SONET vs SDH vs DWDM, quelle est la différence ?

Lorsque l’on compare le SONET ou le SDH conventionnel au DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) avancé, ce dernier apparaît comme une architecture rationalisée offrant une évolutivité remarquable, des capacités d’ajout/retrait de capacité accrues, la prise en charge de multiples terminaisons en anneau, une grande polyvalence pour accueillir divers services et l’utilisation de plusieurs matrices. Alors, lorsque l’on oppose SONET à SDH et à DWDM, qu’est-ce qui les distingue précisément ?

Les bases de SONET/SDH

Qu’est-ce que SONET/SDH？

Le Synchronous Optical Network (SONET) est un protocole normalisé facilitant une communication numérique fluide entre les émetteurs et les récepteurs. Fonctionnant via des fibres optiques, SONET rationalise la transmission de vastes volumes de données sur de longues distances, et il peut transporter plusieurs flux de données simultanément, en exploitant l’efficacité des fibres optiques. SONET respecte les normes établies par l’American National Standards Institute (ANSI) et est largement utilisé dans la région nord-américaine.

En revanche, la hiérarchie numérique synchrone (SDH) apparaît comme une itération sophistiquée et reconnue mondialement de SONET. Réputée comme une technologie de multiplexage principalement employée dans les télécommunications, la SDH permet la création de réseaux de transmission autonomes dépourvus de contraintes liées aux fournisseurs. Grâce à des structures de signaux complexes et à des fonctionnalités remarquables, la SDH simplifie l’intégration de nouvelles technologies et de nouveaux dispositifs réseau, bien qu’elle exige une puissance substantielle pour assurer leur fonctionnement.

La différence entre SONET et SDH

SONET/SDH est la technologie dominante, bien établie dans la plupart des réseaux métropolitains et longue distance. Elle englobe un ensemble de débits de transmission par fibre optique conçus pour transporter des signaux numériques sur différentes capacités. Voici les différences entre SONET et SDH :

1. SONET, lancé par ANSI, dessert principalement les États-Unis, tandis que SDH, conçu par l’ITU-T, est utilisé dans le monde entier.

2. L’unité fondamentale de SDH est le module de transmission synchrone de niveau 1 (STM-1), tandis que l’unité de base de SONET est l’Optical Carrier de niveau 1 (OC-1).

3. SONET affiche 27 octets de surcharge totale de transport, tandis que SDH en affiche 81.

4. En raison de l’absence de multiplexage d’ordre supérieur pour le transfert de signal, SONET offre des débits de transmission inférieurs à ceux de SDH.

5. Alors que SONET transmet exclusivement les données de manière synchrone, SDH prend en charge les modes de transmission de données synchrones et asynchrones.

La différence entre PDH et SDH/SONET

Pendant des années, les réseaux basés sur TDM tels que PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) et SDH/SONET ont été les plateformes de transport de référence pour le trafic cellulaire. Ces réseaux gèrent les circuits vocaux en masse avec une fiabilité maximale, une latence minimale et une continuité de service ininterrompue. Cependant, PDH présente plusieurs inconvénients, notamment une norme mondiale pour les débits et les interfaces optiques, une structure complexe, des exigences matérielles importantes, des coûts élevés des circuits d’alimentation et une flexibilité limitée. Cela a conduit au développement de SDH.

Le SDH est apparu comme successeur du système PDH, dans le but de favoriser l’interopérabilité entre les équipements de divers fournisseurs. La hiérarchie des signaux du SDH a introduit plusieurs débits de ligne, avec des options largement adoptées, notamment STM-1 (155 Mbps), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2.5 Gbps), STM-64 (10 Gbps) et STM-256 (40 Gbps).

Les bases du DWDM

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) est une technologie de premier plan pour augmenter la bande passante sur les infrastructures fibre existantes. Elle permet aux utilisateurs de créer plusieurs « fibres virtuelles » sur une seule fibre physique en transmettant diverses longueurs d'onde ou couleurs de lumière. Initialement adoptée par les opérateurs longue distance pour réduire les coûts associés à l'amplification, à la compensation de dispersion et à la régénération dans les réseaux SONET régionaux et nationaux, la popularité de DWDM a fortement augmenté dans les réseaux métropolitains à mesure que les opérateurs locaux étendaient leur portée. Outre la résolution des préoccupations liées à l'épuisement de la fibre, l'augmentation du volume de trafic reste le principal moteur économique du déploiement de DWDM dans les réseaux métropolitains.

Introduction aux fréquences des canaux DWDM

Le DWDM fonctionne dans la plage de 1530 à 1565 nm, connue sous le nom de bande C, correspondant à la fenêtre à faible perte de la fibre optique. Cette plage spécifique correspond aux capacités opérationnelles du Amplificateur à fibre dopée à l’erbium (EDFA). Selon les normes ITU-T, une grille de longueurs d’onde/fréquences admissibles est établie, avec une fréquence centrale de 193.1 THz ou 1553.3 nm et diverses fréquences espacées par multiples de 25 GHz (équivalent à 0.2 nm) autour de cette fréquence centrale.

Les systèmes DWDM commerciaux peuvent proposer des canaux à des débits de 2.5 Gbps, 10 Gbps et, récemment, même 40 Gbps, avec des combinaisons possibles au sein du même système. Des débits binaires plus élevés impliquent des exigences de budget de puissance plus importantes, nécessitant des lasers offrant de meilleurs rapports signal/bruit, un espacement réduit entre les amplificateurs et une amplification plus élevée. Cela implique souvent l'utilisation de deux amplificateurs optiques DWDM en série.

