La relation et la différence entre SONET/SDH et DWDM

La nouvelle génération d'équipements SONET (Synchronous Optical Network) ou SDH (Synchronous Digital Hierarchy) continue d'être bien accueillie par les fournisseurs de services et est actuellement déployée avec succès dans les réseaux pour acheminer un trafic en constante augmentation. Comparée au SONET traditionnel, la nouvelle génération de multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM) se caractérise par une architecture simple, une évolutivité, une capacité d'insertion/extraction élevée, des terminaisons en anneau multiples, des services multiples et des structures multiples.

Parallèlement, les équipements DWDM démontrent de plus en plus leur viabilité dans les réseaux métropolitains actuels, grâce à une bande passante disponible considérable sur le réseau fibre existant, à une variété d'interfaces de service et à des capacités de transmission optique supérieures. Une nouvelle génération d'appareils est également présentée, offrant des options compatibles SONET et DWDM. Certains systèmes DWDM intègrent des unités SONET assurant le nettoyage, l'insertion/extraction et la protection de la longueur d'onde. D'autres intègrent la technologie DWDM et offrent multiplexage, amplification et transmission optiques.

Bien qu'une technologie de plus grande capacité comme le DWDM offre de nombreux avantages, son coût initial peut également être plus élevé. Dans de nombreuses situations, il est nécessaire d'évaluer les avantages du DWDM et du SONET en fonction de l'impact économique qu'ils génèrent. Il convient ensuite de clarifier la relation et les différences entre ces technologies.

• SONET/SDH

SONET/SDH est la technologie dominante déployée dans la plupart des réseaux métropolitains et longue distance. Elle désigne un ensemble de débits de transmission par fibre optique permettant de transporter des signaux numériques de différentes capacités. Depuis leur apparition par les organismes de normalisation vers 1990, la SDH et sa variante SONET (utilisée en Amérique du Nord) ont considérablement amélioré les performances des réseaux de télécommunications basés sur la fibre optique.

Les réseaux TDM PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) et SDH/SONET sont depuis longtemps des plateformes de transport standard pour le trafic cellulaire. PDH et SDH/SONET sont optimisés pour gérer les circuits voix en masse avec une disponibilité maximale, un délai minimal et une continuité de service garantie. Le SDH a été créé pour remplacer le système PDH afin d'assurer l'interopérabilité entre les équipements de différents fournisseurs. La hiérarchie des signaux définit plusieurs débits de ligne, parmi lesquels les STM-1 (155 Mbit/s), STM-4 (622 Mbit/s), STM-16 (2,5 Gbit/s), STM-64 (10 Gbit/s) et STM-256 (40 Gbit/s) sont largement adoptés.

• DWDM

Le DWDM est considéré comme l'une des meilleures technologies pour augmenter la bande passante sur une installation de fibre optique existante. Il permet de créer plusieurs « fibres virtuelles » sur une seule fibre physique. Pour ce faire, il transmet différentes longueurs d'onde (ou couleurs) de lumière sur un fragment de fibre. Le DWDM a été initialement adopté par les opérateurs longue distance, car les dépenses d'amplification, de compensation de dispersion et de régénération constituaient la majeure partie du coût des équipements réseau des réseaux SONET régionaux et nationaux . Le DWDM a gagné en popularité dans les réseaux métropolitains lorsque les opérateurs locaux ont étendu leurs réseaux. Outre l'épuisement des fibres, le volume de trafic est le principal facteur économique du déploiement de la technologie DWDM dans les réseaux métropolitains.

Le DWDM fonctionne dans la plage comprise entre 1 530 et 1 565 nm, appelée bande C, qui correspond à la fenêtre de faibles pertes de la fibre optique. C'est dans cette plage que l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA) est opérationnel. Une grille de longueurs d'onde/fréquences de fonctionnement autorisées est définie par l'UIT-T, centrée sur une fréquence de 193,1 THz, soit une longueur d'onde de 1 553,3 nm, et toutes sortes de fréquences espacées de multiples de 25 GHz (= 0,2 nm) autour de cette fréquence centrale. Les systèmes commerciaux peuvent proposer des canaux à 2,5 Gbit/s, 10 Gbit/s et 40 Gbit/s (ces derniers étant récemment devenus commerciaux), ainsi que des combinaisons de ces débits au sein d'un même système. Plus le débit binaire est élevé, plus les besoins en énergie sont importants. Cela implique que les lasers doivent présenter un meilleur rapport signal/bruit, réduire l'espacement des amplificateurs et augmenter l'amplification, par exemple en utilisant deux amplificateurs optiques DWDM en série. Généralement, 64 canaux à 10 Gbit/s atteignent une distance maximale d'environ 1 500 km avec un espacement des amplificateurs proche de 100 km. Des systèmes de transmission longue distance, au-delà de 1 500 km et jusqu'à 4 500 km, seront également commercialisés grâce à des systèmes avancés et beaucoup plus coûteux.

