Technologie CWDM :
Les longueurs d’onde de la grille CWDM se situent entre 1270 et 1610 nm. Un écart nominal de longueur d’onde centrale d’au moins 20 nm est requis pour utiliser des lasers non refroidis et des filtres passe-bande large.
Pour assurer la compatibilité avec les technologies de filtrage actuelles, une variation globale de la longueur d'onde de la source de ±6 à 7 nm est attendue.
Deux facteurs principaux contribuent à cette variation :
les tolérances de fabrication
et l'absence de refroidissement des lasers. Ces derniers
induisent un décalage de la longueur d'onde en fonction de la température (dans leur plage de températures de fonctionnement).
Les fibres monomodes conventionnelles présentent une atténuation significative autour de 1 400 nm en raison du pic d'absorption de l'eau. Par conséquent, le nombre de canaux CWDM utilisés est réduit à 12 : trois dans la plage 1 310–1 350 nm et neuf dans la plage 1 450–1 610 nm. Les distances de transmission typiques (non amplifiées) se situent entre 40 et 80 km, en raison des limitations de puissance des sources laser « non refroidies » (environ 4 dBm maximum) utilisées dans les systèmes CWDM et des pertes accrues causées par l'introduction de dispositifs plus passifs dans les réseaux (multiplexeur ascendant/descendant, multiplexeur/démultiplexeur et modules de compensation de dispersion), en particulier pour les débits de données de 10 Gbit/s.
Il est parfois souhaitable d'étendre les distances de transmission au-delà de cette plage ou d'améliorer les bilans énergétiques des systèmes électriques. Les amplificateurs optiques EDFA, couramment utilisés dans les systèmes de transmission DWDM, sont peu pratiques car leur profil de gain à bande passante limitée restreint leur utilisation à une petite partie du spectre CWDM, tandis que le DWDM ne couvre que la bande C&L.
Sans amplificateurs, l'investissement nécessaire pour un réseau CWDM est bien moindre, ce qui rend les multiples points d'accès avantageux. Cette capacité à offrir plusieurs points d'accès (réseau régénéré) positionne le réseau CWDM idéal pour les réseaux régionaux ou métropolitains, car elle permet d'ajouter ou de supprimer du trafic utilisateur provenant de différents emplacements. Un réseau régénéré élimine l'exigence de rapport signal/bruit optique (OSNR) et la complexité qui en découle, contribuant ainsi à réduire les coûts liés à la planification et aux tests du réseau.
Méthodes de test d'un réseau CWDM.
Il existe différentes méthodes pour tester un réseau CWDM, notamment :
• Utilisation d'un wattmètre associé à un filtre.
Un wattmètre standard mesure la lumière totale captée par le détecteur dans sa plage de détection, soit environ 850 à 1 650 nm. Un système CWDM comportant de nombreuses longueurs d'onde, un seul wattmètre ne peut fournir toutes les informations nécessaires. Cependant, associé à un filtre CWDM, il permet de contrôler la puissance de chaque canal. Cette combinaison wattmètre/filtre est la plus économique des méthodes décrites ici.
Cette méthode ne permet pas de tester la longueur d'onde d'un canal ; il est donc impossible d'évaluer la longueur d'onde réelle du canal ou son écart par rapport aux normes.
• Analyseur de canaux optiques (OCA).
Un analyseur de canaux optiques est un appareil unique intégrant plusieurs détecteurs de puissance optique. Des composants optiques fixes acheminent les différents canaux CWDM vers ces détecteurs.
• Analyseur de spectre optique (OSA).
L'analyseur de spectre optique traditionnel est un instrument de test beaucoup plus complexe et spécialisé que les précédents. Il offre des capacités de test complètes pour les réseaux DWDM et CWDM et constitue généralement un appareil spécialisé, plus coûteux et comportant des pièces mobiles. L'analyseur de spectre optique fournit les résultats de test les plus précis pour un réseau CWDM et offre une plus grande flexibilité de personnalisation. Son principal inconvénient réside dans sa complexité et son coût d'utilisation plus élevés.
Chaque méthode présente des différences en termes de complexité, de marge d'erreur potentielle et de coût.
Technologie de base de l'analyseur de canaux optiques :
L'analyseur de canaux optiques est basé sur un monochromateur sans pièces mobiles. Le principe du monochromateur repose sur la diffraction de la lumière en ses composantes spectrales (faisceaux lumineux) par un réseau de diffraction. Un réseau de diffraction est un miroir comportant des fentes sur sa surface. La direction de ces faisceaux lumineux dépend de la distance entre le réseau et la longueur d'onde du signal. Enfin, les faisceaux sont captés par le détecteur matriciel.
