Impact des micro-courbures et macro-courbures sur le budget optique des réseaux télécoms

Réseaux télécoms & FTTH
Jeudi 22 juillet 2021

Les micro – courbures et les macro – courbures des fibres optiques sont des problèmes connus dans les réseaux de télécommunications optiques car elles peuvent créer de l’atténuation et donc induire une perte de signal partielle ou totale. Afin d’apporter la meilleure qualité de service, mais aussi, pour garantir une durée de vie optimisée du réseau, ces deux phénomènes doivent être évités.

En effet, dès lors qu’un défaut de courbure est présent sur le réseau, il peut être difficile, voire impossible à corriger. Dans le cas d’une macro – courbure, dont l’origine provient généralement d’une mauvaise installation du câble ou de la fibre nue, une correction peut parfois être possible mais elle implique un nouveau coût de main d’œuvre et de déplacement (ré-intervention dans les boîtes d’épissurage par exemple). Dans le cas d’une micro – courbure, c’est pratiquement toujours irréversible. Le câble devra être remplacé, ce qui induit également de nouveaux coûts.

Ces défauts, non pris en compte dans l’ingénierie élémentaire du réseau optique s’ajoutent aux autres sources d’atténuation intrinsèques aux fibres optiques (absorption et diffusion) et extrinsèques à ce support de transmission (épissures et connecteurs).

Ce document propose d’expliquer les phénomènes de micro-courbures et de macro-courbures en détail et apporte des recommandations pour les éviter et les mesurer.

Qu’est-ce-que la macro-courbure ?

Les macro – courbures sont associées à des contraintes qui peuvent se manifester lors de mauvaises pratiques d’installations (en particulier dans les boîtes de raccordement ou d’épissurage). Il s’agit de courbures de fibres optiques présentant un rayon de courbure typiquement compris entre 2 et 25 millimètres.

Lorsque l’on observe ce type de déformation, une partie de la lumière guidée dans le cœur de la fibre s’échappe à travers sa gaine : ainsi, plus le rayon de courbure diminue, plus la fuite est importante et plus l’atténuation du signal sera forte. Cette dernière résulte également du nombre de courbures présentent sur la fibre (plus elles sont nombreuses, plus l’atténuation est grande) et de la longueur d’onde (plus elle est élevée, typiquement au-delà de 1550nm, plus le signal sera sensible aux macro-courbures car il est alors moins concentré dans le cœur de la fibre).

Schéma d’une macro-courbure sur un câble à fibre optique

Comment est provoquée la macro-courbure ?

Les macro – courbures peuvent être la conséquence de différents évènements tels que :

  • Mauvais cheminement des fibres dans les cassettes.
  • Mauvais enroulement des micro – modules dans les zones de stockage des boitiers.
  • Défaut de parcours des jarretières ou cordons dans les zones de brassage

Qu’est-ce-que la micro-courbure ?

Les micro courbures sont moins connues sur les réseaux, mais pourtant bien présentes.  Elles sont associées à des contraintes ponctuelles et radiales (dont la dimension géométrique est inférieure à 1 millimètre) distribuées aléatoirement le long de la fibre.

Ce type de déformation fait augmenter l’atténuation linéique de la fibre, dès les faibles longueurs d’onde contrairement au phénomène de macro-courbure. Il faut noter que l’atténuation liée aux micro - courbures croit également avec l’augmentation des longueurs d’onde mais de manière moins exponentielle que dans le cas de la macro - courbures.

Schéma d’une micro-courbure sur un câble à fibre optique

Comment est provoquée la micro-courbure ?

Les micro – courbures peuvent être la conséquence de différents évènements tels que :

  • L’écrasement d’un segment de câble : pinces d’ancrage aériennes serrant le câble, compression lors du passage d’un véhicule ou du personnel, objet lourd sur un tronçon de câble.
  • Le pincement d’une portion de fibre dans les cassettes ou en sortie de boitiers (presses étoupes).
  • La compression d’une partie d’un micro - module dans les guides des boitiers aériens.
  • Un défaut d’arrimage dans les boitiers aériens provoquant de la contention sur les fibres.
  • Une fabrication inadaptée du câble qui pourrait provoquer un croisement des fibres, une pression des matériaux, ou un risque de contact latéral de la fibre avec d’autres surfaces constitutives du câble.
  • Un défaut de fabrication de la fibre optique (revêtements primaire et secondaire ne protégeant pas suffisamment la fibre optique …).
  • Un défaut de fabrication des micromodules (choix matériaux, process, …) résultant des phénomènes de compression longitudinaux
  • Une traction excessive sur le câble à la pose qui peut ainsi provoquer des contacts avec d’autres éléments le long du câble

Comment prévenir les macro-courbures et micro-courbures ?