La couche DWDM est indépendante du protocole et du débit binaire, ce qui signifie qu'elle peut transporter simultanément des paquets ATM (mode de transfert asynchrone), SONET et/ou IP. La technologie WDM peut également être utilisée dans les réseaux optiques passifs (PON), des réseaux d'accès où l'ensemble du transport, de la commutation et du routage s'effectue en mode optique. Grâce à l'intégration de dispositifs 3R (remodelage, resynchronisation, retransmission) récents au système DWDM, il est désormais possible de construire des circuits utilisant uniquement des équipements DWDM et pouvant couvrir tout le territoire. De nouvelles fonctionnalités de surveillance des performances sont intégrées à ces dispositifs pour faciliter la maintenance et la réparation de la liaison. Grâce au DWDM comme méthode de transmission, la bande passante du réseau de fibre optique existant est maximisée.

• SONET/SDH sur DWDM

Lors de la conception de réseaux hybrides SONET et DWDM (comme illustré dans la figure ci-contre), l'architecture la plus courante est SONET/SDH sur DWDM. Le transport sous-jacent, ou cœur, est DWDM, tandis que le routage SONET est assuré par des MSPP superposés ou intégrés. La granularité SONET est nécessaire en raison des faibles débits, comme DS1/DS3, et du manque de gestion des sous-longueurs d'onde au sein des plateformes DWDM. L'objectif du DWDM est de transporter le même trafic dans un minimum de structures topologiques (par exemple, des anneaux). Pour ce faire, le DWDM permet à certains visiteurs de parcourir des distances plus longues que le SONET. Par exemple, la meilleure conception SONET peut générer un ensemble d'anneaux OC-48 et OC-192 topologiquement différents, tandis que le réseau de transport DWDM le plus économique peut n'en comporter qu'un seul. Par conséquent, deux options d'optimisation topologique sont possibles, chacune devant être déterminée lors de la conception du SONET.

Traditionnellement, le trafic Internet s'effectue sur IP, qui transite par ATM et SONET/SDH, ou IP sur SDH, puis par une couche optique (comme illustré dans la figure ci-dessous). L'idée reçue selon laquelle IP transite par ATM/SDH est que le trafic IP est faible et doit être combiné à d'autres services pour une distribution rentable. Contrairement à cette idée reçue, le concept IP sur DWDM prend en charge le trafic voix, vidéo et données, le reste étant réservé au trafic de données haut débit. L'élimination des couches (SONET/ATM) simplifiera la gestion du réseau et sera rentable.

Comme prévu, les scénarios SONET présentent un faible coût initial. Lorsque le volume de trafic est faible, une architecture SONET est bien plus économique qu'une architecture DWDM. La modélisation de Fiber-Mart indique que pour la conception d'un réseau superposé SONET avec des exigences OC-3, OC-12, OC-48 et Gigabit Ethernet, et lorsque la conception nécessite moins de 4 à 10 anneaux OC-192, un réseau SONET est le choix idéal. Face à la croissance du volume de trafic, le DWDM finira par s'imposer et par devenir la technologie réseau privilégiée. Le moment de ce croisement dépend de facteurs tels que les distances de portée, le prix et la densité des interfaces. Les différences entre les types de demande sont principalement dues à l'efficacité de conception des cartes d'interface de ces deux technologies en termes de densité et de prix. L'étude de Fiber-Mart montre également que les distances de portée entraînent généralement des besoins supplémentaires en régénérateurs, amplificateurs optiques et DCM sur les routes. Les longues distances de portée ont tendance à privilégier l'architecture DWDM en raison de l'utilisation efficace des fibres et des capacités de contournement optique aux nœuds intermédiaires.

De plus, le coût plus élevé de la fibre et les contraintes imposées par la fibre inciteront à privilégier le DWDM plutôt que le SONET, car il permet d'économiser une quantité considérable de fibre au sein du réseau optique. Les systèmes DWDM peuvent être conçus pour un grand nombre de canaux. Cependant, une stratégie de paiement à la demande peut être utilisée et des canaux ajoutés en fonction de la demande dans Fiber-Mart . La distance de l'amplificateur et le budget de puissance global du système doivent être calculés dès le départ pour le nombre final de canaux.

L'étude des différentes alternatives et de leur impact économique pour la conception d'un même réseau est certainement intéressante. Fiber-Mart a étudié trois approches différentes pour la conception d'un réseau SONET. La superposition SONET semble toujours bien supérieure au PMO. Le SONET point à point est encore plus performant. Ces résultats peuvent ne pas s'appliquer à toutes les situations ; toutefois, il en résulte que, dans les conceptions de grands réseaux, le réseau le plus optimisé ne repose pas nécessairement sur une architecture unique. Une partie du réseau peut adopter des anneaux tandis qu'une autre partie met en œuvre le point à point. Généralement, le cœur du réseau justifie une architecture DWDM.