Kit de test des pertes optiques dans le cadre du déploiement de la fibre optique

Ce qui compte, c'est le résultat

Le déploiement de la fibre optique fait appel à de nombreuses méthodes de mesure différentes, notamment ce qu’on appelle le kit de mesure d’atténuation, également connu sous le nom d’Optical Loss Test Set (OLTS). Mais peut-on réellement mesurer les atténuations ? Voici un bref aperçu.

Qu’est-ce qui pourrait bien mal tourner lors du déploiement de la fibre optique ? Si les câbles sont posés correctement et que
la lumière est injectée dans la fibre, ça fonctionnera forcément. On entend sans cesse ce genre de remarques. Mais pourquoi existe-t-il autant de méthodes de mesure différentes dans le domaine de la technologie de la fibre optique ? Cet article a pour but d’examiner l’une des méthodes les plus simples, mais aussi les plus efficaces : l’Optical Loss Test Set, également appelé test d’atténuation optique en français, souvent désigné à tort comme une mesure d’atténuation.

Mais revenons au début : Quiconque change une ampoule chez soi sait – même enfant – ce qu’il faut faire ensuite : actionner l’interrupteur et vérifier si la lampe s’allume. Pourquoi s’écarter de cette méthode simple et éprouvée lors de la pose de câbles à fibre optique ?

Si l’on ne soupçonne donc pas de défaut, mais que l’on part du principe que les fibres ont été posées correctement, on projette une lumière à l’extrémité de la fibre et on observe quelle partie de celle-ci parvient encore à destination après 2, 4 ou 8 km de ligne. C’est exactement ce que fait un kit de test de perte optique.

Peu importe la technologie (point à point, PON, etc.) qui sera déployée ultérieurement sur la ligne. Si le signal arrive de manière fiable et que l’on prévoit une marge suffisante en fonction de la sensibilité des récepteurs, on peut partir du principe que l’installation répond au moins aux exigences de base. Une preuve précieuse, notamment lors de la remise du tronçon de ligne achevé au donneur d’ordre.

Raccordement de l’OLS et de l’OPM lors d’une mesure hors service ou en service (mesure par superposition).

Pas de mesure d’atténuation

Lors de ce qu’on appelle la mesure d’atténuation, on mesure en réalité le niveau à l’extrémité de la ligne – il s’agit donc d’une mesure de niveau optique et non d’une mesure d’atténuation. La différence par rapport à la détermination normale du niveau sur des lignes déjà activées et éclairées réside dans le fait que, lors du test d’atténuation optique, aucune technologie active, c’est-à-dire aucune source lumineuse, ne se trouve sur la ligne et qu’il faut donc la compléter. Un kit de test de perte optique (Optical Loss Test Set) se compose donc toujours de deux éléments : une source lumineuse, également appelée Optical Light Source (OLS) en anglais, et un mesureur de puissance optique, également appelé Optical Power Meter (OPM). La source lumineuse injecte dans la fibre optique un niveau optique défini, à une longueur d’onde déterminée, avec des pertes d’insertion aussi faibles que possible.

La différence entre le niveau d’émission déjà connu et défini de manière fixe et la mesure exacte du niveau optique à l’autre extrémité de la ligne représente l’atténuation du trajet et est donc le résultat d’un calcul : l’atténuation n’est donc pas mesurée, mais calculée. C’est pourquoi le terme anglais OLTS est plus approprié que le terme allemand Dämpfungsmessset (kit de mesure d’atténuation) – même si ce dernier est régulièrement utilisé dans les normes DIN ou VDE (par exemple DIN EN 61280 ou DIN EN 50346).

Affichage des résultats d’un test automatisé de perte optique (Optical Loss Test) sous forme de mesure Out-of-Service sur trois longueurs d’onde.

Source lumineuse optique

Un niveau d’injection typique, adapté à la plupart des liaisons et des technologies, est par exemple -5 dBm, ce qu’on appelle la puissance d’émission. L’injection de niveaux plus élevés, comparables par exemple à ceux d’un OLT (Optical Line Terminal), comporterait un risque de non-linéarités et fausserait les valeurs mesurées par le mesureur de niveau en raison de la saturation. De plus, l’utilisation de niveaux faibles est plus sûre pour l’utilisateur : un niveau de -5 dBm correspond à une puissance d’environ 0,3 mW et se situe donc dans la plage sans danger pour les yeux. Les niveaux élevés d’un OLT sont conçus pour transmettre des signaux exploitables sur des distances aussi longues que possible, tandis que le niveau d’émission d’un OLS doit permettre d’obtenir des mesures précises.

