Какой минимальный срок службы оптического кабеля

Срок Службы оптического кабеля

Большинство отечественных и зарубежных изготовителей заявляют в технических параметрах срок эксплуатации 25-30 лет.
Технологический процесс производства развивается, создаются новейшие материалы для использования в технологическом
процессе, а период службы остается неизменным.

Срок указывают в технических требованиях на оптоволоконный кабель определенных марок. Исходя из конфигурации и сфер использования, период использования варьируется от 2 до 45 лет. Не следует путать указанный изготовителем минимальный период эксплуатации с гарантийными обязательствами. Последний период преимущественно составляет 2 года с момента введения в эксплуатацию. Он рассчитывается с даты начала применения, но не позже полугода с момента продажи с завода.

Данный период со сроком хранения рассчитывается при условии выполнения требований по монтажу и применению. Помимо этого, требуется выполнение требований режимов изготовления кабеля, технологических условий монтажа, защиты волокон от погодных и внешних воздействий. На изделия оказывают влияние изменения тем­пературы, грибы, ро­са, дождь, иней, туманность, ультрафиолетовое излучение и прочие причины,
которые могут сокращать срок эксплуатации.

Какие факторы влияют на срок службы
В соответствии с техническими требованиями, минимальный период сохранности при хранении на объектах с достаточным отоплением – 25 лет, в условиях хранения снаружи под навесом – 10 лет.

Механические нагрузки воздействуют на кабель в целом и на волокна. Стекло характеризуется хрупкостью, оно не рассчитано на растяжение, изгиб и прочие внешние воздействия. Но вследствие минимальных размеров волокна из стекла обладают эластичностью, устойчивостью к растяжению. Максимальная прочность стекловолокна на разрыв превышает аналогичное значение для стальной нити.

Ключевая причина, которая провоцирует хрупкость стекловолокна – микроскопические трещины на поверхностном материале обмотки и дефекты внутри волокон. Трещины на поверхности более значительны, они возрастают при увеличении нагрузки в процессе изготовления, монтажа, прокладки и использования.

В теории заявленная прочность на растяжение равна 20 ГПа (20 кН/мм2). На практике по причине дефектов прочность существенно ниже – примерно 5 ГПа (5 кН/мм2).

Механические нагрузки оказывают непосредственное влияние на прочность оптического кабеля. Но еще один важный нюанс – включение срока хранения в период эксплуатации. Если волокно не используется, оно также подвергается влиянию некоторых факторов. Кроме механических факторов, на период службы влияют следующие факторы: изменения температурного режима, химические факторы, перепады влажности.

Старение оптических кабелей
Помимо повреждений внешней обмотки и изоляции, на старение оказывают влияние три фактора: растяжение, вода или уровень влажности, водород.

Растяжение волокон
Период использования кабелей рассчитывается преимущественно на основании величины натяжения волоконной сердцевины. Объясняется это тем, что под влиянием нагрузки волокно становятся менее прочным по причине возрастания количества поверхностных трещин. Данное явление, под которым подразумевается статическая усталость стекла, обусловлено комплексным воздействием напряжения и молекул (преимущественно воды), которые попадают в трещину и способствуют разрыву химических взаимосвязей на поверхности.**

Уровень влажности
Длительное влияние водяных паров может спровоцировать попадание в изделия имеющихся в воде гидроксильных ионов (ОН-) и привести к снижению прочности, повышению затухания.

Диффузия водорода
В ходе экспериментов было выявлено, что если сердцевина на протяжении долгосрочного времени пребывает в атмосфере с повышенным включением водорода, молекулы водорода обладают способностью проникать в волокна и провоцировать повышение затухания на удлиненных волнах (1300 и в частности 1500 нм). Если в воздухе снижено содержание водорода, он может формироваться внутри отдельных типов изделий вследствие разложения материалов из пластика.

Причины преждевременного старения оптоволокна
Случаи износа оптоволокна раньше заявленного срока на данный момент происходят по двум основным причинам:
• Поверхностная оболочка изготовлена из пластика, выделяющего водород. В данном материале на протяжении 1-2 лет деградируют элементы, они утрачивают прозрачность
изначально на волне 1550 нм, а впоследствии на 1310 нм. Такой тип кабеля производился непродолжительное время, пока недочет в технологическом процессе не был исправлен.
• Излишнее растяжение кабеля и оптоволоконной сердцевины. Причина данного явления заключается в условиях эксплуатации, которые не соответствуют особенностям волокон.
Данный фактор проявляется в обрывах и деградации волокна на участках со значительными механическими перегрузками.

Относительно второго пункта, причины преждевременного старения еще исследуется и список пополняется. Преимущественно данному фактору износа подвержены воздушные линии.
Обусловлено это тем, что в кабельной канализации или в грунте кабель находится в статичном положении. И если на этапе монтажа и прокладки он подвергался растяжению
или изгибу, то впоследствии он распрямляется. А волокна находятся в гелевом веществе и могут натягиваться с торцов. Среди прочих преимуществ подземной прокладки:
незначительные изменения температурного режима на метровой глубине, отсутствие влияния солнечных лучей. Это обеспечивает оптимальные условия для длительной сохранности
в первоначальном виде.

