Tests de réflectométrie optique

Aperçu des dernières procédures et de l’équipement de test OTDR

Certifiez, entretenez et dépannez vos systèmes de fibre optique de manière plus efficace grâce à des procédures et à un équipement de test OTDR à la pointe du marché.

Tests de réflectométrie optique

Avec les développements rapides que connaît la technologie de fibre optique, les tests de réflectométrie optique sont devenus une méthode indispensable pour mettre en place, certifier, entretenir et dépanner les systèmes de fibre optique.

Un réflectomètre optique (Optical Time Domain reflectometer, OTDR) est un instrument utilisé pour créer une « image » virtuelle d’une route de câble en fibre optique. Les données analysées peuvent fournir un aperçu de l’intégrité des fibres, ainsi que des composants optiques passifs tels que les connexions, les épissures, les coupleurs et les multiplexeurs présents tout au long du câble.

Une fois ces données capturées, analysées et stockées, elles peuvent être consultées de nouveau à tout moment en vue d’évaluer le niveau de dégradation du même câble au fil du temps.

Le réflectomètre optique est également le seul outil capable de résoudre n’importe quelle panne de câble en fibre optique en déterminant à quelle distance se trouve la défaillance et en identifiant les types de défaillances : ruptures, courbures et pertes excessives. Un instrument OTDR ou réflectomètre optique peut être portable ou monté en rack et ainsi disposé comme outil de contrôle permanent dans le réseau, déclenchant alors une alarme lorsque la fibre optique est endommagée.

Parmi les problèmes communs détectés grâce aux réflectomètres optiques, on trouve notamment les pertes de signal dues à des problèmes de connecteurs, ainsi que les courbures, les écrasements et les ruptures de fibre optique. Les mesures de réflectométrie optique de Rayleigh sont utilisées pour cette technique. Les mesures de réflectométrie optique de Raman et Brillouin peuvent être utilisées pour anticiper les ruptures et pour surveiller l’état de santé de la fibre optique via des mesures de température et de tension. L’utilisation de ces trois techniques crée un outil très efficace pour gérer votre fibre optique ou pour l’utiliser dans le cadre de la détection de fibre optique distribuée. De nombreux problèmes endommageant progressivement la fibre optique peuvent être détectés et résolus avant même qu’une panne de service n’affecte le client.

Bien que conçus à l’origine pour des applications de fibre optique à longue distance, les dernières générations de réflectomètres optiques peuvent aussi être utilisées pour diagnostiquer des câbles beaucoup plus courts, comme dans le cadre de câblages réseau internes d’avion ou pour des infrastructures d’entreprise.

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  • Comment bien choisir son réflectomètre optique (OTDR)

    Découvrez comment sélectionner un réflectomètre optique adapté à vos besoins de test de fibre optique.

  • Poster sur la réflectométrie optique (OTDR)

    Découvrez ce que mesurent les réflectomètres optiques et comment les configurer. Ce poster fait également office de guide pour l’analyse des traces réflectométriques et pour la visualisation des liaisons fibre sous forme schématique de Smart Link Mapper.

  • Créer des rapports véritablement utiles avec les réflectomètres optiques MTS

    Découvrez les meilleures pratiques pour la génération de rapports basés sur les résultats de tests OTDR.

Comment fonctionne un réflectomètre optique ?

Le réflectomètre optique injecte de l’énergie lumineuse pulsée, générée par une diode laser, dans l’une des extrémités de la fibre optique. Une photodiode mesure le retour d’énergie lumineuse (réfléchie et rétrodiffusée) dans le temps, et la convertit en valeur électrique, amplifiée et échantillonnée, pour ensuite l’afficher graphiquement sur un écran.

Les réflectomètres optiques mesurent la localisation et la perte d’éléments du réseau optique passif, également appelés « événements ». La localisation ou la distance de chaque événement est calculée à partir du temps aller-retour que prend la lumière pulsée à parcourir la fibre optique. La perte est calculée à partir de la valeur d’amplitude du signal renvoyé (effet de rétrodiffusion).

La plupart des réflectomètres optiques modernes sélectionnent automatiquement les paramètres d’acquisition optimaux pour une fibre optique donnée en envoyant des impulsions de test lors d’une procédure connue sous le nom d’auto-configuration, ou auto-test.

