Conception de réseau DWDM : systèmes de ligne, ROADM, OTN, modules enfichables

Un réseau DWDM s’organise en couches : la lumière colorée sur la fibre (le système de ligne), une enveloppe numérique qui transporte les clients et corrige les erreurs (l’OTN), et les clients eux-mêmes (Ethernet, FC, SDH). L’endroit où un transceiver se connecte — un châssis de transpondeurs ou directement un routeur sous forme de module 400ZR — détermine qui possède chaque couche. Cette page cartographie les couches, les briques de base et les décisions de conception, afin qu’un module enfichable coloré puisse être replacé dans son contexte.

Couches

Layer	Elements	Concerns
Client	Ethernet 10/100/400G, FC, SDH/SONET, vidéo	optique grise entre l’équipement client et le transpondeur, ou aucune si le client utilise un module enfichable cohérent
OTN (ITU-T G.709)	trames OTU enveloppant des conteneurs ODU, FEC, surveillance tandem	multiplexage, surveillance de performance, commutation de protection
Canal optique	transpondeurs / muxponders ou modules enfichables cohérents produisant des longueurs d’onde sur la grille ITU	format de modulation, OSNR, dispersion
Système de ligne / OMS	multiplexeur/démultiplexeur, amplificateurs, ROADM, OSC, DCM	ingénierie de tronçon (Amplification et OSNR)
Fibre / OTS	paires de fibres, connecteurs, épissures	perte, dispersion, PMD, OTDR

Briques de base du système de ligne

Bloc	Fonction	Remarques
Multiplexeur/démultiplexeur (AWG ou TFF)	combine/sépare 40–96 canaux	plan de canaux fixe ; grille ITU
ROADM (reconfigurable OADM)	insertion/extraction ou passage de n’importe quel canal sous contrôle logiciel ; degrés = nombre de directions de ligne (2 pour un nœud d’anneau, 4–8 pour un hub maillé)	basé sur WSS (wavelength-selective switch) ; variantes colourless/directionless/contentionless (CDC)
Amplificateurs	booster, en ligne, préampli	Amplification et OSNR
OSC — optical supervisory channel	gestion hors bande à 1510 ou 1625 nm	transporte le DCN, le contrôle des amplificateurs, la surveillance de la perte de tronçon
DCM	compensation de dispersion (systèmes en détection directe)	absent dans les conceptions tout cohérent
OCM / OPM	moniteur de puissance par canal	mise en service et alarmes
OLP — optical line protection	coupleur/commutateur 1+1 sur deux itinéraires de fibre	commutation ~50 ms

Grille et capacité

Grille	Canaux en bande C	Par canal	Total	Remarques
100 GHz fixe	40–48	10G / 100G	0,4–4,8 Tb/s	historique et métro simple
50 GHz fixe	80–96	10G / 100G / 200G	jusqu’à 19 Tb/s	courant
75 GHz	~64	400G (60 GBd)	25 Tb/s	largeur de canal 400ZR/ZR+
Flexgrid (créneaux de 12,5 GHz)	variable	100G–800G+	30–40+ Tb/s	super-canaux ; nécessite des ROADM flexgrid
Bande C + L	×2	—	60–80 Tb/s	amplificateurs en bande L

Les transpondeurs cohérents échangent capacité contre portée par longueur d’onde — 400G 16QAM pour le métro, 300G 8QAM pour le régional, 200G QPSK pour la longue distance sur le même matériel — la conception choisit donc un format par chemin (Cohérent et longue distance).

L’OTN en bref

Conteneur	Débit	Client typique
ODU0 / ODU1 / ODU2 / ODU2e	1,25 / 2,5 / 10,04 / 10,4 Gb/s	GbE / STM-16 / STM-64 / 10GbE
ODU3 / ODU4	40 / 104 Gb/s	40GbE / 100GbE
ODUflex	n × 1,25 Gb/s	FC, arbitraire
OTU2 / OTU4	10,7 / 112 Gb/s	trames de ligne avec FEC
OTUCn / FlexO	n × 100G	ligne cohérente 200G–800G

L’OTN ajoute : le FEC (GFEC RS(255,239) ≈ 6,2 dB de gain ; SD-FEC propriétaire ≈ 10–11 dB dans les cartes de ligne cohérentes), la surveillance de performance par section et par chemin (BIP-8, surveillance de connexion tandem), le multiplexage de nombreux clients dans une seule longueur d’onde (muxponders), et la protection (SNCP, ~50 ms). Les clients voient un tuyau transparent ; la couche OTN voit chaque erreur binaire.

Où se situe le module enfichable

Architecture	Qui termine l’OTN / la FEC	Optiques	Compromis
Châssis de transpondeurs / muxponders	la carte de ligne du fournisseur DWDM	optique client grise + côté ligne cohérent intégré ou CFP2-DCO	meilleure portée et surveillance ; deux boîtiers, gestion de deux fournisseurs
Module enfichable cohérent dans le routeur (400ZR / ZR+ en QSFP-DD/OSFP)	le module (CFEC/oFEC), le routeur servant d’hôte	un seul module, pas d’optique client	moins de boîtiers et de watts ; portée limitée au métro/régional ; surveillance via CMIS VDM ; le système de ligne doit être ouvert
Longueur d’onde alien	n’importe quel transpondeur sur un système de ligne tiers	comme ci-dessus	nécessite un système de ligne ouvert qui accepte des canaux étrangers et un contrat de gestion de puissance
DWDM passif avec SFP+ 10G fixe/accordable	aucun (FEC client uniquement)	SFP+ DWDM accordable directement dans les commutateurs, multiplexeur passif, éventuellement un EDFA	le moins cher pour 10G × 40 sur ≤ 80 km ; pas de surveillance OTN (Transceivers accordables)

Protection et résilience

Mécanisme	Couche	Temps de basculement	Remarques
OLP 1+1	optique	~50 ms	itinéraire de fibre dupliqué ; divise la capacité par deux
OTN SNCP	OTN	~50 ms	par ODU ; nécessite une terminaison OTN
Restauration ROADM	plan de contrôle optique	secondes–minutes	réachemine les longueurs d’onde après une panne
Couche client (LAG, IP FRR, FC multipath)	client	ms–s	souvent suffisant avec le cohérent enfichable

Liste de contrôle des décisions de conception

Matrice de trafic et croissance → nombre de canaux, grille, C ou C+L.
Topologie : point à point, anneau, maillage → degrés de ROADM par nœud.
Bilan d’OSNR et non linéaire par chemin → format et classe de portée par longueur d’onde.
Cohérent enfichable ou transpondeurs par site, et exigences de système de ligne ouvert.
OTN : nécessaire pour le multiplexage inférieur à la longueur d’onde, des SLA stricts, la surveillance tandem ? Sinon, la protection en couche client peut suffire.
Surveillance : OSC, OCM, TEB avant FEC par canal, seuils d’alarme (Surveillance).
Référence de mise en service : puissance par canal, OSNR, TEB ; à archiver avec les identités des modules.

Dans CodingBox

Les modules enfichables cohérents et DWDM entrent dans ce réseau comme des modules avec une identité, un réglage de canal et un VDM/DDM. CodingBox lit et code leur identité (tables d’accordabilité, grilles de canaux), et affiche les mesures côté module que le système de ligne ne peut pas voir — erreur de fréquence laser, puissance Tx/Rx, TEB avant FEC — sur DDM et Check transceiver.

La vue infrastructure fibre de ces réseaux — point à point, anneaux, maillages, câblage structuré, planification du nombre de fibres, protection et latence : Topologies de réseau fibre.

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