1 - Principes WDM_v2

7/22/2019 1 - Principes WDM_v2

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r nc pes e atransmission WDM

Formation Continue Tlcom ParisTechFabrice Dvepage 1


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1. a ec no og e u mu p exage en ongueur on e

2. Les quipements WDM Long Haul, Metro et Regional3. est on es syst mes e transm ss on

4. Principes dingnierie WDM

5. Des rseaux WDM aux rseaux OTN6. Les volutions technologiques dans le domaine WDM



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1. Dfinitions2. es ocs onct onne s

3. La transmission WDM2. es qu pemen s ong au , e ro e eg ona3. Gestion des systmes de transmission WDM4. Principes dingnierie WDM5. Des rseaux WDM aux rseaux OTN

6. Les volutions technologiques dans le domaine WDM



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ransme re sur une cer a ne s ance p us eurs

signaux optiques sur une seule paire de fibre optique,

WDMWDM WDMWDM



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COMMUTATION

COMMUTATION

ATMServices de transmissionATMServices de transmission IPServices de transmissionIPServices de transmissiono x, erv ces nte gentso x, erv ces nte gents

de cellules)

de cellules)

de datagrammes)

de datagrammes)

TRANSMISSION SDH(Transport de voix et de donnes avec qualit de service)

TRANSMISSION SDH(Transport de voix et de donnes avec qualit de service)WDM

WDM

FIBRE OPTIQUEFIBRE OPTIQUE

(Transmission Fibre Virtuelle)(Transmission Fibre Virtuelle)

(Infrastructure matrielle de transmission)(Infrastructure matrielle de transmission)



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a r par on es s gnaux es spec ra e : c aque

signal est affect une longueur d onde ou

11

100101101011100101101011

33

c aque c aque es une es uneimpulsion optiqueimpulsion optique

cre par un lasercre par un laser

44 100101101011100101101011


tt


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Principes de fonctionnement :WDM Long HaulPrincipes de fonctionnement :WDM Long Haul

es a sons son po n po n en re eux erm naux Les signaux sont amplifis le long de la liaison par des Amplificateurs Certains canaux sont extraits/insrs en ligne par des OADMs La topologie point point ne permet pas de scuriser la transmission

amp ca eurs

terminaux

Formation Continue Tlcom ParisTechFabrice Dvepage 7Systme de transmission WDM Long Haul


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Les liaisons WDM sont en anneau entre deux Terminaux

Les signaux peuvent tre amplifis le long de la liaison par des

Amplificateurs La topologie anneau permet de scuriser la transmission

terminaux

OADMs

Formation Continue Tlcom ParisTechFabrice Dvepage 8 Systme de transmission WDM Metro


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Comme en technologie SDH, on dfinit une hirarchie OTN:

Section de rgnration optique Section de multiplexage optique

Canal o ti ue

Section de rgnration

optique : OMS

optique : OMS

optique : OMS

canal optique : OCh



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1. Dfinitions2. es ocs onct onne s3. La transmission WDM

2. Les quipements WDM Long Haul, Metro et Regional3. Gestion des systmes de transmission WDM

4. Principes dingnierie WDM




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multiplexeur booster

ranspon eurs

rcepteurs

Formation Continue Tlcom ParisTechFabrice Dvepage 11dmultiplexeur preamp


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multiplexeurdmultiplexeur

filtre optique

amp ca eur

rcepteurtranspondeur



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e : rans ormer e s gna op que u c en ,

ATM, IP ou WDM en un signal optique une longueur

analyse de performances

photodiode

si nal ris signal rouge1010110

modulateur externe


source laser


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Photodiode

MirroirMirroir semirflchissant

Conversion optique-lectrique Rgnration 3R

Anal se des erformances deMilieu actif Lumire amplifie

transmission

Distributed Feedback Bragg : raie

unique

en place dune boucle dertrocontrle

Modulateur externe : LiNbO3 Commande lectro-optique

Formation Continue Tlcom ParisTechFabrice Dve

Qualit de modulation excellente

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Rgnrations dans le domaineRea

ec r que

Les trans ondeurs WDM 3R

plify

procdent une triple modificationdu signal :

Re

Remise en forme du signal Re synchronisation du signal

hape

Les transpondeurs WDM 2R nes nchronisent as le si nal :

Re

Utilisation dune boucle verrouillagede phase locale

ynch.


de leau

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Rle : a r er les canaux colors sur une seule fibre(Mux) ou sparer le multiplexe en N canaux (Dmux)

Chaque canal sur une fibre

N canaux multiplexssur une fibremultiplexeurmultiplexeur

dmultiplexeurdmultiplexeur


sur une fibre

sur une fibre


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Epissure des fibres optiques dentre sur celle de sortie

Cot faible Pertes optiques importantes (>10dB) Pas utiliss dans les systmes WDM de grandes

capacit

Les multiplexeurs AWG outage es ans es res opt ques par

interfrences

Pertes optiques faibles Utiliss dans les systmes WDM de grandes capacit



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Dpend du plan de frquenceWDM Dfinit lespacement des filtres

Utilisation de dmultiplexeursAWG

Utilisation de rseaux de Bragg Chaque rseau de Bragg est centr

sur une Extinction des autres par

interfrences destructives Miroirs dilectriques



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e : re une par e u mu p exe op que canauxAdd/Drop), il est transparent pour le reste des

Canaux expressCanaux express

Canaux Add/DropCanaux Add/Drop

re op quere op que(filtre les canaux A/D)(filtre les canaux A/D)



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ave eng e ec ve w c ouaiguilleur de longueur donde

Matrice o ti ueWSS

tap1x9 WSS

Aiguillage de nimporte quelle

longueur donde

ta a r ce non oquan e9x1 coupler

Ports Add/Drop



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Comparaison des technologies de matrice

MEMS 2D MEMS 3D BULLES HOLOGRA

MMES

Taille max. 256256 40004000 3232 240240

Modularit Eleve Faible Eleve Mo enne

Pertes Faibles Faibles Eleves Faibles

Vitesse Faible Faible Faible Eleve

Facilit de

monitorin Ralise Ralise ? Grande

Robustesse Faible Faible Pb. Dusure Haute

Tellium

Fournisseurs Calient-

Nortel-

Corvis

Alcatel Trellis



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Micro Opto Electro Mechanical Systems

Des miroirs dirigs par des forces

lectrostatiques guident la lumire

Les fibres et la matrice sont dansdes plans diffrents. Le guidage

se fait avec 2 miroirs,accompagns d un rflecteur



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Des bulles d encrerflchissent la lumire quandelles sont l tat vapeur et laa ssen passer orsqu e es

sont l tat liquide



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Des filtres de Bragg sont inscrits dans un matriau .

rvle Existe aussi avec des matriaux liquides. On parle

alors de li uid ratin max 3232



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Rle : amplification analogique et simultane delensemble des canaux optiques


pompe aser


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Pout = GPinPin GG

lensemble des signaux travers la fibredope Erbium pour les amplifier

re amp cat on a e ru t et ga npar pompes laser 980nm(pramplificateur)

EDFA EDFA980nm 1480nm

2ime amplification fort gain et bruit parpompes laser 1480nm (Booster)

mp ca on e . ac eur ebruit typique de 5dB

et L Bande C : 1530nm-1565nm Bande L : 1565nm-1625nm



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e : assurer au oma quemen a con nu e atransmission en cas de coupure sur un chemin optique


Commutateur optique


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Typologies de protection optique

La protection optique est mise enDemu

Dtection et commutationsur coupureW

uvre ans es sys mesMetro uniquement

Rcepteur

RcepteurDemu

metteur

P chemin optique

x

D

Activation du transpondeurde secours sur coupure par CPU

2 types de protection optique :

Transpondeur

m

ux

TranspondeurD

W

ro ec on e cana : - Protection de multiplexe optique:

emux

O-SNCP

- Protection assure en moins de

Transpondeur

Demux

Formation Continue Tlcom ParisTechFabrice Dvepage 28O-MSP

P


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Capacit dassembler plusieurs services sur une

utilisation de Muxpondeurs 4ports ou 8ports

Solution dattente avant OTN

Muxpondeurs



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Le WDM est trans arent au format Dans la section de multiplexage optique, pas de rgnration

lectrique Dans les transpondeurs et les rcepteurs, pas de correction

de la trame (sauf pour les transpondeurs WDM FEC)

Le WDM nest pas forcment transparent au dbit Dans les transpondeurs et les rcepteurs, la rgnration 3R

est dpendante du dbit Dans les transpondeurs et les rcepteurs, la rgnration 2Rest indpendante du dbit



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a ec n que e mu p exage en r quence ans e oma ne op que esancienne

L am lificateur o ti ue est l innovation technolo i ue ui est a arueen 1989

La technologie apparat d abord pour le sous-marin

contrainte de trs longues distances souhait d une transparence des systmes

En 1996, les premires commercialisations de systmes terrestres LongHaul apparaissent

,disponibles



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La technologie WDM repose sur le multiplexage frquentielle : il

Cette technologie permet de multiplier la capacit de transport de

Un systme de transmission WDM repose sur 4 blocs fonctionnels

(Terminal et OADM) Lamplification optique (Terminal, OLA et OADM) La protection de canaux (Terminaux et OADM Metro)

La transmission WDM est transparente au format et au dbit



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1. Dfinitions2. es ocs onct onne s3. La transmission WDM

2.

