Interconnexion de DataCenter sur fibre noire : Technologie xWDM

juin 16, 2014  |   Actualités,Blog   |     |   1 commentaire

Introduction

Lorsqu’il s’agit de relier plusieurs Data Center entre eux, plusieurs solutions sont possibles :

  • Passer par un opérateur qui offre un service d’interconnexion de niveau 2 ou de niveau 3, souvent basé sur des technologies de type MPLS (VPLS ou EoMPLS par exemple )
  • Ou bien louer une « fibre noire »

C’est cette deuxième solution qui va nous intéresser dans cet article, et plus précisément les moyens d’optimiser l’utilisation d’une fibre noire avec des techniques de multiplexage optique.

Pour rappel, quand on loue une fibre noire, on éclaire soi-même la fibre, c’est à dire que seul le client place des équipements actifs à chaque extremité.

Cela permet une plus grande souplesse d’utilisation, on peut y faire transiter ce que l’on veut en terme de debit et de protocole à condition d’avoir les équipements d’extremité adéquats, contrairement à un lien géré par un opérateur qui n’acceptera que de l’IP ou de l’Ethernet à un débit fixé contractuellement.

Pour tirer profit des capacités d’une fibre noire, on emploie souvent le multiplexage optique.

WDM

Les technologies WDM pour Wavelength Division Multiplexing permettent de faire passer plusieurs signaux sur une fibre optique grâce au multiplexage en longueur d’onde (appelée lambda).

Le principe est de faire passer sur notre fibre optique plusieurs signaux portés par des longueurs d’ondes différentes réunies en entrée de la fibre optique par un multiplexeur (MUX) et séparées en sortie par un démultiplexeur (DEMUX)

WDM_operating_principle.svg

Evidemment la fibre noire qui relie nos datacenters est une fibre bidirectionnelle avec deux brins, on a donc de chaque côté des équipements qui ont les deux fonctions MUX et DEMUX.

Il existe plusieurs type de WDM en fonction des longueurs d’ondes utilisées :

  • Le CWDM pour Coarse Wavelength Division Multiplexing
  • Le DWDM pour Dense Wavelength Division Multiplexing

Les deux technologies fonctionnent de manière identique, la seule différence est le nombre de canaux (i.e. de longueurs d’onde) utilisables.

Le DWDM utilise un espacement entre 1.6 et 0.4 nanomètre contre 20 nanomètre pour le CWDM, ce qui permet d’avoir un nombre de canaux normalisés beaucoup plus important (de 96 à 160 théoriques contre 18).

Bien entendu cet espacement réduit (appelé également “pas”) pour le DWDM nécessite des laser et mux/demux beaucoup plus précis et donc beaucoup plus onéreux.

L’autre différence notable entre ces deux technologies est la distance maximale et le debit que l’on peut atteindre.

La distance atteignable est fonction de ce qu’on appelle le budget optique :

Budget optique = Puissance émetteur - Sensibilité récepteur

Ce budget optique doit être supérieur à l’attenuation totale de la fibre optique.

Les équipements DWDM possèdent des optiques plus précises que le CWDM, et peuvent donc atteindre de plus longues distances pour un débit équivalent ou supérieur. De plus, la bande de fréquence du DWDM permet de rajouter des amplificateurs (appelés EDFA pour Erbium Doped Fiber Amplificateur) sur le chemin de la fibre si nécessaire

Pour simplifier, on peut dire que le CWDM convient pour une distance inférieur à 40km à 1Gb/s, tandis que le DWDM est capable d’atteindre 80km à 10Gb/s, et même plus avec l’ajout d’amplificateurs tous les 80 km.

Contrairement à ce que l’on pourrait penser, le CWDM a été développé après le DWDM, justement pour proposer une solution plus économique

Il existe plusieurs solutions pour s’équiper :

  • Un switch optique (Mux/Demux actif) CWDM ou DWDM, qui prend en entrée plusieurs liens fibres classiques et  qui effectue le multiplexage vers la fibre noire. Cette solution permet d’attribuer une lambda (longueur d’onde) à n’importe quel équipement capable de se connecter en fibre optique
  • Un Mux/Demux passif, qui lui prend en entrée des longueurs d’onde différentes pour les multiplexer sur la fibre noire. Pour être capable d’amener des longueurs d’ondes différentes, il faut utiliser des SFP spécialisés, communément nommés “SFP colorés” sur les équipements réseaux se connectant au Mux/Demux (avec des longueurs d’ondes correspondantes à chaque extremité). Cette solution à l’avantage d’avoir un ticket d’entrée tarifaire très abordable, puisque le Mux/Demux est un équipement peu coûteux (sans composant electronique), et l’on peut acquérir les SFP au fur et à mesure que les besoins apparaissent.

Mixer CWDM et DWDM

Certains constructeurs proposent une solution pour pouvoir mixer les deux technologies sur le même lien. Il s’agit d’un Mux/Demux DWDM passif capable de prendre en entrée en plus des fibres classiques, un lien CWDM et insère les longueurs d’onde DWDM entre les celles du CWDM

EWDM

Cela permet de migrer progressivement un lien CWDM vers du DWDM. Cette solution est par exemple appelée EWDM (pour Enhanced WDM) chez Cisco

Conclusion :

Nous l’avons vu, les technologies de multiplexage optique sont un bon moyen de tirer le meilleur parti d’une fibre noire. Que ce soit pour séparer des flux Fiber Channel et Ethernet ou augmenter sa bande passante, il existe des solutions quelque soit la distance entre les DataCenter et le débit souhaité.

1 Commentaire pour cet article

    loho
    juin 12th, 2015 on 17 h 23 min

    bjr mr suis fier de vos instruction et je voulais encore en savoir plus sur les fibres optiques.