Analogies des tests de réflectométrie optique

Il existe des parallèles évidents avec les tests d’intégrité du signal des câbles en cuivre, que la réflectométrie optique a progressivement remplacés au fur et à mesure du passage à la fibre optique. Cependant, afin de visualiser le postulat des tests de réflectométrie optique, l’analogie avec la technologie d’ultrasons est peut-être plus appropriée.

Dans les applications d’imagerie médicale, des ondes sonores à haute fréquence (≥ 20 KHz) inaudibles sont produites par les éléments vibrants d’un transducteur ultrasonore ou échographique. Tout comme les ondes lumineuses, ces ondes sonores sont soit absorbées, soit renvoyées vers la source, soit dispersées dans de multiples directions. Tout dépend de la distance à laquelle se trouvent ces ondes et de la nature du matériau analysé. La fréquence, la direction et l’intensité des ondes sonores renvoyées vers le transducteur fournissent suffisamment de données pour créer des images détaillées et précises des caractéristiques anatomiques internes.

Terminologie des tests de réflectométrie optique

Pour comprendre l’aspect scientifique qui se cache derrière la réflectométrie optique, il faut commencer par assimiler quelques concepts de base qui font partie intégrante du processus de test de réflectométrie optique.

  • Atténuation

    C’est la réduction de puissance du signal lumineux lors de sa transmission. L'atténuation est exprimée en décibels par kilomètres (dB/km). La dégradation du signal peut être causée par des épissures, des connexions ou les pertes inhérentes à la fibre optique elle-même. Bien comprendre l’atténuation du système est essentiel lors de l’évaluation des performances globales.

  • Rétrodiffusion

    C’est un terme utilisé pour décrire la réflexion diffuse des ondes lumineuses qui retournent vers leur point d’origine. La valeur de rétrodiffusion constitue un indicateur de l’atténuation totale, car la lumière qui retourne vers sa source représente une perte au niveau de l’intensité du signal en aval. Dans le cadre des tests de réflectométrie optique, la quantité de lumière rétrodiffusée ne représente qu'environ un millionième de l’impulsion de test.

  • Réflectance

    C’est une mesure de la proportion de lumière atteignant une surface sur laquelle elle est réfléchie. À la différence de la rétrodiffusion, la lumière réfléchie est renvoyée directement à la source optique au lieu d’être diffusée dans de multiples directions. Les connexions et épissures seront réfléchies en direction de la source, permettant ainsi des tests de réflectométrie optique appropriés pour déterminer la position, les changements de condition et les pertes de signal de ces éléments.

  • Réfraction

    La réfraction est le fléchissement des ondes lumineuses ayant lieu lorsqu’elles passent d’un type de matériau à un autre. La quantité de lumière réfléchie est déterminée par les différences entre l'indice de réfraction de deux fibres optiques à travers les épissures, les impuretés sur la fibre de verre, les changements de matériau dans un connecteur ou par tout autre changement de matériau contenu dans le câble.

Procédure de test de réflectométrie optique

Le processus de test de réflectométrie optique dépend du type d’équipement et du câble en fibre optique testé, mais aussi du ou des objectifs du test. Néanmoins, certaines procédures de test de réflectométrie optique fondamentales sont communes à tous les types d’application.

  • Câbles de référence

    Avant de connecter un dispositif à des câbles de référence et à la fibre optique que vous souhaitez tester, il convient en premier lieu d’inspecter tous les connecteurs qui vont être couplés lors de la prise de mesure (port OTDR, câbles de référence, panneaux de brassage, etc.). Pour en savoir plus sur la méthodologie « Toujours inspecter avant de connecter » (IBYC, Inspect Before You Connect) de VIAVI, consultez notre page consacrée à l'inspection des connecteurs optiques page.

