Native Hard Pipe : Construire une base entièrement optique fiable pour la transformation numérique industrielle

À l'ère de la numérisation industrielle, les réseaux de communication deviennent de plus en plus importants. Dans le secteur de l'énergie, l'essor des équipements de contrôle d'automatisation/IoT nécessite un réseau plus avancé pour prendre en charge un meilleur accès aux services tout en garantissant la bande passante et la latence. Pendant ce temps, pour l'industrie ferroviaire, l'augmentation de la vitesse des trains nécessite des mises à niveau du réseau pour garantir la sécurité et la cohérence des opérations ferroviaires. En bref, les connexions réseau modernes sont essentielles pour fournir des expériences hautement fiables et sans erreur, et devraient servir de base à une application industrielle ultra-fiable et à faible latence.

Huawei

En réponse à la numérisation de l'industrie en tant que tendance mondiale, Huawei propose le réseau NHP (Native Hard Pipe). Issu de la technologie de communication à commutation de circuits téléphoniques et télégraphiques, NHP a été développé pendant des décennies et est largement utilisé dans les réseaux électriques, les chemins de fer, les autoroutes et d'autres industries contribuant aux économies nationales et aux moyens de subsistance des populations. Cela est rendu possible par la technologie de communication optique que l'on trouve dans le réseau fixe. De la première génération de communication par opérateur au PCM/PDH, puis au SDH et à l'OTN, chez Huawei, nous continuons d'améliorer l'efficacité de la transmission, de fournir une plus grande bande passante et une latence plus faible, et de répondre aux besoins d'un nombre croissant de clients. Désormais dans sa cinquième génération, cette dernière itération de la technologie des tubes durs est basée sur l'unité de service optique (OSU).

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NHP prend en charge l'isolation physique à 100 % et garantit l'absence d'interférences entre les différents services grâce à l'isolation des intervalles de temps et des longueurs d'onde. Lors du MWC 2022, Huawei a introduit des avancées technologiques clés dans les réseaux centraux qui permettent à la capacité d'une transmission à fibre unique d'atteindre 100 Tb/s avec plus de 100 canaux de longueur d'onde, dont chacun est naturellement un tuyau dur. À l'intérieur de chaque longueur d'onde, nous pouvons désormais prendre en charge 4 000 services de haute qualité par 100 Gb/s via le multiplexage temporel (TDM) des OSU, ce qui représente des millions de services par fibre dans les réseaux centraux.

En outre, le réseau NHP fournit des canaux rigides de bout en bout pour des services de haute qualité en étendant la technologie pertinente des réseaux centraux aux réseaux d'agrégation et d'accès. Le résultat final touche à trois aspects techniques :

• Premièrement, en utilisant les OSU, nous pouvons prendre en charge des millions de services simultanément pour réduire considérablement les coûts de communication garantis par chaque service.
• Deuxièmement, grâce au découpage du réseau de bout en bout pour les OSU, les services peuvent circuler librement sur l'ensemble du réseau avec des ressources réseau entièrement garanties.
• Troisièmement, l'agrégation de dimension horizontale agrège efficacement différents types de services et différentes branches de fibre avec une architecture point à multipoint (P2MP).

Une architecture P2MP vous permet d'économiser sur les ressources de l'infrastructure fibre et d'éliminer tout traitement de signal électronique gourmand en énergie au milieu. Il est également économe en énergie et peut traiter et exécuter divers types de services requis en même temps en utilisant différentes fibres d'accès à différents endroits et différentes OSU. En d'autres termes, plusieurs types de services peuvent être transmis simultanément via une fibre optique sans interférence mutuelle.

En prenant le réseau électrique comme exemple, nous pouvons prévoir trois transformations majeures : de la centralisation en un seul point à une énergie entièrement collaborative, du bas carbone au zéro carbone, et de la numérisation à l'intelligence. Ceux-ci présenteront des défis nouveaux et complexes à l'industrie de l'énergie électrique. Dans le même temps, les technologies numériques telles que la connaissance de la situation, l'Internet des objets (IoT) étendu et le jumeau numérique sont en plein essor. La technologie NHP aide l'industrie de l'électricité à mener à bien ces transformations, de sorte que les opérateurs de réseaux électriques peuvent facilement exécuter ces nouveaux services à partir de leurs bureaux centraux de manière économe en énergie.