Подвесной монтаж обеспечивает длительный период эксплуатации, но необходимо учитывать более количество факторов. Но если не принимать во внимание нагрузки в пролетах,
перетягивать кабель без учета провеса в теплый сезон и теплового расширения, тогда растяжение на оптический кабель может существенно ускорить процесс старения и износа.

Какой минимальный срок службы оптического кабеля

Рассмотрены возможные сценарии прогноза срока службы оптического кабеля на введенной в эксплуатацию линии связи при использовании рекомендуемой в нормативных документах модели, описывающей взаимосвязь срока службы и вероятности повреждения оптического волокна в кабеле.

Сценарии прогноза срока службы оптического волокна в КЛС

В.Андреев, д.т.н., президент ПГУТИ,
В.Бурдин, д.т.н., заведующий кафедрой ЛС и ИТС ПГУТИ,
А.Нижгородов, аспирант ПГУТИ / anton.socol2017@yandex.ru

Рассмотрены возможные сценарии прогноза срока службы оптического кабеля на введенной в эксплуа­тацию линии связи при использовании рекомендуемой в нормативных документах модели, описы­вающей взаимосвязь срока службы и вероятности повреждения оптического волокна в кабеле.

Задача прогноза срока службы кабелей телекоммуникационных сетей была актуальна для операторов связи всегда. Это обусловлено тем, что замена кабельных линий является одним из наиболее дорогостоящих этапов реконструкции сети связи, что во многом определяется проблемами доступа к земельным ресурсам, инфраструктуре. Оптические кабели (ОК) не являются исключением. Особенно актуальной эта задача стала сегодня, когда срок службы ОК, введенных в эксплуатацию на сетях связи в 1990-е годы, приблизился и даже превысил декларируемый производителями предельный срок службы – 25–30 лет, что соответствует оценкам, полученным на основе теоретических моделей и результатов экспериментальных исследований [1–4].

Известны два основных подхода к прогнозу надежности ОК [5]. Предпочтение отдают подходу, базирующемуся на прогнозе срока службы оптического волокна (ОВ) в кабеле [4, 5]. К настоящему времени методики прогноза срока службы волокна достаточно подробно проработаны, детально описаны и представлены в регламентирующих документах [3, 6–7].

Для прогноза срока службы оптического волокна предлагается следующее выражение [3, 6]:
, (1)
где tp – срок службы ОВ;
σa – нагрузка, прикладываемая к волокну в процессе его срока службы;
L – длина ОВ, на которую прогнозируют срок службы;
Np – число обрывов волокна при прохождении испытаний под нагрузкой (proof-test);
n – параметр прочности кварцевого стекла;
ms – параметр распределения Вейбулла;
F – вероятность повреждения ОВ.
Формула (1) может быть записана иначе [6]:
, (2)
где P = 1 – F – вероятность безотказной работы оптического волокна в течение срока службы tp.
Параметр β определяется согласно [6], как:
. (3)

Формула (1) была получена в [8, 9] на основе статической модели разрушения ОВ из плавленого кварцевого стекла [10, 11], согласно которой прочность кварцевого волокна под действием статической нагрузки изменяется, как:
, (4)
где Si-1, Si – прочность ОВ в начале и в конце интервала времени Δti соответственно;
σa – нагрузка, приложенная к волокну в течение интервала времени Δti;
B, n – параметры прочности плавленого кварцевого стекла.
Согласно [8, 9] кумулятивный параметр нагрузки σnptp при σnptp испытании оптического волокна под нагрузкой (proof-test) может быть также определен, как:
, (5)
где S0 – исходная прочность оптического волокна в начале испытаний.

Следует отметить, что в настоящее время, как правило, используют более корректную двустадийную модель разрушения оптических волокон из кварцевого стекла [12, 13]. Однако, поскольку первая стадия может длиться годами, а вторая протекает за доли секунды, то при анализе срока службы ОВ в кабеле можно ограничиться только первой стадией, воспользовавшись формулой [12]:
. (6)

Это справедливо для диапазона изменений t, в котором выполняется условие σ(t)/S(t) < r.
Здесь S(tmin), S(tmax) – прочность ОВ в начале и в конце интервала времени Δt = tmax–tmin в моменты времени tmin и tmax соответственно;
r – норма, определяющая переход из первой стадии во вторую;
B, n – параметры прочности плавленого кварцевого стекла для первой стадии.
При σa(t) = const формула (6) принимает вид (4), но должно выполняться условие σ(t)/S(t) < r. В противном случае следует полагать, что волокно разрушено.
Формулы (1) и (2) с учетом (3), (5) можно привести к следующему виду:
, (7)
где . (8)

Из (7), (8) следует, что, если известны параметры прочности кварцевого стекла B, n и параметр распределения Вейбулла ms, которые приводятся как справочные данные в рекомендациях [4, 6], то для того чтобы оценить вероятность безотказной работы ОВ в течение заданного срока службы необходимо и достаточно знать кумулятивный параметр нагрузки в прошлом σnptp и кумулятивный параметр нагрузки в будущем σnata. При этом полагается, что прикладываемые к волокну как в прошлом, так и в будущем нагрузки – величины постоянные.

Очевидно, что с точки зрения прогноза срока службы ОВ в кабеле, введенном в эксплуатацию, данное допущение некорректно. Это наглядно демонстрирует приведенная на рис.1 широко известная специалистам иллюстрация нагрузок на волокно и изменений прочности кварцевых ОВ в кабеле в процессе изготовления последнего, строительства и эксплуатации кабельной линии [14].

