102 / 126
Техническая статья
98
март 2015 г.
www.read-eurowire.com2.3 Применение волокон G.657
и покрытий, устойчивых к
микроизгибам
Неудивительно, что волокна G.657
получают всё большее распространение
в оптических сетях. Согласно последним
данным,
полученным
от
«CRU»,
оптическое волокно, применяемое
сегодня, попадает в данную категорию.
[Private communications Patrick Faye of
CRU.] Волокна G.657 применяются из-за
своих великолепных характеристик
макроизгиба. Одним из дополнительных
преимуществ волокон G.657 являются
характеристики микроизгиба, что делает
их менее чувствительными к условиям
эксплуатации кабеля. Ещё одной
ключевой разработкой в оптических
волокнах
является
применение
покрытий, устойчивых к микроизгибам
[1]
.
Данное новое поколение оптических
покрытий показывают уменьшение
потери при микроизгибах в два и до
четырёх раз по сравнению с теми,
которые были применены от пяти до
десяти лет назад.
В
совокупности
два
данных
усовершенствования
оптического
волокна имеют огромное влияние
на
затухание
кабеля,
даже
в
агрессивных условиях эксплуатации.
Лучшие характеристики волокна и
покрытия могут «скрыть» влияние
плохой конструкции кабеля или его
прокладки. Более высокое затухание
часто наблюдается при применении
традиционных оптических кабелей
с волокнами G.652 при высокой
остаточной нагрузке на волокно.
По
умолчанию
производителям
кабеля необходимо контролировать
нагрузку на волокно для обеспечения
соответствия кабеля требованиям к
качеству. При использовании волокон
G.657 с покрытием, устойчивым к
микроизгибам для той же кабельной
конструкции, измеренное затухание
улучшится, и тот же самый кабель сможет
пройти испытания на соответствие
техническим условиям. Окончательный
результат использования волокон
G.657 заключается в способности
данного кабеля пройти испытания на
соответствие техническим условиям.
Однакопослепримененияболеевысокая
нагрузка на волокно может вызвать риск
в долговечности эксплуатации. Иными
словами, если кабель сконструирован
надлежащим образом, волокна G.657 и
покрытия, устойчивые к микроизгибам
являются большим преимуществом
с
точки
зрения
оптических
характеристик используемого кабеля.
Но если конструкция кабеля плохая,
усовершенствованные
оптические
волокнамогут скрытьпроблемунагрузки
от конечного потребителя, чтобы может
привести к риску в долговечности
эксплуатации.
2.4 Снижение стоимости путём
минимизации кабельного
материала и сокращения
расчётных предельных
параметров
Многие
подвесные
кабели
рассчитываются с нулевой нагрузкой на
оптическое волокно. Со стеснёнными
ценовыми рамками инженерам по
проектированию приходится уменьшать
материальные расходы. Так как силовые
элементы вокруг оптического волокна
убраны, оптическое волокно принимает
часть
осевой
нагрузки,
которую
обычно несут силовые компоненты
кабеля.
Инженер
проектировщик
может
рассмотреть
различные
кабельные стандарты и убедиться, что
максимально допустимая постоянная
нагрузка составляет 20 процентов
от той, что была использована в
контрольных испытаниях. На практике
с данными кабелями промышленность
прогрессирует
от
общепринятой
практики проектирования, при которой
оптическое волокно не несёт никакой
нагрузки после установки до варианта,
когда нагрузка составляет до 20
процентов от допустимой нагрузки при
испытаниях. Продолжительный опыт
надёжного функционирования кабелей
с данным уровнем нагрузки показывает,
что данное решение является вполне
рациональным.
2.5 Волокна, проходящие испытания
при большей нагрузке 1,38 ГПа
(200 кфунтов/дюйм
2
) теперь
доступны
В предыдущем разделе было показано,
что материальные расходы могут быть
сокращены путём предусмотрения
нагрузки на оптическое волокно. Для
стандартного оптического волокна,
которое проходит испытание при 0,69
ГПа (100 кфунтов/дюйм
2
), максимальная
допустимая нагрузка на волокно при
20-процентном ограничении – 0,14 ГПа.
Проектировщик мог бы использовать
волокна, проходящие испытания при
большей нагрузку, такой как волокно,
тестируемое при 1,38 ГПа (200 кфунтов/
дюйм
2
) с 20-процентным ограничением,
и допустимая нагрузка на волокно после
установки увеличивалась бы до 0,28
ГПа. Это бы обеспечило дальнейшее
сокращение материала оптического
кабеля благодаря большей кабельной
нагрузке,
передаваемой
вдвойне
оптическому волокну. Окончательным
результатом могла бы быть более низкая
стоимость оптического кабеля.
2.6 Суммарное влияние изменённых
критериев проектирования
оптического кабеля
В совокупности все данные тенденции
могут привести к сценарию, который
может оказаться не оптимальным для
поставщика услуг. Нагрузка, допустимая
на волокна при обычных критериях
выше, но нагрузка при этом не влияет
на затухание благодаря использованию
волокон G.657. Конечный результат
может заключаться в применении
постоянной нагрузки до 0,28 ГПа на
оптические волокна. В то же время,
сохраняются ожидания долговечности в
функционировании оптических волокон
в течение 30+ лет без выходов из строя.
Данная ситуация ставит под вопрос
пределы долговечности и требует
тщательного изучения до практического
применения.
3 Происхождение
современного
критерия
допустимой
нагрузки
Современное стандартное правило,
применяемое для расчёта – это
максимальная допустимая нагрузка
в
20
процентов
от
нагрузки
эксплуатационных испытаний. Данный
критерий обоснован изучением вопроса
надёжности, проведённым в 1990-х
[2,3]
.
В данных работах, авторы показывают,
что долговечность может зависеть
от нагрузки при эксплуатационных
испытаниях, но это подразумевает
вероятность отказа при испытаниях.
Затем они рассматривают различные
параметры механической коррозии
и волокно, проходящее испытание
при нагрузке 50 кфунтов/дюйм
2
и 100
кфунтов/дюйм
2
, чтобы показать, что
их приближенное значение является
рациональным и стабильным способом
предусмотреть
долговечность
функционирования. Данная работа
являлась важным шагом вперёд
для оптической промышленности и
поддержала движение за сохранение
нагрузки волокна при эксплуатационных
испытаниях на текущем уровне.
К
сожалению,
существует
предположение
о
распределении
трещин оптического волокна, а именно,
возможность выхода из строя волокна
при эксплуатационных испытаниях.
Данная вероятность не постоянна и
может варьироваться для волокон,
произведённых
при
специальных
условиях или при использовании
сырьевых материалов. На рисунке 1
показана кривая вероятности выхода из
строя волокна для кварцевого волокна,
произведённого на одном из заводов
автора при использовании образца
10 м длины для иллюстрации трещин,
обнаруженных в оптических волокнах.