Les applications pour centres de données utilisant les fibres optiques monomodes à courte portée mettent l’emphase sur le facteur de réflectance

Des tolérances de perte d’insertion strictes

Les exigences de perte d’insertion et les longueurs de liaison dans les applications multimodes sont devenues plus strictes avec des vitesses croissantes. La perte d’insertion maximale pour 10 Gig sur 400 mètres de fibres optiques multimodes OM4 (10GBASE-SR) est de 2,9 dB. Pour 400 Gig sur 100 mètres de fibres optiques multimodes OM4 (400GBASE-SR4), la parte d’insertion maximale est de 1,8 dB. En revanche, les applications monomodes à longue portée ont des tolérances de perte beaucoup plus importantes : 6,3 dB pour les applications de 10 kilomètres (LR) et entre 15 et 18 dB pour les applications de 40 kilomètres (ER). Cependant, les applications monomodes à courte portée (DR et FR) plus récentes ont des tolérances de perte d’insertion plus conformes aux applications multimodes. Et ce n’est pas seulement la perte par insertion qui est importante dans le cas de ces applications ; mais également la réflexion.

Les applications monomodes à courte portée sont de plus en plus populaires pour les liaisons de centre de données qui nécessitent une distance supérieure à 100 mètres prise en charge par des fibres optiques multimodes, mais que ne requièrent pas les distances des applications monomodes à longue portée utilisant des émetteurs-récepteurs de haute puissance laser coûteux. Au lieu de cela, les applications monomodes à courte portée utilisent des émetteurs-récepteurs à faible consommation moins onéreux pour prendre en charge des distances de 500 mètres ou 2000 mètres. Ces applications économiques sont livrées avec des tolérances de perte d’insertion plus faibles, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

Avec ces limites inférieures de perte d’insertion, les connexions multiples peuvent poser un problème. Lors de la sélection de la connectivité monomode, les concepteurs doivent désormais tenir compte de la perte d’insertion et choisir des composants à faible perte pour respecter les tolérances. Un connecteur 0,75 dB standard ne suffira plus. (Si vous faites le calcul, il est facile de constater que quatre connecteurs de 0,75 dB et la perte de votre câble dépasseront les tolérances dans le cas d’un canal DR courte portée).

Vous devez non seulement être conscient de la réduction des tolérances des pertes avec ces nouvelles applications monomodes à faible portée, mais vous devez également tenir compte de la réflectance. En fait, les limites de perte d’insertion pour ces applications dépendent de la réflectance.

L’importance de la réflectance pour les applications monomodes à courte portée

Avant de discuter de la raison pour laquelle la réflectance est une préoccupation dans les applications monomodes à courte portée, prenons du recul et examinons ce qu’est la réflectance.

La réflectance mesure la quantité de puissance du signal réfléchie par un connecteur ou l’extrémité du câble vers l’émetteur-récepteur par rapport à la quantité de puissance du signal injectée. Cette valeur est toujours négative. La réflectance est essentiellement l’inverse de la perte de retour, qui mesure la puissance du signal injecté par rapport à la quantité qui est renvoyée ou réfléchie et qui est toujours une valeur positive. Pour la réflectance comme pour la perte de retour, plus les valeurs sont éloignées de zéro, mieux c’est. (Voir plus de détails dans La perte d’insertion doit être un nombre positif.)

Au niveau d’un connecteur de fibres optiques, il existe un petit espace d’air entre les deux fibres. La différence d’indice de réfraction entre le verre et l’air entraîne la réflexion de la lumière. La réflectance peut également être causée par des extrémités contaminées ou mal polies, des désalignements du noyau, des fissures dans la fibre, des extrémités ouvertes de la fibre et des impuretés de fabrication.

Alors que les émetteurs-récepteurs multimodes sont extrêmement tolérants à la réflexion, les émetteurs-récepteurs monomodes ne le sont pas, surtout avec des longueurs d’onde plus élevées. En fait, avec des lasers monomodes haute puissance, une réflexion excessive peut vraiment endommager l’émetteur-récepteur. C'est pourquoi les connecteurs APC sont couramment utilisés dans les applications monomodes à longue portée. Les connecteurs APC ont une extrémité inclinée de 8° qui réfléchit la lumière dans la gaine optique plutôt que directement vers l’émetteur-récepteur, ce qui offre une meilleure réflectance (et une meilleure perte de retour). Il est important de noter que s’il est possible d’obtenir un bonne réflectance avec un connecteur LC UPC, tous les connecteurs MPO monomodes multifibres sont APC, car qu’il est impossible d’obtenir le facteur de réflexion requis sur un MPO doté d’une extrémité UPC droite.

Une nouvelle exigence de réflectance

Bien que les émetteurs-récepteurs monomodes aient toujours été sensibles à la réflectance, les émetteurs-récepteurs faible puissance à bon marché utilisés dans les applications monomodes à courte portée sont encore plus sensibles à la réflectance. La norme TIA 568.3 de câble à fibre optique spécifie la perte de retour des connecteurs (positive), mais elle ne l’exige pas pour les tests de niveau 1. Cependant, les normes d’application Ethernet IEEE 802.3 spécifient la réflectance (négative). De plus, les OTDR requis dans les tests de niveau 2 signalent la réflectance, pas la perte de retour.