Можно предположить, что рассматриваемый срок службы оптического кабеля может быть разбит на интервалы времени, в течение которых выполняется только один технологический процесс, характеризующийся временем исполнения и приложенной к ОВ в кабеле нагрузкой, не изменяющейся во время выполнения данного технологического процесса. Такой подход позволил ввести выражение для эквивалентного значения напряжения в ОВ кабеля [15]:
, (9)
где Mt – количество интервалов времени, на которые разбивается срок службы оптического кабеля;
σeq – эквивалентное значение нагрузки на оптическое волокно в кабеле в течение срока службы;
ti, Li, σi, – значения длительности i-того интервала времени, длины кабеля и остаточного напряжения на волокне для этого интервала времени;
ts, Ls – значения длительности срока службы и длины кабеля, для которых определяется эквивалентное напряжение в волокне.

К надежности кабельных линий связи предъявляются весьма высокие требования. Согласно [16] магистральные кабельные линии связи должны соответствовать следующим основным нормативным показателям по надежности их работы:
наработка на отказ на 100 км линии передачи: не ниже Тo = 34375 ч;
коэффициент простоя: не выше Кп = 2,55 ∙ 10–4;
коэффициент готовности: не ниже Кг = 0,99970.

Однако, уже при Кг>0,9 в (7) можно полагать X»1, откуда следует, что приближенно
. (10)
С учетом данного приближения формулу для эквивалентного остаточного напряжения в волокне можно записать как:
. (11)
Поскольку в процессе строительства и эксплуатации кабельной линии отдельные участки ОК, а, соответственно, и волокна в нем, могут оказаться под действием неодинаковой нагрузки, то формулу (9) целесообразно привести к виду:
, (12)
где ML– количество участков, на которые разбивается длина кабеля на i-том интервале времени.
Из (12) следует выражение для кумулятивного параметра напряжения в волокне:
. (13)

Поскольку эквивалентные значения напряжения в волокне и его кумулятивного параметра уже приведены к длине кабеля, для которой осуществляется прогноз, то формула (7) принимает следующий вид:
. (14)

При этом, с учетом (6) и (8), величина Xeq в (12) определяется, как:
, (15)
где t0, σ0 – параметры испытания оптического волокна под напряжением (proof-test).
Кумулятивный параметр данного теста может оцениваться по выражению (5).
Эквивалентные значения параметров tpσnp и (taσna)eq в (15) рассчитываются по формуле (13) для процессов, протекавших в прошлом и ожидаемых в будущем соответственно.

Естественно, для расчета данных величин необходимо знать характеристики процессов: продолжительность и нагрузку на волокно в течение процесса. Эти характеристики определяют в результате анализа технологии произ­водства кабеля, сбора статистических данных [15]. Конечно же, при производстве кабеля и строительстве линий связи стремятся соблюдать технологическую дисциплину, однако отклонений от нормы полностью исключить нельзя.

В меньшей степени эти отклонения характерны для производства ОК, в большей – для процессов строительства и эксплуатации кабельных линий. В частности, при работах, связанных с перемоткой кабеля, по прокладке кабеля и др. Поскольку за соблюдением технологии осуществляется контроль, то эти отклонения, как правило, носят кратковременный характер, но прилагаемые при этом к волокну нагрузки могут быть весьма значительными. Таким образом, в общем случае параметр Xeq в (14) нельзя полагать детерминированным. Как следствие, и рассчитываемая по формуле (14) величина PX также есть величина случайная. Тогда в общем случае искомая вероятность безотказной работы определяется интегралом:
, (16)
где Xmin – минимальное значение аргумента X;
Pp(X) – вероятность того, что аргумент примет значение X.

Рассмотрим случайную величину Xeq подробнее. Как уже было отмечено, существенные отклонения характеристик технологических процессов от их среднестатистических значений являют­ся редкими и кратковременными событиями. Учитывая это, а также то, что при прогнозах срока службы мы ориентируемся на «наихудший случай», отклонениями в меньшую сторону будем пренебрегать, полагая, что минимальное значение случайной величины Xeq определяется среднестатистическими характеристиками технологических процессов. При этом эта случайная величина изменяется от своего минимального значения до бесконечности. С учетом вышесказанного можно допустить, что рассматриваемая случайная величина описывается законом Парето [17]:
, (17)
где a – параметр распределения Парето.
Подставляя (17) в (16) и сделав замену переменной
y = X / Xmin, (19)
получаем:
. (20)

Результат интегрирования (20) находим численными методами.

Таким образом, вероятность безотказной работы предлагается рассчитывать следующим образом. Предварительно, используя среднестатистические характеристики технологических процессов, для заданного момента времени по формулам (13), (15) рассчитываем минимальное значение параметра Xmin = Xeq. После чего для найденного значения рассчитываем вероятность безотказной работы. Если мы пренебрегаем случайным характером характеристик технологических процессов, то расчет выполняем по формуле (14), подставляя в нее параметр Xmin = Xeq и полагая Pf = PX. Если же случайный характер характеристик технологических процессов учитывается, то расчет осуществляем по формуле (20), подставляя в нее значение параметра Xmin = Xeq. Для определения срока службы описанным выше способом рассчитываются зависимости вероятности безотказной работы от срока службы, по которым находим искомые оценки.

