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Livre blanc : Dépannage de fibre optique

Dépannage

    TABLE DES MATIÈRES

  • Causes potentielles
  • Localisateurs visuels de défaillance
  • Source lumineuse/wattmètre (LSPM) et instrument de test de perte de la fibre optique (OLTS)
  • Détecteurs de défaillance de la fibre optique
  • Dépannage avancé OTDR
  • Comprendre les résultats de l’OTDR
  • Dépannage des jarretières de fibre optique

Causes potentielles

Des problèmes au sein d’une liaison par fibre optique peuvent se produire pour diverses raisons. Un problème très courant peut être un connecteur qui n’est pas complètement enclenché, ce qui est difficile à remarquer dans un panneau de brassage encombré. Il se peut également qu’il s’agisse d’un problème de qualité du connecteur lui-même, telle qu’une mauvaise géométrie de l’extrémité qui ne respecte pas les paramètres définis par les normes CEI PAS 61755-3, notamment l’angle du polissage, la hauteur de la fibre optique, le rayon de courbure ou le décalage de la portion supérieure.

Une cause plus fréquente est un mauvais raccordement sur le terrain qui entraîne des entrefers et une perte d’insertion élevée ou des rayures, des défauts et une contamination sur l’extrémité du connecteur. En fait, la contamination demeure la principale cause de défaillance des fibres optiques : la poussière, les empreintes digitales et autres substances huileuses provoquent des pertes excessives et parfois des dommages permanents aux extrémités des connecteurs.

Le problème peut également être causé par une épissure par fusion défectueuse, un défaut d’alignement ou une polarité incorrecte. Une mauvaise gestion du câblage peut mettre le connecteur sous contraintes provoquant un mauvais alignement, ou le connecteur peut ne pas être correctement placé et connecté. Les mécanismes de verrouillage usés ou endommagés sur les connecteurs ou les adaptateurs en sont parfois la cause. Dans la liaison en elle-même, la fibre optique peut avoir subi des micro-courbures et des macro-courbures ou avoir été endommagée par une rupture quelque part sur la fibre.

La conception globale de l’installation de câblage peut également être la cause d’une liaison par fibre présentant des problèmes de perte d’insertion et de performances. Même si tous les connecteurs sont de bonne qualité, exempts de toute contamination et correctement connectés, s’il y a trop de connexions dans un canal, la perte peut dépasser les spécifications pour une application donnée. La même chose peut se produire en cas de violation des limites de distance sur la fibre optique multimode, entraînant une dispersion modale élevée.

Localisateurs visuels de défaillance

L’outil de dépannage le plus simple est le VFL (Visual Fault Locator) ou Localisateur de défaillance visuel. Cet outil peu coûteux que l’on peut trouver dans pratiquement toutes les trousses à outils de technicien de fibre optique, utilise un faisceau de laser très lumineux (généralement rouge) visible à l’œil humain, contrairement à la lumière infrarouge invisible utilisée par les composants électroniques actifs du système. Un VFL est idéal pour tester la continuité et la polarité d’un bout à l’autre de la liaison, et trouver des ruptures dans les câbles, les connecteurs et les épissures. C’est également un excellent outil de traçage pour localiser l’autre extrémité d’une fibre unique raccordée au sein d'un rack. Certains connecteurs à raccordement sur le terrain incluent également une fenêtre VFL, qui permet de connecter le VFL au connecteur immédiatement après le raccordement pour s’assurer que celui-ci soit adéquat : si de la lumière provenant du VFL s’échappe et apparaît dans la fenêtre VFL du connecteur, les deux extrémités de la fibre dans le connecteur ne sont pas correctement raccordées.

Les VFL, tels que VisiFault™ VFL de Fluke Networks, qui incluent à la fois les modes continu et clignotant, peuvent faciliter l’identification. Pour les VFL compatibles avec différents types de connecteurs via de simples adaptateurs interchangeables, cela signifie qu’un seul VFL est nécessaire pour tester les connecteurs 2,5 mm tels que les connecteurs SC, ST, FC et FJ et les connecteurs 1,25 mm tels que les connecteurs LC et MU. Une longue durée de vie de la batterie est également un élément essentiel, ainsi qu’une construction robuste pour plus de fiabilité.

