Personne n'achète un système à division en longueur d'onde parce qu'il apprécie le multiplexage. On l'achète parce qu'une paire de fibres doit acheminer plus de services que ne le permet la gaine menant à la tour, et parce que le creusement d'un nouveau tracé coûte plus cher que l'ensemble des composants passifs du rack réunis. Cette pression s'exerce en premier lieu sur les composants considérés comme des produits de base : cordons de raccordement, adaptateurs, interfaces de connecteurs et baies de distribution.
Ce que les technologies CWDM et DWDM changent au niveau des composants situés en aval de l'émetteur-récepteur
La technologie CWDM répartit jusqu’à 18 canaux sur une plage de 1 271 à 1 611 nm, avec un pas de 20 nm, ce qui est suffisamment large pour que les lasers non refroidis maintiennent leur longueur d’onde sans contrôle actif de la température. Le DWDM intègre 40 canaux sur une grille de 100 GHz, ou 80 à 96 sur une grille de 50 GHz, dans la bande C, et nécessite des composants optiques refroidis et à longueur d'onde verrouillée. Ces deux grilles sont normalisées, de sorte qu’un multiplexeur conforme d’un fournisseur est compatible avec un émetteur-récepteur conforme d’un autre : la grille dense est définie dans UIT-T G.694.1 et la grille grossière dans UIT-T G.694.2.
Cette différence est généralement classée parmi les questions relatives aux émetteurs-récepteurs. Il s’agit tout autant d’une question relevant de la couche passive. Un multiplexeur CWDM transmet une large tranche de spectre par port et tolère des variations modérées au niveau des composants ainsi qu’un polissage ordinaire des connecteurs. Un réseau de guides d'ondes à réseau de diffraction DWDM doit séparer des canaux espacés de 0,8 nm, ce qui transforme les petites réflexions et les faces d'extrémité encrassées en pertes mesurables. Une perte de retour qu'une liaison CWDM peut ignorer peut faire perdre toute marge à un canal DWDM. UIT-T G.671 Il est utile de le lire avant de passer une première commande de système DWDM, car il présente les composants optiques comme des éléments d'un système de transmission plutôt que comme du matériel autonome.
CWDM vs DWDM : comparaison des spécifications comme point de départ
| Paramètres | CWDM | DWDM |
|---|---|---|
| Espacement des canaux | 20 nm | 100 GHz (0,8 nm) ou 50 GHz (0,4 nm) |
| Coordonnées géographiques | UIT-T G.694.2 | UIT-T G.694.1 |
| Bande de longueurs d'onde | 1 271 à 1 611 nm (bande O à L) | Bande C (1 530-1 565 nm), extension de la bande L |
| Nombre de canaux par paire de fibres | Jusqu'à 18 | 40 à 100 GHz, 80-96+ à 50 GHz |
| Débit par canal dans la pratique | De 1G à 25G, détection directe | 100G à 800G, cohérent |
| Portée sans amplification | Environ 80 km | Environ 120 km |
| Portée et amplification | Ce n'est pas pratique, le spectre est trop large pour une seule bande EDFA | 2 000 km et au-delà avec l'EDFA ou l'effet Raman |
| Technologie de filtration | Filtres à couche mince, large bande passante | Empilements AWG ou TFF, bande passante étroite |
| Valeur cible de perte de retour du connecteur | 45-50 dB, UPC généralement acceptable | 55 à 60 dB ; un APC est généralement nécessaire |
| Application principale | Fronthaul 5G, accès métropolitain, campus | Interconnexion de centres de données, longue distance, câbles sous-marins |
Deux aspects sont au cœur de la plupart des débats en matière d’approvisionnement. La valeur cible de réflectance est celle que les acheteurs ont tendance à sous-estimer, car un défaut de réflectance n’apparaît jamais lors d’un simple test de perte d’insertion. Le débat sur la portée avec amplification détermine le budget, car une installation DWDM qui nécessite à terme des amplificateurs entraîne des coûts liés aux amplificateurs EDFA, une consommation électrique et un encombrement dans les armoires que l’on ne retrouve jamais dans une installation CWDM. Si l’horizon de planification est inférieur à trois ans et que la distance est inférieure à 40 km avec 16 canaux ou moins, la technologie CWDM est presque toujours moins coûteuse.
