EuroWire March 2015

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Article technique
Mars 2015 103
Critères de conception
pour la fiabilité à long
terme des câbles
Par David Mazzarese, Mike Kinard et Kariofilis (Phil) Konstadinidis, OFS, Norcross, Géorgie, États-Unis
Résumé
Le présent article analyse les spécifications
actuelles de la charge axiale admissible
sur les câbles optiques. Il est démontré
que le critère courant rencontré dans
de nombreuses normes pour les câbles
optiques, à savoir que la charge admissible
à long terme devrait être inférieure à 20
pour cent de la charge d’essai, peut être,
dans certains cas, optimiste. Au contraire,
il est ici recommandé d’utiliser un nouveau
critère, à savoir une charge à long terme
standardisée à 0,14GPa (20kpsi).
1 Introduction
Pour les câbles aériens, il existe une
série de spécifications contradictoires
qui doivent être optimisées. L’un des
objectifs consiste à réduire au minimum la
déformation dans les fibres optiques.
Un deuxième objectif consiste à réduire
au minimum le diamètre du câble pour
diminuer la charge due au vent et à la
glace. Un troisième objectif consiste à
réduire au minimum la flèche pour chaque
distance entre les pylônes. L’addition de fil
d’aramide au câble réduit au minimum la
déformation et la flèche, mais le matériau
supplémentaire augmente le diamètre
du câble lequel, à son tour, augmente la
charge due au vent et à la glace.
Une variable clé pour l’optimisation de
ces paramètres est représentée par la
déformation admissible dans la fibre
optique. Un procédé empirique commun,
utilisé pendant plusieurs années, consiste
à permettre un maximum de 20% de
la tension d’essai (proof-test) comme
déformation à long terme dans les fibres
optiques du câble.
Ce critère apparaît dans plusieurs
documents de normes en vigueur et s’est
démontré raisonnable pour la génération
actuelle de câbles fabriqués avec la fibre
essayée à 0,69GPa (100kpsi).
Ce critère, qui a été développé pour
assurer une fiabilité mécanique de 30
ans et qui est basé sur les performances
excellentes de fiabilité générale des câbles
aériens installés, semble valable.
Avec les câbles développés presque
aux limites de conception, il vaut la
peine d’explorer ces limites ainsi que les
règles empiriques que l’on utilise dans la
conception des câbles pour garantir que,
dans le futur, les câbles optiques puissent
offrir une fiabilité similaire ou supérieure à
celle de leurs prédécesseurs.
2 Effets des
modifications de
conception des câbles
sur la fiabilité
2.1 Remarques générales
Les limites de conception traditionnelles
en ce qui concerne la fabrication des
câbles optiques ont changé au cours de
ces dix dernières années. Certains de ces
changements concernent:
1 L’installation de câbles avec un nombre
de fibres supérieur
2 L’installation de fibres à basse
perte par macrocourbures (G.657)
et de revêtements résistant à la
microcourbure
3 La réduction des coûts en limitant au
maximum le matériau du câble et en
réduisant les limites de conception
4 Fibres testées à des valeurs supérieures
(1,38GPa [200kpsi])
Ces modifications des tendances de
conception des câbles peuvent influencer
la fiabilité générale des câbles optiques.
Chaque modification sera examinée
séparément pour démontrer que,
lorsqu’elles sont combinées, elles peuvent
influencer radicalement la fiabilité à
long terme si elles ne sont pas gérées
correctement.
2.2 Installation de câbles avec un
nombre supérieur de fibres
De nombreux câbles aériens sont
inclus dans la catégorie des câbles
de dérivation (drop cables). Ces petits
câbles connectent le réseau d’accès aux
logements individuels. Normalement, il
s’agit de câbles ayant un nombre de fibres
réduit. Toutefois, en excluant ces câbles de
dérivation, il y a une tendance générale
à installer les câbles avec un nombre de
fibres majeur. Cela est dû aux coûts élevés
des droits de passage et d’installation.
Dans de nombreux câbles avec un
nombre de fibres élevé, les fibres optiques
représentent la moitié du poids des câbles.
Plus le poids est élevé et majeure est la
tension requise dans le câble pour réduire
au minimum la flèche. Les fils d’aramide
et les composés de fibres de verre (FRP)
sont utilisés pour supporter la plupart de
ce poids, alors que la charge résiduelle est
supportée par les fibres optiques.
En outre, plus le nombre de fibres et élevé,
plus le diamètre est grand. Les câbles de
diamètre supérieur supportent une charge
due au vent et à la glace majeure, ce qui
complique la situation. Par conséquent, les
câbles avec un nombre de fibres supérieur
sont potentiellement sujets à une
déformation majeure des fibres optiques.
2.3 Déploiement de fibres G.657
et revêtements résistant à la
microcourbure
Il n’est donc pas surprenant de constater
une augmentation des installations de
fibres G.657 dans le réseau optique.
Des données récentes provenant du
CRU ont démontré que plus de six
pour cent de la fibre optique installée
actuellement appartient à cette catégorie.
[Private communications Patrick Faye of
CRU.] Les fibres G.657 sont installées
grâce à leurs excellentes performances
de macrocourbure. Un avantage
supplémentaire des fibres G.657 est
représenté par leur majeure résistance
à la microcourbure qui les rend moins
sensibles aux conditions de câblage.