На рис.2 представлены зависимости вероятности безотказной работы от параметра Xeq, вычисленные по формуле (12) и по формуле (20) при Xmin=Xeq. Как видим, даже при достаточно больших значениях параметра зависимости близки к линейным. При этом наклон кривых, рассчитанных по формуле (20), сильно зависит от значения параметра Парето.

Безусловно, если базироваться только на среднестатистических данных о технологических процессах производства оптических кабелей, строительства и эксплуатации ВОЛС, описанный выше способ даст весьма грубые оценки искомой вероятности безотказной работы, что обусловлено существенным отличием данных для реальных кабельных линий от среднестатистических для заданных типов ОК и методов их прокладки. Во многом это связано с воздействием внешних факторов, включая человеческий фактор, при строительстве и эксплуатации кабельных линий, с деградацией элементов конструкции кабеля, что влияет на прикладываемые к оптическим волокнам нагрузки [4, 18–19]. Неслучайно, что при прогнозах срока службы кабелей, введенных в эксплуатацию, рекомендуется опираться на всю совокупность данных о кабельной линии, включая статистику повреждений, данные мониторинга и результаты специальных измерений [20, 21].

Важнейшую роль здесь играют специальные измерения, предназначенные для выявления «плохих» участков кабеля, на которых его оптические волокна подвержены ускоренной деградации. И в первую очередь, к таким измерениям относятся измерения бриллюэновским оптическим рефлектометром (BOTDR – Brillouin optical time domain reflectometer), работающим во временной области [22, 23]. Данное метрологическое средство предназначено для измерений распределений остаточных растягивающих напряжений в ОВ вдоль его длины [22–26]. Участки волокна с ускоренной деградацией выявляются по превышению приложенными к волокну остаточными растягивающими напряжениями допустимых пороговых значений [22–27].

В силу принципов работы BOTDR его возможности по выявлению напряжений, связанных с радиальными воздействиями, изгибами и скручиванием волокон, ограничены. Так, в работе [28] показано, что уверенно с помощью BOTDR можно выявлять изгибы ОВ с радиу­сом изгиба менее 25 мм. Однако это значение меньше минимально допустимого значения радиуса изгиба [27]. Вместе с тем напряжения, созда­ваемые на изгибах ОВ, не менее опасны с точки зрения деградации волокон в кабеле, чем растягивающие нагрузки [7, 18, 27]. По этой причине рекомендуется измерения остаточных растягивающих напряжений в ОВ, осуществляемые с помощью BOTDR, дополнять оценкой распределений ра­диусов изгиба волокон вдоль кабеля [29]. Методы измерений распределений кривизны волокон вдоль кабеля известны [29–35], однако специализированных полевых средств измерений пока, к сожалению, нет.

Вторая и, вероятно, наиболее существенная проблема заключается в том, что упомянутые средства измерений по своему назначению и принципам работы позволяют оценивать остаточные напряжения в волокне, но не его состояние, прочность. Методы и средства неразрушающего контроля ОВ в кабеле на линии связи, введенной в эксплуатацию, пока не разработаны. Если обратиться к формулам (7), (8) для прогноза срока службы волокна в кабеле, то получаем, что для расчета параметра X в (8) числитель по результатам специальных измерений нам известен, а знаменатель – нет. Как следствие, приходится производить отсчет от исходной прочности оптического волокна, оценивая ее по результатам испытаний последнего под нагрузкой (proof test). И здесь, при расчете вероят­ности безотказной работы в течение заданного срока службы по результатам измерений остаточных напряжений в ОВ, возможны разные сценарии. Рассмотрим их подробнее на следующем примере.

Пусть в некоторый момент времени в течение эксплуатации кабельной линии выполнено тестирование и получена оценка остаточного напряжения на оптическом волокне σa и необходимо оценить вероятность безотказной работы в течение срока службы ta, начиная с момента выполнения измерений. Исходную прочность, как было уже отмечено выше, будем оценивать кумулятивным параметром нагрузки σnptp испытания ОВ под напряжением (proof test). И пусть при этом с момента завершения данного теста до момента выполнения измерений прошло время tL.

Если статистические данные о технологических процессах в прошлом для рассматриваемой кабельной линии отсутствуют, можно предположить, что нагрузка, оценка которой получена в результате измерений, была приложена к волокну в течение всего срока службы кабеля и будет приложена к нему в будущем. Тогда возможны два варианта расчета эквивалентного параметра Xeq. В первом случае по формуле (8) как:
. (21)
Во втором случае расчет выполняется по формуле (13) следующим образом:
. (22)
Если статистические данные о технологических процессах в прошлом для рассматриваемой кабельной линии известны, то можно приближенно учесть «историю» службы ОВ. В этом случае вычисления выполняем по формуле (15), записанной следующим образом:
. (23)

Подставляя (21)–(23) в (14) или (20), получаем оценки вероятности безотказной работы для заданного срока службы оптического волокна. Если случайным характером технологических процессов пренебрегаем, то используем формулу (14), если нет, то выражение (20). Рассчитав зависимости вероятности безотказной работы от срока службы, получаем оценки срока службы ОВ с заданной вероятностью безотказной работы.
Для сравнения получаемых по разным сценариям оценок выполним вычисления для примера, достаточно подробные исходные данные для которого содержатся в работах [36–37]. В них представлены данные для линии с кабелем типа OPT-GW, включающим 12 стандартных одномодовых оптических волокон, который был произведен в 1986 году и уже в первом квартале 1986 проложен на линии связи. Около 3,7 км кабеля было подвешено на высоковольтной линии 138 кВ. Через девять лет, в 1995 году, по решению оператора связи кабель был демонтирован и c согласия производителя кабеля и поставщика волокна подвергнут тестированию.

