L’évolution de l’environnement des réseaux optiques cohérents : une exploration en profondeur

Les opérateurs réseau qui regroupent les prestataires de services télécoms, les câblo-opérateurs et MSO (opérateurs de systèmes multiples) et les opérateurs de réseaux de contenu mondiaux, sont tous confrontés à des défis commerciaux qui les contraignent à évoluer et à transformer leurs réseaux.

Prestataires de services

Pour conserver et élargir leur clientèle, les prestataires de services investissent pour proposer des offres innovantes, telles que la distribution de contenu vidéo original (acquisition de Time Warner par AT&T) et la possibilité de connecter des appareils « intelligents » à domicile et dans les environnements mobiles (service géré de sécurité IoT de Bell).  Ils évaluent aussi, à des fins de modernisation, de nouvelles architectures d’accès plus simples et évolutives pour pouvoir proposer les nouveaux services issus de la 5G. Un exemple remarquable de la réorientation des dépenses vers la périphérie est l’annonce de Verizon concernant son investissement de 1 milliard de dollars sur 3 ans pour de la fibre chez Corning, ainsi que son acquisition de l’infrastructure de fibre optique à Chicago de WOW.

Face au défi suscité par une infrastructure à équipementiers multiples, constituée de plusieurs générations de technologies, les prestataires de services sont à l’œuvre pour rationaliser leurs opérations et améliorer l’automatisation du réseau afin d’accélérer la prestation des services et améliorer la satisfaction des clients. Ils cherchent en même temps à augmenter leur efficacité opérationnelle et à réduire leurs dépenses avec une infrastructure programmable et plus ouverte, capable de répondre rapidement aux nouvelles demandes en bande passante avec moins de matériel déployé. 

Câblo-opérateurs et MSO (opérateurs de réseaux multiples)

Les câblo-opérateurs et les MSO modernisent leurs architectures d’accès, en rapprochant la fibre de l’utilisateur final, en distribuant et en rendant les fonctions virtuelles, afin de renforcer leur efficacité opérationnelle, de fournir une connectivité de capacité supérieure et d’assurer une meilleure qualité d’expérience. Ils remplacent leur ancienne infrastructure analogique par un réseau de fibre numérique totalement nouveau afin de profiter des gains économiques et des avantages compétitifs qu’il apporte. Avec l’objectif de déployer 10 fois plus de nœuds de fibre optique, il est essentiel de choisir la bonne architecture avec des équipements capables de résister à l’environnement extérieur, d’être câblés une seule fois et d’évoluer pour soutenir un accès de l’ordre du gigabit et de nouveaux services. Pour réussir cette transformation, il est tout aussi important de déployer l’architecture logicielle qui convient, capable de gérer efficacement le réseau de bout-en-bout avec une automatisation renforcée.

Opérateurs de réseaux de contenu mondiaux

Les opérateurs de réseaux de contenu mondiaux connaissent une croissance annuelle de bande passante à deux chiffres et étendent leurs infrastructures de data centers métropolitaines, longue portée et sous-marines en conséquence (nouveau data center Facebook à Singapour). Dans le domaine métropolitain et dans le but d’évoluer pour la croissance en bande passante, ils répartissent leur matrice de data center métropolitaine et régionale sur plusieurs bâtiments ou campus, ce qui pousse à la hausse les exigences de connectivité optique à haute capacité et simple portée.  Dans le domaine de l’architecture, ils adoptent des technologies et des pratiques logicielles de pointe, notamment les réseaux définis par logiciel et l’intelligence artificielle, pour en optimiser l’efficacité. Ils visent à fournir de nouveaux services innovants à leurs clients en anticipant les désirs de l’utilisateur final avant même qu’il ne les souhaite ! Ils figurent parmi les premiers à adopter les technologies de pointe et passeront des routeurs d’interface 100G à ceux d’interface 400G à court terme, dès que ces derniers seront disponibles.

Tous les opérateurs réseau s’accordent sur le besoin d’un réseau plus réactif, automatisé et capable de s’auto-optimiser.  Certaines technologies comme l’optique cohérente de pointe, ainsi qu’une couche photonique flexible et des API (interfaces de programmation d’applications) ouvertes, jouent un rôle prépondérant pour rendre tout ceci possible. Au cours des dernières années, les opérateurs réseau ont consacré d’importants efforts pour mettre à niveau leurs réseaux optiques afin de satisfaire à ces exigences, en recourant à l’automatisation, aux analyses et aux politiques fondées sur l’intention pour rapidement faire évoluer, auto-configurer et auto-optimiser le réseau. Ciena appelle ce nouvel état du réseau Adaptive Network^TM.

L’évolution du rôle de la technologie cohérente

Afin de relever avec succès leurs défis commerciaux dynamiques, les opérateurs réseau visent à étendre stratégiquement le rôle joué par la technologie cohérente afin d’inclure les nouvelles architectures réseau issues des facteurs commerciaux mentionnés précédemment. Selon l’application, un ensemble divergent de solutions cohérentes est en train d’apparaître : des solutions optimisées en termes de performances et d’encombrement.  Les solutions à performances optimales sont conçues pour assurer les meilleures performances système sans contraintes tout en fournissant une automatisation optimale de la couche optique. Les solutions à encombrement optimal sont conçues pour s’insérer dans un format et un budget énergétique spécifiques.

