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來源:百潤一舟(北京)光電科技有限公司 日期:2017-07-29 瀏覽次數:769次 文字:[大][中][小]
從寧漢工程看影響光纜壽命的三大原因
光纖光纜作為光通信產業(yè)的主要傳輸媒質,在行業(yè)經過近40年的高速發(fā)展之后,按照當初25年的設計使用壽命,如今已進入一個更新?lián)Q代的高峰時期。特別是在1988年~1998年期間建設的33000公里“八縱八橫”骨干光纖網絡,如今已服役超過20年,其使用壽命問題也引起了業(yè)界的高度關注。
國內外有關光纜壽命的研究分析報道比較多,但由于光纜在實際使用過程中受到的外部環(huán)境、內部質量方面差異性較大,因此壽命問題比較復雜。正因為如此,國內新版的YD/T 901、YD/T 769、YD/T 981系列光纜標準先后取消了有關壽命要求的描述。
烽火通信曾攜手中國電信湖北傳輸局對1987年開始建設的國內第一條長途干線寧漢工程光纜進行詳細的研究。實地考察湖北省內的線路狀況、查詢歷年纖改和維護記錄、對在用光纜進行實地鏈路測試、采用80×2.5G DWDM進行現有業(yè)務承載能力測試,并將當年的光纜大量取樣進行詳細分析,同時廣泛選取1995年~2001年期間生產的不同廠家的在用光纜進行對比研究,獲得了寶貴成果。
主要研究結論
針對直埋和管道光纜,在典型的華中地區(qū)氣象、地理環(huán)境條件下,若不考慮技術本身的進步造成的光纜淘汰和更新(如1995年前光纖無PMD要求),有以下結論。
1. 光纜的接續(xù)性能變化不大。寧漢光纜雖經過20多年的使用,光纖的一次接續(xù)成功率仍在93%以上,接續(xù)性能不影響維護工作。
2.光纜的傳輸性能變化趨勢。光纖的自然斷纖率可以忽略不計,其衰減指標會隨時間而劣化,在應用前期呈加速漸變的老化趨勢,經過約16年后,衰減值會長期保持一種老化后的穩(wěn)定狀態(tài)。光纖的色散、PMD變化與使用年限無必然聯(lián)系,經過多年使用之后,仍然能夠承載部分業(yè)務。
3. 老化表現形式與形成原因。光纜老化的主要表現為衰減增加以及部分保護材料失效。光纜老化是由光纖所受的應力狀態(tài)及應力變化引起的,不是由于氫損和光纖微裂紋引起的。光纜老化的原因主要是由制造環(huán)節(jié)造成的,包括光纜設計、光纜組成材料、光纖光纜工藝。
具體來說,對于國內普遍采用的層絞式室外光纜,光纖涂層、纖膏、松套管尺寸是光纜老化的直接原因。
一、光纖涂層的選材與拉絲工藝至關重要
光纖損耗增大的原因主要包括氫損、光纖裂化、光纖應力,通過實際檢測發(fā)現光纜中的光纖經過多年使用后,其幾何特性、機械特性、接續(xù)特性、光學特性等宏觀性能基本沒有發(fā)生變化,通過掃描電鏡等方法發(fā)現光纖沒有明顯的微裂紋等異?,F象。但光纖涂層狀況出現明顯差異,模量高、涂層緊密、剝離力大的光纖在1550nm、1310nm波長下衰減明顯增加。
二、油膏填充式設計有利有弊
纖膏是緊密接觸光纖的油性物質,是以礦物油或者合成油為基礎的混合物,對光纖起隔絕水汽和潤滑緩沖作用,通過肉眼觀察形態(tài)和測試油膏的氧化誘導期來評定纖膏性能。油膏氧化后其酸值增加可導致析氫增加,同時油膏氧化后對光纜結構的穩(wěn)定性有影響,導致屈服應力下降,這樣光纖在振動、沖擊、彎曲、溫差變化、地形地質變化等影響下會受到應力,減弱纖膏對光纖的緩沖作用,從而使光纜的可靠性下降。
纖膏與光纖直接接觸,它是光纖性能惡化的最重要的間接誘因。
通過對不同時期生產的在用光纜實際檢測發(fā)現,纖膏隨著時間的變化而緩慢變性。通常是先集結成小顆粒,然后逐漸揮發(fā)、分解、干涸。對于華中地區(qū)的直埋或管道光纜,纖膏開始發(fā)生明顯變性的典型時間為18年。
“實際上,早期的纖膏填充式設計除了對光纖起潤滑保護作用外,更重要的一點是油膏填充工藝便于控制和掌握。隨著全干式光纜技術的成熟,同時考慮到油膏變性后造成的危害,纖膏方式將逐漸被全干式技術所取代?!狈榛鹜ㄐ殴饫|專家如是說。
三、松套管尺寸過小使殘余應力增大
松套管尺寸對光纜壽命的影響更多體現在綜合應力方面。當尺寸過小時,在溫度變化、機械應力、填充物與光纖的相互作用等變化因素下,光纖所承受的應力得不到舒緩,進而使光纖衰減增大,產生老化現象。
總結
光纜壽命取決于光纜使用期的外部環(huán)境和光纜內部質量。外部環(huán)境中的溫度變化、水和潮氣以及地形地貌、日照、冰凌等自然條件我們無法改變,隨著敷設、維護方式的日益成熟和規(guī)范,減緩老化、延長使用壽命的外部環(huán)境條件已沒有多少挖掘空間和余量,因此,運營商在制定網絡建設規(guī)劃時,光纜的壽命管理應從設計選型、光纜制造入手。
設計選型上重點關注光纖所受的長期應力狀況,光纜結構方面以層絞式為主,逐步試用、推廣在接續(xù)維護成本及長期壽命方面占優(yōu)勢的全干式光纜。
從制造角度上考慮,目前的相關標準以及技術規(guī)范比較成熟,護套料、金屬帶、鋼絲、松套管(PBT)、纖膏、纜膏等光纜主材大部分可以通過物性指標進行檢測分析其可靠性,越靠近光纖的材料越應重點關注。制造工藝控制上重點關注機械、環(huán)境性能試驗過程中的衰減及光纖應力變化趨勢.
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