Результаты испытаний показали, что за девять лет эксплуатации волокна не деградировали. При этом в [36–37] приведены оценки остаточных напряжений в оптических волокнах в кабеле и интервалов времени, в течение которых эти напряжения были приложены. Данные представлены в табл.1.

Внешний диаметр упомянутого ОК равен 12 мм. Для отечественных аналогов данного кабеля (типа ОКГТ – встроенного в грозотрос) с таким же диаметром разрывная прочность составляет 87 кН [38]. Согласно принятым нормам для кабелей такого типа допускается максимальное растягивающее напряжение до 70% от максимальной прочности на разрыв [39, 40]. Учитывая особенности трансфера нагрузки от кабеля к оптическим волокнам и полагая, что тяговые усилия при подвеске не превышали 60% от максимальной прочности на разрыв, будем полагать, что прикладываемая при подвеске кабеля к оптическим волокнам нагрузка составляет 0,32%.

Согласно принятым нормам [41] на подвеску грозотроса длиной 5 км отводится 5,41 смены. Одна смена длится 8 ч. При этом собственно раскатка грозотроса занимает 25% от всего отведенного на его подвеску времени. Таким образом, подвеска одной строительной длины оптического кабеля в грозотросе (OPT-GW) длиной в 5 км составляет около 11 ч. В целях упрощения, при учете процессов строительства кабельной линии ограничимся подвеской кабеля, полагая, что именно этот технологический процесс вносит основной вклад в остаточные напряжения в волокнах ОК.

Чтобы учесть вклад в деградацию ОВ процессов производства кабеля воспользуемся данными, представленными в работе [15]. Данные сведены в табл.2. Как следует из таблицы, основной вклад в остаточные напряжения в волокне при производстве вносит скрутка модулей в сердечник. Это позволяет в целях упрощения ограничиться здесь учетом технологических процессов, представленных в табл.2, пренебрегая последующими операциями изготовления кабеля, встроен­ного в грозотрос.

Будем считать, что тестирование выполнено через девять лет после ввода кабеля в эксплуатацию. И пусть по результатам измерений получена оценка остаточного напряжения в оптическом волокне σa=0,1%. Для вышеуказанных условий выполним расчеты по формулам (14) и (20) для рассмотренных сценариев. Результаты вычислений приведены на рис.3 и 4.

Как следует из этих графиков, разные сценарии дают разные оценки, хотя и примерно одного порядка. При этом учет случайного характера технологических процессов дает увеличение оценок вероятности повреждения кабеля более чем на порядок. Хотя, следует отметить, что для рассматриваемого примера во всех случаях срок службы с требуемыми значениями вероятности безотказной работы превышает 25 лет. Это согласуется с результатами обследования образца кабеля после девяти лет эксплуатации, представленными для данного примера в [36–37].

Заключение
Представленный выше анализ, на взгляд авторов, позволяет сделать следующие выводы.
Для повышения точности прогнозов срока службы ОК, введенного в эксплуатацию, необходимо учитывать всю совокупность данных о кабеле и линии связи, включая статистические характеристики технологических процессов изготовления кабеля, строительства и технической эксплуатации кабельной линии, статистику повреждений кабеля, данные мониторинга и результаты измерений оценок остаточных напряжений в оптических волокнах и оценок их состояния.

Предложенное решение для учета случайного характера технологических процессов изготовления ОК, строительства и технической эксплуатации кабельной линии позволяет более корректно оценивать срок службы и вероятность безотказной работы оптического кабеля, введенного в эксплуатацию. Однако оно требует сбора статистических данных для отдельных типов ОК и способов их прокладки, включая характеристики трансфера нагрузки от кабеля к волокну. Кроме того, требуется разработка методики определения параметра Парето и собственно его определение для конкретных условий.

Для повышения достоверности прогноза срока службы ОК на линии, введенной в эксплуатацию, нужны измерения распределений растягивающих напряжений в оптических волокнах и распределений радиусов изгиба (кривизны) ОВ вдоль кабеля. Для этого необходимы соответствующие полевые приборы и, следовательно, их разработка.
И наконец, для точных прогнозов срока службы ОК на линии, введенной в эксплуатацию, необходимы оценки состояния ОВ в кабеле. А это, в свою очередь, требует проведения поисковых научно-исследовательских работ и разработки методов и средств неразрушающего контроля оптических волокон в кабеле непосредственно на линии связи.

Hyperline FO-MB-IN-50-48-LSZH-OR Кабель волоконно-оптический 50/125 (OM2) многомодовый, 48 волокон, безгелевые микротрубки 1.1 мм (micro bundle), для внутренней прокладки, LSZH, нг(А)-HF, -30°C – +70°C, оранжевый

* Данный товар поставляется под заказ. Сроки доставки могут быть увеличены. Подробную информацию уточняйте у менеджера после оформления заказа.