Les quipements WDM Long Haul, Metro et Regional3. Gestion des systmes de transmission WDM4. Principes dingnierie WDM




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Attnuation

(dB/km)

Pic dabsorption de leau

Bande SBande S Bande LBande LBande CC0,33

,

1310 1530 1560 16201500

(nm)



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La terminologie WDM est lie

WWDM 25 Metro(Accs)

CWDM 20 Metro (Accs)

lespacement inter canaux: WWDM : Widely Spaced WDM

CWDM : Coarse WDM ,DWDM 0,8 Long Haul

UDWM 0,4 Long Haul

DWDM : Dense WDM UDWM : Ultra Dense WDM YWDM : Hyper Dense WDM

, ong au

? 0,1 Long Haul Le choix de lespacement intercanal

Le cot de la solution de transmission La capacit totale de transmission

Accs mtropolitain

Coeur mtropolitain

loprateur DWDM+

WDM Coeur longue distance



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C Band

Band 7 Band 8Band 6Band 5Band 4Band 3Band 2Band 1Band 1 Band 2 Band 4Band 3 Band 5 Band 6 Band 7 Band 8 Band 9 Band 10Band 11 Band 12

50 GHz inter-canal (0,2 nm)

1530

nm

1565nm


41605.

.73 nm 186.7 THz


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and

LB

and

Ch1

Ch4

Ch1

Ch2

Ch3

Ch4

1546.

1547.

1549.

155

1552.

1554.

1555.

1557.

155

1560.

1562.

1563

1565.

1567.

1568.

1570.

1572

1573.157

1577

1578

158

1582

1583

1585

1587.

1588.

159

1592.

1593.

1595.

1597.

1598.

1600

1602.

160

1Thz

.12 nm 193.9 THz

.72 nm 193.7 THz

.32 nm 193.5 THz

.92 nm 193.3 TH

.52 nm 193.1 THz

.13 nm 192.9 THz

.75 nm 192.7 THz

.36 nm 192.5 THz

.98 nm 192.3 TH

.61 nm 192.1 THz

.23 nm 191.9 THz

.86 nm 191.7 THz

.48 nm 191.5 THz

.13 nm 191.3 THz

.77 nm 191.1 THz

.42 nm 190.9 THz

.06 nm 190.7 THz

.71 nm 190.5 THz.37 nm 190.3 TH

.03 nm 190.1 THz

.69 nm 189.9 THz

.35 nm 189.7 T

.02 nm 189.5 THz

.69 nm 189.3 THz

.36 nm 189.1 THz

.04 nm 188.9 THz

.73 nm 188.7 THz

.41 nm 188.5 T

.10 nm 188.3 THz

.80 nm 188.1 THz

.49 nm 187.9 THz

.19 nm 187.7 THz

.89 nm 187.5 THz

.60 nm 187.3 THz

.31 nm 187.1 THz

.02 nm 186.9 TH

z

z

z

z

z

z

600GHzinter-bande

WDM

2,5THz

inter-canalC

WDM

FormationContinueTlcomParisTech


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Dbut du WDM (fin 80) 2 longueurs donde largement spares (1310, 1550nm)

WDM de Seconde generation (dbut 90) 2 8 canaux dans la fentre des 1550 nm 400+ GHz despacement intercanal

Systmes DWDM (milieu 90) 16 40 canaux dans la fentre des 1550 nm 100 to 200 GHz despacement intercanal

Nouvelle generation de systmes DWDM 64 200 canaux dans la fentre des 1550 nm 50 and 25 GHz despacement intercanal



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Objectif N1 : Transporter une capacit maximale par:

rduit):

Augmentation du dbit de chaque canal optique (canal 10G):

Dtendre la bande d amplification (filtre gain plat tendu):

Ouvrir de nouvelles bandes d amplification (bande L, bande S):

La fibre aura une incidence sur la capacit maximale


Rapidit de modulation et encombrement


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Rapidit de modulation et encombrement

Dans le cas de modulation NRZ (Non Remis Zro) de 0 et de 1 quiprobables, laonct on e mo u at on est :

P()

=bN

k kTtgbtm )()( La densit spectrale de puissance est :

97%

=

)(sin 222 ATTA

On peut restreindre la puissance du signalT=1/R t 12)(2 2Tb

Consquence :

,inter canal doit tre important :

> 5GHz pour une rapidit STM-16 (2,5Gbs)

1 2 3 4


-

> 80GHz pour une rapidit STM-256 (40Gbs)page 40

>2R


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Objectif N2 : Transporter des flux avec un minimumerreurs e ransm ss on

Cette qualit de transmission est dfinie par le BER (taux

Le BER est reli un paramtre physique: l OSNR (rapport

- BER= 0,5 x erfc(OSNR/2)

a qua t e transm ss on eman e est : < 0-

Ex : Pour des canaux 2,5Gbs, l OSNR minimum est de 18dB

Ex : Pour des canaux 10Gbs, l OSNR minimum est de 24dB


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Parce que la transmission WDM doit assurer une

Couche support des services voix et donnes

donc un OSNR excellent

Parce que la transmission WDM est analogique Plusieurs facteurs inhrents la transmission optique

Des rgles dingnierie doivent tre dgages permettant

larchitecte rseau d viter les limitations h si ues dela transmission WDM et de concevoir une solutiontechnique permettant:- Une o timisation des cots


- Une solution technique la moins complexe

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Phnomnes perturbant sensiblement le BER :

Les amplificateurs optiques

le bruit des amplificateursla non platitude des amplificateurs

La fibre optique

La PMD (10G/canal et plus)Les effets non linaires: mlange 4 ondes, auto modulation de phase, modulation

de hase croise ...

Mais il faut aussi tenir compte de :

les rtrorflexions des connecteurs influencent sur le budget optiquela sensibilit du photodtecteur est influence par la dispersionla qualit du modulateur influence sur la qulit d mission des 0 et des 1 la ualit des diodes lasers mettrices influence sur la finesse et la stabilit des


impulsions

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Puissance

signal booster attnuation en ligneperte de

dmultiplexage pramp

OSNROSNR

gr ssignalsignal

conversion

amplification en lignebruitbruit

gris en rouge perte demultiplexage

rouge en gris


a ransm ss on es ana og que


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PGain

Gain

1 n

Nombre d'amplificateur en ligneP P

Am li 1 Am li n



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Le triplet : (distance en tout optique, dbit/canal, # canaux) est

limit par lamplification optique

Le nombre de longueurs d onde est limit par la zonedamplification (1530-1560 nm en standard) et lespacement intercanal

Les moyens mis en uvre pour lever cette contrainte

introduction de Transpondeurs FEC (Forward Error Correction) technologie d amplificateurs diffrentes (Amplificateur

Raman+EDFA



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inscrit Fonction de transfert rciproque de celle de

lam lificateur

x x =Gain

galisation non dynamique Utilis pour largir la bande de transmission

C et LEgalisation

Non platitude rsiduelle de 2dB

galisation par VOA (Variable OpticalVOA

Dmultiplexage des canaux et attnuation dechaque canal en fonction du profil

dgalisation voulue

VOAVOAVOA

Bragg

CPU

galisation non dynamique Dispositif mis en uvre pour les systmes

trs longue porte (sous marins)


Non platitude dynamique


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F.E.C : Forward Error Correction

Bit Error Rate

1

FEC gain 6.3 dB @ 10-15

BER

Code correcteur derreur insr en fin de trame SDH permettant de

corriger des erreurs dues la transmission. Le dbit en ligne est suprieurau dbit client.

