Un regard plus attentif sur les assemblages de câbles à fibres optiques

De nombreux problèmes de performance du réseau survenant au niveau de la couche physique sont directement liés à la qualité de l’assemblage des câbles. En fait, la performance et la fiabilité globales d’un port de réseau dépendent du câblage auquel il est connecté. C’est particulièrement vrai pour les assemblages de câbles à fibres optiques, où des écarts apparemment infimes dans les tolérances de connectivité des fibres peuvent compromettre gravement les performances du câblage. Bien qu’un pourcentage des problèmes de performance des assemblages puisse être identifié par des tests sur le terrain des canaux installés, les tests sur le terrain n’incluent pas tous les problèmes potentiels. Bien qu’il s’agisse d’une étape critique, les essais sur le terrain peuvent donner un faux sentiment de sécurité. Par exemple, un seul résultat positif pour la perte d’insertion ne garantit pas la fiabilité à long terme.

Pour aider les professionnels des infrastructures de réseau à comprendre les variables affectant la qualité des assemblages de fibres, Siemon a effectué des tests de référence complets sur un assortiment représentatif d’assemblages de fibres disponibles dans le commerce. L’étude a porté sur des cavaliers génériques achetés auprès de détaillants en ligne et produits par des assembleurs nationaux (américains) et étrangers, ainsi que sur des assemblages provenant de Siemon et d’autres marques mondialement connues, tous achetés auprès de distributeurs agréés. Ce test de référence fournit un examen détaillé des caractéristiques mécaniques et optiques qui sont essentielles à la performance et à la longévité de ces connexions.

Les tests ont été effectués sur 36 échantillons aléatoires de cavaliers de fibre multimode OM3 50/125 optimisés pour le laser LC duplex, provenant de 9 fournisseurs – Siemon, 4 autres fabricants mondiaux de premier plan et 4 sociétés d’assemblage génériques. Nous avons testé chaque assemblage selon les spécifications internes de Siemon ainsi que les normes TIA et IEC pour la géométrie de la face frontale, la performance optique, la propreté et la fiabilité mécanique. Chaque produit Siemon XGLO et LightSystem est testé et inspecté à 100 % en ce qui concerne la géométrie de la face frontale, la propreté, les défauts de surface, la perte d’insertion et la perte de retour (dans les deux directions et les deux longueurs d’onde). Chaque cavalier est sérialisé et traçable aux résultats des tests d’usine pour la perte d’insertion et la perte de retour.

Performances optiques

Les performances en matière de perte d’insertion et de perte de retour sont des paramètres fondamentaux utilisés pour évaluer la compatibilité des liaisons et des canaux à fibres optiques avec les applications de réseau spécifiques qu’ils supportent. La perte d’insertion est couramment utilisée comme base pour les tests d’acceptation des liaisons et canaux installés. Bien que les tests de perte de retour du câblage installé ne soient pas exigés par les normes industrielles, il s’agit d’une exigence normative pour les connecteurs et les assemblages de fibres. L’affaiblissement de retour est essentiel pour la performance optique des liaisons et des canaux, car les signaux optiques réfléchis peuvent interférer avec les détecteurs dans les directions avant et arrière. Ces réflexions dégradent le rapport signal/bruit et sont communément présentées à l’aide de « diagrammes de l’œil », une perte de retour plus élevée entraînant une ouverture de l’œil plus petite (hauteur, de crête à crête). De même, les essais dans les deux directions et aux deux longueurs d’onde permettront de détecter les anomalies qui dégradent les performances optiques des canaux de câblage.

La perte d’insertion est généralement la seule mesure sur le terrain, mais ce n’est pas le seul paramètre qui peut affecter la performance et la fiabilité du réseau. Le contrôle de la géométrie de la face d’extrémité, de la propreté, des défauts de surface et de l’intégrité mécanique doit être pris en compte pour garantir la fiabilité à long terme.

Géométrie de la face d’extrémité

La performance globale de la connectivité par fibre optique dépend des caractéristiques mécaniques qui contrôlent l’alignement et le contact physique des cœurs de fibre. La géométrie de la face d’extrémité est une caractéristique essentielle des connexions de fibres optiques reproductibles et fiables.

Les trois paramètres critiques pour la géométrie de la face d’extrémité du connecteur sont les suivants :

– Rayon de courbure (ROC) : arrondi de la surface de l’extrémité de la virole.

– Décalage de l’apex : Le degré de centrage du « dôme » de la face frontale.

– Contre-dépouille/protrusion de la fibre : la hauteur ou la profondeur à laquelle l’âme de la fibre dépasse ou est en contre-dépouille de la surface de la virole.

Siemon Les laboratoires ont effectué des recherches approfondies sur l’effet de la variation de la face frontale sur les performances et l’interchangeabilité. En conséquence, nous avons adopté des spécifications qui dépassent les normes industrielles pour les trois mesures (voir tableau 2). Comme la qualité et la cohérence du contact physique entre les cœurs de fibre dépendent de la géométrie de la face d’extrémité, elles doivent être rigoureusement contrôlées pour étayer l’hypothèse selon laquelle le câblage est entièrement intermatable et interopérable. Dans le cas contraire, le pourcentage de connexions couplées non conformes aux exigences de performance optique augmentera statistiquement. En d’autres termes, un contrôle insuffisant des faces d’extrémité augmente le risque qu’une réussite « le premier jour » soit suivie d’un problème « le deuxième jour ».

Figure 1 : Géométrie de la face frontale

Une connexion entre un cavalier dont la géométrie de la face d’extrémité n’est pas conforme et un autre qui est conforme aux normes présentera des résultats de test incohérents. Par exemple, les liens de fibre optique qui passent les tests d’acceptation en utilisant un cordon de référence conforme présenteront une perte optique plus élevée et une plus grande variabilité lorsque les cordons de référence sont remplacés par des cavaliers non conformes.

