Прогнозирование и контроль
надежности ВОЛС
Оптическое волокно постепенно
становится ключевым элементом построения
современных линий связи. При этом важным
требованием, предъявляемым к ВОЛС, является
требование к их долговечности. Однако для
увеличения срока службы оптического волокна
необходимо выполнить ряд условий в процессе его
производства, строительства и эксплуатации.
Главное из них – отсутствие механических
напряжений, которые могут возникать в волокне.
Возможные причины появления механических
напряжений внутри оптического волокна:
Нарушение технологического процесса производства
оптоволоконного кабеля.
 В
результате нарушения технологии изготовления
заготовки или в процессе вытяжки волокна, в
световоде могут возникнуть локальные вмороженные
неоднородности кварца, которые и являются
центрами внутренних напряжений. Подобные
напряжения делают оптическое волокно уязвимым
даже к небольшим по амплитуде вибрациям или
изгибам. Кроме того, могут иметь место нарушения
в технологии производства самого кабеля, в
результате чего условие свободной укладки
волокон в модулях может быть нарушено.
 В
этой связи хочется обратить внимание, что
использующийся многими кабельными заводами метод
фазового набега для контроля механического
напряжения оптических волокон в кабеле дает не
корректные результаты. Это можно увидеть из
результатов теста, который проводила компания
Swisscom. На левом графике приведены значения,
полученные методом фазового набега, на правом –
измеренные бриллюэновским рефлектометром. Видно,
что значения на левом графике могут быть гораздо
ниже, чем реальное распределенное локальное
напряжение. Это связано с тем, что кабель на
подобной установке испытывает различное
натяжение (нагрузку) на катушке и на прямых
участках, в то время как метод фазовой модуляции
дает усредненное значение напряжения волокна.
Нарушение норм, регулирующих
процессы прокладки оптического кабеля.
 К
сожалению, избежать оплошностей и ошибок при
прокладке кабеля невозможно. Все изгибы кабеля с
радиусом меньше рекомендованной величины,
различного рода защемления или неправильный
крепеж кабеля обернутся в итоге повышенным
натяжением волокна в кабеле и его
преждевременным разрушением.
Суточные перепады температуры окружающей среды.
 Так
как кварц, защитная оболочка волоконного кабеля,
средства его крепежа, грунт и материалы
коммуникаций имеют различные коэффициенты
теплового расширения, то в случае резкого
перепада температуры могут возникать
существенные напряжения внутри световода из-за
неравномерного расширения соприкасающихся
материалов. В результате большие среднесуточные
колебания температуры окружающей среды могут
привести к разрушению волокна.
Различного рода деформации грунта.
 Значительная
часть современных коммуникаций связи на
сегодняшний день проложена под землей.
Соответственно различного рода деформации
грунта, появившиеся по той или иной причине,
будут влиять на возникновение напряжений в
волокне. Даже незначительные подвижки слоев
грунта могут оказаться фатальными для
целостности волоконного кабеля и привести к
обрыву волокон в нем.
Просаживание канализационных ходов телефонной
линии.
При прокладке волоконно-оптического кабеля в
городской черте широко используются
канализационные коммуникации, которые в свою
очередь подвержены деформациям в результате,
например, просадки грунта. Так как кабель внутри
них обычно жестко фиксируется, то в результате
деформаций канализационных ходов могут возникать
локальные деформации оптических волокон.
Возникшие напряжения неминуемо приведут к обрыву
световодов.
Обледенение подвесных кабелей.
 В
последнее время все более популярным становится
метод прокладки ВОЛС с подвешиванием
волоконно-оптического кабеля на телеграфных и
высоковольтных столбах линий электропередач. Как
и в случае с обычным электропроводом, возникает
проблема, связанная с обледенением определенных
участков кабеля в зимний период. Соответственно
натяжение волокна под весом льда будет причиной
появления напряжений внутри световода, которые
могут оказаться необратимыми и значительно
сократить срок службы волокна.
Просаживание фундаментов высотных зданий,
мостов, эстакад и прочих инженерных сооружений.
 Проблемы,
аналогичные описанным выше, возникнут с волокном
в случае просаживания фундаментов инженерных
строений или при деформации их отдельных частей.
В данном случае оптический световод может
выступать в роли сенсора подобных деформаций.
Имея соответствующее измерительное оборудование,
по характеру возникших напряжений внутри волокна
можно судить о масштабе и опасности деформаций.
Повышенное натяжение волокна
в кабеле вызывает деградацию его прочностных
характеристик, что в конечном итоге приводит к
разрыву волокна. Даже незначительное увеличение
натяжения волокна может привести к многократному
уменьшению его срока службы.
Вдумайтесь: время жизни волокна в нормальных
условиях эксплуатации (при относительном
удлинении волокна меньше 0,3 %) составляет 25
лет и более, в то время как уже при
относительном удлинении 0,6 – 0,7% разрыв
волокна произойдет в течение 1 (одного)!!! года.
Таким образом, надежность волоконно-оптических
линий связи невозможно оценить, не имея
достоверной информации о натяжении волокна в
кабеле.
Необходимо, однако, отметить, что зачастую все
вышеперечисленные явления являются относительно
медленными во времени процессами. И с момента
появления напряжений в волокне до момента обрыва
пройдет не один месяц, а возможно и год. За этот
промежуток времени можно не только обнаружить
проблему, но и устранить ее, имея
соответствующее измерительное оборудование.
Обычные оптические рефлектометры не в состоянии
определить натяжение волокна, поскольку величина
оптических потерь при возникновении напряжений в
световоде, как правило, остается в пределах
нормы вплоть до момента наступления необратимых
изменений в нем.
|