10 -10

BER sans FEC

Gain du codage

et den corriger 8

Ncessite des Transpondeurs FEC dans les terminaux et OADM

10-30

10 -20

BER avec FEC

BER plancher

Utilis en SDH sous marin depuis 25ans (ITU G.975) Permet le transport 10Gbs avec une puissance optique par canal rduite Permet de diminuer lespacement inter canal et d augmenter le nombre

Received Opticalpower (dBm)

-46 -44 -42 -40 -38 -36 -34 -32

Augmente la porte optique des systmes (un site damplification en plus)

Evolutions :STM-16

FEC

STM-16

vo u on e a rame vers c : norme . Dfinition de transpondeurs Ultra FEC 9dB (5dB initialement) de gain

pour : 10Gbs @ 25GHz despacement, 40Gbs@ 100GHz d espacement Sans technologie FEC pas dOTN !

1010110

PM


FECDbit 2,5Gbs

Dbit 2,6Gbs


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-

Principe : sa on un e e non n a re comme amp ca eur op que

La fibre optique devient un amplificateur distribu sur 20km Ncessite une pompe optique ultra puissante (500mW)

mission contra-propagative Gain de 6 10dB par segment selon le type de fibre

Utilisation :

mm

Transport 10Gbs par canal, avec des amplificateurs

espacs Transport 10Gbs ou 40Gbs par canal, sur de longues

distances Amplificateur de bande S

Contraintes : RamandB 9

6

Bandes C et LCascade des pompes

Ncessite une fibre de bonne qualit, avec peu dpissures etde connecteurs sur les 20 premiers km

Pas de courbure ou de torsion de la fibre sur les 20 premiers

en nm

Gai 3

1443 1470 1500 1530 1560 1590 1620


Utilisation de connecteurs trs faible pertes optiques

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p nom nes per ur en sens emen atransmission :la dispersion chromatique

a spers on mo a e e po ar sat onles effets non linaires optiques

Facteur de qualit mise

a nua on e ong e a re m e un quemen

la distanceelle est compense par les amplificateurs optiques

Attnuation(dB/km)

Bande SBande S Bande LBande LBande CC

0,19

0,33


1310 1530 1560 16201500 (nm)acteur e qua t

aprs 1000 Km


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Attenuation:La distance rduit le niveau de puissance

Dis ersion et Nonlinearits:distance et vitesse de transmission numrique rduisent le facteur de qualit

La dtection cohrente du si nal est unproblme de transmission analogique


Manifestation des perturbations en


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Configuration initiale

Bande passante Btot

Limitations

* Technolo ie

Espacement

Configurations modifies

R

* Effets physique dans la fibre

tot

R>R(a)

ASIC haut dbitDispersion chromatiqueDispersion modale de polarisation

Btot

(b)

Multiplexage/dmultiplexage


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Description :

T

=1,2R

L= 1/(1,2R2

) Compensation :

mission de pulses lasers chirps

fibre optique

Interfrences Entre Symboles

t T=DL

Fibre optique G.652 (SMF) TrueWave E-Leaf MetroCore/TeraLight

Disp. Chrom. (ps/nm.km) 17 4 4,5 8 et -8

L max non compense @ 2,5Gbs (km) 976 4148 3689 2079

L max non compense @ 10Gbs (km) 61 259 231 130L max non compense @ 40Gbs (km) 4 16 8 8

Fibres forte dispersion ngative ajoutes la ligne optique

Dploiement de rseaux avec la nouvelle fibre de type G.655, dont la dispersion est trsfaible 1550 nm (diffrent de la G.653)

n )

G.65218

1525

1530

1535

1540

1545

1550

1555

1560

Dispersio

(ps/nm*k

LS

G.653

LEAF-Enh.TrueWaveRS

2


etro re


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SMF Bonne pour TDM @1310 nm

.

OK pour DWDM (avec gestion de la Dispersion)

DSF OK pour TDM @1310 nm(G.653) Bonne pour TDM @1550 nm

Mauvaise pour DWDM (C-Band)

(G.655)

pour nm

Bonne pour TDM @1550 nmBonne pour DWDM (C + L Bands)

Extended Band

(G.652.C)

Bonne pour TDM @1310 nm

OK pour TDM @1550 nm

suppress on u p cdabsorption deau)

pour avec ges on e a spers onBonne pour CWDM (>8 longueurs donde)


La principale iffrence rsi e ans les caractristiques e ispersion chromatique

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Utilisation de fibre dispersion

Valeurs typique de -80ps/(nm.km) Pente ngative

a e am re e mo e : r squedapparition deffets non linaires

Attnuation linique importants980nm 1480nm 1480nm

,

- La DCF est insre entre 2 tagesd amplification

- Dans ce cas, l amplificateur optiquecomporte 3 tages damplification

100km

DispersionDispersion

DCM DCM DCM DCM100km 100km 100km

1700 ps

Principes ding nierie decompensation de DC On compense la dispersion

chromatiquechromatiqueaccumule suraccumule sur

fibre G.652fibre G.652150 ps

Distance optique km


accumu e

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Caus par lellipticit du coeurrsultant de :

Contraintes mcaniques internes

(revtement fibre) Contraintes mcaniques externes

(mise en cbles)

La plupart des fibres optiques

caractrises en PMD



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Description : Ey

nx

nyEx

Augmentation de la qualit des fibres pour avoirune a e r r ngence e p c r u e

Utilisation de dispositifs de compensation

spcifiques incluant, entre autres composants,des fibres maintien de polarisation, des formatsde transmission RZ



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Description :

Pin:

2 dBm

17 dBm

18 dBm

20 dBm

Pinre op que

Compensation :

Utilisation de la fibre G.652

Diminution de la puissance des EDFA et utilisation damplificateursRaman dappoints


puissance optique de chaque canal

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Com ensation :fibre optique

Utilisation de la fibre G.652

Raman dappoints Utilisation de transpondeurs FEC permettant de rduire la



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Description :

2.3 dB

Peut apparatre dans les systmes WDM utilisant la bande C+Lfibre optique

Compensation :

. Diminution de la puissance des EDFA et utilisation damplificateurs

Raman dappoints



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La transmission WDM est analogique : des limitations sur la

dgradent le BER

La monte en dbit des canaux WDM font apparatre des limitationsphysiques dues uniquement la fibre optique

La transmission WDM tant multicanaux, une importante puissanceoptique est concentre dans la fibre optique : apparition possibledeffets non linaires qui dgradent la qualit de transmissionoptique

Tous ces paramtres induisent des rgles dingnierie optique etstructurent les systmes WDM commerciaux



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1. a ec no og e u mu p exage en ongueur on e2. Les quipements WDM Long Haul, Metro et Rgional

. qu pemen s ong au2. quipements WDM Metro

.

3. Gestion des systmes de transmission WDM .

5. Des rseaux WDM aux rseaux OTN

.



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Ajout des longueurs d onde par pas de 1 ucune per ur a on es au res ongueurs on e en serv ce

Ajustement automatique des niveaux de puissance des pompes des amplificateursoptiques

, Propagation de la perte de transmission sur l ensemble de la section de

multiplexage optique

Coupure automatique des pompes dans les 2 sens en cas de coupurefibre (mcanisme d ALS)



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16 192 canaux (longueurs d onde) 80 canaux est un standard

640 km (normalise par l ITU-T G.652) Systmes ULH > 4000km

7 amplificateurs en ligne en standard

Plus de 50 pour les systmes ULH Beaucoup plus en technologie sous-marine

, , ,

Capacit dextraction des OADM 4 OADM en ligne au maximum

Extraction des canaux non reconfigurable dynamiquement

Dbit et formats accepts


- , - , - , , , -

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AMP 25

UMP

9

UMP

1

CM

LANK

LANK

CP

RDERW

MM

OWER

OWER

UMP

1

MONOUT

1

IN

LANK

LANK

LANK

CMD

UAL

9

8

OLA

25dB

SCM

NCP

DIG

AMM

POWER

POWER

980

PU

M

1480

PU

M

1480

PU

M

0/110-

80/120

RE

UPPLY

UPPLY

80/120

MONOUT

2

IN

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

2 -1

-1



66/171

PU

PU

SC

BL

BL

NC

OR

AM

PO

PO

PU

AMP 25

1

BL

BL

BL

DUAL

980

OLA

25dB

SCM

NCP

DIG

AMM

POWER

POWER

980

PUMP

1480

PUMP

1480

PUMP

P

980

P

148

NK

NK

ERWIR

ER

SU

ER

SU

P

148

MONOUTINNK

NK

NK

110-2

/120-1

PLY

PLY

/120-1

MONOUTIN

DUA

L980

PO

WER

PO

WER

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

WDU

DU

DU

DUW W W W W W W

M

XMTR/PM

DUAL

COMB

DUAL

SPLI

AL

WDM

RCVR

POWER

SUP

POWER

SUP

AL

WDM

RCVR

AL

WDM

RCVR

AL

WDM

RCVR

M

XMTR/PM

M

XMTR/PM

M

XMTR/PM

M

XMTR/PM

M

XMTR/PM

M

XMTR/PM

M

XMTR/PM

DUAL

980

POWER

POWER

NER

TER

1,3

LY

LY

2,4

5,7

6,8

Formation Continue Tlcom ParisTechFabrice Dvepage 66 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