Il est avant tout important que la source lumineuse émette de manière constante, avec un niveau d’émission aussi stable que possible et une longueur d’onde qui ne varie pas. Des écarts allant jusqu’à ±0,5 dB au niveau de la puissance d’émission et, au maximum, ±0,1 dB dans le temps, ainsi que ±10 nm au niveau de la longueur d’onde, sont encore acceptables. Dans l’idéal, les OLS et les OPM sont étalonnés par le fabricant et livrés avec un certificat d’étalonnage. Il est vivement recommandé de répéter l’étalonnage tous les deux ans.

Pour pouvoir simuler la grande majorité des technologies de fibres monomodes, deux longueurs d’onde suffisent souvent (exigence minimale) : D'une part, la longueur d'onde de 1 550 nm ; celle-ci se situe dans la 3e fenêtre optique de la transmission par fibre optique et présente l'atténuation la plus faible par kilomètre de ligne. De plus, c’est souvent à cette longueur d’onde que le signal de superposition vidéo est superposé dans les réseaux GPON
ou XGS-PON
, afin d’injecter un signal de télévision diffusé à la portée la plus large possible en tant que flux descendant unidirectionnel.

D'autre part, la longueur d'onde de 1 310 nm est recommandée ; celle-ci se situe dans la deuxième fenêtre optique de la transmission par fibre optique et est utilisée pour la transmission en amont dans les réseaux GPON
très répandus, mais aussi dans les technologies point à point actives, c’est-à-dire les liaisons Ethernet
par fibre optique et les réseaux dits AON (réseaux optiques actifs). De plus, la longueur d’onde de 1 310 nm présente la dispersion chromatique la plus faible. Cela signifie que des lasers non idéaux, non monochromatiques, émettent dans une certaine plage spectrale et que différentes composantes de la lumière, par exemple les composantes à courte et à longue longueur d’onde, arrivent à des moments différents, ce qui déforme ou élargit le signal. Cela peut poser des problèmes, notamment sur de longues distances et/ou à des débits de transmission élevés.

Pour jouer la carte de la sécurité, il est recommandé de prévoir également une mesure à 1 490 nm – il s’agit de la longueur d’onde aval la plus importante pour le GPON
, très répandu.

De plus, on peut également prendre en compte une longueur d’onde telle que 1 625 nm pour ce qu’on appelle les mesures en service. Même si la mise en service des liaisons a déjà eu lieu et que des données sont activement transmises entre l’OLT et l’ONT (Optical Network Terminal), une mesure dite en superposition reste ainsi possible. L’OLS est alors, par exemple, connecté côté OLT et fournit une bonne approximation sans mettre directement toute la branche hors service. Point important : les ONT doivent pouvoir filtrer la longueur d’onde de 1 625 nm.

Si l’on opte pour un OLS à plusieurs longueurs d’onde, par exemple 1 310, 1 490 et 1 550 nm, pour vérifier l’atténuation exacte d’une fibre en vue de son utilisation dans un réseau GPON
, il est en outre extrêmement utile que l’OLS indique immédiatement à l’OPM le niveau d’émission utilisé pour chaque longueur d’onde. Ainsi, le mesureur de niveau situé de l’autre côté peut déterminer successivement et avec précision le niveau optique sur chaque longueur d’onde et afficher toutes les valeurs en une seule fois, sous forme d’un tableau clair, en quelques secondes. Une telle transmission automatisée, basée sur un protocole, de la longueur d’onde et de la puissance d’émission (puissance Tx) est indispensable si l’on ne souhaite pas effectuer chaque réglage manuellement. Notamment lors de la mise en service de centaines de fibres nouvellement posées, ce mode automatique permet non seulement de gagner un temps considérable, mais aussi de réduire nettement le risque d’erreur. Une telle fonctionnalité est essentielle et ne doit en aucun cas être négligée lors du choix de l’appareil.

Une mesure en service sur une longueur d’onde telle que 1 625 nm doit impérativement être effectuée séparément, par exemple via une prise SC/APC. Cela permet d’éviter que, dans un réseau actif, tous les abonnés ne soient accidentellement perturbés par l’émission sur des longueurs d’onde en service telles que 1 310, 1 490 ou 1 550.

La fonction de journalisation est souvent sous-estimée, mais elle revêt une grande importance. Les solutions simples affichent les valeurs mesurées sur un afficheur à 7 segments ou, de manière un peu plus moderne, sur un écran LCD. Comme les valeurs mesurées ne peuvent être ni enregistrées ni transférées directement vers un cloud, un PC, un smartphone ou une base de données à des fins de documentation et d’archivage, il ne reste que la documentation manuelle – un processus fastidieux et source d’erreurs. Les valeurs sont mal saisies, mal attribuées ou oubliées. Les formats de stockage tels que HTML ou CSV, qui peuvent être rapidement récupérés depuis l’appareil de mesure à l’aide d’un smartphone, ainsi que le transfert via un code QR, sont désormais la norme et indispensables.

