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Technologies OTN 400G : monoporteuse, double porteuse, quadri-porteuse

Larry

Traducteur David
20 décembre 2019

Afin d'obtenir une transmission longue distance (LH) 400G, les trois technologies OTN (Optical Transport Network) 400G sont développées pour répondre aux besoins : 400G à monoporteuse, 400G à double porteuse et 400G à quatre porteuses. Elles se distinguent les unes des autres principalement par le nombre de longueurs d'onde utilisées pour la transmission. Cet article permettra de déterminer leurs avantages et inconvénients respectifs.

Monoporteuse pour OTN 400G

Le 400G à monoporteuse ou 400G à longueur d'onde unique signifie qu'il y a une capacité de 400G sur une seule longueur d'onde. Le 400G à monoporteuse adopte des formats de modulation d'ordre élevé tels que PM-16QAM (Polarization-Multiplexed-16 Quadrature Amplitude Modulation), PM-32QAM et PM-64QAM.

Figure 1 Monoporteuse pour OTN 400G.png

Prenons l'exemple du PM-16QAM. Le PM désigne un processus dans lequel le signal optique 400G (448Gbit/s) est séparé en deux signaux et modulé pour être transmis dans deux directions de polarisation -X et Y. Cela peut réduire de moitié le débit du signal original (224Gbit/s). QAM est un processus de séparation des signaux dans X et Y pour réduire davantage le taux. 16 représente 4 bits, ce qui signifie que le signal en X et Y est respectivement divisé en 4 signaux et le débit diminuera en conséquence à 1/4 sur la base des 224Gbit/s précédents. En utilisant PM-16QAM, le taux de signal à ce moment devient 448÷2 (PM)÷4 (16QAM)=56G Baud. Pourquoi devons-nous réduire le Baud (le taux de traitement électrique) ? Parce que dans la technologie des circuits actuels, 100Gbit/s a atteint la limite du goulot d'étranglement électronique. Si le taux continue à augmenter, des problèmes tels que la perte de signal, la dissipation de puissance et les interférences électromagnétiques resteront un problème et entraîneront des coûts énormes pour les résoudre.

Figure 2 PM-16QAM Monoporteuse pour OTN 400G.png


  • Avantages : par rapport au schéma multi-porteuses, le 400G à monoporteuse est une solution d'allocation de longueur d'onde plus simple, avec une structure plus simple et de petite taille. Elle permet également une gestion du réseau facile et une faible consommation d'énergie. Avec un QAM d'ordre supérieur, une monoporteuse peut augmenter les taux de signal et l'efficacité du spectre. Cela augmentera considérablement la capacité du réseau et la quantité d'utilisateurs à prendre en charge. En outre, grâce à une intégration élevée des systèmes, elle peut connecter les différents sous-systèmes séparés en un système complet et les faire fonctionner en coordination afin d‘obtenir les meilleures performances globales. La solution mono-porteuse peut vous offrir une option rentable.

  • Inconvénients : comme la monoporteuse adopte un QAM plus avancée, elle nécessite un OSNR (Optical Signal Noise Ratio) plus élevé et réduit considérablement la distance de transmission (moins de 200 km). De plus, la monoporteuse est plus sensible au bruit de phase du laser et aux effets non linéaires des fibres. Cette solution n‘est la meilleure que pour certaines applications spécifiques qui ne requièrent pas de grande distance de transmission mais qui ont besoin d'une grande capacité de bande passante. Normalement, le 400G à monoporteuse est utilisée uniquement pour l'accès au réseau, accès métropolitain ou la transmission DCI (Data Center Interconnection).

Double porteuse pour OTN 400G

Le 400G à double porteuse, également appelée 400G à double longueur d'onde, offre une capacité de 400G via deux longueurs d'onde de 200G. Par rapport à la solution 400G monoporteuse, le système 400G à double porteuse basé sur le schéma de super-canal 2 × 200G adopte des formats de modulation d'ordre inférieur comme la PM-QPSK (Quadrature Phase Shift Keying. Un symbole représente deux bits, ce qui signifie que le taux est réduit à 1/2), PM-8QAM ou PM-16QAM. La double porteuse est appliquée dans des réseaux métropolitains plus complexes pour obtenir une transmission à longue distance 400G.

Figure 3 Double Porteuse pour Transmission Optique OTN 400G.png

  • Advantages : l'efficacité du spectre du 400G à double porteuse a augmenté de plus de 165%, avec une intégration de système relativement élevée, une petite taille et une faible consommation d'énergie. Le 400G à double porteuse est considérée comme la technologie la plus couramment utilisée pour OTN 400G. La portée du 400G à double porteuse est plus longue que celle du 400G à monoporteuse, qui peut atteindre jusqu'à 500 km pour une utilisation commerciale. Lorsqu'elle est déployée avec un câble à fibre optique à faible atténuation et des EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifiers), la 400G à double porteuse peut desservir plus de 1000 km, ce qui peut satisfaire essentiellement les applications de transmission à longue distance du 400G.

  • Inconvénients : même avec EDFA et un câble à fibre à faible atténuation, la 400G à double porteuse ne parvient toujours pas à atteindre la même longueur que la 400G sur quatre porteuses. Elle ne convient pas à la transmission sur très longue distance (ULH) de plus de 2 000 km.

Quadri-porteuse pour OTN 400G

La 400G sur quatre porteuses désigne une solution qui offre une capacité de 400G sur quatre longueurs d'onde de 100G. Elle est obtenue en concevant un super-canal de 400G basé sur la PM-QPSK 100G avec quatre porteuses.

Figure 4 Quadri-Porteuse pour Transmission Optique OTN 400G.png

  • Avantages : la 400G sur quatre porteuses adopte la technologie de transmission 100G avancée qui a été largement utilisée à des fins commerciales. Elle permet d'atteindre une transmission à très longue distance (ULH) de plus de 2000 km à un coût relativement faible.

  • Inconvénients : le système 400G sur quatre porteuses est utile seulement lorsque la technologie de compression du spectre est introduite pour améliorer l'efficacité du spectre et la puce 100G est mise à niveau pour résoudre les problèmes d'intégration et de consommation d'énergie. Sinon, un système 400G construit sur la puce 100G actuelle est essentiellement un système 100G.

Conclusion

Actuellement, la transmission longue distance 400G est principalement réalisée par la monoporteuse, double porteuse et quadri-porteuse. La 400G monoporteuse avec PM-16QAM/32QAM/64QAM est limitée dans sa transmission et elle ne peut desservir qu'une distance inférieure à 200 km. En utilisant l'EDFA et la fibre G.652 standard, la 400G double porteuse avec PM-16QAM est une solution idéale pour la transmission MAN, et la 400G double porteuse avec PM-QPSK est adaptée à la transmission à moyenne et longue distance. Le schéma quadri-porteur 4x100G est essentiellement une technologie 100G qui a la même distance de transmission que le 100G et qui convient à la transmission ULH. Comme le trafic global de données ne cesse d'augmenter, il n'y a pas de fin aux demandes de bande passante. Bien que le passage à 400G puisse prendre du temps, vous pouvez vous renseigner sur le marché actuel et futur de l'Ethernet 400G pour vous préparer.

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