CH 1OF16

192.5THz

CH2

OF1619

2.6THz

CH3

OF1619

2.7THz

CH4

OF16

192.8THz

CH5

OF16

192.9THz

CH6

OF1619

3.0THz

CH7

OF16

193.1THz

CH8

OF16

193.2THz


67/171

FUSE PANEL PU

PU

SC

AD

AD

NC

OR

AM

PO

PO

PU

OADMAMP 20

1SC

PU

BL

OADMAMPLIFIER

SHELF

MP

98

0

MP

14

8

M M

1

M

2

P DERWI

R

M WER

S

U

WER

S

U

MP

14

8

MONOUTINMM

P

98

0

ANK

OADM CHANNEL SHELF

FAN SHELF

/110-1

0/120-

E PPLY

PPLY

0/120-

MONOUTIN

/110-1

(4 CHANNELS E-W4 CHANNELS W-E)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

WDM

ADM

DUA

POW

POW

DUA

DUA

DUA

WDM

WDM

WDM

WDM

WDM

WDM

WDM

ADM

FAN FILTER

XMTR

E

COMB/S

WDM

R

R

SUPP

R

SUPP

WDM

R

WDM

R

WDM

R

XMTR

E

XMTR

E

XMTR

E

XMTR

W

XMTR

W

XMTR

W

XMTR

W

COMB/S

/W

PLTR

E

CVR

E/

LY

LY

CVR

E/

CVR

W/

CVR

W/

/W

/W

/W

/E

/E

/E

/E

PLTR

W


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

/W

W W E E/E


68/171



.

3. Gestion des systmes de transmission WDM .


.



69/171

Nombre de longueurs d onde 4 32 canaux (longueurs d onde) 8 canaux est un standard

Distance maximale Canaux jusqu 2,5Gbs : 200km Canaux 10Gbs : 60km (distance limite sans compensation)

Nombre maximal damplificateurs Beaucoup de systmes sont non amplifis 5 amplificateurs maximum Gain de 25dB environ

Capacit dextraction dun OADM

La totalit pour un OADM Terminal (32) 4 8 pour un OADM standard 1 4 pour un OADM petite capacit

Protection des canaux en option La topologie anneau permet une scurisation des Mcanisme de protection O-SNCP ou O-MSP

Dbits et formats accepts : 2 types de cartes :

- Dbit fixe : SDH (STM-1, STM-4, STM-16 et STM-64)


- Dbit variable de 50Mbs 2Gbs : Fast et GigaEthernet, ESCON, Ficon et Fiber Channel, SDI, HDTV Cartes Multiports : multiplexage temporel des affluents sur canal 2,5Gbs ou 10Gbs

page 69


70/171

WEST EAST

MATRI

CPU

OSC

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

MATRI

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

TX/RX

E

FIBER MANAGEMENT

CL

I

CL

I

E CL

I

CL

I

CL

I

CL

I

CL

I

CL

I

MUX/DEMUX EAST

VENTILATION

MUX/DEMUX WEST



71/171

M C O

WEST EAST

T T T T T TTTTTM TTTT T TATRIC

E

PU

SC

X/RX

C

X/RX

X/RX

X/RX

X/RX

X/RX

C

X/RX

X/RX

X/RX

X/RX

ATRIC

E

X/RX

C

X/RX

C

X/RX

C

X/RX

C

X/RX

C

X/RX

C

VENTILATION

FIBER MANAGEMENT

LI

LI

LI

LI

LI

LI

LI

LI

MUX/DEMUX EAST

MUX/DEMUX WEST

Tx/Rx CPU

OSCMaintenance Panel

FiberMa

Venti

EA

Mux/DemuxEast

nagement

Tx/Rx Clilation Tx/Rx

Tx/Rx

WEST

T


OADM & Terminal WDM Metro: Blocs


72/171

Ligne WDM

Ligne WDM

Mux/Demux chains

optique

Mux/Demux chains

Matrice MatriceB

Matrice lectrique

Tx/Rx Client



73/171

MA

MA

CP

OS

C

B

A

L

B

A

L

B

A

C

B

ATRICE

TRICE

U CND

OF

ND

OF

ND

OF

ND

OF

EAST

EAST

WEST

WEST

Ventilation

FIBER MANAGEMENT

Equalizer/Coupleur C&L East

Equalizer/Coupler C&L West



74/171

Un Tx/Rx Cli envoie son signal sur 2 Tx/Rx ...

Protection sur :

OMX

OMX

Panne OMX

Panne carte Tx/Rx Panne carte matrice

principal secours

w c en mo ns e ms

OMX

OMX

...



75/171

Switch ind endant des ui ements ...WDM Metro

32

OMX

OMX

Switch en moins de 100 ms

Configurations Point Point

32 32

Economise les transpondeurs WDM(Tx/Rx ) et Mux/Demux par rapport 32 une protection e

OMX

OMX

...



76/171

Avantage du Metro : Flexibilit : topologies en anneau ou en linaire (point point) :

Intrt conomique : chaque noeud Metro est un OADM (-30%). On vite d utiliser

ou es es son sor r l extrmit de la liaison

Possibilit de protger les longueurs donde sans besoin d quipement SDH(protection d anneaux)

- - Capacit plus importante (96 contre 32 ) Distances plus grandes


es eux tec no og es sont comp menta res

page 76


77/171



.

3. Gestion des systmes de transmission WDM . 5. Des rseaux WDM aux rseaux OTN

.



78/171

Nombre de longueurs d onde 4 88 canaux (longueurs d onde)

canaux es un s an ar

Distance maximale Plus de 2000km

Des 10aines Gain de 20dB

Ca acit dextraction dun ROADM 1 88 pour un ROADM standard 1 4 pour un ROADM fixe De 2 8 directions WDM

La topologie anneau permet une scurisation des Mcanisme de protection O-SNCP

Dbits et formats acce ts : 2 types de cartes : Cartes Multiports OTN : multiplexage temporel des affluents sur canal OTU-1 (2,5Gbs), OTU-2

(10Gbs) OTU-3 (40Gbs)- Affluents SDH (STM-1, STM-4, STM-16 et STM-64)


- GigaEthernet, 10GE, ESCON, Ficon et Fiber Channel, SDI, HDTV Carte Ethernet Commutateur virtuel fournissant des services Ethernet

page 78


79/171

Le ROADM est lefacilitateur des nouveaux

e o re auss ag e que a Prolifration de services trs haut dbits tendant

vers 10Gbs. La lon ueur donde devient le service

services Ethernet:

Rsidentiel: services

Crer des rseaux maills mtro pour augmenter

Video (IPTV etservices multimedia

interactifsa capac e ranspor e a spon es

services Entreprise: ServicesBusiness Ethernet

Rduire les dlais de configuration

(MEF ELINE &ELAN)

Etendre la topologie maille sur des longuesdistances (>1000km)

Wholesale: services delongueur donde



80/171

Dclencheurs :

des cots) Apporter de la flexibilit lOADM en terme

dextraction de canaux

Rgnration OEO

1 1re Phase dvolution : ROADM

Configuration dynamique de canaux Express enAdd/Drop.

