CAILABS AROONA STAR

Les solutions AROONA-STAR permettent de donner une nouvelle jeunesse à un réseau fibré. Ce sont des adaptateurs de modes permettant d’augmenter les capacités de transmission de liaisons fibrées multimodes. Un seul équipement AROONA-STAR permet d’upgrader simultanément plusieurs fibres multimodes de l’infrastructure réseau.

AROONA-STAR upgrade jusqu’à 12 MMF simultanément vers la capacité de SMF, avec un seul composant.

 

Cailabs est une entreprise française deep tech, basée à Rennes, qui conçoit, fabrique et vend des solutions photoniques pour exploiter pleinement le potentiel industriel de la mise en forme de la lumière.

Cailabs est une entreprise française deeptech fondée en 2013 qui conçoit, fabrique et vend des produits photoniques innovants pour les télécommunications et les lasers industriels.

Leader mondial des mises en forme complexes de la lumière, sa technologie fait aujourd’hui l’objet de 19 brevets.

Ses composants innovants trouvent leur place dans des domaines variés, du câblage aéronautique aux réseaux locaux d’usine, en passant par la fabrication additive et ont contribué à plusieurs records du monde (notamment le record de débit sur fibre optique par l’opérateur japonais KDDI).

2009 Invention de la Conversion Multi-Plan de la Lumière (MPLC) au Laboratoire Kastel Brossel

2013 Création de Cailabs à Rennes, France

• Passive Optical LAN
• Cabling Innovators Awards
• Trophée Innovation IT
• IT NIGHT
• Viva Technology
• LIGHTWAVE

Les responsables réseaux font face à un certain nombre de problématiques :

• LAN vieillissants
• Contraintes de remplacement
• Coûts d’upgrade trop élevés
• Répondre aux besoins de débit

De nombreux LAN sont câblés avec des fibres multimodes dont la bande passante est limitée. Les débits transportés ne peuvent dépasser 1 Gb/s voire 100 Mb/s et ne permettent pas de répondre aux demandes croissantes de bande passante sur le réseau.

 

Les différentes solutions de la gamme AROONA-STAR permettent de s’affranchir de ces limitations et de transmettre des dizaines de Gb/s sur une infrastructure multimode existante.

 

• ›› Plusieurs dizaines de Gb/s sur des liaisons existantes pouvant aller jusqu’à plusieurs kilomètres
• ›› Différentes gammes selon la topologie réseau (point à point, étoile)
• ›› Evolution progressive et flexible - Compatibilité WDM

• ›› Tout type de fibre multimode 50/125 μm ou 62.5/125 μm (OM1/OM2/OM3/OM4/OM5)
• ›› Transceivers monomodes autour de 1310 nm (bande O) ou autour de 1550 nm (bande C)
• ›› Transparent au protocole de communication

• ›› Réduction des coûts et des risques comparé à un déploiement de nouvelles fibres optiques
• ›› Composant passif : pas de consommation énergétique, pas de supervision
• ›› Installation en quelques heures

 

 

La solution AROONA-STAR permet d’effectuer de l’adaptation de mode afin d’utiliser uniquement le mode central de la fibre multimode (LP01) et ainsi obtenir une transmission quasi monomode et donc une augmentation significative de la bande passante. La solution AROONA-STAR augmente la capacité de 12 fibres multimodes maximum avec un seul équipement. Une installation typique peut se faire sur une architecture étoile pour relier le coeur de réseau vers six bâtiments distants différents (cf schéma ci-après).

La solution peut également être installée sur une liaison type point à point pour upgrader plusieurs fibres de la liaison simultanément. La solution AROONA-STAR s’installe uniquement à une extrémité des liaisons fibrées (au coeur de réseau pour une topologie étoile par exemple). Sur les sites distants seuls les cordons optiques, reliant les panneaux de brassage de fibres aux équipements actifs, doivent être changés par des cordons monomodes. Pour des liaisons supérieures à 800 m, il est toutefois nécessaire d’installer un adaptateur modal sur le site distant pour garantir les performances. Cette solution permet également de rendre compatible les fibres multimodes upgradées avec les technologies monomodes WDM (multiplexage en longueur d’onde), permettant une augmentation de capacité souple et progressive du réseau vers les très hauts débits et assurant ainsi la pérennité de l’infrastructure de câblage.

 

 

Ce type de solution a pu être déployé par exemple chez un grand constructeur de pièces automobiles en Amérique du Nord. L’entreprise est en prise directe avec des besoins croissants en bande passante.

 

Les déploiements de nouveaux services, d’applications métiers diverses et d’un système avancé de vidéo surveillance nécessitent jusqu’à 10 Gb/s de bande passante. Les longues fibres OM1 (62.5/125 μm) de 570 m et 710 m constituaient un goulet d’étranglement dans le réseau et le déploiement de nouvelles fibres était complexe en raison de fourreaux non disponibles.

Ayant une architecture réseau en étoile, la solution AROONA-STAR répond à leur besoin et a ainsi permis à cette société d’augmenter la capacité de transmission des deux liaisons simultanément, en une demi-journée sans perturber le déroulement des activités.

 

 

Cailabs fournit des solutions innovantes pour augmenter la capacité des fibres optiques. Nous développons et produisons une large gamme de composants de mise en forme de la lumière grâce à notre technologie brevetée, efficace et flexible : la Conversion Multi-Plan de la Lumière (MPLC pour Multi-Plane Light Conversion). Des équipementiers et opérateurs télécoms internationaux, tels que Nokia, Cisco, Huawei Tellabs et KDDI, font confiance à nos produits pour améliorer l’infrastructure réseau d’aujourd’hui et créer les réseaux de demain. 