    L’étape suivante dans la mise en place d’un test de réflectométrie optique consiste à connecter de manière appropriée les câbles d’émission et de réception aux deux extrémités de la liaison fibre optique. La bobine amorce est le lien entre le réflectomètre optique et la liaison fibre optique. Il est utilisé pour stabiliser l’impulsion optique et pour permettre au réflectomètre optique de récupérer suite à la transmission de l’impulsion optique afin de « voir » ou de caractériser le premier connecteur de la fibre optique testée. Le connecteur couplé sélectionné doit être compatible afin de minimiser la réflectance de ce raccordement. Imaginez un robinet extérieur avec un joint desserré ou mal fixé. Il provoquera une fuite d’eau et des projections vers l’arrière au niveau du joint. Dans les tests de réflectométrie optique, on obtient un résultat similaire si trop de laser est réfléchi à cause de la mauvaise qualité de la connexion et/ou du vide d’air entre le connecteur et l’extrémité du câble. De mauvaises connexions/conditions d’émission comme celles-ci ont pour conséquence un récepteur de réflectométrie optique surchargé et une réduction importante de la puissance de l’impulsion laser transmise dans la fibre optique testée. De cette manière, vous ne « verrez » ou ne caractériserez qu’une section courte du début de la fibre. Une bobine amorce placée à la fin du câblage de la liaison fibre permettra une plus grande précision de mesure de la longueur globale ainsi que de la perte au niveau du connecteur final. En savoir plus au sujet de la caractérisation de la fibre.

  • Paramètres de test OTDR

    Pour devenir un véritable expert dans l’utilisation d’un réflectomètre optique de pointe, il faut comprendre les paramètres de test OTDR disponibles sur les instruments, et être capable de les optimiser pour une meilleure résolution et pour plus de précision. Parmi les paramètres de test OTDR, on retrouve généralement les éléments qui suivent.

    • La portée : permet de régler la portée (distance) appropriée en se basant sur la longueur globale de la fibre optique
    • La largeur d’impulsion : permet de régler la durée de chaque impulsion laser émise
    • Le temps d’acquisition : permet de régler une durée afin de calculer une moyenne des mesures de lumière réfléchie
    • L’indice de réfraction : correspond à l’indice du matériau du câble testé

    De manière générale, la longueur du câble détermine le niveau de résolution pouvant être obtenu grâce aux paramètres de l’équipement. Plus le câble testé est long, plus la sensibilité est compromise. Des durées moyennes plus longues contribuent également à une meilleure résolution en augmentant le rapport signal/bruit, ce qui « lisse » les données présentées dans la courbe de test.

    Lors de la configuration des tests de réflectométrie optique, les seuils de perte du système global et les connexions et les épissures individuelles peuvent être pré-programmés. Cela dépend de la norme de tests de réflectométrie optique du marché ou du projet. Les marqueurs système peuvent être utilisés pour déterminer les points de départ et de fin virtuels de chaque élément du test.

  • Tests de réflectométrie optique automatiques

    Bien que de nombreux modèles de test de réflectométrie optique incluent une fonctionnalité « Auto Test » (test automatique) qui permet au dispositif de déterminer automatiquement les paramètres optimaux pour votre système, il est important de bien comprendre en quoi consistent ces paramètres sous-jacents et de quelle manière ils affectent vos résultats. Les tests automatiques les plus récents proposent de multiples largeurs d’impulsion, afin que vous puissiez choisir les plus appropriées pour caractériser avec précision les événements rapprochés du début de la liaison, les épissures ou coupleurs au milieu, et les sections situées à l’autre extrémité de la liaison fibre optique. Même si cette fonctionnalité peut permettre d’économiser un temps de configuration considérable, elle équivaut au mode « auto-focus » d’un appareil photo, lequel peut fournir de meilleurs résultats lorsque placé entre les mains d’un photographe professionnel.

Interprétation des résultats des tests de réflectométrie optique

Une fois les tests de réflectométrie optique terminés, le système affiche les résultats en formats numérique et graphique. L’axe X de l’écran indique la distance tandis que l’axe Y affiche la perte de signal en dB. Le graphique, qu’on appelle également « trace », indique la localisation de chaque connexion, épissure ou rupture, en affichant clairement les pertes de signal et les caractéristiques de réflexion de chaque élément. Un bon équipement de test OTDR traduit cette trace en aperçu linéaire à icônes sur lequel chaque élément et événement est représenté par une icône facile à lire, avec une mention réussite/échec immédiatement visible et le nom de chaque composant/événement clairement affiché.