Généralement, une configuration avec 64 canaux DWDM à 10 Gbit/s peut atteindre une distance maximale d’environ 1 500 km, avec un espacement des amplificateurs proche de 100 km. Des systèmes avancés et plus coûteux sont disponibles dans le commerce pour des transmissions longue distance allant jusqu’à 4 500 km.

L’application de la technologie DWDM

La couche DWDM présente une neutralité en matière de protocole et de débit binaire, prenant simultanément en charge les paquets ATM (Asynchronous Transfer Mode), SONET et IP. Technologie WDM trouve une application dans les réseaux optiques passifs (PON), qui servent de réseaux d’accès où l’ensemble du transport, de la commutation et du routage s’effectue de manière optique. Les avancées récentes incluent l’intégration de dispositifs 3R (remodelage, resynchronisation, retransmission) en interne au sein du système DWDM, permettant la construction de circuits utilisant uniquement des équipements DWDM pouvant s’étendre sur des pays entiers. Ces dispositifs disposent de capacités améliorées de surveillance des performances afin de faciliter la maintenance et les réparations des liaisons. En employant le DWDM comme méthode de transmission, la bande passante de l’infrastructure fibre existante est pleinement optimisée.

Comparer SONET/SDH et DWDM

La différence entre SONET/SDH et DWDM est indiquée dans le tableau suivant :

Le besoin de granularité SONET découle de la demande de services à bas débit tels que DS1/DS3 et des capacités limitées de grooming sous-longueur d’onde au sein des plateformes DWDM. Le DWDM vise à transporter le même trafic en utilisant des structures topologiques minimales, telles que des anneaux. Cependant, cela peut entraîner le parcours de distances plus longues pour certaines données que dans le cas de SONET.

Par exemple, une conception SONET optimale pourrait impliquer plusieurs anneaux OC-48 et OC-192 topologiquement distincts, tandis qu’un réseau de transport DWDM rentable pourrait ne comporter qu’un seul anneau DWDM.

Traditionnellement, le trafic Internet transite par IP, qui repose généralement sur ATM et SONET/SDH, ou IP sur SDH, avant d’atteindre la couche optique. L’idée reçue selon laquelle IP fonctionne uniquement sur ATM/SDH découle de la croyance que le trafic IP est faible et nécessite d’être regroupé avec d’autres services pour une fourniture rentable.

Contrairement à cette croyance, IP sur DWDM prend en charge le trafic voix, vidéo et données, en réservant le reste aux données à haut débit. La rationalisation des couches (telles que SONET/ATM) simplifie la gestion du réseau et réduit les coûts.

Dans le domaine des applications, SDH se distingue comme un système de transmission fiable et coordonné pour les flux voix et données au sein des réseaux centraux, avec un accent essentiel sur la facilitation d'une connectivité transparente entre divers systèmes. Son adaptabilité brille particulièrement dans la prise en charge des infrastructures anciennes et des réseaux ayant des besoins variés en matière de protocoles et de formats.

À l’inverse, le DWDM amplifie le débit et la capacité des réseaux à fibre optique, mettant en évidence ses atouts en matière d’évolutivité, d’adaptabilité et d’efficacité opérationnelle. Cette technologie trouve son utilité principale dans les infrastructures en plein essor et les réseaux exigeant des capacités de transmission de données rapides et étendues.

Technologie de réseau dorsal du passé : SONET

Comme prévu, les configurations SONET offrent un coût initial plus faible. Lorsque le volume de trafic reste modeste, opter pour une architecture SONET s’avère nettement plus rentable que les configurations DWDM. Selon l’analyse de FS, la construction d’un réseau superposé SONET pour répondre aux besoins OC-3, OC-12, OC-48 et Gigabit Ethernet est idéale lorsque la conception nécessite moins de 4 à 10 anneaux OC-192.

Choix de premier plan pour les besoins réseau actuels et futurs : DWDM

À mesure que le volume de trafic augmente, le DWDM s’impose comme le choix ultime en matière de technologie réseau. Le moment de cette transition dépend de facteurs tels que les distances de liaison, la dynamique des prix et la densité des interfaces. Les variations de la demande découlent principalement de l’efficacité comparative de conception des cartes d’interface entre ces deux technologies, en particulier en matière de densité et de coût.

Les recherches de QSFPTEK indiquent que les distances de portée entraînent souvent des exigences supplémentaires en matière de régénérateurs, d’amplificateurs optiques et de modules de compensation de dispersion (DCM) le long des routes. Les distances de portée plus longues favorisent les architectures DWDM grâce à leur utilisation efficace des fibres et à leurs capacités de dérivation optique aux nœuds intermédiaires.

De plus, les coûts plus élevés de la fibre et les situations où des limitations de fibre sont imposées incitent à envisager plus sérieusement le DWDM plutôt que le SONET. Le DWDM s'avère extrêmement bénéfique pour économiser la fibre dans les réseaux optiques. Bien que les systèmes DWDM puissent être conçus pour de nombreux canaux, une stratégie de paiement à mesure de la croissance peut également être adoptée, en ajoutant des canaux en fonction de la demande. Il est essentiel de calculer dès le départ la distance entre les amplificateurs et le budget de puissance global du système afin de déterminer efficacement le nombre final de canaux.

Conclusion

Cette étude fascinante explore diverses alternatives et leurs implications économiques dans la conception de réseaux identiques. Les configurations point à point SONET affichent des performances encore meilleures. Bien que ces conclusions ne soient pas universellement applicables, elles suggèrent que, dans les conceptions de réseaux étendus, la solution la plus efficace n’implique pas toujours une architecture unique. Différentes sections du réseau peuvent adopter des approches distinctes, certaines employant des structures en anneau tandis que d’autres utilisent des configurations point à point. En règle générale, le segment central du réseau trouverait une justification à l’adoption d’une architecture DWDM.