EuroWire March 2015

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Technischer artikel
März 2015 91
Kriterien für die
Langzeitzuverlässigkeit
von Kabelaufbauten
Von David Mazzarese, Mike Kinard und Kariofilis (Phil) Konstadinidis, OFS, Norcross, Georgia, USA
Übersicht
In diesem Artikel werden die aktuellen
Anforderungen für die zulässige Achslast
an Lichtleitkabeln untersucht. Bewiesen
wird, dass das in vielen Normen von
Lichtleitkabeln angegebene aktuelle
Kriterium – bzw. dass die zulässige
Langzeitlast unter 20 Prozent der geprüften
Spannung (Proof-Test) sein sollte – in
einigen Fällen optimistisch zu betrachten
wäre. Empfohlen wird dagegen ein neues
Kriterium, bzw. dass die Langzeitlast bei
0,14GPa (20kpsi) standardisiert wird.
1 Einleitung
Bei Freileitungskabeln gibt es eine Reihe
von widersprüchlichen Anforderungen
beim Aufbau, die optimiert werden
müssen. Eine Zielsetzung besteht darin,
die Verformung in den Lichtwellenleitern
zu minimieren.
Eine zweite Zielsetzung liegt in der
Minimierung des Kabeldurchmessers, um
die Wind- und Eislast zu reduzieren. Eine
dritte besteht darin, den Durchhang je
Mastabstand zu minimieren. Dem Kabel
hinzugefügtes Aramid-Garn minimiert die
Verformung und den Durchhang, jedoch
erhöht sich durch das hinzugefügte
Material der Kabeldurchmesser, das
wiederum die Wind- und Eislast steigert.
Eine Schlüsselvariable bei der Optimierung
dieser Parameter ist die zulässige
Verformung im Lichtwellenleiter. Eine
verbreitete Faustregel, die jahrelang
eingesetzt wurde, liegt darin, höchstens
20 Prozent der geprüften Spannung
(Proof-Test) als Langzeitverformung in den
Lichtwellenleitern im Kabel zuzulassen.
Dieses Kriterium erscheint in vielen der
aktuellen Normungsunterlagen und hat
sich als angemessen erwiesen für die
aktuelle Generation von Kabeln, die mit
einer bei 0,69GPa (100kpsi) geprüften
Faser hergestellt werden.
Dieses Kriterium, das entwickelt wurde
um eine 30-jährige mechanische
Zuverlässigkeit zu bieten und auf
der ausgezeichneten allgemeinen
Zuverlässigkeitsleistung der verlegten
Freileitungskabel basiert, erweist sich als
aussagekräftig.
Bei Kabeln, die fast bei deren Grenzen
im Aufbau entwickelt wurden, ist es
beachtenswert diese Grenzen sowie
die Faustregeln, die im Kabelaufbau
eingesetzt werden, zu erforschen, um
somit sicherzustellen, dass zukünftig die
verlegten Lichtleitkabel eine ähnliche oder
bessere Zuverlässigkeit im Vergleich zu
deren Vorgängern bieten.
2 Wirkung der
geänderten
Kabelaufbauten auf
die Zuverlässigkeit
2.1 Allgemeine Beobachtungen
Die Grenzen traditioneller Aufbauten für
die Herstellung von Lichtleitkabeln haben
sich in den letzten zehn Jahren verändert.
Einige dieser Änderungen umfassen:
1 Verlegung von Kabeln mit höheren
Faserzahlen
2 Verlegung von Fasern mit niedrigem
Makrobiegeverlust (G.657) und
Mikrobiegung unempfindliche
Beschichtungen
3 Sinken der Kosten durch eine
Minimierung des Kabel-Materials und
Reduzierung der Grenzen beim Aufbau
4 Mit höheren Werten geprüfte Fasern
(1,38GPa [200kpsi])
Diese Änderungen bei den Kabelauf-
bautrends können einen Einfluss auf die
gesamte Zuverlässigkeit der Lichtleitkabel
haben.
Jede Änderung wird gesondert betrachtet.
Somit wird gezeigt, dass im Falle
einer Kombination dieser Änderungen,
ein erheblicher Einfluss auf die
Langzeitzuverlässigkeit entstehen könnte,
wenn diese nicht richtig durchgeführt
werden.
2.2 Verlegung von Kabeln mit höheren
Faserzahlen
Viele Freileitungskabel fallen unter die
Drop-Kabel-Kategorie. Diese kleinen
Kabel binden das Zugangsnetz an den
individuellen Wohnstätten. In der Regel
handelt es sich dabei um Kabel mit
niedriger Faserzahl.
Mit Ausnahme dieser Drop-Kabel, besteht
dennoch eine allgemeine Tendenz der
Verlegung von Kabeln mit höherer
Faserzahl. Das ergibt sich durch die hohen
Kosten der Wegerechte und bei der
Installation.
Bei zahlreichen Kabeln mit höherer
Faserzahl, kommt die Hälfte des
Gewichts des Lichtleitkabels aus den
Lichtwellenleitern. Ein höheres Gewicht
fordert eine höhere Spannung im Kabel,
um den Kabeldurchhang zu minimieren.
Aramid-Garne und Glasfaserverbundstoffe
(FRP - Faserverstärktes Polymer) werden
eingesetzt, um den Großteil dieser Last zu
tragen, während die restliche Last von den
Lichtwellenleitern aufgenommen wird.
Darüber hinaus, je mehr Fasern sich in
einem Lichtleitkabel befinden, desto
größer wird dessen Durchmesser. Kabel
mit größerem Durchmesser weisen eine
höhere Wind- und Eislast auf, was diese
Lage noch weiter erschwert. Infolgedessen
haben Kabel mit höherer Faserzahl das
Potential für eine höhere Verformung der
Lichtwellenleiter.
2.3 Verlegung von G.657-Fasern und
Mikrobiegung unempfindliche
Beschichtungen
Es ist keine Überraschung, dass zahlreicher
Verlegungen von G.657-Faser im
optischen Netzwerk gesehen werden.
Die aktuelle Daten von CRU zeigten, dass
über sechs Prozent der heute verlegten
Lichtwellenleiter in diese Kategorie fällt.