Un VFL peut également être utilisé pour localiser les ruptures, les pertes en raison de macro-courbures causées par un pli dans la fibre optique et les points d’épissure défectueux. La lumière visible rouge d’un VFL est suffisamment brillante pour être vue à travers la gaine de la fibre à l’endroit de la rupture ou de la macro-courbure, en particulier dans des environnements peu éclairés. Cela rend également le VFL utile pour identifier les mauvaises épissures au sein des boîtiers.

Bien que considéré comme un outil de dépannage de niveau inférieur par rapport aux autres, un VFL accompagne parfaitement un OTDR car il permet de localiser les défaillances trop proches les unes des autres pour un OTDR, ainsi que les défaillances trop proches de l’OTDR, c’est-à-dire dans la « zone morte ». Cela peut être particulièrement utile pour identifier les mauvaises épissures lors de l’utilisation de fibres amorce à épissure, car elles sont proches de la fin de la liaison.

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Source lumineuse/wattmètre (LSPM) et instrument de test de perte de la fibre optique (OLTS)

Principalement utilisé pour les tests de certification et d’acceptation de niveau 1 et représentant l’outil le plus précis pour mesurer les pertes, une source lumineuse et un wattmètre (LSPM) ou l’instrument de test de perte optique (OLTS), peuvent également être utilisés lors du dépannage. En comparant la perte de la liaison aux exigences de la technologie, vous pouvez déterminer si la liaison par fibre optique est à l’origine d’un problème. Ces instruments peuvent également être utilisés pour vérifier la puissance de sortie d’un appareil tel qu’un commutateur, ainsi que la continuité et la polarité.

Utilisez un LSPM ou un OLTS pour déterminer si une perte se produit sur une seule fibre ou sur toutes les fibres d’un câble. Si toutes les fibres du câble présentent une perte, cela indique que le câble est endommagé ou plié. En cas de perte sur une seule fibre, le problème est probablement lié à une mauvaise épissure ou à un mauvais connecteur. Il est important de noter que ni un LSPM ni un OLTS n’identifiera ou ne trouvera des événements de perte spécifiques dans la liaison. C’est là que les détecteurs de défaillance et les OTDR entrent en jeu.

Détecteurs de défaillance de la fibre optique

Même si les VFL fonctionnent bien pour les longueurs de fibre exposées en éclairant les mauvaises connexions et les ruptures, ils ne sont pas très utiles pour les longs câbles, lorsque le câble n’est pas visible ou accessible, ou lorsque la lumière laser ne peut pas pénétrer la gaine. Les réflectomètres optiques (OTDR) offrent des données graphiques et des analyses sur toute la longueur du câble, mais ils peuvent être coûteux et nécessiter plus de temps et de connaissances pour une bonne exploitation. En matière de dépannage, les détecteurs de défaillance de la fibre optique permettent de compléter votre trousse à outils en offrant une solution qui se situe entre un VFL et un OTDR.

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Les détecteurs de défaillance de fibres optiques, tels que le Fiber OneShot PRO de Fluke Networks, mesurent rapidement et efficacement la longueur et identifient les événements à forte perte ainsi que les ruptures sur les fibres monomodes allant jusqu’à 23 000 mètres (15 miles). Fiber QuickMap de Fluke Networks possède les mêmes fonctions sur les fibres multimodes allant jusqu’à 1 500 mètres (4 921 pi). Très simples à utiliser, ces détecteurs de défaillances de fibres optiques asymétriques utilisent une technologie similaire à un OTDR, envoyant une impulsion de lumière laser à travers la fibre et mesurant la puissance ainsi que la synchronisation de la lumière réfléchie par les connexions et les épissures à forte perte, et par l’extrémité de la fibre. Ils sont des outils parfaits pour mesurer les épissures, les connexions et les ruptures à forte perte dans une liaison par fibre optique, ainsi que la longueur totale de la liaison. Ces détecteurs de défaillances repèrent également les signaux optiques actifs avant le test.