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Le réseau électrique abrite plusieurs réseaux, tels que le réseau de communication de distribution responsable de l'automatisation de la distribution, le réseau de liaison vidéo sans surveillance et le réseau IoT prenant en charge l'énergie distribuée. La plupart de ces réseaux coexistent côté client et doivent être gérés indépendamment. Mais maintenant, avec cette technologie NHP, nous pouvons simplement agréger les différents réseaux avec le réseau d'accès optique P2MP économe en énergie. De plus, à chaque unité de routage/traitement, nous pouvons router/traiter les OSU en fonction de leurs étiquettes uniques, ce qui signifie que moins de ressources en fibre optique sont nécessaires pour résister à tous les réseaux existants tout en garantissant la fiabilité, ce qui rend votre réseau beaucoup plus facile à gérer.

Nous pouvons voir qu'une telle technologie peut également être appliquée dans l'industrie ferroviaire. Avec la demande croissante de communication ferroviaire et les exigences plus élevées en matière de bande passante et de latence, les communications sans fil évoluent du GSM-R au LTE-R. Dans GSM-R, les signaux E1 sont physiquement isolés, tandis que dans LTE-R, les signaux Ethernet sont transportés et basés sur un réseau partagé. Pour faciliter une transmission de service fiable, le réseau de transmission doit être robuste. En raison du vaste déploiement du GSM-R dans le réseau actuel, le GSM-R et le LTE-R devront coexister pendant cinq à dix ans dans ce processus de transformation, et la mise à niveau du réseau doit être déployée en douceur. La technologie OSU de NHP réalise l'isolement physique des services avec une qualité de service (QoS) garantie. De plus, NHP adopte un schéma de plate-forme d'intégration, qui peut gérer simultanément les technologies de communication sans fil GSM-R et LTE-R, assurant ainsi l'évolution fluide du réseau de contrôle des trains. Grâce à la technologie NHP, nous pouvons aider l'industrie ferroviaire à effectuer une transition fluide et transparente vers le futur réseau, en offrant une plus grande bande passante, une latence plus faible et une efficacité d'exploitation et de maintenance améliorée.

La dernière technologie NHP basée sur OSU est un sujet de discussion brûlant au sein de notre industrie depuis plus de trois ans. Il a été proposé pour la première fois lors de la réunion plénière de l'Union internationale des télécommunications (UIT) à Genève en octobre 2018. La version préliminaire des «exigences techniques OSU» a été approuvée lors de la réunion de mars 2021 de l'Association chinoise des normes de communication (CCSA). Il a également été étudié de manière approfondie par d'autres organisations mondiales d'élaboration de normes (SDO), telles que l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) et la Commission électrotechnique internationale (CEI), ainsi que le 5^e Groupe de spécification de l'industrie du réseau fixe de génération (F5G) sous l'Institut européen des normes de télécommunications (ETSI). À l'heure actuelle, il en est au stade de l'élaboration de normes et Huawei travaille en étroite collaboration avec plusieurs entreprises de notre secteur pour définir les spécifications de la technologie NHP basée sur OSU.

L'industrie attend avec impatience de dévoiler les normes mondiales sur la technologie PSN basée sur OSU dans un proche avenir, qui soutiendra tous les développements mentionnés ici et au-delà pour mieux servir les clients et les utilisateurs finaux. À terme, le réseau optique compatible NHP deviendra une base fiable pour la construction d'un monde entièrement connecté, intelligent et vert.

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À propos du Dr Xiang Liu

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Le Dr Xiang Liu est l'expert en chef des normes optiques de Huawei. Il a plus de 20 ans d'expérience professionnelle dans l'industrie des communications optiques. Il avait été vice-président du transport optique et de l'accès chez Futurewei Technologies, et avait travaillé chez Bell Labs sur les technologies de transmission optique à haut débit. Il a obtenu le doctorat. diplôme en physique appliquée de l'Université Cornell en 2000. Il est l'auteur de plus de 350 publications et détient plus de 100 brevets américains. Il a été coprésident général d'OFC 2018 et rédacteur en chef adjoint d'Optics Express. Il est membre de l'IEEE et de l'OSA.