Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
La très large diffusion de la fibre optique dans les réseaux de télécommunication n’a pu être envisagée sans la mise en place de procédures de caractérisation et de moyens de test adaptés. Le réflectomètre optique temporel s’est imposé comme un des outils incontournables pour la caractérisation de ces réseaux. Le réflectomètre ne nécessite d’avoir accès qu’à une seule extrémité de la fibre et permet la localisation des éléments du réseau et/ou d’éventuels défauts tout au long de la liaison. Cet article décrit les principes physiques mis en œuvre, la configuration de cet outil, les différentes mesures possibles, leur interprétation, mais aussi les recommandations dans son utilisation.
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The widespread fiber-optic network deployments have created new requirements in terms of Fiber Characterization (FC) processes and tools. FC process defines a series of tests that must be done to qualify a fiber infrastructure. The Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) has become one of the key elements of the FC toolbox. In opposition to loss test sets, the OTDR is designed to provide a single-ended measurement and can measure both attenuation and distance of events or faults all along the network. This paper describes the OTDR measurement principle, the measurement configuration, the different measurements and their interpretation as well as product use recommendations.
Auteur(s)
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André CHAMPAVÈRE : Responsable R&D Analog and Optic Design - Responsable du Centre d’Excellence Innovation & IP Protection pour les centres de R&D VIAVI Solutions - Président honoraire de l’ARUFOG (Association pour la Recherche et l’Utilisation de Fibre Optique et de l’Optique guidée) et créateur et responsable de l’initiative GO2S® (Guided Optics and Sensor Systems) - Expert membre de l’ISROS (International Society on Reliability of Optoelectronics for Systems) - Expert scientifique Indépendant GuidOptix® - Membre de l’IEEE et de l’OSA (Optical Society)
INTRODUCTION
A l’origine, les réseaux de fibres optiques subissaient un nombre limité de tests avant leur mise en service effective. L’augmentation des débits jusqu’à plusieurs dizaines de gigabits par seconde, le multiplexage en longueur d’onde CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing), DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), voire leur combinaison DWDM over CWDM, l’élargissement de la fenêtre spectrale de transmission aux bandes O,E,S et L (1 260 à 1 625 nm) ont rapidement montré que les mesures de distance et d’affaiblissement devaient être impérativement complétées par des mesures caractérisant plus finement les performances de l’infrastructure. La caractérisation des fibres regroupe ainsi une liste de mesures à réaliser permettant de connaître l’aptitude du réseau à répondre aux besoins de transmission actuels et futurs, et ainsi de le qualifier avant sa mise en service ou son évolution. La combinaison d’un certain nombre d’appareils de mesure permet aujourd’hui la mesure des distances, des affaiblissements linéiques des fibres, des pertes d’insertion et des réflectances, de l’ORL (Optical Return Loss), de la dispersion chromatique (CD, Chromatic Dispersion), de la dispersion modale de polarisation (PMD, Polarization Mode Dispersion) ainsi que du profil d’affaiblissement spectral (spectral attenuation or attenation profile).
Les possibilités étendues du réflectomètre optique temporel, plus connu sous son sigle anglo-saxon OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) en font l’appareil de mesure clef au sein de cette famille d’outils de caractérisation de réseaux de fibre optique.
Dans la majorité des applications, le réflectomètre optique a supplanté la méthode radiométrique qui nécessitait la connexion d’un radiomètre et d’une source de part et d’autre de la liaison. Sorte de radar optique, le réflectomètre n’impose l’accès qu’à une seule extrémité de la liaison sous test, nécessitant ainsi la présence d’un seul opérateur.
Certaines mesures de caractérisation peuvent être dans certains cas, considérées comme optionnelles. En revanche, les mesures de distance et d’affaiblissement fournies par l’OTDR doivent être impérativement effectuées.
Dans les pages qui suivent, nous nous intéressons plus particulièrement à l’utilisation de la réflectométrie optique au sein du processus de caractérisation de réseaux de fibre optique. Malgré quelques similitudes, nous ne traiterons pas le cas de la caractérisation en production de fibres ou de câbles, mais resterons focalisés sur l’application aux réseaux.
Pour commencer, quelques notions et données de base sur les réseaux à caractériser sont rappelées, suivies par une description de la réflectométrie, des phénomènes physiques mis en jeu et du réflectomètre. Après la description du principe et de l’outil, l’utilisation du réflectomètre, de sa mise en œuvre et de la mesure jusqu’à l’analyse et l’interprétation des courbes et des résultats sont décrites, pour terminer par la présentation des tendances actuelles vers l’automatisation de la caractérisation de fibres par réflectométrie.
Cet article a ainsi pour objectif de fournir les bases techniques de la réflectométrie dans son application à la caractérisation des réseaux de télé-communications, que ce soient des réseaux à longue, moyenne ou courte distance comme les réseaux d’accès de type fibre à l’abonné (FTTH, Fiber-To-The-Home). Nous n’évoquerons que très brièvement les mesures réflectométriques sur réseau optique passif (FTTX PON, Passive Optical Network ; POL Passive Optical Lan). L’utilisation de réflectomètres dans les systèmes de surveillance réseau de type RFTS (Remote Fiber Test Systems) ne sera pas abordée dans ce document.