Comme il permet de mesurer la longueur de la fibre optique, cet outil devient rapidement très utile. Si vous testez une fibre optique de 3 km et que l’outil indique une longueur de 1,2 km, vous savez alors que la fibre est rompue. Il est également extrêmement pratique pour trouver des connexions MPO où les deux connecteurs sont involontairement non raccordés ; c’est un problème courant qui entraînera un échec complet de la connexion. Ce problème peut être particulièrement difficile à localiser dans les panneaux de brassage où vous ne pouvez pas examiner le port facilement ou en toute sécurité, afin de voir si la broche est présente ou non.

Ces unités sont simples à utiliser. Après le nettoyage des connexions, une bobine amorce est reliée à l’appareil de test. L’utilisation d’une bobine d’amorce et d'extrémité permet aux testeurs de trouver des incidents à proximité ou aux extrémités de la liaison. L’utilisateur appuie ensuite sur TEST et, en quelques secondes, l’unité affiche le nombre d’incidents détectés sur la liaison par fibre optique. Les incidents incluent les connecteurs, les épissures et l’extrémité de la liaison. Les incidents sont définis comme des événements dépassant une limite programmable de perte ou du facteur de réflexion énergétique. L’utilisateur peut faire défiler chaque incident et voir la distance et la valeur de chaque perte. Consultez l’exemple de la figure 3.

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Figure 3. Les détecteurs de défaillances de fibres optiques identifient la distance vers des problèmes de réflexion sur la longueur de la liaison.

Dépannage avancé à l’aide du réflectomètre optique (OTDR)

Bien que vous puissiez identifier un problème avec un détecteur de défaillances de fibres optiques ou un VFL, vous avez parfois besoin de disposer de plus d'informations. Un réflectomètre optique (OTDR) calcule la perte de signal en fonction de la quantité de lumière réfléchie ou de rétrodiffusion détectée. Grâce à cette technologie, un OTDR peut être utilisé pour localiser sur la fibre les ruptures, les coudes, les épissures et les connecteurs, afin de mesurer les pertes de ces éléments spécifiques. L’accès à ce niveau de détail avec un OTDR vous donne un aperçu complet de l’installation fibre optique et de la qualité globale de la finition. Les OTDR sont plus onéreux que les VFL, les LSPM/OLTS et les détecteurs de défaillances optiques, et requièrent une certaine expertise, mais comme ils mesurent l’emplacement, la perte et les caractéristiques des événements individuels, ils sont considérés comme le meilleur outil de dépannage.

Un OTDR est l’équivalent optique d’un réflectomètre électronique. Il injecte une série d’impulsions optiques dans la fibre testée et extrait, de la même extrémité de la fibre, la lumière diffusée (rétrodiffusion de Rayleigh) ou réfléchie par des points situés le long de la fibre. La lumière dispersée ou réfléchie qui est retournée est utilisée pour caractériser la fibre optique. Cela équivaut à la façon dont un réflectomètre électronique mesure les réflexions provoquées par les changements d’impédance du câble testé. La puissance de l’impulsion retournée est mesurée et intégrée en fonction du temps, puis tracée en fonction de la longueur de la fibre.

La ligne de dispersion ou trace est utilisée pour déduire la perte en fonction de baisses dans la force du signal de rétrodiffusion de Raleigh. Si la rétrodiffusion de Rayleigh n’avait pas lieu, l’OTDR n’aurait jamais été conçu. La dispersion de Rayleigh se produit dans tous les câbles à fibres optiques. L’énergie lumineuse ne peut pas être entièrement absorbée par les molécules de verre situées au sein de l'âme du câble à fibre optique, de sorte que cette lumière non absorbée se disperse dans toutes les directions. Seule une infime fraction de la lumière injectée dans une fibre est renvoyée vers l’OTDR. C'est la ligne de rétrodiffusion (parfois appelée dispersion).

Lorsque la lumière traversant un câble à fibre optique rencontre un matériau de densité différente, tel que l’air, jusqu’à 8 % de la lumière est renvoyée vers la source, tandis que le reste continue à pénétrer dans le nouveau matériau. Ce phénomène s’appelle la réflexion de Fresnel et permet d'indiquer où se trouvent les connexions. En comparant la ligne de trace avant et après le connecteur, on peut déduire la perte et le facteur de réflexion du connecteur.