Augmenter la bande passante des liens fibrés multimodes

 

 

Les fibres multimodes (MMFs pour Multimode Fibers) ont été largement déployées dans les réseaux locaux mais elles ne permettent pas de satisfaire les besoins croissants en bande passante. Les responsables réseaux doivent alors repenser leur infrastructure pour en augmenter les capacités de transmission. Une grande majorité des MMFs déployées est ancienne et n’est pas adaptée pour une transition en douceur vers le 10 Gb/s. Il est ainsi délicat de monter en débit sans modifier l’infrastructure de câblage fibre existante.

Dans ce document deux solutions alternatives seront décrites, permettant une transition vers le 10 Gb/s sans nécessiter de recâblage. Nous nous focaliserons d’abord sur les cordons d’adaptation de mode combinés à des transceivers LRM (Long Reach Multimode) comme défini par le standard IEEE 802.3aq. Nous introduirons ensuite une technologie innovante et passive de mise en forme de faisceau laser récemment développée et présentant de meilleures performances, permettant ainsi d’augmenter les capacités de transmission des fibres multimodes historiques pour effectuer des transmissions hauts débits.

 

 Une fibre multimode présente des limitations de performance qui sont intrinsèques à ses propriétés physiques. Plus spécifiquement, pour les fibres optiques multimodes historiques de type OM1 (62.5/125 μm) et OM2 (50/125 μm), la dispersion modale limite fortement les transmissions à haut débit. La dispersion modale est un phénomène de distorsion du signal qui apparaît dans les fibres optiques multimodes.Les différents modes se propageant dans la fibre présentent des vitesses de propagation distinctes, déformant ainsi les impulsions du signal au cours de sa propagation au sein de la fibre.

 

Revenons sur les propriétés physiques des fibres multimodes afin d’analyser ce phénomène plus en détails. Selon les conditions d’injection de la lumière laser en provenance du transceiver dans la fibre multimode, la lumière est « séparée » en différents rayons appelés « modes ». Chaque mode voyage le long de la fibre en suivant un chemin optique différent, chaque chemin ayant une longueur distincte des autres. Ainsi, les modes atteignent la sortie de la fibre à des moments distincts. Cet effet de retard différentiel des modes est appelé DMD pour Differential Mode Delay.

 

De ce phénomène physique résultent des interférences inter-symboles et l’impossibilité d’interpréter les données transmises, ayant pour conséquence un taux d’erreur binaire dégradé et donc une transmission de mauvaise qualité. Cette distorsion est d’autant plus importante que le débit est élevé. Pour résumer, la dispersion modale dégrade la largeur de la bande passante d’une fibre optique multimode. Pour un débit donné, elle réduit la distance qui peut être atteinte de façon fiable entre émetteur et récepteur. Ainsi, une transmission standard sur une fibre multimode avec des transceivers de type 10GBASE-SR (longueur d’onde de 850 nm) est limitée à une distance de 33 mètres sur une fibre conventionnelle 62.5 μm (OM1) et à 82 mètres sur une fibre conventionnelle 50 μm (OM2). Une solution évidente pour s’affranchir de ces limitations en débit et distance dues à la dispersion modale dans les fibres multimodes historiques serait de les remplacer par des fibres multimodes de nouvelle génération ou par des fibres monomodes, qui ne sont pas affectées par la dispersion modale. Cependant, un déploiement de nouvelle fibre peut s’avérer complexe et très onéreux.

 

Les responsables informatiques et les architectes réseaux disposent désormais du choix entre plusieurs alternatives pour upgrader leur infrastructure de câblage du 100 Mb/s ou 1 Gb/s vers le 10 Gb/s sans avoir à modifier leurs fibres et sont capables de répondre aux besoins toujours plus importants en bande passante. Faisons un tour d’horizon des technologies alternatives au recâblage disponibles sur le marché. Nous venons de voir que la bande passante des fibres multimodes dépend de la DMD liée à la dispersion modale, selon la façon dont les modes sont excités dans la fibre et leur distribution de puissance.

 

Ainsi, la capacité de transmission est liée aux conditions d’injection de la lumière dans la fibre. Nous allons tout d’abord étudier les cordons de « mode conditioning » qui réduit l’effet de la dispersion modale, associés à des transceivers monomodes spécifiques de type LRM (Long Reach Multimode). Nous nous concentrerons ensuite sur la techologie MPLC (Multi-Plane Light Conversion ou Conversion Multi-Plan de la Lumière), technologie innovante de mise en forme de la lumière qui permet de s’affranchir de la dispersion modale au sein des fibres MMFs à l’aide de la solution AROONA-STAR et de transceivers monomodes traditionnels.

Note : Le profile d’indice de réfraction de la fibre a une influence forte sur la vitesse des différents modes de propagation à l’origine de la dispersion modale. Les techniques de transformation du verre ayant évolué, de nouvelles générations de fibres multimodes ont été développées (OMx où x = 1, 2, 3, 4 ou 5), présentant des gradients d’indice différents et ayant ainsi de moindres différences de vitesses de propagation entre les modes. Cela signifie que les nouvelles générations de MMF sont capables de transmettre de plus hauts débits que les fibres de premières générations.

 

 

Pour essayer de résoudre le problème de la limitation en bande passante des MMFs, un nouveau type d’interface 10 Gb/s a été développé au sein du standard IEEE 802.3aq. Dénommés LRM pour Long Reach Multimode, ces interfaces sont spécifiquement conçues pour assurer la compatibilité avec des fibres OM1 et OM2. Les interfaces LRM transmettent autour d’une longueur d’onde de 1300 nm et permettent une transmission 10 Gb/s jusqu’à 220 m sur fibre OM1 ou OM2.