L'élément de détection permet une mesure et un traitement quasi parallèles. Fonctionnant selon la technologie de puissance optique, l'analyseur de canaux optiques peut être conçu sans pièces mobiles à un prix abordable, sous forme d'unité de terrain portable. Ce concept et cette conception permettent des tests de réseau CWDM plus rapides que tout autre analyseur de spectre optique et permettent, avec une seule connexion, de mesurer la puissance et la longueur d'onde sur les 18 canaux CWDM et de suivre leur dérive dans le temps.
L’analyseur de canal optique et ses applications
Effet de la température sur le CWDM
Pour une évaluation de l’accès à un réseau CWDM, il est essentiel de contrôler les paramètres et les valeurs de la couche physique pour les liaisons point à point ou avec une structure en anneau.
Comme ce type de laser traverse des filtres non plans, une déviation de longueur d'onde serait interprétée comme un problème de puissance, et non de longueur d'onde. Il est donc essentiel de pouvoir mesurer à la fois la puissance et la longueur d'onde afin de déterminer ou de prévenir la cause du problème.
Comme mentionné précédemment, l'effet de la température sur les lasers CDWM est observable en raison de leur large tolérance aux longueurs d'onde et de la possibilité d'utiliser des lasers « non refroidis » dont les performances varient avec la température. De plus, la puissance de sortie du laser CDWM est affectée par toute variation de température.
Les canaux les plus sensibles aux variations de longueur d'onde sont les canaux 18 et 1, en raison des variations de puissance de sortie. Autrement dit, on constate que les variations de température affectent différemment les différents canaux.
Ce comportement peut être facilement surveillé et affiché avec l'analyseur de canal optique, soit sur tous les canaux, soit sur un canal individuel, voir Figure 1 et Figure 2.
a) b)
c) d)
Figure 5. Indicateurs d'alarme sur les différents écrans de l'analyseur de canal optique : a) Écran graphique normal ; b) Écran de tableau normal ; c) Écran graphique de déviation ; d) Écran de déviation du canal 1.
Tests de conformité réseau selon la recommandation G.695 de l'UIT-T.
Cette recommandation définit les paramètres de couche physique pour les interfaces CDWM mono- et multicanaux. Son objectif est de permettre la configuration de plusieurs systèmes CWDM compatibles, provenant de différents fournisseurs, dans une topologie point à point ou en anneau. Seules les interfaces multicanaux non amplifiées sont concernées.
Pour faciliter la vérification de la conformité des réseaux CWDM à la recommandation UIT-T G.695n, Anritsu a développé un instrument de test dédié, l'analyseur de canaux optiques Network Master (OCA). Cet appareil modulaire de terrain mesure la puissance et la longueur d'onde sur l'ensemble des 18 canaux CWDM et surveille leur dérive dans le temps. Compact, léger et robuste, cet instrument convivial est idéal pour assister les techniciens de terrain lors de l'installation, de la maintenance et du dépannage des réseaux d'accès CWDM.
Offrant une vue d'ensemble complète de tous les canaux CWDM sous forme graphique ou tabulaire sur son grand écran, et complété par diverses fonctions de mesure de la dérive pour la caractérisation à long terme des canaux, l'analyseur de canaux optiques Network Master permet une mesure rapide et fiable des paramètres des réseaux CWDM dans tous les environnements. Son interface logicielle a été soigneusement développée pour faciliter la qualification des liaisons CWDM et ne nécessite quasiment aucune préparation pour la caractérisation d'un réseau CWDM.
Les seuils d'alarme pour toutes les configurations définies dans la recommandation G.695 de l'UIT-T sont enregistrés dans l'appareil, ce qui facilite les tests de conformité. La figure 3 présente l'interface du menu [Paramètres/Alarmes] permettant d'activer les seuils d'alarme appropriés au point de mesure de référence du réseau CWDM.
Le code d'application du réseau testé peut être sélectionné dans le menu [Paramètres/Alarmes] de l'analyseur de canal optique.