Solutions optimisées en termes de performances

Pour les applications d’infrastructure métropolitaine et longue portée, notamment les réseaux de DCI mondiaux, l’évolution vers les réseaux adaptatifs est déjà en marche. Les opérateurs passent de plus en plus à des réseaux hautement évolutifs, automatisés et pilotés par logiciel qui promettent un niveau supérieur en termes d’efficacité, d’économies et d’agilité des services. Le réseau optique n’est plus considéré comme un « stupide tuyau ».  À la place se dessine un besoin croissant pour une base optique reposant sur des ROADM, agile et tolérante, s’appuyant sur des éléments photoniques flexibles et équipés, ainsi qu’un contrôle par logiciel en couche 0 pour faire évoluer le réseau vers une capacité optimale avec les plus faibles encombrement, énergie consommée et coût par bit possibles. 

Pour ces applications d’infrastructure, il est nécessaire de disposer de solutions cohérentes à performances optimales, capables de s’adapter pour fournir une capacité optimale sur tous les chemins du réseau. Pour parvenir à une flexibilité et une tolérance optimales, une communication directe entre le transpondeur et la ligne photonique est requise, ce qu’apporte le mieux une plate-forme de transport hautement optimisée. Avec l’horizon des routeurs d’interface 400G, la solution optique idéale doit aussi faciliter l’évolution du réseau aux technologies de commutation de nouvelle génération à capacité supérieure et soutenir un transport universel pour les nouveaux débits clients, comme le 400GbE.

Les opérateurs réseau ont également besoin de solutions optimisées en termes de performance dans les applications pour lesquelles les ressources en fibre optiques sont limitées et la principale priorité est l’efficacité spectrale. Les systèmes sous-marins qui comportent des milliers de kilomètres de câbles immergés sont un bon exemple d’application.

Exigences de transport différentes pour l’évolution du réseau

Solutions optimisées en termes d’encombrement

Le lancement d’initiatives de densification de fibre et les exigences de bande passante supérieure par flux, associés aux réductions de dépenses et d’énergie consommée désormais possibles avec les solutions cohérentes de nouvelle génération, ouvrent l’espace d’accès à un marché totalement inédit pour les solutions cohérentes. Les exigences sont différentes quand on passe à des applications d’accès, qu’il s’agisse des réseaux des câblo-opérateurs et MSO, ou des prestataires de services. 

Dans ces applications, les contraintes de taille et d’une plage de températures de fonctionnement étendue sont plus importantes qu’une capacité optimale de la longueur d’onde.  Les opérateurs réseau ont besoin de solution de format réduit, facilement déployées, capables de regrouper plusieurs connexions d’accès et le trafic de liaison dans un point central sur une seule longueur d’onde moins élevée (p. ex. 100G).

L'intégration des éléments optiques cohérents et de la commutation des paquets dans la même plate-forme optimise encore plus l’efficacité et simplifie le réseau, en poussant l’innovation et le développement de nouveaux produits optiques de paquets dans le secteur.  Grâce aux récentes percées dans les conceptions des puces DSP (traitement du signal numérique) et des composants électro-optiques, les éléments optiques cohérents peuvent dorénavant être mis en œuvre dans des formats enfichables normalisés. L’interopérabilité de ligne est un avantage majeur pour ces applications d’accès point-à-point car les plates-formes d’accès et d’agrégation proviennent généralement de fournisseurs différents.  L’interopérabilité de ligne assure une connectivité directe et efficace. De plus, elle affranchit du besoin de recourir à des équipements de conversion optique-électrique-optique (O-E-O).

Afin de répondre aux préoccupations liées à l’énergie consommée et à l’encombrement dans les applications de DCI (interconnexion de data center), les fournisseurs de contenu mondiaux prévoient aussi d’utiliser des modules cohérents enfichables, surtout pour une portion de la DCI à simple portée, ou marché « 400ZR ».  L’une des principales exigences pour l’adoption dans cet espace d’applications est l’absence de tout compromis dans la densité de commutation des paquets causé par l’inclusion d’éléments optiques cohérents. L’énergie étant un facteur déterminant pour la densité de services, une faible consommation énergétique est cruciale. Un autre attribut important des applications 400ZR est l’interopérabilité de ligne cohérente pour simplifier les opérations du réseau. Enfin, une autre exigence déterminante est la prise en charge des longueurs d’onde 400G pour l’évolutivité de la fibre et l’interconnexion efficace des routeurs 400G.

Les solutions à encombrement optimal donnent plus de flexibilité en apportant la technologie cohérente et ses avantages d’évolutivité et d’utilisation facile dans de nouvelles parties du réseau. La connectivité à haute bande passante pour l’utilisateur final et entre appareils permet d’introduire de nouveaux services innovants et facilitent l’évolution des opérateurs vers des réseaux adaptatifs.

À partir de 2019, nous verrons la construction de ces nouvelles architectures réseau, ainsi que les applications et les services qu’elles rendent possibles. On peut se réjouir du rôle croissant et déterminant joué par la technologie cohérente dans ce processus visant à faire évoluer la capacité, à introduire davantage de programmation et à réaliser les objectifs commerciaux.  Et, ce n’est que le début !