Pour les applications monomodes à courte portée, l’IEEE spécifie la réflectance en fonction du nombre de paires appariées dans le canal. Si les valeurs de réflectance ne peuvent pas être respectées, la perte d'insertion maximale du canal doit être réduite, ce qui plaide en faveur des connecteurs APC. Comme indiqué dans le tableau ci-dessous, si la valeur de réflectance des connecteurs couplés est de -37 dB, vous ne pouvez avoir qu’un seul connecteur dans un canal monomode à courte portée. Avec une valeur de réflectance améliorée de -49 dB, vous pouvez avoir 10 connecteurs dans le canal.

Pour déterminer la perte maximale du canal, l’IEEE spécifie la perte d’insertion par rapport au nombre de réflectances discrètes comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

• • Dans une application 400GBASE-DR4 avec quatre connecteurs ayant une valeur de réflectance de -50 dB et sans connexion entre -35 et -45 dB, la perte d’insertion est de 3,0 dB (surlignée en rouge dans le tableau).


• • Si la réflectance de ces mêmes quatre connecteurs est de -40 dB, la perte d’insertion maximale diminue jusqu’à 2,7 dB (surlignée en jaune dans le tableau).


• • Il est important de noter que les valeurs les plus éloignées de zéro sont meilleures pour la réflectance.

Que devez-vous concevoir ?

La plupart des connecteurs monomodes LC et MPO ayant une bonne réflectance (environ -55 dB), il devrait être assez simple de concevoir votre canal avec une perte par insertion de 3,0 dB, mais ce n’est pas tout : la réflectance peut s’aggraver avec le temps lorsque de la saleté et des débris se déposent sur les extrémités des connecteurs en raison des insertions et retraits quotidiens normaux des cavaliers. Ce n’est pas parce que les connecteurs avaient une réflectance de -55 dB le premier jour que cette valeur restera à -55 dB pour toujours. La saleté et les débris sur les extrémités des fibres optiques sont particulièrement préoccupants dans les connecteurs monomodes, où l’âme de la fibre est beaucoup plus petite. Il est plus facile de bloquer plus de lumière avec une minuscule particule de poussière sur une petite âme de fibre monomode de 9 microns que sur une âme de fibre multimode de 50 microns.

Même si les connecteurs mesurent une réflectance de -55 dB dans les tests OTDR de niveau 2 le premier jour, mieux vaut prévoir de la marge à cause d’une augmentation possible de la réflectance par la suite. Dans le cas de quatre connecteurs dans une application monomode à courte portée, cela peut signifier concevoir pour 2,7 dB plutôt que pour 3 dB.

Il est essentiel de noter que même si votre liaison réussit les tests de niveau 1 (perte d’insertion) avec une marge importante, une réflectance excessive peut quand même rendre la liaison inutilisable. C’est là qu’un OTDR, tel que l’OptiFiber™ Pro de Fluke Networks s’avère essentiel. C’est le seul moyen de mesurer avec précision la réflectance des connexions. L’OptiFiber Pro interprète même automatiquement les résultats et affiche la réflectance détaillée de toutes les connexions sur une carte graphique intuitive EventMap.

N’oubliez pas la règle d’or : Inspectez tous les connecteurs

Un autre facteur clé pour les applications monomodes à courte portée (ou pour toute application de fibre optique) est une inspection appropriée. Ce n’est pas parce que le fabricant vous dit que la réflectance sur un connecteur est de -55 dB que telle sera sa performance immédiatement. C’est la raison pour laquelle il est important d’inspecter chaque connecteur, et le cas échéant de le nettoyer, avant la connexion.

Étant donné que les connecteurs peuvent se salir avec le temps lorsque les cavaliers sont débranchés et branchés, l’inspection et le nettoyage ne doivent pas être effectués uniquement le premier jour, en particulier pour les applications monomodes à courte portée, où des performances de réflectance dégradées peuvent avoir un impact sur la perte d’insertion et les performances globales du canal.

En outre, si vous inspectez des connecteurs APC avec une solution comme la FI-700 FiberInspector™ Pro ou FI-500 FiberInspector Micro de Fluke Networks, n’oubliez pas que vous devez utiliser l’embout de la sonde APC (achetée séparément) pour l’adapter à l’angle de 8° et assurer une visualisation correcte.

Continuer à apprendre

• • Qu’est-ce que la perte de retour ?
• • Test de certification de la fibre optique : ce dont vous avez vraiment besoin ce sont les mesures de perte, de longueur (et parfois la réflexion)
• • Livre blanc : OLTS et OTDR : Une stratégie d'essai complète
• • Inspections d’extrémités des fibres optiques facilitées : Principales modifications apportées à la norme CEI 61300-3-35
• • Appareils de test pour fibres optiques