 

L’augmentation de la distance par le standard 10GBASELRM sur des fibres multimodes conventionnelles est rendue possible par une technologie de traitement du signal sophistiquée dans la partie « récepteur » de ces transceivers, appelée Electronic Dispersion

Compensation (EDC ou Compensation Electronique de la Dispersion). L’EDC se présente sous la forme d’un circuit intégré qui agit comme un filtre complexe d’adaptation continue du signal reçu de la fibre optique. Le but de l’EDC est de supprimer les interférences inter-symboles créées par la dispersion modale au sein de la MMF et qui rendraient le signal indéchiffrable, augmentant ainsi légèrement la distance maximale atteignable sur ces liens. En tant que composant additionnel, l’EDC implique une augmentation des coûts et des besoins sur la partie réception d’un transceiver, consomme de l’énergie et dissipe de la chaleur. De plus, la technologie EDC présente intrinsèquement des pertes élevées (jusqu’à 66% de l’énergie du signal peut être perdue quand utilisée à la distance maximale de 220m).

 

Pour atteindre la distance maximale de 220 m à 10 Gb/s, les transceivers 10GBASE-LRM doivent être utilisés avec des cordons de « mode conditioning » (MCPC pour Mode Conditioning Patch Cord) aux deux extrémités de la fibre. En effet, le standard repose sur des conditions d’injection de la lumière spécifiques. Le cordon de « mode conditioning » est un composant spécifique qui décale le centre de la fibre monomode du centre de la fibre multimode. Cette technique est appelée « offset  launch » (injection décalée). Ainsi, le cordon de « mode conditioning » contrôle partiellement l’injection de la lumière dans la fibre multimode en provenance de la source LRM via une fibre monomode. Plus précisément, ce type de cordon assure une injection qui n’excite que quelques modes au sein du coeur de la fibre multimode, principalement des modes d’ordres élevés.

En réduisant le nombre de mode excités cette technique d’injection décalée réduit l’impact de la dispersion modale en termes de DMD et d’interférences inter-symboles, permettant ainsi une légère augmentation de la longueur maximale de transmission sur MMF à haut débit. A cause de leur complexité, les cordons de « mode conditioning » sont plus onéreux que les cordons monomodes classiques. Même si les cordons de « mode conditioning » réduisent le nombre de modes excités et améliorent les chances de conditions opérationnelles favorables, ils excitent tout de même une variété de modes et il n’existe aucune spécification de fibre qui permet d’assurer un niveau de débit minimal pour ce type de conditions d’injection. Ainsi, selon la qualité de la fibre optique, les résultats sont probants ou non, obligeant l’utilisateur à expérimenter sur le terrain avec sa propre fibre.

 

Malheureusement, la distance maximale de 220 m supportée par les équipements 10GBASE-LRM reste souvent trop courte pour répondre aux besoins des infrastructures de câblage des réseaux LAN, pour lesquelles les longueurs typiques sont supérieures à 300 m. Des études recensant les besoins à 10 Gb/s sur les liens multimodes existants ont montré qu’une distance maximale d’utilisation de 220 m ne permettait d’adresser que 60% des liens multimodes de réseaux locaux.

 

Une approche plus efficace des conditions d’injection De nombreuses études ont été effectuées au sein des groupes de travail du standard 802.3aq (http://www.ieee802.org/3/aq/public/) et l’une d’elles s’est concentrée sur la plage de décalage d’injection nécessaire pour maximiser l’augmentation en bande passante. Les résultats théoriques montrent un gain significatif sur une gamme de décalage entre 15 et 20 μm, gamme de décalage actuellement visée lors de la fabrication des cordons de « mode conditioning ».

 

Cependant, cette gamme de décalage correspond à un maximum secondaire du gain en bande passante, le gain maximum étant atteint pour un décalage nul. La technique d’injection à décalage nul est appelée « center launch » (injection centrée). Cela signifie que la meilleure technique consisterait à créer un composant permettant une injection parfaitement centrée, n’excitant que le mode fondamental central au sein de la fibre multimode. Ainsi la propagation de la lumière dans la fibre multimode ne subirait plus de dispersion modale puisqu’un seul mode s’y propagerait : une sorte de transmission quasimonomode sur une fibre multimode. En réduisant le nombre de modes excités à 1, la technique d’injection centrée fait tendre l’impact de la dispersion modale vers zéro en termes de DMD et d’interférences intersymboles, permettant ainsi d’augmenter drastiquement la longueur maximale de transmission haut débit sur fibre multimode.

 

Une technologie passive d’injection centrée Une technique pour s’affranchir de la dispersion modale est de transmettre l’information sur un unique mode le long de la fibre multimode. En excitant correctement un seul mode spatial de la fibre, le couplage du signal à d’autres groupes de modes (et donc à différentes vitesses de propagation) est négligeable, et le mode spatial peut être utilisé comme un canal indépendant de transmission à haut débit, avec les mêmes propriétés de transmission qu’une fibre monomode.