Les atouts de chaque réseau : fronthaul, accès métropolitain et interconnexion
| Scénario de déploiement | Portée type | Nombre de canaux | Une grille adaptée | Mise au point de la couche passive |
|---|---|---|---|---|
| Fronthaul 5G en haut de tour, de l'AAU ou de la RRU vers la DU | 0,5 à 10 km | 4-16 | CWDM passif | Câbles de raccordement LC duplex adaptés à une utilisation en extérieur, adaptateurs étanches, poignée de tirage |
| Anneau d'accès au métro | 10 à 40 km | 8-18 | CWDM | ODF monté en rack, panneaux de raccordement étiquetés, contrôle du rayon de courbure |
| Réseau central de campus ou d'entreprise | 1 à 10 km | 4-8 | CWDM | Lignes principales MPO, cassettes de dérivation LC, contrôle de polarité |
| Interconnexion entre centres de données | 10 à 120 km | 16-96 | DWDM | LC et MPO haute densité, liaisons à faibles pertes, faces d'extrémité APC |
| Longue distance et sous-marin | De 120 km à plus de 2 000 km | 40-96+ | DWDM amplifié | Plateaux d'épissure, connecteurs à faible réflectance, contrôle rigoureux des pertes au niveau des épissures |
Considérez ce tableau comme une carte indiquant où se situent les factures passives. Les travaux de fronthaul et de réseau métropolitain sont principalement réalisés à l’aide d’assemblages et de matériel de rack conçus pour une utilisation en extérieur, où les principaux enjeux sont les intempéries, la décharge de traction et la facilité d’entretien en hauteur. Les travaux d’interconnexion sont quant à eux dominés par la densité et la propreté, où le défi consiste à intégrer 96 canaux dans une étagère sans plier aucun élément au-delà de son rayon minimal.
Comment la couche passive définit la marge d'une liaison WDM
Commencez le calcul au niveau du multiplexeur plutôt qu’au niveau de l’émetteur-récepteur. Un multiplexeur CWDM à couche mince introduit une perte de 2,5 à 4 dB, un réseau de guides d’ondes à réseau de diffraction DWDM de 3 à 6 dB, et cela avant même qu’un seul connecteur ne soit branché. Chaque paire de connecteurs LC ou SC entraîne alors une perte d’environ 0,15 à 0,30 dB en bon état ; un passage par l’ODF ajoute deux points de raccordement supplémentaires, et un cordon acheminé dans un angle serré de l’armoire entraîne une perte due à une macro-courbure qu’aucune fiche technique ne prévoit correctement. Une liaison DWDM modeste comprenant quatre paires raccordées, un champ de raccordement et deux épissures peut entraîner une perte de 8 à 10 dB avant même de prendre en compte l’atténuation de la fibre. Si la perte passive totale dépasse environ 6 dB, il vaut mieux repenser le tracé plutôt que d’acheter un module plus puissant. La méthode éprouvée se trouve dans notre Guide de calcul du budget de perte d'insertion.
Finition des connecteurs, qualité de la fibre optique et structure des câbles
Le polissage est le choix passif le plus déterminant dans une installation DWDM, et c'est généralement celui qui passe la commande des cavaliers en dernier qui en décide. Les faces d'extrémité UPC présentent un léger bombement et renvoient une fraction du signal directement vers l'émetteur. Les faces d'extrémité APC sont meulées selon un angle de huit degrés, de sorte que la réflexion quitte le cœur selon un angle large et ne revient jamais. Sur une grille à faible densité, cette différence n'a qu'une incidence mineure. Sur une grille à haute densité, elle détermine si un canal reste dans les limites de sa marge d'erreur à mesure que le trajet vieillit.
| Élément du cahier des charges | Liaison CWDM | liaison DWDM | Pourquoi cette différence existe-t-elle ? |
|---|---|---|---|
| Nettoyage des connecteurs | LC/UPC ou SC/UPC sont généralement acceptés | LC/APC ou SC/APC de préférence | Une face d'extrémité inclinée dévie les réflexions loin de la source, au lieu de les renvoyer vers le cœur. |
| Perte de retour | 45 à 50 dB | 55-60 dB | Une paire réfléchissante peut augmenter le seuil d'erreur d'un canal DWDM, même lorsque la perte d'insertion semble correcte |
| Qualité de la fibre de tronc | G.652.D avec pic d'eau atténué | G.652.D, G.654 pour les grandes portées | Les canaux CWDM situés au milieu de la bande ne peuvent pas être acheminés sur une fibre optique traditionnelle à pic de débit élevé. |
| Fibre insensible à la flexion | G.657.A1 dans des enceintes exiguës | Étagères intérieures G.657.A1 ou A2 | Composés de perte par courbure macro-évolutive sur plusieurs spires dans un panneau dense |
| Diamètre extérieur du cavalier | 2,0 mm pour la densité, 3,0 mm pour la manipulation sur le terrain | 2,0 mm dans les rayonnages à grande densité | Le diamètre de la gaine détermine la densité de routage et le niveau de protection contre l'écrasement offert par un câble. |
| Propreté des faces d'extrémité | Vérifier et nettoyer à chaque accostage | Inspecter et nettoyer à chaque escale, sans exception | Une contamination ignorée par un port CWDM provoquera une diffusion de la lumière à l'intérieur d'un port DWDM |
La fibre optique revêt une importance presque aussi grande. Les deux réseaux partent du principe d'une propagation en mode unique vers UIT-T G.652, et en CWDM, ce sont les canaux du milieu de la grille, proches de 1 383 nm, qui mettent en évidence les câbles anciens présentant un pic élevé de teneur en eau ; il convient donc de demander le certificat du câble avant de supposer que les 18 canaux prévus fonctionneront tous. En ce qui concerne les câbles de raccordement, une gaine de 2,0 mm offre une plus grande densité d’acheminement, tandis qu’une gaine de 3,0 mm résiste mieux aux manipulations sur le terrain ; l’interface reste la même. Connecteur LC ou le corps du SC, dans tous les cas, et notre cordon de raccordement en fibre optique monomode La gamme couvre les deux extrémités d’un port WDM, en versions UPC et APC.