Câbles d’amorce/de réception et compensation

La lumière dispersée de retour vers l’OTDR qui doit être mesurée représente une infime fraction de la lumière présente dans l’impulsion de test. Par conséquent, le circuit de réception de l’OTDR doit être extrêmement sensible. Le connecteur de l’OTDR génère une grande réflexion qui sature le récepteur OTDR. Le capteur met un certain temps à faire le point après avoir été exposé à cette importante réflexion, un peu comme quand vos yeux ont besoin de temps pour s'ajuster après un éclairage intense. Le temps est égal à la distance, par conséquent, en ajoutant un câble d’amorce entre l’OTDR et le premier connecteur, le capteur a suffisamment de temps pour récupérer et être prêt à voir la réflexion du premier connecteur de la liaison. La longueur de la bobine d’amorce doit être suffisamment longue pour prendre en charge les largeurs d’impulsion maximales requises pour tester les longueurs de fibre. Avec une bobine d’amorce adaptée (généralement 100 m ou plus), il y a une ligne de dispersion devant le premier événement et une ligne de dispersion après, ce qui permet de mesurer la première connexion.

Lorsque l’impulsion lumineuse touche la dernière connexion de la liaison, une grande réflexion se produit en raison de la transition de la lumière du verre à l’air. Comme il n’y a plus de fibre à la fin de la connexion, il n’y a plus de rétrodiffusion et la mesure chute au seuil de bruit du capteur de l’OTDR. L’utilisation d’un câble de réception (parfois appelé câble de queue) étend la rétrodiffusion, ce qui entraîne une rétrodiffusion avant et après le dernier événement. Cela permet au technicien de mesurer et d’inclure la perte de la dernière connexion dans son test.

Résistance CC

Figure 4. Sans câble de réception ou « de queue », les performances du dernier connecteur ne pourraient pas être observées.

Mesures de perte à l’aide d’un OTDR

Figure 5. L’ajout de fibres d’amorce et de réception aux extrémités du câble permet à l’OTDR de
mesurer la perte du premier et du dernier connecteur du lien.

Les techniciens et les personnes acceptant les résultats des tests ne souhaitent toutefois pas que la mesure des câbles d’amorce et de réception soit incluse dans leurs rapports. Les OTDR vous permettent de compenser (en fait, de supprimer) les câbles d’amorce et de réception, donc tout ce qui est rapporté est le résultat de la liaison étant testée.

EventMap

Figure 6. La trace inclut les fibres d’amorce et de réception au début et à la fin
de la liaison en cours de test. L’EventMap affiché à droite utilise la compensation d’amorce pour éliminer leurs
effets des résultats de test.

Comprendre les résultats de l’OTDR

Lorsque vous effectuez un dépannage avec un OTDR, vous terminez par une signature graphique de la perte de la fibre optique au niveau de sa longueur. Si un fichier de trace d’OTDR peut sembler difficile à appréhender, il illustre dans les détails la liaison à fibre optique qu’il teste avec chaque creux ou pic révélant le type d’événement.

Résultats OTDR

Figure 7. Un résultat de trace OTDR.

Les utilisateurs expérimentés d’OTDR reconnaîtront les événements comportant une réflexion pour les connecteurs de l’appareil de test, les cordons d’amorce, les connecteurs, les épissures mécaniques, les épissures par fusion, les fibres optiques non concordantes et l’extrémité de la liaison. En outre, ils sauront que les petites anomalies qu’ils constatent après l’extrémité de la liaison sont des échos qui ne correspondent pas à des événements réels et dont il est inutile de se préoccuper.

Mais si vous n’êtes pas un expert en analyse de trace, ne vous inquiétez pas. L’OptiFiber® Pro utilise également une logique avancée pour interpréter le fichier trace et fournir un EventMap™ qui caractérise les événements réels. Par ailleurs, les événements défectueux sont soulignés par des icônes rouges pour vous permettre d’identifier votre problème encore plus rapidement.

Accessible via une icône d’aide située en bas à gauche d’EventMap, OptiFiber Pro propose même des mesures correctives visant à résoudre les problèmes.

Lors du dépannage d’une liaison avec plusieurs événements suspicieux, une bonne règle à suivre est d’abord de traiter les événements les plus proches de l’OTDR. Une fois ceux-ci résolus, l’OTDR aura une meilleure visibilité sur les événements plus en aval.