Tous les paramètres d'alarme du jeu de codes d'application ITU-T G.695 c sont accessibles via le menu [Paramètres/Alarmes] de l'analyseur de canal optique, en sélectionnant « Alarmes de puissance » ou « Alarmes de longueur d'onde ». Les valeurs maximales et minimales tolérées sont affichées dans un tableau (voir figure 4). Ces seuils d'alarme peuvent être ajustés pour être plus ou moins restrictifs que la norme ITU-T, directement dans les tableaux de la figure 4.
Ce menu d'alarmes vous permet de comparer les performances du réseau CWDM aux valeurs cibles définies dans les recommandations de l'UIT-T, ou de définir vos propres critères en fonction de votre architecture et de vos objectifs.
Des indicateurs rouges s'afficheront alors sur chaque graphique et tableau, conformément aux limites de puissance et de longueur d'onde recommandées par la recommandation UIT-T G.695, comme illustré à la figure 5.
Auparavant, un canal a été simulé en dehors des valeurs cibles, conformément au code d'application B-1D2-C8S1, au début du test, avec un excès de puissance de 7 dBm à une longueur d'onde centrale de 1544,0 nm, hors de la bande autorisée pour le canal CWDM à 1551 nm. Les valeurs de puissance et de longueur d'onde du canal détectées apparaissent en rouge sur l'affichage graphique et dans le tableau de l'analyseur de canal optique. Elles apparaissent également en état d'alarme au début du test de déviation, et l'on peut observer sur les affichages de déviation de l'analyseur que le canal sort des zones d'alarme après un certain temps, en raison, par exemple, de variations environnementales. Grâce à ces affichages intuitifs, l'analyseur OCA peut fournir une image complète d'un réseau CWDM, instantanément et dans le temps, afin de faciliter la mise en service et le dépannage des liaisons.
Conclusion :
À mesure que les réseaux CWDM se généralisent, les données qu'ils transportent sont non seulement plus importantes, mais aussi beaucoup plus critiques. Les normes sont conçues pour offrir une flexibilité accrue aux composants critiques du réseau, permettant ainsi des éléments de réseau plus économiques, un aspect essentiel pour les réseaux métropolitains et régionaux. Historiquement, le test de ces réseaux a été évité en raison de son coût et de sa complexité, notamment avec la technologie d'analyseur de spectre optique. De ce fait, beaucoup ont opté pour la méthode de test par wattmètre et filtre. Anritsu a développé l'outil idéal pour l'installation et la maintenance des réseaux CWDM, une solution nettement plus économique que l'utilisation d'un analyseur de spectre optique et qui élimine les complexités inhérentes à la méthode par wattmètre et filtre.
MT9090A
d'Anritsu (figure 6) répond enfin à ce besoin, en offrant toutes les fonctionnalités et performances requises pour l'installation et la maintenance des réseaux CWDM dans une suite de test compacte et modulaire. Il offre un rapport qualité-prix exceptionnel et une grande facilité d'utilisation sans compromis sur les performances. Le MT9090A fournit une vue d'ensemble claire des niveaux de puissance et des longueurs d'onde des 18 canaux CWDM en un coup d'œil, avec une comparaison aisée des indicateurs de réussite/échec. Il permet également une caractérisation à long terme grâce à diverses fonctions de mesure des écarts.
Le MT9090A, associé au module MU909020A, est un outil indispensable pour les réseaux CWDM. Sa simplicité d'utilisation, son prix abordable, sa rapidité de mesure, sa robustesse et sa taille compacte en font le produit idéal pour les tests CWDM sur le terrain.
Caractéristiques principales :
• Outil dédié à l'installation, la mise en service et le dépannage des réseaux CWDM.
• Visualisation rapide et précise de tous les canaux CWDM et de leur dérive au fil du temps.
• Entièrement conforme aux normes ITU-T G.695 et G.694.2.
• Valeurs limites préenregistrées ou définies par l'utilisateur pour les tests de conformité.
• Mesure de la puissance avec mesure de la puissance incidente totale.
• Temps de démarrage et de préchauffage courts, et longue autonomie, pour une caractérisation rapide des réseaux CWDM sur le terrain.
• Écran couleur haute résolution pour une lecture aisée en intérieur comme en extérieur.
• Construction robuste et étanche pour une utilisation durable même dans les environnements les plus difficiles.
• Plateforme modulaire garantissant un retour sur investissement maximal.
• Conception compacte et légère pour une portabilité optimale sur le terrain.
• Hautes performances à faible coût.
Auteur : Juergen Rummelsberger (Anritsu)