Add/Drop1

Conversion de dans le domaine lectrique enconjonction de transpondeurs accordables

- OXC-OOADM fixe ROADM Rduire la complexit de jarretirage optique et les

erreurs humaines associes Crer et grer une route optique de bout en bout Brassage automatique de

Offre de protection de

2


routage et jarretirage complexe

Evolution de la fonction de filtrage des OADM


81/171

on gura on avan age nconv n en

Bloqueur de

Premier disponible, #ports A/D = N (tous less)

Encombrant, couteux,Fixe /port, non volutifvers le multi degrs

Ensemble de petitesmatrices

Bas cot, taille rduite,Software & hardware,simple s# A/D ports = N

Fixe /port, non volutifvers le multi degrs

Commutateur slectif de

Nimporte quel groupe de

s vers nimporte quelport, volutif vers le multi

couteux, software &

hardware, complexe #ports A/D M < N, pas

,Encombrant

Nimporte quel groupe des nimporte quel port,volutif vers le multi

La prochaine gnrationpour certains oprateurs

-(OXO)

degr, volutif par ,software & hardwaresimple, taille rduite


ROADM Regional ROADM Long haul et Metro


82/171

Blue Port 3Red Port 8Orange Port 9

Red Port 3

Blue Port 3Red Port 8Orange Port 9

Red Port 3

Port 1

Port 2

Port 3 Port 8Port 9

Port 1

Port 2

Port 3 Port 8Port 9

Port 1

Port 2

Port 3 Port 8Port 9

Port 1

Port 2

Port 3 Port 8Port 9

Port 1

Port 2

Port 3 Port 8Port 9

Port 1

Port 2

Port 3 Port 8Port 9

galisation dynamique des canaux

Permet dlaborer des OADM multi degr rseau maill


Reconfiguration rseau Point & click


83/171

Partionnement danneaux Ajout de systmes

Utilisation amlioreZ DWR

A CNoeud 3 degrs

Routage la demande Rseau maill

NMS

Routage la demande

Noeud 5 degrs



84/171

Matrice expressoptique

2.5G 10G 40GLH ouULH

Ports optiques WDMAccordables intgrs

anneau ma

WDMTerminal

Clients haut dbitSwitch/Routers

ROADM : 1 matrice lectronique (320Gbs) pour les bas dbits eROADM

155M - 10G Clients10G - 40G

1 matrice optique permettant des extractions haut dbits de groupe de 8 ports Evolutif chaud de eROADM vers ROADM multi degr ou hydride Route de manire transparente les longueurs donde de 155Mb 40G


Extraction chaud de longueurs donde

page 84


85/171

de nimporte quel port et avecnimporte quelle combinaison

WSStap

1x9 WSSfromOAV(west) to OAF

(east)

Matrice non bloquante

Ports Add/drop :9x1 cou ler

tapto OAF(west)

accordable

Interconnexion multi-canaux

Add/Drop Ports



86/171

n egr es ou ours compos e : OAV(pramp), DWR, TxOA

1 OCM pour 4 degrs maximum

-.. DWR

WSSExpress out to

another de ree

Linterconnexion inter-degr est toujourseffectue de la manire suivante :

OS

CouplerTransmissi

pair

La sortie des canaux Express en sortie du

WSS

nfibe

r

WSS dun autre degr

Rx

OAF-.

Couple

Tx

OCM

rOCM

OCM

Express in fromanother degree


-


87/171

OAV-.. DWR

WSS

DWR

WSS

es e as eOAV-..

OO

Coupler Coupler

CC

Rx

OAF-.Coupler

OAF-.Coupler

Tx

Rx

Tx

CM

CM

OCM OCM

CM

CM


-


88/171

RDROP

COMIN

9

8

7

6

51

OAV-VS-U-CMAN-OS-CP

D

ROP

COMIN

9

8

7

6

5 2

OAV-VS-U-CMAN-OS-CP

D

7CHADD/ COM

IN4

3

2

1

COMOUTTX RX

OSC

NTWK

DEGREE

R

7CHADD/ 4

3

2

1

COMOUT TXRX

OSC

NTWK

DEGREE

WR

DD/DROP

COMIN

WR

DD/DROP

OAF-BC-B

OCMA1

A2

EXP

E3

E2

COMOUT

OAF-BC-B

OCMA1

A2

EXP

E3

E2

9CHA

COM

OUT

D

9CHA

1

FS06553

1



89/171


L i ti d WSS t i di


90/171

DWR OAV-..DWRDWRDWRDWR

Les connexions en rception du WSS ne sont pas indiques

WSS

Cou ler

WSS

Cou ler

WSS

Cou ler

WSS

Cou ler

WSS

Cou ler

OSC

OAF-BC-BCo

Degree #2 DWR Out

upler

RxOCM

TxOCM

- -

Degree #4 DWR Out

Degree #5 DWR Out

Coupler

Degree #6 DWR Out

Degree #7 DWR Out


Degree #8 DWR Out


91/171

- ,


92/171



93/171

1. a ec no og e u mu p exage en ongueur on e2. Les quipements WDM Long Haul, Metro et Regional

3. est on es syst mes e transm ss on4. Principes dingnierie WDM




O i l S i Ch l l d i i 1625


94/171

Optical Supervisory Channel : canal de supervision 1625 nm

Data CommunicationNetwork (DCN)


Gestionnaire d lments de rseau WDM

Les 4 fonctions dun gestionnaire : CAPS


95/171

Les 4 fonctions d un gestionnaire : CAPS , Alarmes : remonte temps-relle des vnements, alarmes et dfauts

- Critique : perte de supervision des quipements ou impact trafic- Majeure : dfauts gnant la supervision des quipements, dysfonctionnement pouvant avoir un impact trafic

- Mineure : dfaut nayant pas dimpact sur les quipements, fonctionnement anormal des cartes nentranantpas dimpact trafic

Performance : activation de compteurs de performance de transmission et supervision nonn rus ve

- Interfaces SDH : supervision non intrusive du B1. Vrification du J0

- Interfaces non SDH : supervision non intrusive de la transmission des trames WDM propritaires (CRC) Scurit : profils dutilisateur avec des privilges de gestion distincts- Lecture : supervision de rseau

- Configuration seulement : production de services- Maintenance : maintenance rseau- Administrateur : gestion des profils utilisateur et du systme informatique

- Debug : utilisation de commandes de diagnostic quipement bas niveau. Rserv au fournisseur WDM 2 types darchitecture de gestion :

SNMP sur pile UDP/IP : plus adapte un environnement dadministration Datacom


e ecommun ca on e wor anagemen sur p e : a ap e une ges ondoprateur

page 95


96/171

WDM Long Haul

Interfaces de type SDH :

- Gestion des octets A1, A2, et B1 uniquement

- Transparence au contenu (Voix, Data, Vido) et la structure de la payload, ,

- Supervision de l octet B1 (non-intrusive)

Interfaces de type SDH : idem que WDM Long Haul

- Totalement transparente au dbit et au type de trafic, transport de manirenative (non-encapsul dans de la SDH) : pas de B1 !



97/171

Le transpondeur vrifie la qualit de la transmission (supervision B1) Le systme WDM ne modifie pas loctet B1 en cas derreur

Alarme B1 sur Alarme B1 surrce tion li ne

Trame SDH avec MS errone

En fonction du nombre dalarmes et de leur localisation lo rateur est

Trame SDH sans erreur

capable dincriminer le systme WDM ou lquipement SDH raccord

Pas dalarmeAlarme B1 surrception ligne



98/171

Configuration : Dclaration du type dquipement Terminal OLA ou OADM

c va on es car es ranspon eurs m ss on e r cep on Pas de configuration des circuits ni du systme damplification

o ti ue Pas de commande de maintenance de type Loopback



99/171

Configuration : Dclaration du type dquipement Terminal OLA ou OADM

c va on es car es ranspon eurs m ss on e r cep on Configuration des circuits :

- rot g ou non prot g

- Passthrough (rgnration lectrique) Rgn. OEO dans le mme anneau

- Brassage de canaux

Anneau1

Rgn. OEO et transit sur deux anneaux Commande de maintenance de type Loopback

Anneau 2



100/171

Facility = vers lextrieur, ct optique Terminal = vers la matrice, ct lectrique

Facility Terminal

WDM Matrice ClientTx/Rx WDM Matrice Client

WDM Matrice ClientTx/Rx Cli WDM Matrice Client


Les quipements sont superviss sur un gestionnaire spcifique


101/171

Les quipements sont superviss sur un gestionnaire spcifique

Les flux de gestion passent au travers dun rseau de routeur IP

La gestion de lamplification optique est effectue automatiquement

La supervision du trafic est non intrusive

su ervision SDH non intrusive du B1

La supervision non intrusive dautres formats data (Ethernet, Fiber

Channel) reste propritaire Seul le WDM Metro n cessite une configuration des canaux optiques

par loprateur et propose des commandes de diagnostic



102/171



1. Principes gnraux dingnierie optique

2. Ingnierie WDM Long Haul3. Ingnierie WDM Metro

4. Dclencheurs conomiques des systmes WDM




103/171

1. u e e a ma r ce e ra c

.