• Самовывоз в день заказа
• Бесплатная доставка от 30 тысяч рублей
• Свой склад
• Профессиональный дистрибьютор СКС

Бесплатно доставим по Москве и Московской области Подробнее
Принимаем наличную и безналичную оплату от физических и юридических лиц.
Принимаем к оплате кредитные и дебетовые карты в кассовом узле на территории складского комплекса
Оплата курьеру наличными не предусмотрена.
Краткое описание

Кабель со свободной укладкой волокон в безгелевых (dry design) микротрубках.

Кабель со свободной укладкой волокон в безгелевых (dry design) микротрубках. Содержит 4, 6, 8 или 12 микротрубок по 2, 4, 6 или 12 оптических волокон в первичном акриловом покрытии 250 мкм. В кабеле используется либо типовое оптическое волокно (одномодовое или многомодовое), либо одномодовое волокно SMF-28® Ultra (G652.D) с минимальными потерями на изгибах малого радиуса. Максимальная емкость кабеля 144 волокна. Микротрубки (micro bundle) свободно свиты вокруг центрального диэлектрического силового элемента. Конструкция усилена упрочняющими арамидными нитями. Внешняя оболочка соответствует требованиям для прокладки в стояках, выполнена из малодымного безгалогенного компаунда, не распространяющего горение (LSZH).

Код товара:	51136
Основные характеристики
Тип оптического волокна:	MM 50/125 (ОМ2)
Количество волокон:	48 волокон
Защитное покрытие волокна:	микротрубка из малодымного безгалогенного компаунда (LSZH)
Упрочняющие элементы:	защитный покров из упрочняющих арамидных нитей
Силовой элемент:	центральный диэлектрический элемент из стеклопластика (FRP)
Материал внешней оболочки:	LSZH (малодымный безгалогенный компаунд)
Внешний диаметр:	7.2 мм
Цвет:	оранжевый
Среда эксплуатации:	внутри помещений (indoor)
Диаметр центрального силового элемента в оболочке:	2.1 мм
Общие характеристики
Конструкция кабеля (микротрубки х волокна):	8х6
Диаметр микротрубки:	1.1 мм
Габариты и вес
Масса 1 км кабеля:	50.5 кг
Длина кабеля в упаковке:	2000 м
Эксплуатационные характеристики
Температура эксплуатации:	-30 °С . +70 °С
Температура монтажа:	-10 °С . +50 °С
Допустимое растягивающее усилие (монтаж):	1500 Н
Допустимое растягивающее усилие (эксплуатация):	900 Н
Изгибоустойчивость:	25 циклов
Минимальный радиус изгиба (монтаж):	113 мм
Минимальный радиус изгиба (эксплуатация):	65 мм
Стойкость к раздавливающим усилиям:	400 Н/см
Ударопрочность:	3 Н*м
Срок службы:	Минимальный срок службы для кабелей в оболочке из термопластичной композиции, не содержащей галогенов, составляет 15 лет. Фактический срок службы кабелей определяется техническим состоянием кабеля. Срок службы исчисляется с даты изготовления кабеля.
Вес:	0.036 кг
Объем:	0.000033 м 3

Бесплатно доставим по Москве и МО

Москва

Заказы стоимостью от 30 000 руб. по Москве + 5 км от МКАД, 5 дней в неделю (кроме субботы и воскресенья) – бесплатно. При сумме заказа менее 30 000 руб. – 1000 руб.

Московская область

Заказы стоимостью свыше 150 000 руб. по Москве и Московской области в пределах А107/ЦКАД, 6 дней в неделю (кроме воскресенья) – бесплатно. При доставке в Московскую область заказов на сумму менее 150 000 руб. стоимость доставки 1000 руб. + 30 руб. за км.

Внимание! Бесплатная доставка по Московской области за пределами А107/ЦКАД в рабочий день оформляется для заказа от 250 000 руб. При меньшей сумме заказа бесплатная доставка товара осуществляется до транспортной компании в г. Москве.

Наши правила доставки

Мы передадим вам груз только при наличии печати или доверенности.
Если товар доставили, но вы не забрали груз, повторная доставка заказа оплачивается дополнительно.

Доставка осуществляется до «подъезда» и не включает в себя услуги по разгрузке и подъему товара.

Выгрузка товара должна быть произведена не позднее 20 минут с момента подачи машины, (в центральной части города – не позднее 10 минут).

Грузополучатель должен обеспечить возможность беспрепятственного подъезда транспортного средства к месту разгрузки.

Доставка в регионы России

Доставка заказов осуществляется до терминалов следующих транспортных компаний в г. Москве (регулярные отправки — бесплатно):

Транспортная компания	График отправок	Скидка
ООО «Байкал-Сервис ТК»	ежедневно	—
ООО «Центр автомобильных перевозок» (ЦАП)	ежедневно	—
ООО «ПЭК ЮГ»	ежедневно	—
ООО «Деловые линии»	ежедневно	—
ООО «ЖелДорЭкспедиция»	ежедневно	—
ООО «Рейл Континент М»	ежедневно	—
ООО ТК «КАШАЛОТ»	ежедневно	—

Доставка заказа стоимостью свыше 30 000 рублей:

• СервисТрансКаргоООО
• ТК Стеил

• ЖелдорАльянсТК
• Желдордоставка (Пальмертэк)
• ООО «ТРАНСКАРГО»

Исследование вопросов старения оптического волокна

Волоконно-оптические кабели применяются в России вот уже более двух десятков лет и соответственно некоторые думающие люди начинают задаваться вопросами: «Теоретически срок службы волоконно-оптических кабелей составляет 25 лет, а как эта цифра согласуется с практикой? Придется ли в скором будущем менять кабели, проложенные в 90-х годах? Сталкивался ли кто-нибудь с выходом оптики из строя из-за старости?»