Aide EventMap à l’écran

Figure 8. Affichage EventMap avec fonction d'aide à l'écran

Les OTDR modernes automatisent de nombreuses fonctions de l’OTDR pour permettre à presque tout le monde d’effectuer des analyses comme un expert. Cependant, dans certaines situations, une plus grande expertise sera nécessaire pour mieux analyser la fibre optique et en savoir plus. Les deux sections suivantes aborderont les paramètres OTDR avancés et l’analyse des traces.

Paramètres avancés de l’OTDR - largeur d’impulsion

L’ajustement de la largeur d’impulsion permet à l’opérateur de bénéficier de capacités d’identification d'événements spécifiques sur la fibre plutôt que d'une capacité de mesure des fibres plus longues. Pour garantir que la rétrodiffusion soit renvoyée vers l’OTDR sur de longues distances, l’appareil de test doit mettre plus d’énergie dans le câble en activant la source lumineuse pendant une période plus longue, ce qui augmente la largeur de l’impulsion. Cependant, plus la largeur d’impulsion est grande, plus la zone morte est grande : la distance minimale entre les événements que l’OTDR peut discerner. Comme la lumière dans une fibre se déplace à environ 0,2 mètres par nanoseconde, une impulsion étroite de 3 ns ne serait pas capable de « voir » deux événements distants de moins de 0,6 mètres. Une impulsion large de 1000 ns serait en mesure de distinguer deux événements distincts seulement s’ils étaient distants de plus de 200 mètres.

Largeur d’impulsion

Figure 9. Une impulsion d’entrée plus étroite est capable de discerner des événements plus rapprochés.

Longueur d'onde

Des tests à plusieurs longueurs d’onde doivent toujours être effectués, car c’est le meilleur moyen de s’assurer que vous repérerez les coudes ou les fissures dans la fibre optique. Même si l’application utilise seulement la longueur d’onde plus faible pour la transmission, lors du dépannage avec votre OTDR, il est préférable d’effectuer le test à 850 et 1300 nm pour la fibre multimode, puis 1300 et 1550 pour la fibre optique monomode. Normalement, la longueur d’onde supérieure devrait présenter une perte plus faible, mais si la fibre optique est soumise à une contrainte, la longueur d’onde plus élevée montrera une perte significativement plus grande, et le problème sera plus facile à détecter. Notez que les longueurs d’onde sont « liées », ce qui signifie que les longueurs d’onde indiquées ci-dessus sont suffisantes pour les tests, même si des longueurs d’onde différentes sont utilisées lors du fonctionnement. Si le problème se situe au niveau d’une épissure de fibre amorce, vous aurez peut-être besoin d’un VFL afin de déterminer si le problème provient d'une fibre fissurée ou coudée, plutôt que du connecteur de la fibre amorce, comme l’événement sur la trace apparaît généralement à peu près au niveau du connecteur. OptiFiber Pro dispose d’un VFL intégré pratique pour ce genre de situation.

Seuils et moyenne

Il peut également y avoir des situations de dépannage où les paramètres de l'OTDR doivent être ajustés manuellement. Par exemple, lorsqu’elle est correctement réalisée, une épissure peut présenter une perte inférieure à 0,1 dB. Si vous devez localiser une épissure et que la perte est très faible, elle peut ne pas apparaître sur l’OTDR si le seuil de perte est supérieur à la perte de l’épissure. Le paramètre automatique d’OptiFiber Pro de Fluke Network pour le seuil de perte est de 0,15 dB, ce qui signifie qu’il ne trouvera que les événements à ce niveau ou au-dessus. Le seuil de perte peut être réglé manuellement pour localiser des épissures à pertes extrêmement faibles.

Veuillez noter que des valeurs de seuil plus petites signifient que l’appareil de test effectue plus de mesures ou utilise des largeurs d’impulsion plus importantes, ce qui peut allonger la durée des tests ou des zones mortes sur le tracé. Un seuil de perte inférieur à 0,15 dB peut également conduire à ce que l’OTDR découvre de faux événements en raison d’imperfections inhérentes à la fibre optique. Modifier la durée d’établissement de moyenne peut également permettre de localiser les épissures par fusion. La durée d’établissement de moyenne définit le nombre de mesures combinées pour obtenir une moyenne afin de créer la trace finale : des durées plus longues réduisent le bruit pour révéler plus de détails, tels que des événements avec épissure sans facteur de réflexion. Lors du dépannage des liaisons longues, la plage dynamique de l’OTDR peut devoir être augmentée pour mesurer l’extrémité de la fibre optique, ce qui signifie également des largeurs d’impulsion plus grandes, entraînant ainsi une augmentation des temps de test et des zones mortes.