3. Mesure de la perte optique de chaque segment de transmission + margeoptique de vieillissement rseau

. 5. 2 cas :

1. WDM Long Haul : slection du gain des amplificateurs EDFA + utilisation de

transpondeurs FEC+ utilisation damplificateurs Raman le cas chant2. WDM Metro : utilisation de transpondeurs WDM de porte tendue ou utilisation de

rgnration OEO ou damplificateur EDFA


Dbit des longueurs dondes Plus le dbit ar canal au mente lus LOSNR en rce tion doit tre lus


104/171

g Plus le dbit ar canal au mente lus LOSNR en rce tion doit tre lus

lev- 30dB @40Gbs

- 24dB @10Gbs- 18dB@2,5Gbs

en uvre de compensation de dispersion chromatique

- Dispersion chromatique se traduit en attnuation supplmentaire part r e 4 s cana aut pren re en compte a- modulation RZ et rcepteur cohrent

-40Gbs par canal, 18-22dB pour des dbits de 10Gbs par canal contre despas de 20-25dB pour des dbits de 2,5Gbs par canal


- mpact sur es nom re e s e ter

page 104


105/171

)

20

de(Gb/s Espacement inter OLA

60 km

10

ueurdo

80 km

5pa

rlon

100 km

120 km

2.5Capacit

140 km

Longueur Totale du Systeme WDM (km)


La porte du systme et son cot dpendent fortement de lespacement inter OLA

Amplification


106/171

leve- Bonne efficacit du FEC en dB

- Lisse les investissements par longueur donde plutt que par systmedamplification

- Fibre optique de trs faible attnuation et avec des pissures parfaites sur

les 20 premiers km- mp cat on p us e cace avec a am tre e cur

WDM Metro : viter lutilisation damplificateur optique-

- Rduit lintrt conomique du WDM Metro



107/171

mp ca on compensa on e a spers on c roma que10Gbs et au del

On com ense en mo enne entre 2 ui ements dextraction delongueur donde installs sur le mme type de fibre- Si lon a un chainage de fibre de nature diffrente on compense

fibres de nature diffrente

On peut donc sur-compenser un span court pour sous-compenser un span ong

- Pour soulager lamplificateur EDFA et ainsi minimiser le bruit gnroptimisation OSNR



108/171

Le choix simpose par le nombre de longueurs donde extraire sur

un site et par le nombre de systmes WDM aboutissant dans le site

- Moins de 8 longueurs donde extraire OADM fixe- Plus de 8 longueurs donde extraire et/ou 3 directions WDM ou plus

diffrentes dans un site ROADM

- Un terminal sur un site grande capacit dextraction

Privilgier lOADM pour rester en tout optique le plus loin possible- conomique pour loprateur

- Permet de fournir des services de longueurs donde plus bas cot

-

- Simplifie la supervision des longueurs donde


Dploiement des longueurs donde


109/171

Dmarrer en bande C

Organiser la bande C en sous bandes homogne en dbit/canal

- Sous bande 2,5Gbs- Sous bandes 10Gbs

,systmes ultra long haul), on peut rduire le nombre maximal de

longueurs donde dployer des sous bandes de longueurs proche,


Choix des transpondeurs


110/171

sur le systmes WDM

A dfaut de transpondeurs accordables, rserver un canal de

secours- Passthru sil ny a pas dOADM

- Add/drop si le systme comporte des OADM

u p exer e p us poss e es a uen s e < s sur escanaux STM-64 ou OTU-2

- -points du systme WDM



111/171








La matrice de trafic dfinit les points d arrts du WDM

L quipement WDM est choisi selon la capacit du noeud


112/171

Capacit maximale cible < capacit Add/Drop OADM : OADM

Client 1Client 2

Client 1Client 2

Client 2Client 1

Client 2Client 1

Client 3

Client 4

Client 3

Client 6


enClient 8

Limites propres la technologie Le tri l distance x ca acit x dbit est limit


113/171

Le nombre d amplificateurs en ligne est limit

Rgles d ingnierie standard 2,5 Gb/s (STM-16)

- 8 tronons pour une capacit de 16 maximum- 5 tronons pour une capacit de 40 maximum

Budget optique de 30 dB entre les sites :

- 5 tronons pour une capacit de 16 maximum- 3 tron ons our une ca acit de 40 maximum Budget optique de 33 dB entre les sites

- 4 tronons pour une capacit de 16 maximum- ronons pour une capac e max mum

Exemple d ingnierie affine : Nombre de tronons 1 2 3 4 5


u ge op que max ma es ronons

avec des amplificateurs 30 dB34 33 32 31 30

Utilisation de transpondeurs FEC en

30 50% d t t t l d t !


114/171

Rgnration OEO30-50% du cot total du systme !

1,600km

Solution sans FEC

5x80km 5 x 80km 5x80km 5x80km

Solution avec FEC Terminaux dos dos

1,600km

20 x 80km


Les sites de dploiement des quipements WDM peuvent treloi nsJ 150k


115/171

Jusqu 150km Complment damplification par prampli Raman

80 km 100 km 130 km 50 km 80 km

Cas extrme : les festons

20 dB 25 dB 12 dB

qu pemen s erres res ma s re op que mmerg e Distance de 300km maximum Utilisation damplificateurs EDFA fort gain (50dB) + Raman

-

< 300 km


60 dB

1 a ec no og e u mu p exage en ongueur on e


116/171

1. a ec no og e u mu p exage en ongueur on e2. Les quipements WDM Long Haul et Metro







Les canaux WDM sont rpartis en bandes


117/171

Les canaux dune mme bande sont multiplexs entre eux

es an es son mu p ex es en re e es ans es eterminaux

pertes optiques

Utilisation de transpondeurs WDM porte tendue ou FEC Rgnration OEO : dans le cas o certains canaux dune bande sont

extraits mais as tous

Passthrough optique : dans le cas o tous les canaux dune bande donnene sont pas extraits sur lquipement Utilisation dOFA : dans le cas o le nombre de canaux WDM en transit est



118/171

1 bande = 4 8 bandes ar OMS

Rgnration OEO B1 B1EO

EO

B1 B1

B2 B2D

2

mux1/2 M

ux1/

B1

B1+B2 B1+B2

Amplification optique Lintroduction dun OLAB1+B2+B3+B4 B1+B2+B3+B4


Metro systmatiquement

page 118

protge


119/171

Transmission pointTransmission point point avec protection OMSpoint avec protection OMSprotge

Interconnexion dInterconnexion danneaux : brassage OEO desanneaux : brassage OEO des protge protge

Transmission pointTransmission point point avec rpoint avec rggnnration OEO :ration OEO : non rotnon rot ee

nonprotge


page 119

quelques km

Site client


120/171

Site client

Raccordement par liaison point pointRaccordement par liaison point point protge

Raccordement par liaison point pointRaccordement par liaison point point

en double attachementen double attachement

protge

Raccordement par anneau de collecteRaccordement par anneau de collecte protge

Raccordement par utilisation dRaccordement par utilisation d lmentslmentsFiltre W

rot e


page 120

Filtre EAttention : le budget optique est calcul de bout en bout

Remarques : fonctionne uniquement pour les services SDH ouRemarques : fonctionne uniquement pour les services SDH ou

data sur SDHdata sur SDH


121/171

Anneaux hybrides :protection deAnneaux hybrides :protection de extraites sur WDM Metroextraites sur WDM Metro

prot g e

Protection deProtection de en anneau virtuel :en anneau virtuel :

protge


page 121

Ingnierie : transmission mtropolitainesur grille CWDM Utilisation dinterfaces colores : SFP


122/171

Utilisation d interfaces colores : SFP(Small form Factor Pluggable)

multiplexeur/dmultiplexeur

Equipements ADM SDH Switch ATM Switch Ethernet Router IP DSLAM

Interface STM-N VCX-NC sur STM-N GbE ou 10GE GbE ou POS GbE ou STM-N

A

1

2

2Mux/Demux CWDM

nonprot g eADM

D

M3

1


123/171

g p g g2. Les quipements WDM Long Haul et Metro







page 123

P FO i t t


124/171

Parc FO existant Droits de passage dans les conduits

oca on ou ac a Enfouissement des Fibres

Couteux en temps en argent et/ou location , to , par m

Rgnrateurs 3R Encombrement, puissance, exploitation dans le POP

Exploitation plus simple,du rseau Complexit dingnierie proportionnel au nombre dlments Configurations des services longues car proportionnelle au nombre dlments

ev e car temps e agnost que proport onne au nom re ments Evolutivit du rseau complexe et couteuse Etc


page 124

augmen a on u sur une seu e pa re e res


125/171

L amplificateur optique amplifie toutes les longueurs

La transparence au dbit et au format


page 125

Intrt conomique du WDM par rapport la

as u e : a son ongue s ance m


126/171

Cas d tude 2 : liaison moyenne distance (300 km)

as tu e : a son courte stance 5 m

Liaison courte distanceLiaison longue distance Liaison moyenne distance

Cot

Cot

Cot

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 161 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16


Nombre de couches SDH

SDH sur WDM SDH


SDH sur WDM SDH


SDH sur WDM SDH


127/171

-

Des solutions diffrentes des cots diffrents Pour du transport bas cot de services de donnes point point protg ou non.