La technologie MPLC (Multi-Plane Light Conversion ou Conversion Multi-Plan de la Lumière) brevetée par Cailabs permet une mise en forme flexible et complète de la lumière présentant des pertes très faibles à travers une succession de profils de phase, similaires à des lentilles optiques très complexes. La technologie MPLC met en forme un rayon laser (lumière en provenance d’un transceiver) de telle façon que les différents modes au sein de la fibre optique multimode sont excités de façon indépendante. Aujourd’hui, la technologie MPLC est la technique de mise en forme de la lumière et de multiplexage spatial la plus flexible et la plus efficace du marché, permettant à tous les modes d’une fibre multimode d’être adressés de façon précise et indépendante. Cette caractéristique s’adapte notamment aux besoins des équipes R&D télécom qui développent les réseaux de télécommunication du futur, basés sur le multiplexage spatial.

Comme expliqué précédemment, la clé du problème de la limitation en bande passante des fibres multimodes déployées dans les réseaux locaux est l’excitation modale précise grâce à des conditions d’injection spécifiques qui permettent de s’affranchir du problème de la dispersion modale. La plateforme technologique MPLC est utilisée, à travers la gamme de produits AROONA, comme moyen d’augmentation de la capacité de transmission des fibres multimodes existantes en permettant une injection centrée de la lumière dans les fibres historiques. En s’affranchissant des limitations en débit et en longueur, des dizaines de   Gb/s peuvent être transmis sur plusieurs kilomètres d’une infrastructure multimode existante. La gamme AROONA-STAR est composée de solutions adaptées à tout type de topologie réseau, permettant une évolution progressive et flexible du réseau optique historique. La gamme est compatible avec tout type de fibre multimode, 62.5/125 μm et 50/125 μm (OM1 à OM5). De plus, ces solutions étant composées uniquement d’éléments optiques, elles sont passives (pas de supervision, pas de consommation d’énergie) et agissent au niveau de la couche physique, les rendant transparentes au protocole de communication et au format de modulation utilisés.

L’EDC ou d’autres systèmes complexes de traitement du signal ne sont pas nécessaires au niveau du récepteur ; des systèmes de détection classique, comme une détection directe, sont suffisantes. Cette technique est transparente à la longueur d’onde et peut être utilisée en bande O (autour de 1310 nm) ou en bande C (autour de 1550 nm) à l’aide de transceivers monomodes standards à 1 Gb/s, 10 Gb/s ou plus. Les pertes intrinsèques d’un tel adaptateur modal sont inférieures à 2 dB et n’ajoute pas de pénalité de puissance de transmission. En prenant en compte les pertes linéiques des fibres optiques plus faibles aux longueurs d’onde des bandes O et C et la meilleure sensibilité des transceivers monomodes standards, le budget optique global du lien reste suffisant pour permettre des transmissions sur de longues distances, répondant ainsi aux besoins de tous types de réseaux locaux présentant des fibres multimodes historiques et des besoins d’upgrade de leur infrastructure.

 

Pour un lien à 10 Gb/s de longueur inférieure à 800m, l’adapteur modal à injection centrée AROONA-STAR est installé à une seule extrémité de la paire de fibre optique. Sur le site distant, le cordon optique existant entre le panneau de distribution et l’équipement actif est simplement remplacé par un cordon monomode puisque la transmission sur la fibre multimode est désormais quasi-monomode. A l’émission, AROONA-STAR agit comme un injecteur centré parfait alors qu’il agit comme un filtre modal parfait sur le récepteur, ne conservant que l’information transmise sur le mode fondamental.

 

Pour un lien de longueur supérieure à 800 m, un adapteur modal AROONA-STAR est requis aux deux extrémités du lien fibré pour assurer une adaptation modale optimale. Cette solution d’injection centrée AROONA-STAR rend également les fibres multimodes compatibles avec les technologies de multiplexage en longueur d’onde monomodes (WDM pour Wavelength Division Multiplexing), permettant une augmentation flexible et graduelle des capacités du réseau vers le très haut débit, pérennisant ainsi l’infrastructure fibrée. 

 

Pour résumer, les deux techniques présentées dans ce document permettent au client d’augmenter la bande passante au sein de son réseau local sans besoin de travaux de recâblage onéreux. Il vous revient de choisir quelle technologie répond le mieux à vos besoins.

 

 

 

En s’affranchissant de la dispersion modale, AROONA-STAR contourne la limitation en bande passante des fibres multimodes. Quelque soit la topologie du réseau, le boitier AROONA-STAR permet de transporter des débits de 10 Gb/s ou plus sur un maximum de 12 fibres multimodes et ainsi supporter les évolutions de trafic sur le réseau, sans déploiement long, complexe et onéreux de nouvelles fibres.

 

• 2/4/8/12 fibres multimodes upgradées simultanément
• 10+ Gb/s sur chaque liaison
• Un seul équipement nécessaire au coeur de réseau pour des liens < 800 m. Un boitier Reach Extender requis sur le site distant pour des liens > 800 m.

 

 

Selon l’équipement commandé, dans chaque carton AROONASTAR se trouve :

- un équipement AROONA-STAR sous forme de rack 19’’ 1U, ainsi que des sachets de consommables utiles à l’installation

- un équipement AROONA-STAR 2 fibres sous forme de module compact, sans sachet de consommable

 

 

Les équipements AROONA-STAR sont envoyés par Cailabs prêts à fonctionner. Aucune configuration n’est requise une fois le processus d’installation finalisé.

Le contenu du carton Reach Extender est le même que celui du carton AROONA-STAR.

 

(Pour comprendre comment le MPLC a aidé à transmettre 1000 Tb/s sur une seule fibre, voir cet article https:// blog.cailabs.com/comment-atteindre-10-pb/s-dansune- seule-fibre-optique)

 

Start up fondée en 2013, CAILABS est une société qui a développé une technique novatrice de transport de données sur Fibre Optique.