Agrégation MPO/MTP dans des baies WDM à haute densité
Dès qu'un rack comporte plus de quelques dizaines de ports WDM, l'utilisation de cavaliers duplex individuels n'a plus de sens. Monomode Câbles de raccordement à fibre optique MPO/MTP Les câbles transportant 8, 12 ou 24 fibres sont acheminés en une seule fois du châssis à l’étagère, et des cassettes de dérivation les répartissent en paires LC au niveau de la face du multiplexeur. Le câble principal est installé une seule fois et n’est jamais modifié ; ainsi, les ports transportant des longueurs d’onde actives ne sont pas reconnectés à chaque changement de capacité. Deux détails sont déterminants pour le bon fonctionnement de ce système. Il faut utiliser des connecteurs MPO à faible perte ou de qualité supérieure, car une paire MPO cumule d’un seul coup les pertes de toutes les fibres qu’elle contient. Il faut également définir la polarité avant de commander le premier câble de raccordement, car les conventions « key-up » et « key-down » diffèrent d’un fournisseur à l’autre et un câble de raccordement inversé ne sera détecté qu’au moment de la mise en service, et non au quai de chargement.
Armoires de distribution et terminaison des longueurs d'onde
Sur un réseau WDM, un ODF ne se contente pas de mettre de l’ordre dans les câbles. C’est là que les cavaliers colorés sont reclassés, qu’un câble endommagé est remplacé sans toucher au multiplexeur, et qu’un technicien peut isoler une longueur d’onde pour la tester tandis que les autres continuent de fonctionner. Cela ne fonctionne que si le châssis est conçu avec une marge de longueur suffisante. Prévoyez environ le double du nombre de ports dont vous aurez besoin au lancement, respectez le rayon de courbure sur chaque chemin de routage et étiquetez en fonction de la longueur d’onde plutôt que de la position physique, car les positions changent à chaque mise à niveau. Un châssis dimensionné pour le plafond du plan de canaux coûte à peine plus cher qu’un châssis dimensionné pour le trafic du premier jour, et notre Panneau de distribution à fibre optique ODF La gamme s'étend de 12 à 144 cœurs.
Nettoyage, contrôles et rigueur budgétaire
La plupart des défaillances WDM constatées sur le terrain ne sont pas dues à des pannes de composants. Elles sont dues à des faces d'extrémité encrassées, à une paire inversée ou à un chemin passif sous-dimensionné. Inspectez et nettoyez chaque point de raccordement avant l'assemblage, y compris les cavaliers terminés en usine, car la poussière générée par le transport est bien réelle. Un test de perte d’insertion à 1 310 nm ne donne que peu d’indications sur un canal à 1 550 nm sur un chemin APC ; il convient donc de mesurer la perte et la réflectance par canal à la longueur d’onde concernée et de consigner ces valeurs dans le dossier de mise en service. Fluke Networks publie un guide pratique sur l'élaboration de ce budget, et il est judicieux d'aligner votre fiche d'acceptation sur ce document.
Feuille de route pour l'augmentation de la capacité : trois phases
Prévoyez la couche passive dès le départ, même si les émetteurs-récepteurs ne sont livrés qu’au cours de la première phase. Cette séquence permet d’éviter que chaque étape n’invalide la précédente.
Phase 1 : capacité dès le premier jour, de 0 à 12 mois
- Déployez la grille correspondant au nombre de travées et de canaux actuel.
- Commandez des ensembles APC partout où un chemin pourrait ultérieurement acheminer un service à maillage dense.
- Installez le châssis en prévoyant deux fois le nombre de ports de lancement, avec un acheminement protégé.
Phase 2 : augmentation de la densité, de 12 à 30 mois
- Ajoutez des liaisons MPO/MTP monomodes dès que le nombre de cavaliers duplex commence à poser problème au niveau de l'armoire.
- Privilégiez l'utilisation de connecteurs à faibles pertes sur les nouvelles liaisons plutôt que de mélanger des types de connecteurs sur un même trajet.
- Réinitialisez la référence du relevé des pertes « tel que construit » canal par canal avant d'ajouter des amplificateurs.
Phase 3 : extension de la gamme de longueurs d'onde, au-delà de 30 mois
- Remplissez les canaux restants de la grille à mailles larges avant d'envisager un changement de grille sur les portées inférieures à 40 km.
- Ne reconfigurez que les chemins nécessitant une réflectance en grille dense.
- Vérifiez à nouveau le rayon de courbure et la protection anti-écrasement sur chaque itinéraire concerné par l’extension.
Ces deux réseaux sont arrivés à maturité et largement disponibles ; la décision repose donc rarement sur des questions d'approvisionnement. Il s'agit plutôt d'adapter le réseau à la portée, puis de laisser la couche passive prendre en charge la charge pour laquelle elle a été conçue. Les acheteurs qui respectent cet ordre de priorité passeront les cinq prochaines années à ajouter des longueurs d'onde plutôt qu'à repenser la conception de leurs armoires.