128/171

Ne pas utiliser lamplification optique (augmentation des cut + gestion complexe des OLA)

WDM Long Haul Backbone trs haut dbit pour raccorder 2 puits de trafic oprateurs

Lusage de lOADM nest quun appoint pour extraire quelques longueurs donde

Capacit de transmission de plusieurs Terabit/s

conomiquement rentable sur les longues distances ou pour d importantes capacits detransport

WDM Regional La solution OTN (multiplexage haut dbit, rseau maill multi directionnel, scurisation

automatique des longueurs donde)

Certainement la solution de remplacement des systmes WDM Long Haul point point

Hberge des nuds de service Ethernet


Une ingnierie optique se doit dtre la moins complexe

viter au possible la pr amplification Raman en WDM Long Haul viter lamplification optique en WDM Metro

Utiliser plutt la technologie FEC plus versatile


129/171

Utiliser plutt la technologie FEC, plus versatile

et la moins cuteuse viter les terminaux dos dos : minimiser les rgnrations OEO Privilgier des solutions volutives : prvoir des marges optiques sur les ingnieries

WDM de dpart

La criticit des services de transmission a un impact sur lingnierieoptique Pour une protection SNCP, le segment le plus long fixe la contrainte Besoin ventuel de double adduction, de routa e h si uement dis oint

Linfrastructure physique est cruciale


Choix de fibre G.652 ou G.655 pour le WDM Long Haul et G.655 pour le WDM Metro

page 129



130/171

2. Les quipements WDM Long Haul et Metro





Augmentation des dbits des services de transmission, , - , - , , Dfinir un mode de transmission orient circuit sur le modle SDH


131/171

Dfinir un mode de transmission orient circuit sur le modle SDH Hirarchie synchrone avec multiplexage de circuit bas dbit dans

un conteneur haut dbit Des indicateurs sur la qualit de la transmission

n on une super rame e ranspor : - .

2002 fin 2005 2009

switch switchADM SDH IP router

IP router

switchATM

ADM SDH IP routerAADM SDH

Equipement WDM

A

fibre optiquefibre optique

Equipement WDMEquipement OTN

fibre optique

Ethernet


interface SDH interface OCh Autre type d interface : GbE

-.

Trame numrique nouvelle permettant de transporter un ventail de format client de maniretransparente Hierarchie de multiplexage permettant le transport des services multiplxs dans un conteneur

haut dbit (40Gbs, bientot 100Gbs)


132/171

aut db t ( 0Gbs, b e tot 00Gbs) Une supervision riche la SDH

Asynchrone par nature (comme SDH) : Evite ainsi un plan complexe de distribution de la

synchronisation au travers du rseau ( linverse de la PDH)



133/171


ique


134/171

lectri

Domaine

ine

optique

Doma


OPUk : conteneur du signal client. La justification de dbit est effectue ce niveau. Le conteneur nest plus modifi jusqu son extraction terminale


135/171

Le conteneur n est plus modifi jusqu son extraction terminale.

ODUk : entte du conteneur signal client

OTUk : conteneur high Order Effectue le multi lexa e des conteneurs client dans un conteneur

plus haut dbit Insertion du FEC

na ogue au g r er en


,


136/171


.

-

-

HD-SDI 10

-

Fast Ethernet, OC-3/STM-1 1


137/171

2 Gbps FibreChannel FC200 12ESCON, ASI, SDI 2

OC-48/STM-16 N/A1

OC-192/STM-64/10GbE WAN N/A1

1

OC-12/STM-4 41 Gbps FibreChannel FC100 6

,

1. mapped directly into OTU1/OTU2

-2.5Gbps ODU-2

10 GbpsODU-340 Gbps

155 Mbps

1

Sub-

Wavelengths

16


Multiplexage OTN


138/171

PSI : Payload Strucutre Identifier Dcrit le type de signaux client contenu

JC : Justification Control Dfinit le besoin en justification

NJO : Negative justification Opportunity


PJO : Positive Justification Opportunity


139/171

TCMi : Tandem Connection Monitoring

BDI : Backward Defect Identification BEI : Backward Error Identification

GCC : General Communication Channel APS : Automatic Protection Switchning



140/171


1. a ec no og e u mu p exage en ongueur on e2 Les quipements WDM Long Haul, Metro et Rgional


141/171

2. Les quipements WDM Long Haul, Metro et Rgional



6. Les volutions technologiques dans le domaine WDM1. volutions des dbits vers le 100Gbs2. Mise en place dune couche photonique : ASON


System Capacity(Tbps)


142/171

6(Tbps)

4

5

40x100G

Croissance 50%

Croissance du trafic:40G er between

2

3

40x40G

Croissance 30%

10G inadquat aprs2009-10

2010-12

1H08 2H08 1H09 2H09 1H10 2H10 1H11 2H11 1H12 2H12

180x10G

50chx10G

10G in decline Inefficient Inefficient Inefficient10G 10G Maturity40G in decline Inefficient40G Introduced 40G Deployed


Interconnexion de RouterE it l ti d li (li it 8 t )


143/171

Evite laggregation de liens (limit 8 ports)

Evite le cot dactivation dune paire de fibreAmliore les performances des Data Center

nterconnex on eCluster gographique de serveurs virtualiss

R ond des besoins s cifi ues du milieu financier et de la rechercheGrid Computing, Cloud Computing

Demande croissante pour 100G


Definition du G.709 OTU-4ITU-T Study Group 15

Proposition pour un dbit optimis 100GbE ~112 Gbps vraisemblablement Inclut galement le multiplexage de sous dbits (e g 10x10G; 2x40G + 2x10G)


144/171

Inclut galement le multiplexage de sous dbits (e.g. 10x10G; 2x40G + 2x10G)

Cible StandardProposition OTU4 = 130Gbps

Proposition OTU4 = 112Gbps

2007 2008 2009 2010

2007 2008 2009 2010

Definition du 40GbE & 100GbEP802.3ba Task Force

.

uppor une s ruc ure e e ps e ps

Autorise le transport transparent du 40GbE & 100GbE sur OTN Spcification de la couche physique :1m backplane 10m copper 100m MMF 10km SMF 40km SMF


100GbE

Les challenges du 100Gbs pour les

Challenges

Doit fonctionner sur les infras WDM 10Gb actuelles et en


145/171

Doit fonctionner sur les infras WDM 10Gb actuelles et en

parallle de canaux 10G et 40GPorte com arables celles du 40G

Support des contraintes de fibre optique (DC, PMD,)

Fournir une efficacit spectrale accrue

Rduction de lencombrement et de la puissance lectriquen ir


M2 x 10G FlexiPorts

uxceiv

1 x 100G (OTU-4 w/ EFEC)2 x 40G FlexiPorts

40GbE


146/171

ve 1 x 100G (OTU 4 w/ EFEC)

40GbE

ongueur on e un que espacement 50GHz

porte 1000 1500 km

- STM-256 OTU-3/2e

XCVR1 x 100G FlexiPort 100GbE OTU-4

Capacit de 8 TbpsModulation PM-QPSK couple un rcepteur Cohrent Excellente tolerance la Dis ersion Chromati ue

ASIC 2 de 20-30

Millions de

portes logiques

Excellente tolerance la PDM de 1re

& 2nde

ordre Excellente sensibilit l OSNR




147/171



6. Les volutions technologiques dans le domaine WDM1. volutions des dbits vers le 100Gbs2. Mise en place dune couche photonique : ASON


Automatisation et auto protection


148/171

Formats de trafic configurable

Matrice de trafic configurable/re-Routable

Croissance imprdictible Bande passante volutive

Technologies facilitatricess

Capacit detransmission

leve80x 40G

G.709 OTNTransport

transparentssignaux client

RoutageOptiqueInterfaces

programmable s:

Automatisation par

plan de contrleConfiguration rapide,

facilite de migration du


aujourdhui

page 148

Conteneurnormalis

flexibilit des

services fournistrafic, resilience desservices amliors

(restauration)