Действительно, цифра в 25 лет фигурирует в технических условиях компаний-изготовителей оптического кабеля. Несмотря на то, что кабельная промышленность постоянно развивается, разрабатываются новые материалы для кабелей, значение в 25 лет остается пока неизменным. Как в новых технических условиях, так и в старых, (например ТУ К04.037-98 ООО «Сарансккабель-Оптика» от 1998 г.) фигурирует цифра 25.

Важно еще отметить, что срок службы устанавливают в ТУ на кабели конкретных марок. В зависимости от конструкции кабеля и области его применения значения срока службы может варьироваться от 2 до 45 лет (что утверждено в ГОСТ Р 52266-2004). Например, для оптических кабелей связи производства ЗАО «ОКС 01» (г. Санкт-Петербург) указывается срок службы 40 лет. Не стоит путать указываемый производителями минимальный срок службы 25 лет с гарантийным сроком. Последний, как правило, составляет 2 года со дня ввода в эксплуатацию и его исчисляют с даты ввода кабеля в эксплуатацию, но не позднее 6 месяцев с даты реализации кабеля заводом-изготовителем.

На сайте Интегра-Кабель можно найти следующую фразу, встречающуюся также и в ТУ: «Срок службы оптических кабелей, включая срок хранения, при соблюдении указаний по монтажу и эксплуатации и при отсутствии воздействий, превышающих указанные в технических условиях, не менее 25 лет». В данной фразе стоит обратить внимание на следующие два момента. Во-первых, заявленный срок службы кабеля будет порядка 25 лет только при соблюдении всех технических режимов изготовления ОВ, при соблюдении технологии прокладки и монтажа кабеля, а также при обеспечении должной защиты волокон от атмосферно-климатических и механических воздействий в процессе эксплуатации. Напомним, что на оптический кабель могут влиять циклическая смена тем­пературы, плесневые грибы, ро­са, дождь, иней, соляной туман, солнечное излучение и др. факторы.

Во-вторых, в срок службы 25 лет входит срок хранения кабеля на барабане. Согласно тем же техническим условиям, минимальный срок сохраняемости кабелей при хранении в отапливаемых помещениях – 25 лет; в полевых условиях под навесом – 10 лет.

Для тех, кто с оптикой особо не знаком, поясним вкратце первый момент: как механические нагрузки, воздействующие на кабель, а значит потенциально и на волокно, влияют на срок службы последнего. Стекло принято считать очень хрупким материалом, не способным выдерживать различные механические воздействия: растяжение, изгиб и т.д. Если мы возьмем стеклянный цилиндр, например лампы дневного освещения, очевидно, гнуться он не будет. Однако в силу своих микроскопических размеров, стеклянные волокна довольно хорошо изгибаются. Также волокна достаточно прочны на растяжение. Предел прочности волокна на разрыв превосходит ту же величину для стальной нити идентичного размера. Более того, медный проводник должен иметь вдвое больший диаметр, чтобы обеспечить тот же предел прочности, что и волокно.

Основная причина, обуславливающая хрупкость волокна – наличие микротрещин на поверхности и дефектов внутри волокна. При этом поверхностные трещины более существенны (Рис. 2). Они могут возрастать под воздействием нагрузки, приложенной к волокну (волокно подвергается нагрузкам во время производства кабеля, его прокладки, монтажа и дальнейшей эксплуатации).

Теоретическая прочность волокна на растяжение составляет 20 ГПа (или 20 кН/мм2). В реальности из-за различных дефектов, прочность намного ниже – около 5 ГПа (или 5 кН/мм2). Чтобы проверить, насколько данное значение соответствует действительности, был проведен эксперимент, целью которого являлось определение значений предельно допустимой нагрузки на разрыв современных волокон G.652 и G.657. Сразу стоит отметить, что эксперимент проводился на «бытовом уровне», без применения высокоточного выверенного измерительного оборудования. Поэтому о высокой точности полученных результатов мы не говорим. В качестве движущей силы выступал энтузиазм, измерительная установка собиралась «на коленке». Конечно, подобные испытания проводятся при изготовлении волокон, однако эти сведения нам недоступны. Эксперимент заключался в следующем. Были взяты 20 отрезков волокна серии G.652 SMF28+ Conring inc. (рис. 3) и 10 отрезков волокна серии G.657. Для каждого образца измерены значения предельно допустимой нагрузки на разрыв.

Рис. 3 Волокна серии G.652 SMF28+ Conring inc.