Sa gamme AROONA STAR permet des transmissions à 10Gb/s ou plus sur des fibres optiques multimodes, sans changer de fibre.

Les performances de demain, sur l’infrastructure d’hier

4 fibres x 10

AROONA propose de transporter 4 canaux à 10 Gb/s sur des fibres limitées à 100 mb/s.

Il multiplie par 400 les performances des réseaux sur fibre optique

Le boîtier AROONA-STAR passif transforme toute fibre optique multimode Lan de moins de 10 km en 4 canaux parallèles, permettant chacun un débit de 10 Gb/s.

Il est possible de multiplier par 400 les débits transmis sur des infrastructures Lan en fibre multimode : d’un débit de 100 Mbit/s, AROONA-STAR transmet 4 canaux duplex à 10 gbit/s jusqu’à 10 km.

A titre d’exemple, deux bâtiments, reliés par une longue fibre multimode, sont conventionnellement limités à un débit de 100 mb/s.

En installant AROONA-STAR aux extrémités des fibres, on obtient 4 liaisons à 10 Gb/s, sans changement de fibre

 

De manière transparente, AROONA-STAR émule quatre fibres monomodes dans une fibre multimode d’ancienne génération.

En gérant la forme des signaux lumineux transmis dans la fibre multimode, les boîtiers installés simplement aux extrémités de la fibre augmentent alors ses performances au même niveau que celles d’une nouvelle fibre.

La solution AROONA-STAR de Cailabs permet de transmettre  des débits de 10 Gb/s sur les longues fibres multimodes  existantes.

Avec un seul équipement installé au cœur de  réseau, cela permet une mise à niveau de plusieurs liens  multimodes vers les bâtiments distants, évitant ainsi toute  opération complémentaire de câblage.

Cailabs fournit des solutions innovantes pour augmenter la  capacité des fibres optiques.

Nous développons et produisons  une large gamme de composants de mise en forme de la lumière  grâce à notre technologie brevetée, efficace et flexible : la  Conversion Multi-Plan de la Lumière (MPLC pour Multi-Plane Light Conversion).

Des équipementiers et opérateurs télécom  internationaux, tels que Nokia, Huawei, Tellabs et KDDI, font confiance à nos produits pour améliorer l’infrastructure  réseau d’aujourd’hui et créer les réseaux de demain.

Avec Cailabs, profitez au maximum de vos fibres optiques !

1. LA TECHNOLOGIE MPLC

 

Comment fonctionne la technologie MPLC ?

La technologie Cailabs de Conversion Multi-Plan de la Lumière (MPLC) permet une mise en forme de la lumière flexible et complète avec des pertes très limitées par le biais d’une succession de profils de phase transverses, similaires à des lentilles très complexes.

 

La technologie MPLC permet d’exciter des modes distincts au sein de la fibre optique multimode. Cette excitation modale précise permet de s’affranchir du phénomène physique de dispersion modale qui limite la bande passante des fibres multimodes.

 

 

La solution AROONA- STAR est elle compatible WDM ? Comment est-il possible d’avoir du WDM sur une MMF upgradée avec AROONA-STAR ?

Les fibres multimodes upgradées avec AROONA-STAR permettent d’obtenir des transmissions quasimonomodes. Les MMF deviennent alors compatibles avec les technologies monomodes WDM.

 

La solution AROONA-STAR permet d’utiliser du multiplexage WDM (CWMD ou DWDM) en bande O (ie autour de 1310 nm) ou en bande C (ie autour de 1550 nm) sur chaque canal de la solution.

 

1. LA PROBLEMATIQUE DE LIMITATION DE BANDE PASSANTE DES FIBRES MULTIMODES

 

Qu’est-ce que la dispersion modale ? Quel impact sur la bande passante des MMF ?

La dispersion modale est un mécanisme de distorsion se produisant dans les fibres multimodes lié à l’excitation de différents modes optiques. Du fait de la différence de vitesse de modes, le signal est étalé voire déformé dans le temps au cours de la propagation dans la fibre. Cette dégradation est d’autant plus importante que le débit transporté est élevé.

 

Ce phénomène entraine une limitation de la bande passante des fibres multimodes, c’est-à-dire une diminution de la distance atteignable, à un débit donné, supportée de manière fiable entre émetteur et récepteur.

 

 

Quels sont les différents types de fibres multimodes ?

Il existe différentes générations de fibres multimodes. Pour les fibres multimodes les plus anciennes, on parle de fibre OM1 ou 62.5/125 μm (diamètre du cœur optique / diamètre de gaine optique). Les générations suivantes sont des fibres 50/125 μm avec des profils d’indice de réfraction de plus en plus optimisés pour réduire l’impact de la dispersion modale. On parle alors des fibres multimodes OM2, OM3 et OM4 (cette dernière ayant la bande passante la plus grande).

 

Quelles sont les distances maximales de transmissions en fonction du débit et du type de fibres multimodes ?

En utilisant des transceivers multimodes à 850 nm, les distances maximales atteignables sont :

Spécifications IEEE	OM1 (62.5/125 μm)	OM2 (50/125 μm)	OM3 (50/125 μm)	OM4 (50/125 μm)
100 Mb/s	300	550	550	550
1 Gb/s	260	550	550	550
10 Gb/s	34 (220*)	80 (220*)	315	600

*utilisation de transceivers 10GBASE-LRM (1310 nm) injecté dans la fibre via un cordon d’adaptation de mode (offset launch)

 

En utilisant des transceivers autour de 1310 nm, des distances maximales de 2000 m sont atteignables pour un débit de 100 Mb/s, et autour de 500-600 m à 1 Gb/s, quel que soit le type de fibre multimode.

