Comme vu dans Microwave Product Digest
Le rôle essentiel de la redondance N+1 dans les systèmes de communication RF sur fibre
par Meir Bartur, PDG, Optical Zonu
La capacité à communiquer sur de longues distances est cruciale depuis le début de la civilisation moderne. Cependant, les communications d'aujourd'hui n'ont jamais été aussi sophistiquées et essentielles à l'innovation et à la sécurité nationale. Entre les centres de données fonctionnant 24 heures sur 7 et XNUMX jours sur XNUMX qui transmettent régulièrement des exaoctets de données vers et depuis le cloud, la croissance des communications militaires à haute fréquence (et facilement perturbées) ainsi que les systèmes radio de sécurité publique, les infrastructures de télécommunications ne peuvent pas se permettre même des temps d'arrêt de quelques nanosecondes sans mettre les données et les opérations en danger.
C'est pourquoi les entreprises et les organisations gouvernementales ne peuvent se permettre de mettre en œuvre qu'un certain type de redondance réseau dans les systèmes de radiofréquence sur fibre (RFoF). La protection contre un point de défaillance unique peut être obtenue par duplication, mais elle est coûteuse, la récupération n'est pas nécessairement automatique et les complexités opérationnelles la rendent peu pratique. Lorsque la redondance totale ou même semi-totale n'est pas économiquement envisageable pour la plupart des organisations, la redondance N+1 est peut-être le moyen le plus efficace et le plus raisonnable de protéger les systèmes de communication.
Qu’est-ce que le RFoF et pourquoi les organisations évitent-elles les redondances ?
La technologie RFoF est généralement la réponse au défi d'un opérateur réseau consistant à fournir un transport à haut débit et résilient de signaux RF sur de longues distances d'une manière que l'infrastructure de télécommunication traditionnelle ne peut pas prendre en charge. Il s'agit d'une technologie qui transmet les signaux RF sur des câbles à fibres optiques au lieu de câbles coaxiaux. Cette méthode exploite les avantages de la fibre optique, tels qu'une faible perte de signal, une bande passante élevée et une immunité aux interférences électromagnétiques pour transporter les signaux RF sur de longues distances avec une dégradation minimale.
Cependant, ces composants matériels, qui incluent souvent des diodes laser à modulation directe, des photodétecteurs, des amplificateurs intégrés, des fibres, des émetteurs, des récepteurs et des commutateurs optiques, peuvent être coûteux. Cela est particulièrement vrai pour les bandes Ku et Ka et d'autres applications à hautes fréquences. Le fait que la plupart des liaisons RFoF résistent à l'épreuve du temps sans aucune intervention (c'est-à-dire qu'elles sont très fiables) est la raison pour laquelle la plupart des institutions n'investissent pas dans la redondance. Pourtant, chaque entreprise critique doit disposer d'au moins une solution de secours, car les temps d'arrêt dus à des problèmes peuvent être importants et coûteux. La redondance N+1 nécessitant une commutation de signal devient très intéressante pour fournir une sauvegarde du système et gérer de manière appropriée les coûts croissants du matériel RFoF haute fréquence.
Redondance N+1 et ses différentes configurations
La redondance N+1 fait référence à un système dans lequel plusieurs composants principaux (les composants « N ») sont sauvegardés par un seul composant supplémentaire (le composant « +1 ») qui sert de réserve. Cette approche améliore la fiabilité et la disponibilité du système en garantissant qu'en cas de défaillance de l'un des composants principaux, le composant de secours peut prendre le relais sans interrompre le service. Cela diffère considérablement de la redondance 2N, qui crée une sauvegarde en image miroir du réseau de liaisons pour garantir que chaque liaison et composant dispose d'un remplacement. Avec la redondance 2N, vous investissez essentiellement dans deux réseaux RFoF mais n'en utilisez qu'un seul. Vous trouverez des exemples du spectre complet de redondance dans la référence à la fin de cet article.
Il existe plusieurs façons de configurer la redondance N+1 à des coûts différents, et chaque configuration est judicieuse pour différentes applications. Un opérateur peut choisir d'ajouter une sauvegarde à une liaison de communication complète ou uniquement à certains composants qui composent une liaison, tels que des émetteurs-récepteurs optiques, des commutateurs, des amplificateurs et des fibres supplémentaires. Pour utiliser la redondance N+1, les composants du système doivent d'abord être capables de détecter des défauts dans des zones spécifiques, comme un signal optique manquant, un manque de puissance RF ou une alarme système liée à la fonctionnalité des composants.
En effet, il serait impossible de rediriger les composants autour du point de défaillance sans ce niveau de précision. La technique de rediriger à un point de défaillance est appelée commutation de contournement, qui utilise un commutateur optique 2×2 pour transporter le signal vers le composant de rechange sur un canal de secours et revenir à son itinéraire approprié. Les différentes configurations sont décrites ci-dessous :
Redondance de l'émetteur-récepteur N+1 : Dans cette configuration (Figure 1), plusieurs émetteurs-récepteurs RFoF (N) sont actifs, chacun convertissant les signaux RF en signaux optiques pour la transmission sur fibre. Un seul émetteur-récepteur de secours (+1) est en veille si l'un des émetteurs-récepteurs principaux tombe en panne, puis le secours prend automatiquement le relais. Les émetteurs défectueux sont généralement détectés par l'électronique du système, comme une polarisation laser incorrecte, une consommation de courant, etc. Ceci est couramment utilisé lorsque plusieurs sources RF, telles que les systèmes d'antennes distribuées (DAS) ou la diffusion, doivent être transmises sur fibre.
