IP

Optical Mux

OA

Och Mapper Client

Client

OTS

OTS

OTS

OMS OCh

OCh - Optical Channel : point-to-point wavelength transport for client protocols OMS - Optical Multiplex Section: transport for multi-wavelength optical signal OTS - Optical Transmission Section: transport of optical signals on physical media 67

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Le concept du Digital Wrapper Introduit en janvier 1999 par Lucent standard ITU G.709 Objectif initial: poser les bases de OTN‐NNI (resp. Optical Transport Network et

FR/ATM

SONET/SDH

ESCON/ GbE FC

IP

Network‐Network–Interface)

Format de trame supportant un large palette de signaux clients. L’enveloppe permet de superviser de manière non‐intrusive le signal client.

OCh ‐OH

− Le trafic client passe en transparence − L’en‐tête OCh permet la communication de bout en bout à travers les canaux optiques − Le FEC permet la correction et la supervision des erreurs. 68

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Payload Wavelength Digital Wrapper

FEC

Hierarchie OTN OH OH OH

Client

Client

Client

OPU ODU

OPUk ODUk

FEC

OChannel

Non Associated overhead

OCh payload OCCp

OCCp

OCCp

OTU

OCCp OCCp

OCC

OMS payload OTS payload ©[email protected]

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Codage FEC et FEC amélioré • FEC: Forward Error Correcting Code • Code correcteur d’erreurs Reed Solomon hors bande • Sans FEC: – débit de trame SDH STM‐64 de 9.95 Gbit/s. – TEB de 10‐15 @ OSNR=19 dB

• FEC selon rec. ITU G.975 – code RS (255,239): débit de trame de 10.66 Gbit/s soit 7% de surdébit – TEB de 10‐15 @ OSNR=14.5 dB – gain net de codage en OSNR d’environ 5 dB @ 10‐15 BER

• FEC amélioré: – débit total autour de 12.15 Gbit/s soit 22% de surdébit. – TEB de 10‐15 @ OSNR=9.5 dB – gain net de codage en OSNR d’environ 9 dB @ TEB=10‐15

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70

Effet du codage FEC Sans FEC Dispersion

Erreurs PMD

Charge utile

Atténuation

Le TEB limite la portée de la transmission

Transport

Avec FEC

Dispersion PMD

Pertes

Charge utile

Codage FEC

Transport

Décodage FEC BER 10-5

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=

BER 10-12 71