 

J’ai trouvé un cordon optique de mode conditioning (fiber optic mode conditioning cable) sur le web. Avez-vous des retours sur ce type de câble adaptateur ? Connaissez-vous des limitations de ce type d’upgrade ?

Effectivement il existe du « mode conditioning patchcord » sur le marché, à utiliser en combinaison de transceivers 10GBASE-LRM. Cette combinaison d’équipements permet de repousser, à moindre mesure, les limites des fibres OM1 et OM2 pour transmettre du 10 Gb/s sur environ 200 m.

 

Ce type de « mode conditioning patchcord » utilise une technique de off set launch qui va permettre de diminuer le nombre de modes excités dans la MMF afin de réduire un peu l’impact de la dispersion modale sur la bande passante de la MMF.

 

Pour un débit de 10 Gb/s, vous obtiendrez alors une limitation à ~200 m sur MMF au lieu d’une limite intrinsèque à ~40 m sur OM1 et ~80 m sur OM2. Toutefois, il est à noter que l’amélioration de la bande passante par cette technique n’est pas garantie et l’ajout de ce type de cordon d’adaptation peut entrainer des grosses variations du puissance durant l’utilisation.

 

La technique de center launch utilisée dans la gamme de produit AROONA-STAR permet non pas de réduire l’impact de la dispersion modale mais de s’en affranchir. En réduisant le nombre de modes excités à 1, la technique de center launch fait tendre l’impact de la dispersion modale vers zéro en termes de DMD et d’interférences inter-symboles, permettant ainsi d’augmenter drastiquement la longueur maximale de transmission haut débit sur fibre multimode.

 

 

1. LA GAMME AROONA

 

Comment fonctionne la solution AROONA-STAR ?

La solution AROONA-STAR permet d’effectuer de l’adaptation de mode afin d’utiliser uniquement le mode central de la fibre multimode et ainsi obtenir une transmission quasi monomode et donc une augmentation significative de la bande passante.

 

Un seul équipement est requis à l’extrémité de la liaison MMF à upgrader.

 

 

Dans quel cas puis-je utiliser la solution AROONA-STAR ?

La solution AROONA-STAR permet d’upgrader plusieurs liaisons multimodes (entre 2 et 12 fibres) avec un seul équipement. Une architecture en étoile peut ainsi être aisément upgradée avec un seul équipement AROONA-STAR.

 

Cependant, il est également possible d’implémenter la solution AROONA-STAR sur une liaison point à point sur laquelle plusieurs paires de fibres sont disponibles pour l’upgrade, afin d’obtenir plusieurs liaisons haut débit.

 

 

Quelle est la taille des boitiers AROONA-STAR ?

Toutes les solutions AROONA-STAR sont packagées dans un rack 19’’ 1U (H : 43 mm x L : 480 mm x       P : 250 mm).

 

L’équipement AROONA-STAR 2 fibres est disponible dans une version compacte (H : 5 mm x L : 100 mm x P : 12 mm).

 

Pourquoi ai-je besoin de préciser le type de connectique lors d’une commande AROONA-STAR 2 fibres en module compact ?

Ce module est destiné à être installé dans le tiroir optique existant où arrivent les fibres multimodes à upgrader.

 

Pourquoi préciser le type de connectique lors d’une commande AROONA- STAR 2 fibres ?

AROONA-STAR 2 fibres est fourni en module compact. Un côté du module est composé de fibres nues à souder sur les fibres multimodes à upgrader. L’autre côté du module est connectorisé de manière à être connecté en face avant du tiroir optique. Pour s’adapter à la connectique en place, ce module compact est disponible avec différents connecteurs de terminaison, du type LC/UPC, SC/UPC ou ST/UPC.

 

 

La solution est-elle réellement passive ? ie pas de consommation énergétique ?

Les solutions AROONA-STAR sont passives, uniquement composées d’éléments optiques. Les équipements AROONA-STAR n’ont pas besoin d’alimentation électrique.

 

Contrairement aux équipements réseaux actifs, pas besoin de mise à la terre, pas besoin d’alimentation de back up, ni de supervision de l’équipement.

 

 

Est-ce réellement une solution pérenne ? Quel est le MTBF (Mean Time Between Failures) ?

Les solutions AROONA-STAR sont des solutions purement optiques, donc passives. Les pannes les plus courantes dans les réseaux informatiques sont souvent liées à des équipements actifs, souvent des pannes électroniques.

 

Sur les équipements optiques passifs, rares sont les constructeurs qui indiquent des MTBF. Il n’est pas adéquat de parler de MTBF pour un AROONA. Le taux de panne étant quasi nul, cela mène est un très grand MTBF (plusieurs années, MTBF > 85000 h).

 

Les anomalies éventuellement rencontrées seraient annexes à la technologie MPLC, et liées à de mauvaises conditions d’installation ou d’utilisation, comme par exemple des connecteurs mal nettoyés, des contraintes de courbures trop fortes sur une fibre optique ou une soudure optique de mauvaise qualité. Les premiers AROONA-STAR installés en 2015 n’ont à ce jour jamais subis de panne.

 

 

 

1. LES CONDITIONS D’UTILISATION

 

Quels sont les tests prérequis afin de qualifier un lien pour une installation AROONA-STAR ?

Afin de qualifier un lien pour un upgrade AROONA, il est nécessaire de connaitre la longueur de lien multimode, du type de fibre, ainsi que le nombre de connecteurs et de soudures sur le lien. Une mesure de réflectométrie (OTDR) permet d’obtenir toutes ces informations.