Les grandes volutions des rseaux de

Exploitabilit multi-niveaux

Data efficiency(Vitrual Switch)Data overlays


149/171

WDMcapacity

Asynchronoustransmission

Next bigthing

3rd Gen SONET/SDH

ASON

manageability ROADM

n en

Transport transparentdes donnes Eth SAN

OTN exploitabilitdes , G.709

--1010 20002000 20052005 +10+10


ServiceCli tS

ervice

ATM

Ethernet LAN OTN

CarrierEthernet


150/171

ClientsS

re

volutionvers

Multi-Service

A ile WDM

Evolution vers

Infrastructure

Des nouveaux

Services

Switching

ra

struct

SDH Rings

volutionvers

Routage

Switching

SDH Mesh

Prmices duRoutage

Transmission

In

WDMROADM


Evolution des plates-formes WDM Metro/Regional

Access +Access +

AggregationAggregation

MetroMetro CoreCore--

EdgeEdge

ApplicationServers

ServicesEntreprise

ServicesEthernetagrgs

Service Convergence: sur Ethernet ouOTN

ServicesOptiques


151/171

Triple Play

IP/MPLSServicesPaquets

SDH Clients

ResidentielEthernet WANOTN/WDM

Plate-forme conver ente

Aggregation

DSLAM

Backhauling derseaux mobiles

OTN

ServicesSONET/SDH

Demarcation/Demarcation/ Aggregation/ Aggregation/ DistributionDistribution

permettant une simplification du rseau

WDM

optiquesagrgs

ConcentrationConcentration BackhaulBackhaul

Gestion des services sur infrastructure multi-niveau


page 151

CES = Carrier Ethernet Switch (SAS)CESR = Carrier Ethernet Switch Router

-

Low-MedSpeedClients Couche OTN

Low-Med Speed at OTN Layer


152/171

Couche OTN

OTN Layer is an internal client to thephotonic layer

Gestion etplannification /

Plan de contrlemulti-niveaux

HighSpeedClients

Couche Photonique

outils de conceptionde rseau

CN4200RS

CN4200RS

Rseau optique multi-niveaux

La couche OTN est structure de brasseurs TDM hybrid (SDH/OTN), sous-multiplexage de services optiques


153/171

Brassage

Separate nodes forSONET/SDH and virtual

wavelength servicesEnsemble de distintes

pour chaque type deservice haut dbit

Des noeuds spars pour lesservice SDH et les servocesde

OC/STM-n

manuelentreprise

FC/GbE

L2 Ethernet

Long Haul WDM

WDMSDI

muxponders. Back-to-back pas de PM bout enbout du service optique

partiellement utilisespcifique par service et

par destination

Protection 1+1 couteuse,et partiellement efficace


Plus

LegacyPDH

L2 EoSor

nsem e epartages pour

tout type deservice et

destination

dempilementni dADMs

back-to-back


154/171

OC/STM-n

10/100

EoOTN

FC/GE

L2 10/100/GbE

SDI

OTN/WDM

OTNLong Haul

WDM

(incl. PDH

pseudowires)

Brassage OEO

Moins de bien utilises avecpossibilit de restauration

U n seul noeud pour les

services SDH et de Aucun back-to-backmuxponders. Supervision bouten bout des services optiques


Systmes ULH (Ultra Long Haul) : 4000km

Transport du 10 Gbs plus faible cot :- ouve e g n rat on amp cateur as co t

- Introduction de nouveau type de codage : duobinaire- DCM bas cot

volution vers le 40Gbs ar canal


155/171

- Amplification 20dB Introduction du ROADM dans les systmes

Mise en place dOTN- Topologies mailles- Mutliplexage affluents SDH, vido, stockage, Ethernet

- Routage dynamique des longueurs donde Simplification du stock de maintenance des transpondeurs

Introduction dinterfaces OTN OTU-3 4000km maximum

50-80km

TranspondeursWDM sur Brasseur OTN

Pompe Raman


OADM192 @10GbsAccordables

ROADM

WDM 1re gnration

WDM 2nde gnration


156/171

Saturation du premier sous systmeremplacement WDM ULH

Saturation du deuxime sous systme remplacement WDM ULHemp acemen erm naux os os par


Service de de bout en boutService de de A/D

- Utilisation de base : rpartiteur optique intelligent

Cross-connexion d nami ue de conduits o ti ues Nouvelles technologies : mirroirs 3D (MEMs), bulles rflchissantes; hologrammes

Diffrences avec un brasseur SDH de grande capacit (DXC 4/4) :

Cross-connexionphotonique


157/171

- gestion des ports clients haut dbit (40 Gb/s et au del) : PM ? faisabilit en technologie lectrique ? , cot prohibitif

- transparence au format et au dbit

- gain en compacit et en consommation lectrique

- cot du travers dans lquipement moins cher

Granularit minimum :

- intressant conomiquement pour plus de 100 @ 10Gbs en traverseConduits optiques

Switching FabricSwitching Fabric

Switching FabricSwitching Fabric


Fiber JumperFiber JumperFiber JumperFiber Jumper

Reprsentation

Logique


158/171

Dijon -1

CorbasAnnemasse

DXC4/3/1O

T

OCh with insertion/extraction

fo client trafficron

OCh cross-connectedin pass-through


ue ques n ons Normes et standards ITU


159/171


Decibels (dB): unit de mesure (mesure relative)

XdB = 10-X/10 en dimension linaire ex: 3 dB dattnuation = 10-.3 = 0.501 Unit logarithmique mesurant le rapport de 2 quantits. En optique, il sagit dun rapport

de puissances qui reprsente des gains ou des pertes.

Decibels-milliwatt (dBm) : Decibel rapport un


160/171

milliwatt de puissance XmW = 10log10(X) en dBm, Y dBm =10Y/10 en mW. 0dBm = 1mW, 17dBm = 50mW

dans un mdia spcifique.en nanomtre, 10-9m (nm)

Spectre visible: 300nm (bleu) -700nm (rouge) visible. En transmission optique on utilise , ,

Frquence (): nombre de rptition dune onde parseconde. Unit commune en optique: TeraHertz, 1012

cyc es par secon e z Longueur donde x frquence = vitesse de la lumire x = C

- 300000 km/s dans le vide


- 200000 km/s dans la fibre optique

page 160

Attenuation = perte de puissance en dB/km Indique la diminution de la puissance optique dun signal lors de sa propagation dans un

m a onn . arac r se a qua e ransm ss on u m a re op que, a r, v e,...


161/171

q p q , , ,

Dis ersion Chromati ue = talement dune im ulsionlumineuse en ps/nm-km

Une impulsion lumineuse est compose de plusieurs longueurs donde

monochromatiques se dplaant des vitesses diffrentes dans un mdia.

Rapport Signal sur Bruit Optique (OSNR) = rapport de


Pout = +6 dBm R = -30 dBm


162/171

Le budget optique est dpendant:

Budget = 36 dB

de lattnuation de la fibre optique des pissures des tableaux de rpartition et des connecteurs optiques

es composants opt ques tres, amp cateurs, mu t p exeurs,

des courbures extrmes de la fibre optiques des,salissures (poussires)


Les fibres optiques sont issus de verres de trs


163/171

grande puret

rduisant la puissancelumineuse de moiti (3 dB)

Vitre ~3 cm

Verre de lunette ~3 m

Fibre optique ~14 km


GaineCoeur

Le coeur transporte le signal optique


164/171

Le rvtement protge lensemble

ev emen


n2 gaine

1


165/171

1

n1

0 coeur

La lumire se ro a e ar rflexion totale entre le coeur et la aine Les rflexions totales internes sont sans pertes Chaque rayon pouvant se propager est un mode de propagation


Plusieurs diamtres de coeurspossibles

n2 gaine

-50 mm (profil dindice en crneaux)


166/171

-62.5 mm (profil dindice en gradient)

Produit Dbit-distance

n1 coeur

> z- m Fibre Monomode

Diamtre de coeur denviron 9 mmProduit Dbit-distance>100 THz-km

n2 gaine

n1 coeur


UV IR

Visible

125 GHz/nm


167/171

850 nm980 nm

1310 nm

1480 nm

850, 1310, 1550 nm perte optiques minimales

1625 nm

-

980, 1480, 1625 nmPertes optiques plus leves


- e s an ar , op m s e nm, . La plus largement dploye, introduite en 1986, la plus conomique

DSF (Dispersion Shifted, G.653) onue pour une ransm ss on mono-cana nm


168/171

NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted, G.655) Conue pour la transmission WDM, optimise autour des 1550 nm

rue ave, ree g , , era g

- La plus rcente gnration de fibre conue au milieu des annes 90

- our e me eures per ormances assoc es une mpor ance capac etransmission WDM

des fibres pour la transmission WDM Metro MetroCor, WideLight


- Transmission WDM ITU-T G.872 : Architecture of optical transport

1 - Principes WDM_v2

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