Насколько устойчивы микрокабели, продуваемые воздухом, к колебаниям температуры?

Воздушные микрокабели (ABMC) стали революционным решением в современных оптоволоконных сетях. Они предлагают гибкость, масштабируемость и экономичность при развертывании, особенно в городских условиях, где пространство ограничено. Однако серьезной проблемой для инженеров, проектировщиков сетей и операторов является как эти кабели ведут себя при перепадах температуры . Понимание термической устойчивости микрокабелей с воздушной продувкой необходимо для обеспечения долгосрочной надежности сети и предотвращения дорогостоящих сбоев.

1. Понимание пневматических микрокабелей

Микрокабели с воздушной продувкой — это тип оптоволоконного кабеля, предназначенный для прокладки оптических волокон внутри полого микроканала. В отличие от обычных оптоволоконных кабелей, в которых волокна встроены непосредственно в защитную оболочку, в кабелях ABMC используется система установки выдувного волокна , что позволяет вставлять или заменять волокна, не снимая сам кабель. Ключевые преимущества включают в себя:

• Минимальные сбои при обновлении сети
• Высокая плотность волокон в небольших воздуховодах
• Легкость будущего расширения без обширных земляных или монтажных работ.

Учитывая эти преимущества, ABMC все чаще используются в телекоммуникациях, центрах обработки данных и проектах FTTH (оптоволокно до дома). Однако их небольшой размер и легкая конструкция означают, что термические напряжения могут повлиять на их производительность иначе, чем на обычные оптоволоконные кабели. .

2. Как температура влияет на оптоволоконные кабели

Колебания температуры могут влиять на оптоволоконные кабели несколькими способами:

1. Расширение и сжатие материала :
   Все материалы кабелей расширяются и сжимаются при изменении температуры. Для оптоволоконных кабелей это включает в себя оболочку, буферные трубки и сами волокна. Чрезмерное расширение или сжатие может привести к микроизгибам, что может привести к увеличению затухания сигнала.

2. Механический стресс :
   Быстрые изменения температуры могут вызвать напряжение между слоями кабеля. В жестких или плохо спроектированных кабелях это напряжение может привести к растрескиванию или деформации.

3. Характеристики сигнала :
   Волоконная оптика чувствительна к изгибу и нагрузкам. Сжатие оболочки кабеля, вызванное температурой, может слегка сгибать волокна, что приводит к увеличению вносимых потерь.

4. Проблемы при установке :
   Чрезвычайно низкие температуры могут сделать микрокабели жесткими, и их будет труднее продуть через воздуховоды, а очень высокие температуры могут сделать их мягкими, что приведет к потенциальному повреждению во время установки.

3. Состав материала микрокабелей, продуваемых воздухом

Температурная стойкость ABMC во многом зависит от состава их материала. Ключевые компоненты включают в себя:

3.1. Внешняя куртка

• Обычно изготавливается из полиэтилен высокой плотности (HDPE) или малодымный безгалогенный (LSZH) материалы.
• HDPE обеспечивает превосходную гибкость в холодных условиях, сохраняя свою форму при температуре до -40°C.
• LSZH часто используется внутри помещений, он способен выдерживать температуру до 70°C без деградации.

3.2. Микропроводная трубка

• Полая трубка, внутри которой выдуваются волокна, предназначена для поддерживать постоянный внутренний диаметр даже при перепадах температуры.
• Большинство микроканалов изготавливаются из полиэтилен или полипропилен со стабилизаторами УФ-излучения для использования на открытом воздухе, способными выдерживать температуру от -30°C до 70°C в обычных условиях, а в некоторых случаях и до 85°C для условий с высокой температурой.

3.3. Оптические волокна

• Сами волокна изготовлены на основе кремнезема и устойчивы к экстремальным температурам.
• Защитные покрытия на волокнах (акрилатные или двухслойные покрытия) предназначены для сохранения гибкости и предотвращения микроизгиба в диапазоне от -40°C до 85°C.

4. Лабораторные испытания и стандарты

Производители ABMC проводят строгие испытания, чтобы гарантировать устойчивость к температурным воздействиям:

• Термические циклические испытания : Кабели подвергаются повторяющимся циклам высоких и низких температур для имитации сезонных и ежедневных колебаний.

• Тепловое старение : Длительное воздействие повышенных температур для оценки деградации материала.

• Испытания на холодный изгиб : оценивает гибкость кабеля при низких температурах, чтобы гарантировать, что волокна не сломаются во время установки или эксплуатации.

• Соответствие стандартам :

  • IEC 60794: Международный стандарт для оптоволоконных кабелей, включая температурные характеристики.
  • ITU-T G.657: Рекомендации для волокон, нечувствительных к изгибу, которые помогают поддерживать производительность при термических нагрузках.

Эти испытания предоставляют данные о максимальных рабочих температурах, ожидаемой производительности с течением времени и запасах безопасности для установки в экстремальных климатических условиях.