 

 

Pourquoi est-il nécessaire de souder la solution AROONA-STAR pour l’installation ?

Les solutions AROONA-STAR permettent d’augmenter de manière significative les bandes passantes d’anciennes fibres multimodes. Or, les connecteurs multimodes présentent des tolérances d’excentricité de quelques micromètres (notamment la connectique à baïonnette ST) qui ne permettent pas un alignement optimal des cœurs optiques pour l’utilisation de la technologie de mise en forme de la lumière implémentée dans les solutions AROONA.

 

Les connecteurs sont alors retirés et les équipements AROONA-STAR soudés afin d’assurer un bon alignement modal et ainsi assurer l’augmentation des performances de transmission du lien multimode.

 

 

Qu’en est-il des connectiques intermédiaires, avec des jarretières de brassage par exemple ?

De la même manière que les connecteurs aux extrémités de la fibre, les connecteurs intermédiaires sur la liaison multimode à upgrader doivent être enlevés et remplacés par des soudures optiques afin de conserver un bon alignement modal.

 

 

Quelles sont les distances maximales atteignables avec AROONA-STAR ?

La quasi-totalité des liens MMF en LAN sont inférieurs à 4-5km. Ce type de fibre a été principalement déployé sur des réseau type campus. L’augmentation de la bande passante des fibres multimodes peut être assurée sur plusieurs kilomètres.

 

Pour des liens < 800 m, le boitier AROONA-STAR s’installe uniquement à une extrémité des liaisons fibrées. Sur les sites distants, seuls les cordons de brassage multimodes doivent être changer par des cordons de brassage monomodes standards.

 

Pour des liens > 800 m, un boitier REACH EXTENDER est requis sur le site distant à l’autre extrémité des liaisons fibrées afin de garantir l’adaptation modale et ainsi l’augmentation de bande passante des longues fibres multimodes.

 

 

Quelles sont les pertes linéiques de la MMF à prendre en compte avec l’utilisation d’AROONA-STAR ?

Dans une fibre optique, les pertes linéiques sont dépendantes de la longueur d’onde utilisée.

 

Les pertes linéiques sur MMF sont de ~3 dB/km autour de 850 nm. Or, la solution AROONA-STAR impose l’utilisation de transceivers monomodes en bande C (~1550 nm) ou en bande O (~1310 nm). Dans cette gamme de longueur d’onde, l’atténuation linéique de la fibre est plus faible, ~ [0,3-0,4] dB/km et indépendante du mode de propagation utilisé dans la fibre.

 

 

Pourquoi utiliser des transceivers monomodes ?

Les transceivers multimodes, autour de 850 nm, utilisent des sources lasers VECSEL. Ce type de faisceau laser ne peut pas être manipulé spatialement.

 

La mise en forme de la lumière au sein des solutions AROONA-STAR peut se faire sur des faisceaux optiques gaussiens de meilleure qualité provenant de lasers FP (Fabry-Pérot) ou DFB (Distributed Feedback Laser), que l’on retrouve dans les transceivers monomodes (autour de 1310 nm ou de 1550 nm).

 

 

Quels formats de transceiver puis-je utiliser avec les solutions AROONA-STAR ?

Tous les facteurs de forme sont compatibles (SFP, XFP, QSFP, GBIC, XENPACK, etc.). Cela dépend du matériel actif que vous utilisez pour éclairer vos liaisons optiques.

 

Les solutions AROONA-STAR requièrent l’utilisation de transceiver monomode, en bande C (~1550 nm) ou en bande O (~1310 nm) selon le type d’application.

 

De manière générale, les transceivers multimodes autour de 850 nm et les transceivers monomodes de type DAC (Direct Attach Cable) ou AOC (Active Optical Cable) ne sont pas compatibles avec la gamme AROONA.

 

 

Les solutions AROONA-STAR sont-elles réellement transparentes au protocole de communication ?

Les solutions AROONA-STAR interviennent au niveau de la couche physique (couche 1 du modèle OSI), directement sur la forme de la lumière laser injectée dans la fibre.

 

Les solutions AROONA-STAR sont donc transparentes au format de modulation de la lumière, ainsi qu’au protocole de communication utilisé.

 

Est-il possible d’utiliser une solution AROONA-STAR pour relier une MMF à une SMF ?

Des équipements actifs sont habituellement utilisés pour assurer la transition de données d’une liaison monomode vers une liaison multimode, et inversement.

 

Il est désormais possible d’effectuer cette transition de manière passive en installant une solution AROONA-STAR à l’interface des liaisons monomode et multimode. AROONA-STAR assure ainsi la transition modale dans les sens montant et descendant. La couche active est alors supprimée.

 

 

Avec la solution AROONA-STAR, comment puis connecter un cordon SMF sur une fibre MMF ?

Sur le site distant d’une liaison multimode upgradée par AROONA-STAR, aucun équipement n’est requis. Il est toutefois nécessaire de relier le transceiver monomode au panneau de brassage des fibres multimodes à l’aide d’un cordon monomode.

 

La mise en forme de la lumière effectuée au sein de l’AROONA-STAR permet d’obtenir une transmission quasi monomode sur le lien multimode. L’utilisation d’un cordon monomode sur le site distant est ainsi adaptée et n’entrainera donc pas de pertes additionnelles.

 

 

Pourquoi AROONA-STAR peut fonctionner avec les différents types de MMF ?