Contamination et défauts de surface/sous-surface

Les fractures du cœur de la fibre et la présence de contamination sur les ferrules, les manchons d’alignement ou les capuchons anti-poussière entraînent de grandes variations dans les performances de perte d’insertion et de perte de retour. Ces problèmes sont distincts de la géométrie de la face d’extrémité, mais ont un impact tout aussi important sur le rendement de la première passe pour les essais d’acceptation du câblage. Plus important encore, ces irrégularités compromettent l’intégrité du réseau car la contamination ou les fractures non corrigées interfèrent avec les performances optiques et les résultats sont très variables et totalement imprévisibles.

Inspection visuelle de la face frontale

Les défauts de surface et la propreté sont critiques, mais ne seront pas toujours détectés par les tests de perte d’insertion ou de géométrie de la face d’extrémité. Une fibre lisse mais fracturée n’échouera pas nécessairement aux contrôles de géométrie de la face d’extrémité pour le rayon de courbure, le décalage de l’apex et la hauteur de la fibre. La propreté de la jonction des fibres pendant la fabrication et l’installation étant essentielle à la fiabilité et aux performances optiques, Siemon utilise un système automatisé d’inspection de la face d’extrémité pour vérifier la propreté de la jonction et les défauts de surface, conformément aux normes IEC 61300-3-35 et IEC 62627. Cet équipement détecte automatiquement les défauts de surface et la contamination qui peuvent avoir un impact direct sur les performances.

Figure 3 : Contamination de la face frontale et défauts de surface

Inspection visuelle de la face frontale Résultats du test :

Tous les échantillons aléatoires testés, à l’exception de Siemon, ont été reçus avec une certaine forme de contamination de la face frontale et ont échoué au test visuel automatisé selon la norme IEC61300-3-35. Après un nettoyage adéquat, 75 % ont réussi avec quelques défauts et 25 % ont échoué après le nettoyage.

La géométrie non conforme de la face d’extrémité et la contamination sont les principales causes des résultats erronés des tests optiques sur le terrain et sont responsables de la perte de temps et d’efforts dans le dépannage du câblage en fibre optique. Ces problèmes se traduisent par un faible rendement au premier passage lors des tests d’acceptation des canaux de câblage en fibre optique installés. Confrontés à des contraintes de temps, les installateurs refont parfois des tests jusqu’à ce qu’ils obtiennent un résultat satisfaisant. Si les cavaliers non conformes ne sont pas remplacés, ils risquent d’entraîner une perte d’insertion inacceptable pour le canal le « deuxième jour ». Un autre problème est que la contamination peut agir comme un virus qui est transféré sur les cavaliers de référence et l’interface de l’équipement. Même si le cavalier infecté est remplacé, le mal est fait.

Fiabilité mécanique

Plusieurs tests sont requis dans le cadre des spécifications industrielles standard pour la fiabilité mécanique. Les paramètres de fiabilité mécanique comprennent les essais de flexion, de torsion, de traction, de rétention du câble, d’impact, de vibration, de durabilité et de transmission avec une charge appliquée. Ces essais mécaniques permettent de vérifier qu’un cavalier de fibre optique peut supporter l’installation et la maintenance effectuées dans un réseau de fibre optique typique, et qu’il peut résister de manière fiable aux contraintes internes imposées par un contact physique à ressort dans le temps et dans une variété de conditions environnementales. Les tests mécaniques effectués sur chaque assemblage étaient la traction du câble, la flexion, la torsion et la rétention.

En conclusion

Siemon accorde une telle importance à la géométrie de la face d’extrémité, à la propreté, à l’intégrité de la surface et de la sous-surface et aux performances mécaniques, spécifiquement parce que les essais sur le terrain des liaisons par fibre optique sont nécessaires mais non suffisants pour garantir l’intégrité du câblage par fibre optique installé. L’une des raisons pour lesquelles ces tests sont insuffisants est qu’ils n’incluent pas les cavaliers de fibre utilisés pour les connexions d’équipement à chaque extrémité de la liaison. Une autre raison est que la perte d’insertion est le seul paramètre de transmission requis pour le câblage en fibre optique sur la base des normes industrielles. Pour ces raisons, il est absolument essentiel de veiller à ce que les câbles, les composants et les assemblages de fibres optiques soient entièrement conformes aux normes. Une façon d’y parvenir est d’exiger que tous les assemblages de fibres soient accompagnés de preuves objectives de tests de perte de retour et de perte d’insertion dans les deux directions et pour les deux longueurs d’onde.

Cette étude démontre l’importance des matériaux de haute qualité et des contrôles de processus tout au long des opérations de fabrication, y compris l’inspection et les essais finaux. Si la plupart des cordons de raccordement en fibre optique peuvent satisfaire aux exigences en matière de perte d’insertion, d’autres paramètres critiques tout aussi importants sont la géométrie de la face frontale, la perte de retour, la fiabilité mécanique, les défauts de surface et la propreté. Selon cette étude, les cavaliers génériques en fibre optique provenant des ateliers d’assemblage sont les moins susceptibles de satisfaire à ces paramètres critiques, ce qui peut entraîner des défaillances du produit et des temps d’arrêt coûteux du réseau. Siemon a été le seul fabricant à satisfaire à tous les paramètres parce que nous utilisons des composants, des consommables, des équipements de test et des processus de la plus haute qualité. Il convient de se demander si les économies réalisées grâce à l’utilisation de cavaliers en fibre optique de qualité inférieure valent la peine de mettre en péril les performances et la fiabilité du réseau.

Rév. C 5/12