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
fiber optic | reflectometry | OTDR | network | telecom
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1991 par Émile HOLLOCOU
- Version archivée 2 de oct. 2011 par André CHAMPAVÈRE
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Glossaire
Glossaire s’appuyant en partie celui de la Commission Électrotechnique internationale (CEI) disponible sur le site http://std.iec.ch/glossary.
affaiblissement linéique ; attenuation coefficient
Affaiblissement d’une fibre par unité de longueur exprimée le plus souvent en dB · m–1.
bilan des pertes (ou bilan de liaison) ; loss budget
Somme de la perte du tronçon à fibre optique et des pénalités (en dB), au début de l’existence de la liaison. Le bilan final est la somme du bilan initial et de la marge de réserve (en dB).
coefficient de rétrodiffusion ; backscatter coefficient
Pour une impulsion donnée, rapport entre la puissance rétrodiffusée à l’entrée de la fibre et la puissance impulsionnelle d’entrée. Cela correspond au paramètre de rétrodiffusion pour une largeur d’impulsion donnée (la plupart du temps pour une impulsion de 1 ns).
diffusion de Rayleigh ; Rayleigh scattering
Diffusion d’un rayonnement par des hétérogénéités du matériau et des fluctuations irrégulières de la densité ou de la composition du milieu, dont les dimensions sont petites par rapport à la longueur d’onde. La puissance diffusée est inversement proportionnelle à la puissance quatrième de la longueur d’onde.
dynamique efficace (aller simple) ; RMS dynamic range (one-way)
Amplitude d’affaiblissement de la fibre nécessaire pour que le signal de rétrodiffusion soit égal au niveau de bruit efficace. En supposant que la distribution du bruit soit gaussienne, la dynamique efficace peut être calculée en ajoutant 1,56 dB à la dynamique IEC 98 % en aller simple.
dynamique IEC à 98 % (aller simple ou un seul chemin) ; dynamic range IEC at 98 % (one-way)
Amplitude d’affaiblissement de la fibre nécessaire pour que le signal de rétrodiffusion soit égal au niveau de bruit à 98 %.
multiplexeur par répartition en longueurs d’onde ; wavelengths division multiplexer
Terme fréquemment utilisé comme synonyme pour un dispositif de couplage sélectif en longueur d’onde.
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer ) :
Réflectomètre optique dans le domaine temporel, appareil de mesure destiné à caractériser la fibre...
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHAMPAVÈRE (A.) - Key OTDR specification relates to user’s real needs. - Wavetek Wandel Goltermann, Test and Measurement World, France, janv. 1999.
-
(2) - BOUQUAIN (M.) - Mesures fibre optique : normalisation et métrologie. - 07-FOR Formation ARUFOG.
-
(3) - IANNONE (P.P.), REICHMANN (K.C.), FRIGO (N.J.), LAFERRIÈRE (J.), CHAMPAVÈRE (A.) - The effect of reflected and backscattered live traffic on CWDM OTDR measurements. - AT&T Labs.-Res., Photonics Technology Letters, IEEE, vol. 16, Issue : 7, NJ, États-Unis, juil. 2004.
-
(4) - Macrobend loss using an OTDR. - Technical Paper – JDSU.
-
(5) - Guidance on splicing and field measurements of bend-insensitive fibers for FTTH deployments corning application Note AN1404. - Issued : Ricordo Santana San Juan, Russel Ellis, avr. 2009.
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Sécurité des appareils à laser – Partie 1 : classification des matériels et exigences - NF EN 60825-1 - 01-08
-
Étalonnage des réflectomètres optiques dans le domaine de temps (OTDR) – Partie 1 : OTDR pour fibres unimodales - NF EN 61746-1 - 2014
-
Sécurité des appareils à laser – Partie 1 : classification des matériels, prescriptions et guide de l’utilisateur - IEC 60825-1 - 1998
-
Calibration of optical time-domain reflectometers (OTDR) – Part 1 : OTDR for single mode fibres - IEC 61746-1 - 2009
-
Calibration of optical time-domain reflectometers (OTDR) – Part 2 : OTDR for multimode fibres - IEC 61746-2 - 2010
-
Guidance for the interpretation of OTDR backscattering traces for single-mode fibres - IEC TR 62316 - 2017
-
Fibre-optic communication subsystem test procedures – Part 4-2 : Installed cable plant- Single-mode attenuation and optical return loss measurement - ...
ANNEXES
Organisme ARUFOG Référence formation n° 08-FOR : OTDR : Fonctionnement, utilisation et interprétation des résultats – Formateur CHAMPAVÈRE (A.) (VIAVI) http://www.arufog.org
Solutions/GuidOptix http://www.guidoptix.com
HAUT DE PAGE2.1 Principaux fabricants – Constructeurs réflectomètres terrains
• Fabricant français/fabricants européens :
VIAVI (ex-Schlumberger, Enertec, WWG, Acterna, JDSU) https://www.viavisolutions.com/fr-fr
(Note : Division Fibre Optique, R&D et production réflectomètres à Saint-Étienne)
• Fabricants Asie/Japon :
Anritsu http://www.anritsu.com
Yokogawa (Ando) http://www.yokogawa.com
• Fabricants Amérique du Nord
EXFO http://www.exfo.com
FLUKE http://www.fluke.com
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