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Article

1 - RÉSEAUX OPTIQUES À CARACTÉRISER

  • 1.1 - Caractérisation de réseau – Définition et objectif
  • 1.2 - Différents types de réseaux à caractériser
  • 1.3 - Différents éléments du réseau à caractériser

2 - RÉFLECTOMÉTRIE OPTIQUE TEMPORELLE

3 - MISE EN ŒUVRE DU RÉFLECTOMÈTRE EN CARACTÉRISATION

4 - ÉVOLUTIONS ET NOUVELLES APPLICATIONS

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SIGLES ET NOTATIONS

Article de référence | Réf : E7120 v3

Réflectométrie optique temporelle
Caractérisation des fibres optiques et des réseaux par réflectométrie

Auteur(s) : André CHAMPAVÈRE

Date de publication : 10 oct. 2018

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RÉSUMÉ

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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ABSTRACT

Title OTDR & Fiber Characterization

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)

  • 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.

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KEYWORDS

fiber optic   |   reflectometry   |   OTDR   |   network   |   telecom

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-e7120


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2. Réflectométrie optique temporelle

2.1 Mesure des distances optiques

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2.1.1 Rappel sur la propagation dans les fibres optiques

Une impulsion optique se propage dans le guide d’onde diélectrique qu’est la fibre optique à une vitesse dite vitesse de groupe v g (en m · s–1) égale à la vitesse de la lumière dans le vide c0 divisée par l’indice de groupe de la fibre n g :

( 1 )

À titre d’exemple, l’indice de groupe typique d’une fibre optique monomode utilisée en télécommunication à la longueur d’onde de 1 550 nm est de 1,468.

L’indice de groupe d’une fibre optique variant avec la longueur d’onde de la lumière, la vitesse de propagation en est elle aussi dépendante.

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2.1.2 Mesure du temps de vol

Connaissant l’indice de groupe de la fibre optique et le temps qu’a mis la lumière pour la parcourir, il est facile d’en déduire la longueur L de fibre (en m) :

( 2 )

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2.2 Localisation des événements réflectifs

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2.2.1 Réflexion dite de Fresnel

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Réflectométrie optique temporelle
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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.

  • ...

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 - ...

1 Formation

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

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2 Annuaire

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2.1 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

VEEX http://www.veexinc.com

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