La longueur de la fibre optique est calculée sur la base de l’indice de réfraction du verre contenu dans la fibre. Il est donc important que cette valeur soit correctement configurée afin de générer des résultats de tests de réflectométrie optique exacts.

La quantité précise de temps requis pour qu’une impulsion de test soit envoyée et réfléchie (ou rétrodiffusée) vers le récepteur est analysée afin de localiser les connecteurs, les épissures et tout autre événement de perte.

Si des seuils de pertes ont été configurés, la mention réussite ou échec s’affichera pour chaque élément du câble. Il est tout à fait possible d’obtenir la mention « réussite » pour un câble ayant un ou plusieurs éléments en statut « échec », et vice versa. C’est précisément dans ces cas, et afin de fournir un dépannage approprié, que le stockage des données des tests de réflectométrie optique antérieurs mentionnées plus haut peut se révéler utiles.

Types d’équipement de test OTDR

Bien que les fonctionnalités et coûts puissent être très variés, il existe deux principaux types d’équipement de test OTDR actuellement disponibles sur le marché.

  • Réflectomètre optique de table

    Ce terme décrit généralement un équipement de test OTDR utilisé en laboratoire et dans les usines de production. Les instruments de test de table peuvent être placés sur une paillasse de laboratoire ou dans la section d’une usine réservée aux tests, et présentent généralement un écran plus grand et une source (prise) d’alimentation CA directe. Ce type d’équipement de test OTDR peut également offrir une possibilité d’extension sous la forme de ports de branchement connectés à la structure principale, comme par exemple des commutateurs optiques pour les tests de câble ruban multifibres MPO. Bien que le coût de ce type d’équipement de test OTDR soit généralement plus élevé, on y fait appel lorsqu’un haut niveau de précision, de sensibilité ou de mesure à longue portée (avec l’intensité d’impulsion supérieure que cela implique) est nécessaire afin d’obtenir les résultats les plus précis possible.

  • Réflectomètre optique portable

    Comme son nom l’indique, l’équipement de test OTDR portable est léger (moins de 1 kg), portable, généralement alimenté par batterie et optimisé pour être utilisé sur le terrain. Son rapport prix/performance a été optimisé pour que les sous-traitants et installateurs de fibre optique puissent construire, certifier et dépanner les câbles optiques dans des applications multiples. Son interface utilisateur est en général simple, pour que n’importe quel technicien soit en mesure de l’utiliser et de comprendre les résultats des tests de réflectométrie optique avec une formation minimale. Les différentes fonctionnalités de connectivité disponibles, telles que le Wi-Fi ou Bluetooth, facilitent le workflow et permettent de recevoir les commandes et de transférer les résultats des tests.

  • Réflectomètre optique intégré ou monté en rack

    Les réflectomètres optiques intégrés ont la taille d’un circuit électronique. Ils sont aussi petits que possible afin de pouvoir s’intégrer aux équipements réseau ou aux systèmes de surveillance. Tout comme les composants électroniques, ils sont généralement produits en grandes quantités afin d’optimiser les coûts de fabrication. Le besoin croissant d’une surveillance proactive et continue des infrastructures réseau de fibre optique en font un élément essentiel pour l’avenir. Les réflectomètres optiques montés en rack sont dotés d’un commutateur optique permettant de surveiller de nombreuses fibres de manière automatique et rotative tout en suivant un programme prédéfini. Ce programme peut donner la priorité aux fibres critiques ou aux clients importants. Ces applications de surveillance de la fibre optique peuvent être utilisées pour la surveillance de fibres en service ou hors service.

Spécifications des réflectomètres optiques

Il est important de bien comprendre les spécifications des réflectomètres optiques afin de choisir le réflectomètre optique le mieux adapté pour une application spécifique.

  • Plage dynamique

    La plage dynamique est l’une des caractéristiques les plus importantes d’un réflectomètre optique, car elle détermine la longueur observable maximale d’une fibre optique. Plus la plage dynamique est élevée, plus le rapport signal/bruit l’est également, et meilleures sont la trace et la détection d’événements. La plage dynamique est relativement difficile à déterminer car il n’existe pas de méthode de calcul normalisée pour tous les fabricants. La plage dynamique est définie comme la différence entre le point extrapolé de la trace de rétrodiffusion près de la fin de la fibre et le seuil de bruit maximal après la fin de la fibre. La plage dynamique est exprimée en décibels (dB). Les mesures sont prises à une fréquence de trois minutes et une moyenne des résultats est fournie.