Les fibres multimodes présentent des propriétés géométriques différentes (taille de cœur 50 ou 32.5

µm) ainsi que des profils d’indice de réfraction différents menant ainsi à des MMF de génération OM1 à OM5.

 

La technologie MPLC de Cailabs permet toutefois d’adresser les modes souhaités au sein de chacune de ces fibres. Le seul paramètre à indiquer lors de la commande d’un AROONA-STAR est le diamètre de cœur des MMF : 62.5 µm (OM1) ou 50 µm (OM2/OM3/OM4/OM5).

 

 

Quelles sont les gammes de température et d’humidité supportées par les solutions AROONA-STAR ?

Les solutions AROONA-STAR répondent en fonctionnement aux tests environnementaux de la norme ETSI EN 300 019-1-3 Classe 3.2

 

Pour le transport et le stockage, les standards suivis sont respectivement ETSI EN 300 019-1-2 Classe

2.2 et ETSI EN 300 019-1-1 Classe 1.2.

AROONA-STARpermet ainsi de transporter 4 x 10 gbit/s sur des fibres qui ne pouvaient supporter jusqu’alors que 100 Mbit/s, à un coût jusqu’à 10 fois moins élevé qu’un redéploiement de fibre.

AROONA-STAR transporte 4 canaux à 10 gbit/s sur des fibres optiques jusque-là limitées à 100 mbit/s.

Le débit de la liaison est multiplié par un facteur 400.

La mise en œuvre de nouveaux services dans les réseaux de campus explose la demande totale de données. Les réseaux des entreprises ont subi des changements substantiels au cours de la dernière décennie en termes de vitesse de transmission, de portée et de capacité. Toutefois, une chose est restée constante : l'infrastructure de câblage de ces réseaux est constituée, pour l'essentiel, de fibre multimode.

BESOIN DE VITESSE

Il est bien connu que les fibres multimodes ont une largeur de bande limitée. Alors, comment ces câbles de réseau peuvent-ils transporter de grands volumes de données avec un débit élevé et une latence minimale ? Cet article présente les approches technologiques actuellement disponibles pour répondre à la demande croissante de l'augmentation de la bande passante sur les infrastructures multimodes existantes. Est-il possible de transformer des fibres multimodes en fibres monomodes à l'aide d'une baguette magique ?
Ces dernières années, le débit des fibres multimodes a évolué pour répondre à une demande croissante. Les récentes modifications apportées aux normes IEEE 802.3cd/cm et un certain nombre d'accords multi-sources (MSA) ont permis d'offrir un débit de 50Gb/s, 100Gb/s, 200Gb/s ou même 400Gb/s sur fibre multimode. Toutefois, ce débit est limité à de courtes distances de de quelques dizaines de mètres jusqu'à une centaine de mètres, et il est principalement destiné au marché des centres de données.

PARCOURIR LA DISTANCE

Pour les réseaux locaux (LAN), le débit de données requis sur le câblage de la dorsale entre les étages ou les bâtiments d'un campus est plus proche de 10-40Gb/s. Aujourd'hui, pour des distances de 100 à 150 m, la fibre multimode est la solution de choix, tandis que la fibre monomode est généralement utilisée pour des distances supérieures à 150 m. Cette règle d'ingénierie n'a pas toujours été appliquée dans le passé et il existe aujourd'hui un très grand nombre de bâtiments en fibre multimode à la construction de liaisons de plusieurs centaines de mètres dans les réseaux de campus.
En outre, les fibres OM3, OM4 et OM5
sont souvent mentionnés en relation avec la fibre multimode. Cependant, de nombreuses liaisons par fibre multimode existantes utilisent la fibre OM1 ou OM2. Il est bien connu que ces fibres multimodes de première génération ont une largeur de bande très limitée et ne peuvent pas supporter un débit supérieur à 10Gb/s. Qu'en est-il donc des utilisateurs qui ont besoin d'un débit élevé sur les réseaux de fibres multimodes existants, ou qui disposent de liaisons multimodes de plusieurs centaines de mètres à l'échelle du campus ?
Le tableau ci-dessus regroupe les différentes alternatives pour répondre à la demande croissante de bande passante sur les réseaux multimodes existants réseau local en fibre optique. Ces différentes solutions sont comparées en termes de complexité et de temps d'installation, de coût du projet et bien sûr de la bande passante obtenue.

RÉFLÉCHIR À NOUVEAU
La fibre multimode a une largeur de bande limitée en raison de sa conception et, en particulier, de la dispersion modale. Ce phénomène physique de distorsion intrinsèque dans la fibre multimode limite la capacité de transmission des fibres OM1 et OM2 à quelques dizaines de mètres à 10Gb/s (35m et 80m respectivement) et 100-150m à 40Gb/s pour les fibres OM3 et OM4.
Une façon d'améliorer le débit sur une liaison par fibre multimode existante est de regrouper les liaisons pour contourner cette problème de bande passante. Il est possible de transporter des signaux à faible débit sur plusieurs fibres dans le même câble, jusqu'à leur capacité maximale de bande passante, puis d'effectuer une agrégation physique des couches pour obtenir un canal à haut débit. Toutefois, cette approche atteint rapidement les limites de capacité et présente des contraintes opérationnelles qui n'en font pas une solution viable.

FOURNISSEUR DE SOLUTIONS
Une solution qui évite les limitations de débit et de distance sur les anciennes fibres multimodes consiste à remplacer le câblage par une fibre multimode ou monomode de nouvelle génération, qui n'est pas soumise à des limites de capacité en raison de la dispersion modale.
Cette solution est traditionnellement utilisée pour