После серии испытаний и расчетов погрешностей получилось, что среднее значение предельно допустимого растягивающего усилия оптического волокна G.652 Сorning составляет 57,202 ± 1,170 Н, среднее значение предельно допустимого растягивающего усилия волокна G.657 – 62,8 ± 0,2 Н. По данным результатам можно сделать вывод о том, что волокна G.657 несколько прочнее на разрыв оптических волокон G.652. Данный результат объясняется наличием в конструкции ОВ G.657 плотного буферного покрытия. Если данный эксперимент вызвал у вас интерес, в будущем могу представить его со всеми подробностями.

С влиянием механических нагрузок на прочность волокна вроде все предельно понятно, но почему в срок службы кабеля входит срок хранения. Неужели волокно портится со временем, даже если не эксплуатируется?

Дело в том, что помимо механических воздействий, на срок службы волокна также влияют температурные изменения, химические воздействия, перепады влажности и многие другие факторы. Все они также приводят к появлению дефектов.

Таким образом, для ответа на вопрос, сколько прослужит оптический кабель, необходимо изучить степень влияния на волокно множества факторов. Поэтому далее будем рассматривать данный вопрос поэтапно с разных сторон. Начнем с вопроса, как старость волокна влияет на его предельную прочность на разрыв.

Исследование предельной прочности на разрыв старого волокна

Данное исследование проводили не так давно в компании Corning. Требуемая прочность волокна гарантирует возможность его эксплуатации.

Для проведения такого рода исследования необходимо искусственно состарить волокна. Старение волокон в лаборатории – это процесс, посредством которого волокно содержится в условиях повышенной температуры и влажности, с целью ускорения процесса старения и образования на его поверхности микроскопических дефектов.

В данном эксперименте целью испытания волокон на прочность является получение предельных значений на разрыв. Распределение значений прочности на разрыв волокна зависит от длины образца, скорости растяжения и условий окружающей среды. Результаты представляют в виде статистического распределения. Испытание волокон производится после выдержки образцов в специальной камере искусственного климата при заданной температуре и влажности.

Описание проведения эксперимента

Приведем описание климатических условий, которые создавались в лабораторной камере для преднамеренного старения волокна. Процесс ускорения старения проходил в два этапа: в климатической камере и в естественных условиях.

Лабораторные испытания содержали следующие этапы:

1) в течение 15 дней кабель содержался в условиях циклического изменения температуры, пиковое значение достигало 70°C;

2) на 7 дней кабель погружался в воду, температура воды 80°C;

3) 5 недель хранения кабеля в условиях повышенной температуры и влажности (при относительной влажности 94% и температуре 80°C).

Старение в условиях естественной окружающей среды: кабель был намотан на деревянной катушке и хранился без какой-либо защиты на открытом пространстве более 2 лет.

Такое комбинированное воздействие методов ускорения процесса старения волокон в лаборатории и под действием окружающей среды можно считать достаточно серьезным. Это подтверждает тот факт, что в результате данных манипуляций полностью разрушился барабан и перед тестированием необходимо было перемотать кабель на другую катушку.

Рис.4 Конструкция тестируемого кабеля

Для тестирования были выбраны волокна из тех участков кабеля, которые были наиболее удалены от оси кабельного барабана, т.е. которые непосредственно контактировали с внешней агрессивной средой.

От тестируемого кабеля были отрезаны куски длиной приблизительно два метра, из которых были аккуратно извлечены волокна. С волокон был тщательно удален гидрофоб тканью Kimwipe пропитанной D-гелем. После очистки все волокна были подвешены вертикально. Данные работы производились при относительной влажности воздуха 45% и температуре 23°C.

Тестирование на прочность было выполнено с помощью стандартной измерительной установки. Число экземпляров – 15. Расчетная длина волокон – 0.5 метра, скорость растяжения – 70% от длины волокна в минуту. Климатические условия – относительная влажность 45%, температура 23°C.

Результаты тестирования волокон на прочность приведены в Таблице 2.

Таблица 2 – Результаты тестирования волокон на прочность

Как видно из таблицы, для разных образцов значения растягивающей нагрузки на разрыв имеют небольшой разброс. Среднее значение для стандартных волокон составляет 545 кгс/мм2 (5.35 ГПа), что соответствует требованиям. Таким образом, можно сделать вывод, что старение кабеля не сильно ухудшило прочности волокон. Данная величина находится в допустимых пределах и волокна пригодны для дальнейшей эксплуатации.

Заключение

Созданные условия по старению волоконно-оптического кабеля сильно не ухудшили свойства волокна по прочности на разрыв. Полученные значения считаются допустимыми. Данные результаты говорят о том, что кабельные компоненты хорошо выполняют свои защитные функции ОВ от ускоренного старения.

Некоторые монтажники утверждают, что в работе им попадались оптические кабели 93-94 годов изготовления и прокладки, которым особо ничего не сделалось, и они продолжают работать. Другим попадались старые кабели, модули которых буквально рассыпались в руке. Конечно, многое зависит от производителя кабеля, от применяемых им материалов для кабеля, их качества, от соблюдения технологий монтажа и др. В общем, вопрос старения ВОЛС является довольно многопрофильным. Вряд ли кто-нибудь сможет сказать определенно, насколько с каждым годом увеличивается затухание в волокне. В данной статье затронута только небольшая часть этой проблемы. В будущем планируется рассмотреть влияние климатических факторов на другие параметры волокна и срок его службы. Если у вас есть какой-либо опыт в данном вопросе или интересные примеры, можете поделиться ими здесь с коллегами.