Le contrôle visuel 

Il faut contrôler visuellement les boîtes de raccordement, de dérivation et d’épissurage ainsi que les cheminements des câbles afin de détecter les défauts précités. Ce contrôle doit être réalisé par l’installateur (on parle alors d’autocontrôle) et peut être complété par une confirmation réalisée par un tiers.

Qualification de la transmission optique

Il est nécessaire de mesurer l’atténuation du signal optique grâce à un réflectomètre optique (ou OTDR) à 2 voire 3 longueurs d’onde.
En contrôlant les mesures obtenues grâce à cet outil et en comparant les variations de l’atténuation entre les hautes et basses longueurs d’onde, les phénomènes de micro-courbures et macro-courbures sont révélées.

Qualité de conception et de fabrication des câbles à fibres optiques

Les variations de température provoquent des rétreints et dilatations différentielles des divers matériaux constituant le câble optique, ces différences de comportement des matériaux peuvent générer des contraintes sur les fibres à l’origine des pertes par micro courbures ou macro courbures lors de l’exploitation du câble. Une parfaite maitrise de la conception et de la fabrication des fibres et des câbles optiques associée à une mise en œuvre adaptée de ces produits sont indispensables pour éviter ces phénomènes. Un câble optique pour des applications télécoms est un produit technique, il doit être conçu pour supporter les contraintes environnementales associées à son domaine d’utilisation.
Eléments indispensables pour un câble parfaitement adapté et résistant à son environnement :

  • Une bonne maîtrise des processus d’extrusion des matières premières mises en œuvre (matières plastiques, éléments de renfort, …)
  • Des procédés industriels de fabrication et assemblage des éléments constitutifs du câble
  • Un choix pertinent du type de fibres utilisé

La formation du personnel de terrain

Pour pérénniser le réseau optique, il est important de choisir une formation de qualité pour le personnel de terrain. Le respect des règles de mises en œuvre et des règles de l’art en matière de pose et de raccordement est primordial !


Sensibilité à la courbure et besoin en densification des réseaux optiques

Il faut être vigilant à la sensibilité des fibres à la courbure. Le choix de fibres optiques appartenant aux familles dites « à sensibilité réduite aux courbures » est un facteur clé de succès (Voir ITU G 657 A1 ou A2). L’utilisation de ce type de fibre associée à la conception de câble de haute technicité permet de rendre les câbles et les infrastructures optiques plus compactes afin de répondre aux enjeux des réseaux FTTx. Ces familles de fibres optiques sont maintenant normalisées et largement disponibles. Elles répondent aux nouveaux enjeux liés à la densification des réseaux.

Avec l’évolution des usages et des technologies, on observe un accroissement considérable de la quantité de données échangées.

Les câbles à haute densité de fibre sont une solution idéale pour permettre d’optimiser et rentabiliser les infrastructures optiques et pour répondre au besoin de densification (augmentation des capacités du réseau, optimisations des coûts de déploiement). Pour en savoir plus, découvrez notre article sur la densification des réseaux optiques.

Tableaux de mesures des pertes par micro courbures et macro courbures

MESURES DES PERTES DE MICRO COURBURE ENTRE UNE FIBRE G.657.A2 ET UNE FIBRE G.652.D (LAB. ACOME)*

 

1550 nm

1625 nm

1650 nm

G.657.A2

0,1 dB

0,1 dB

0,1 dB

G.652.D

+ 0,3 à 1 dB

+ 0,45 à 2 dB

+ 0,6 à 2,5 dB

MESURES DES PERTES DE MACRO COURBURE ENTRE FIBRES G.652.D ET G.657.A2 (SOURCE ITU – T)

 

G.652.D

G.657.A2

Radius

1550 nm

1625 nm

1550 nm

1625 nm

15 mm

≤ 1,5 dB/loop

≤ 5dB/loop

≤ 0,003 dB/loop

≤ 0,01 dB/loop

20 mm

≤ 0,15 dB/loop

≤ 0,7 dB/loop

Non mesurable

≤ 0,001 dB/loop

30 mm

Non mesurable

≤ 0,001 dB/loop

Non mesurable

Non mesurable

Respect des normes sur les phénomènes de courbures

Pour s’affranchir des phénomènes de micro-courbures ou macro-courbures, il faut prendre en considération la conformité aux normes existantes et applicables à l’environnement auquel les produits sont soumis (fibres, câbles, composants passifs). Ces phénomènes sont encadrés par des textes normatifs internationaux spécifiant la qualité des fibres optiques vis-à-vis des macro-courbures et la segmentation en « famille de produits » (EN IEC 60793-2-50) et les moyens et méthodes de mesure de ces phénomènes. Pour la macro-courbure, il s’agit de la norme IEC60793-1-47. Pour les micro-courbures, il s’agit de la norme IEC TR-62221.