Analyse avancée de trace

Les traces montrent une légère tendance à la baisse lorsqu’elles s’éloignent du point d'amorce, ce qui indique une rétrodiffusion décroissante résultant de pertes sur la longueur du câble. Les connecteurs apparaissent sur la trace avec un « pic » caractéristique résultant de la réflexion, suivi d’une chute de la ligne de tendance qui indique la perte (atténuation) attribuée au connecteur.

Atténuation réelle

Figure 10. La diminution de la ligne de tendance indique la perte du connecteur.

Événements sans facteur de réflexion

Les événements sans facteur de réflexion énergétique sont indiqués par une baisse de la puissance du signal de rétrodiffusion sans le « pic » montré par les connecteurs. Les événements « masqués » sont un exemple de ce phénomène, causé par deux connecteurs assez proches l’un de l’autre pour être dans la zone morte de l’OTDR.

Un autre exemple est celui des « signaux fantômes », causés par un retour à partir d’une connexion avec un facteur de réflexion élevé, qui se traduit par un signal réfléchi qui rebondit entre les connexions. La plupart des événements fantômes seront affichés comme des événements de réflexion au-delà de l'extrémité de la fibre. Cependant, certains peuvent apparaître dans la trace. Ces événements fantômes peuvent être identifiés car ils sont des événements de réflexion sans perte. L’OptiFiber Pro détecte les fantômes, puis identifie la source, ce qui facilite la résolution de la cause première.

Source d’événements fantômes

Figure 11. Les « fantômes » sont des événements inexistants qui résultent de signaux réfléchis puissants provenant d’événements réels.

Trace en temps réel

La trace en temps réel est un affichage continuellement mis à jour de la ligne de trace par rétrodiffusion de la fibre optique. Cette fonctionnalité peut être utilisée pour tester la fibre sur la bobine, afin de s’assurer qu'il n’y a pas eu de dommages causés lors de l’expédition. Ceci est fait avant de tirer ou d’enterrer la fibre. Une autre utilisation de celle-ci se fait lors des « essais d'oscillation » : lorsque des connexions lâches ou des connecteurs endommagés sont suspectés, un technicien utilise une trace en temps réel tout en secouant ou en enfonçant le connecteur, pour voir si la connexion est rétablie ou définitivement rompue.

Dépannage des jarretières de fibre optique

Les jarretières de fibre font partie intégrante de tout réseau optique, qu’elles soient utilisées pour établir des connexions entre les zones de brassage de la fibre optique et les commutateurs du centre de données, ou dans le LAN pour connecter des appareils terminaux dans une application de raccordement direct de la fibre optique au bureau.

Malheureusement, les jarretières de fibre sont généralement le maillon le plus faible du réseau. Elles sont manipulées plus que tout autre composant, ce qui les rend également plus propices aux dommages. Elles sont également souvent considérées comme un produit générique et certains utilisateurs finaux chercheront à faire des économies en les achetant auprès de sources génériques moins connues, susceptibles de nuire à la qualité et à la conformité.

Après des tests de la liaison permanente, qui n’incluent pas les jarretières de la fibre optique et qui sont considérés comme une meilleure pratique pour les nouvelles installations, des tests de canaux ultérieurs peuvent identifier des problèmes. Le dépannage de jarretières individuelles peut être effectué à l’aide d’un ensemble de test de perte optique (OLTS), tel que CertiFiber Pro de Fluke Networks. Ceci est réalisé en utilisant la méthode de référence à une jarretière qui vient définir la référence, et un adaptateur pour connecter la jarretière au cordon de référence de test. L’autre extrémité de la jarretière étant connectée à l’unité distante, seule la perte de la connexion entre le câble de référence et la jarretière sera testée. Il suffit d’inverser la jarretière pour tester le connecteur à l’autre extrémité de la jarretière.

 
 
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