5. Практическая термостойкость ABMC.

Согласно проектированию материалов и лабораторным испытаниям, микрокабели с воздушной продувкой обычно выдерживают:

Эти диапазоны делают ABMC подходящими для:

• Наружные городские и пригородные сети
• Развертывание внутри помещений с контролируемой температурой
• Регионы со значительными сезонными колебаниями

Важно отметить, что экстремальные условия за пределами этих диапазонов — например, при жаре в пустыне выше 90°C или арктическом холоде ниже -50°C — могут потребоваться специально разработанные кабели.

6. Рекомендации по установке в средах с переменной температурой

Даже если кабель рассчитан на широкий диапазон температур, методы установки существенно влияют на производительность :

1. Предварительное кондиционирование :

   • В очень холодную погоду кабели, возможно, придется согреть, чтобы улучшить гибкость при продувке.

2. Правильный выбор воздуховодов :

   • Микроканалы с низким тепловым расширением снижают нагрузку на кабели при перепадах температур.

3. Регулировка давления обдува :

   • Давление воздуха во время установки может потребоваться отрегулировать, чтобы компенсировать изменения жесткости материала, вызванные температурой.

4. Избегайте воздействия прямых солнечных лучей во время установки :

   • Высокие температуры во время установки могут временно смягчить кожух, что сделает его склонным к деформации при чрезмерном натяжении.

7. Долгосрочная надежность в переменном климате

Воздушные микрокабели предназначены для поглощать термическое напряжение с течением времени без значительного ухудшения производительности. Несколько факторов способствуют их долгосрочной надежности:

• Гибкая оболочка и буфер : Уменьшите микроизгибы, даже когда кабель расширяется или сжимается.
• Модульная конструкция : отдельные волокна можно заменить, не повреждая весь кабель, что сводит к минимуму время простоя.
• УФ-стабилизаторы : Микрокабели для наружного применения устойчивы к термическому и ультрафиолетовому излучению.
• Низкое водопоглощение : Предотвращает повреждение от циклов замораживания и оттаивания, особенно на открытом воздухе.

Полевые исследования показали, что АБМК в регионах с колебаниями температуры от -30°С до 50°С сохраняют низкое затухание сигнала и демонстрируют минимальный физический износ в течение десятилетия эксплуатации.

8. Стратегии смягчения последствий экстремальных температур

Для развертывания в экстремальных климатических условиях:

1. Холодный климат (от -40°C до -20°C) :

   • Используйте кабели с повышенной гибкостью при низких температурах.
   • Перед установкой предварительно прогрейте микроканалы или кабели.
   • Избегайте резких изгибов, чтобы снизить риск растрескивания волокна.

2. Жаркий климат (от 50°C до 85°C) :

   • Выбирайте кабели с термостойкой оболочкой.
   • Рассмотрите возможность затенения наружных воздуховодов, чтобы уменьшить солнечное нагревание.
   • Следите за тепловым расширением и нагрузкой на опорные конструкции.

3. Быстрые колебания температуры :

   • Используйте петли для провисания кабеля, чтобы компенсировать расширение/сжатие.
   • Регулярно проверяйте сегменты наружной сети на предмет признаков усталости материала.

9. Тематические исследования и эффективность на местах

Пример 1: Развертывание FTTH в городах

В европейском городе с зимними температурами до -25°C и летним максимумом до 35°C, датчики ABMC были установлены в предварительно проложенных микроканалах. Через пять лет:

• Производительность волокна оставалась стабильной.
• Никаких проблем с микроизгибами не наблюдалось.
• Расширение и сжатие компенсировались гибкостью воздуховода и кабеля.

Пример 2: Магистраль центра обработки данных

Центр обработки данных установил ABMC в помещениях с температурой от 18°C ​​до 27°C ежедневно. Колебания температуры имели никакого воздействия на качество сигнала, демонстрируя, что ABMC легко справляются с незначительными изменениями в помещении.

10. Заключение

Микрокабели с воздушной продувкой отличная устойчивость к температурным колебаниям , при условии, что они правильно указаны и установлены. Гибкая конструкция, высококачественные материалы и соответствие международным стандартам позволяют им надежно работать в широком диапазоне температур:

• Куртки из ПЭВП для наружного применения: от -40°C до 85°C.
• Куртки LSZH для помещений: от 0°C до 70°C.
• Волокнистые покрытия: от -40°C до 85°C.

Ключевые соображения по максимизации температурной устойчивости включают в себя: соответствующий выбор воздуховодов, методы установки и стратегии смягчения последствий для экстремальных климатических условий. . Благодаря этим мерам микрокабели с воздушной продувкой могут сохранять работоспособность в течение длительного времени, что делает их предпочтительным выбором для современных оптоволоконных сетей, которые требуют как масштабируемость и экологическая устойчивость .