Les mesures de réception documentées attestent non seulement de la qualité de son propre travail, mais peuvent également, si cela n’est pas déjà exigé, être facturées au donneur d’ordre en tant que prestation supplémentaire. De plus, en cas de litige, elles constituent un rapport de qualité à part entière, qui peut s’avérer décisif.

Aussi importantes que soient les spécifications techniques et la précision maximale des mesures, une règle s’applique à tous les travaux : la propreté et l’intégrité absolues des connecteurs sont la priorité absolue.

Courbe d’atténuation réaliste d’une fibre monomode (PON) avec des bandes ainsi que les deuxième et troisième fenêtres optiques.

Défis et solutions

Il existe sur le marché une grande variété de solutions, et chaque domaine d’application a ses propres exigences spécifiques en matière d’achat. Faut-il acheter un kit composé de deux appareils individuels dans une mallette, ou plutôt un appareil qui couvre tous les besoins ? Même si l’on sait exactement à quels paramètres techniques prêter attention lors du choix, la flexibilité constitue ici un atout majeur. Les domaines d’intervention et les applications évoluent – en particulier, la nécessité d’effectuer et de documenter des mesures de réception lors de nouvelles installations est soumise à des fluctuations. Celles-ci sont souvent dues à des changements de donneurs d’ordre ou à l’évolution des normes et directives.

La société intec Gesellschaft für Informationstechnik mbH développe des solutions de mesure de haute précision pour les domaines d’application les plus divers. Ainsi, par exemple, les appareils de mesure existants, dont certains datent encore de l’époque du DSL et sont équipés d’un port SFP, peuvent être transformés en OLTS grâce à l’utilisation d’un SFP-OPM hautement compact. Même les appareils OTDR déjà acquis ou les véritables mesureurs de débit PON dotés d’une simulation ONT réelle et de tests de débit IP allant jusqu’à 10 Gbit/s peuvent ainsi être mis à niveau rapidement et à moindre coût pour devenir un OLTS à part entière. Il n’est même pas nécessaire de renvoyer l’appareil lui-même – un véritable argument pratique pour une utilisation intensive sur le terrain. Si l’emplacement utilisé dans l’appareil est usé en raison de changements fréquents de modules, celui-ci peut être remplacé très facilement par un nouveau module sur les systèmes basés sur SFP.

Les solutions proposées par l’entreprise de Lüdenscheid, toutes développées et fabriquées en Allemagne, couvrent l’ensemble du spectre de la technologie de mesure de la fibre optique, depuis la simple solution de mise à niveau via SFP jusqu’au wattmètre compact et économique (3xOPM) pour les mesures filtrées (sélectives) sur les longueurs d’onde critiques en temps réel de 1 490 nm (GPON) et 1 577 nm (XGS-PON), jusqu’aux mesures OPM à large bande pour le fonctionnement en mode OLTS. De plus, ils proposent des appareils multifonctionnels capables de réunir dans un seul système un OTDR, un 5xOPM avec mode Through, un outil d’inspection pour le contrôle des extrémités de fibres, ainsi que des tests de connexion complets pour les réseaux GPON, XGS-PON, Ethernet et WLAN, sans oublier la fonctionnalité OLTS.

Conclusion et perspectives

Les avantages de l’OLTS apparaissent donc rapidement : il offre une grande précision de mesure pour déterminer l’atténuation réelle d’un tronçon – en particulier lors des mesures de réception après installation et maintenance. À cela s’ajoutent la conformité à de nombreuses normes nationales (voir ci-dessus) et internationales (par exemple ISO/IEC 14763-3, TIA-568), une mise en place rapide et simple, ainsi qu’une utilisation et une analyse des résultats d’une simplicité enfantine. Les inconvénients d’un OLTS résident dans le fait qu’il ne permet ni une localisation précise des défauts ni une mesure des réflexions – pour cela, un OTDR reste nécessaire. De plus, la mesure avec un OLTS nécessite d’avoir accès aux deux extrémités de la fibre.

Un OTDR est idéal pour le diagnostic des défauts, mais pas pour des mesures précises d’atténuation. Un OPM ne mesure que la puissance entrante des équipements actifs (par exemple, le niveau d’émission de l’OLT) ; pour déterminer avec précision l’atténuation de la liaison, une source lumineuse constante supplémentaire et une mesure de référence sont nécessaires. L’Optical Loss Test Set offre tout simplement une plus grande précision : ce qui compte, c’est ce qui arrive réellement.