  • Zone morte d’événement

    La zone morte d’événement (Event Dead Zone, EDZ) est la distance minimale permettant de distinguer deux événements réflectifs non saturés consécutifs (en général deux connexions). Dans le cas où les événements réflectifs sont plus rapprochés que la zone morte d’événement, le réflectomètre optique les compte comme un seul événement. La zone morte d’événement dépend de la largeur d’impulsion. Plus la largeur d’impulsion est petite, plus la zone morte d’événement l’est également.

  • Zone morte d’atténuation

    La zone morte d’atténuation (Attenuation Dead Zone, ADZ) définie dans la norme CEI 61745 est la distance minimale, après un événement réflectif (ex. un connecteur) ou d’atténuation (ex. une épissure), sur laquelle un événement sans réflexion (ex. une épissure) peut être mesuré. Dans le cas où les événements sont plus rapprochés que la zone morte d’atténuation, ils ne comptent que pour un seul et même événement sur la trace. La zone morte d’atténuation dépend de la largeur d’impulsion. Plus la largeur d’impulsion est petite, plus la zone morte d’atténuation l’est également.

  • Longueurs d’onde

    Les réflectomètres optiques effectuent des mesures basées sur la longueur d’onde. Les longueurs d’onde généralement utilisées sont 850 nm et 1 300 nm pour la fibre optique multimode, et 1 310 nm, 1 550 nm et 1 625 nm pour la fibre optique monomode. Les longueurs filtrées 1 625 nm ou 1 650 nm peuvent être utilisées pour éviter les interférences avec le trafic. Les longueurs d’onde C-/D-WDM sont utilisées pour mettre en service, mettre à niveau et dépanner les liaisons fibre optique monomode dotées de canaux C- ou D-WDM.

Calibration de l’équipement de test OTDR

Pour tous les équipements de mesure, un calibrage périodique est essentiel afin de surveiller et corriger les écarts et pour réinitialiser les fonctions importantes en se basant sur des normes de référence. Tandis que certains préfèrent les câbles de référence tels que le « Golden Fibre » créé par NPL, d’autres proposent une approche de calibration de type simulation électronique/optique qui n’exige aucune norme de référence physique.

Dans les secteurs où la précision des résultats des tests de réflectométrie optique est primordiale, les normes de calibrage CEI 61746 et TIA/EIA-455-226 (adoptée avec la norme CEI) sont reconnues.

La norme CEI inclut des pratiques spécifiques pour calibrer la précision point à point, la linéarité, l’atténuation, la puissance de sortie et le retard, entre autres. Étant donné la complexité de la tâche, il est préférable de laisser le calibrage OTDR aux fabricants d’équipements OTDR ou aux laboratoires de calibrage certifiés.

L’avenir des tests OTDR

Fournir davantage de fonctionnalités, de précision et de résolution à un prix toujours plus bas constitue un défi permanent. L’amélioration des algorithmes de tests de réflectométrie optique automatiques pourrait permettre de simplifier la tâche aux techniciens tout en augmentant l’acceptation. De même, les améliorations liées à la résolution des problèmes de surcharge de réflectance propres aux câbles courts pourraient aider à étendre le champ d’application de la technologie de réflectométrie optique à de nouveaux secteurs.

Avec la technologie de fibre optique, le savoir-faire séculaire du verre filé s’est associé aux innovations et optimisations modernes afin de créer une manière nouvelle et révolutionnaire de répondre aux besoins de communication de notre société. À mesure qu’augmente la demande de chargement de données sur nos réseaux de fibre optique, les capacités de test de réflectométrie optique devront continuer de s’améliorer pour faire face aux défis actuels et futurs.

Sans des technologies telles que les tests de réflectométrie optique, les applications de fibre optique les plus avancées seraient impossibles. La capacité de « voir » à l’intérieur de milliers de kilomètres de fibres optiques aussi fines que des cheveux humains constitue aujourd’hui autant une incroyable réussite qu’une nécessité pratique.


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