Récepteur N+1 Redondance : Cette configuration (Figure 2) implique plusieurs récepteurs RFoF (N) qui reconvertissent les signaux optiques en signaux RF à destination, avec un seul récepteur de secours (+1) disponible pour remplacer tout récepteur défaillant. Tout comme les émetteurs-récepteurs, les récepteurs défectueux sont également détectés par l'électronique du système. Ce type de redondance est particulièrement utile lorsque les signaux RF sont reçus à de nombreux endroits différents, notamment des centres de communication à grande échelle ou des stations terrestres de satellites.
Lien N+1 Redondance : Dans ce cas, plusieurs liaisons à fibre optique (N) transportent des signaux RF bidirectionnels sur chaque fibre (par exemple vers plusieurs antennes) entre un emplacement et un autre, avec une liaison à fibre optique supplémentaire réservée en tant que liaison de secours. Ce phénomène est courant dans les réseaux de communication critiques où un fonctionnement continu est essentiel et où la probabilité d'endommagement de la fibre peut perturber une liaison critique, comme les réseaux aérospatiaux, de défense ou de sécurité publique. Les fibres sont acheminées via différents passages (non groupés) et une coupure ou une déconnexion d'une seule fibre est détectée. La commutation optique 2×2 réachemine les signaux vers la fibre de réserve.
En pratique, n’importe quelle combinaison des configurations N+1 mentionnées ci-dessus (par opposition à chacune individuellement) peut être utilisée. Par exemple, un opérateur réseau peut vouloir déployer une deuxième fibre et un récepteur, mais pas l’émetteur-récepteur. Cependant, moins un opérateur investit dans les redondances, plus la probabilité d’une panne catastrophique augmente. Certains matériels RFoF haut de gamme dotés de commutateurs optiques intelligents peuvent réacheminer les fréquences de manière experte pour s’adapter aux complexités du remplacement d’un seul émetteur-récepteur, amplificateur ou commutateur. Cela fournira la protection nécessaire à ces systèmes en cas de coupure de fibre ou de défaillance d’un composant sans avoir besoin de redondance au niveau de chaque composant.
Résumé
Une communication fluide et ininterrompue étant essentielle à l'innovation et à la sécurité nationale, la redondance N+1 dans les systèmes RFoF offre une solution pragmatique pour protéger les infrastructures de télécommunications critiques sans entraîner de coûts prohibitifs. En fournissant des composants de secours placés de manière stratégique, la redondance N+1 garantit que les communications essentielles restent ininterrompues même en cas de panne du réseau.
Cette approche permet de concilier le coût élevé de la redondance totale et la nécessité d'un service fiable et continu, ce qui en fait un choix idéal pour les entreprises qui ne peuvent pas se permettre de temps d'arrêt, mais doivent également gérer efficacement leurs ressources. Malgré la croyance selon laquelle le matériel de télécommunication est un produit de base et une course au résultat net, les gestionnaires de systèmes basés sur la fibre optique doivent travailler avec les intégrateurs les plus qualifiés et les meilleurs produits RFoF pour garantir une redondance N+1 rentable.
Optical Zonu Améliore son système de gestion de réseau
Optical Zonu ZONUConnect, solution de transport par fibre optique reliant la station de base émettrice-réceptrice ZONUConnect au système d'antennes distribuées (DAS), a enrichi son système de gestion de réseau CloudView (NMS) de nouvelles fonctionnalités de détection et de localisation des défauts de fibre. Ces mises à jour offrent aux opérateurs et aux entreprises de télécommunications une meilleure visibilité sur les performances de leur réseau RFoF (RF over Fiber), permettant ainsi une détection plus rapide et plus précise des défauts de fibre. Il est donc possible de résoudre plus efficacement les problèmes de réseau et de prévenir les interruptions de service.
La plateforme ZONUConnect intègre un réflectomètre micro-optique temporel (uOTDR) propriétaire dans ses modules enfichables, qui peut détecter les défauts de fibre à quelques mètres près. Cependant, l'accès et l'utilisation des données uOTDR pour la résolution des problèmes de réseau n'étaient pas entièrement réalisés dans le NMS précédent. Avec les dernières mises à niveau du NMS CloudView, les opérateurs peuvent désormais visualiser une représentation visuelle du trajet de la fibre sur des cartes de terrain, avec des données OTDR superposées sur le panneau de gestion. Cela permet de localiser avec précision les défauts de fibre et les événements de réflexion avec des emplacements cartographiques précis.
Le NMS permet désormais de visualiser les événements préventifs sur les fibres, tels que les imperfections des connecteurs ou des panneaux de brassage, plutôt que de simples ruptures de fibres. La résolution de ces problèmes est essentielle pour garantir la fiabilité du réseau RFoF, car même des imperfections mineures dans les composants peuvent entraîner des pertes importantes, équivalentes à un kilomètre ou plus de fibre. L'identification et la correction de ces imperfections permettent de réduire la perte totale de fibre et d'améliorer les performances de la liaison BTS vers DAS.
Pour plus d'informations, visitez le site Optical Zonu at opticalzonu.com.