《電子技術(shù)應(yīng)用》
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抗彎光纖的可靠性分析
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摘要:   在FTTH建設(shè)中,由于入戶光纜被安裝在擁擠的管道中,或者經(jīng)過多次彎曲后被固定在接線盒和插座等狹小空間的線路終端設(shè)備中,為了滿足彎曲附加損耗的要求,入戶光纜主要采用滿足G.657的抗彎曲單模光纖。
Abstract:
Key words :
  在FTTH建設(shè)中,由于入戶光纜被安裝在擁擠的管道中,或者經(jīng)過多次彎曲后被固定在接線盒和插座等狹小空間的線路終端設(shè)備中,為了滿足彎曲附加損耗的要求,入戶光纜主要采用滿足G.657的抗彎曲單模光纖。

  除了對彎曲附加損耗的要求之外,G.657光纖在小彎曲半徑下的機(jī)械性能也是其在實際使用過程中必須關(guān)注的一個問題。一般情況下,光纖的彎曲半徑越小,其所受的張應(yīng)力和壓應(yīng)力也就越大,長期處于小彎曲半徑狀態(tài)下的光纖,如果其機(jī)械性能無法得到保證,那么光纖將會在使用過程中出現(xiàn)斷裂的情況,這將會給系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果。

  1. 網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)故障

  對于網(wǎng)絡(luò)可靠性的分析,我們假設(shè)一個簡單的網(wǎng)絡(luò),如圖1所示,這個網(wǎng)絡(luò)由1000 芯的配線光纜采用樹形結(jié)構(gòu)組成。

  按照運營商的安裝和客戶接續(xù)模式,各個光纖或各個光纖組存放在主配線光纜或分配線光纜的存放盒內(nèi)。為了簡化并考慮一種最壞情況,假定全部1000 條光纖在每個獨立的光纖鏈路內(nèi),并經(jīng)過5個有光纖存放盒的光配線箱。

  圖1簡化的FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  Fig.1 Topological of FTTH Network

  在這個特定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,每個單個光纖存放盒20 年的故障率0.001%會引起20 年內(nèi)整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有一次單個自發(fā)中斷的概率為5%。這個概率與在20 年運行壽命期內(nèi)網(wǎng)可能出現(xiàn)的其他故障的概率相當(dāng)。它的根據(jù)是由于鏈路重新配置或者由于光纜或分線盒損壞等其他原因引發(fā)的故障。對于大部分接入網(wǎng)的情況,可以假定由于自發(fā)的光纖斷裂引起的確定故障概率大大低于其他原因引起的故障概率。每個運營商要根據(jù)更精確的計劃外故障率統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定可接受的故障率。

  2.光纖可靠性的考慮

  不考慮光纖固有強(qiáng)度特性和光纖所處環(huán)境,確定每個存放盒故障率的主要參數(shù)是所存放光纖的長度和存放的彎曲半徑R??s短存放光纖長度對降低故障率有正的效應(yīng),而減小存放彎曲半徑對降低故障率有負(fù)的效應(yīng)。對具有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的篩選應(yīng)力和常規(guī)篩選測試性能的光纖,采用具有更詳細(xì)的IEC/TR 62048壽命模型得出20年壽命的最大存放長度是光纖彎曲半徑的函數(shù),對不同靜態(tài)應(yīng)力侵蝕敏感系數(shù)n(疲勞參數(shù))值的結(jié)果如圖2 所示。

  圖2對各種疲勞參數(shù)n,抗彎曲光纖的最大存放長度

  Fig.2 Maximum Storage Length of Bend Insensitive Fiber

  如IEC 60793-2-50和Telcordia通用要求GR-20-CORE所述,n = 18的值是最小值。例如,每個存放盒的存放長度是100 cm,即每一條單個光纖為2 × 50 cm,按照保證的n值,彎曲半徑能夠從現(xiàn)行的30 mm降低到15 mm甚至9 mm 而不會降低20 年內(nèi)每個存放盒0.001%故障率。

  另一個存放點在光纖處理系統(tǒng)的入口和出口。要求小容積的光纖接入網(wǎng)部件不僅與存放面積有關(guān),也與入口和出口的最小彎曲半徑有關(guān)。這種影響可從幾個方面考慮。假定為了將光纖引入和導(dǎo)出存放區(qū),每個存放盒需要有四個附加的90 度彎曲。另外假定這些附加彎曲引起的附加故障率應(yīng)限制在每個存放盒可接受的0.001%故障率的10%以下,在表1的中間列指明由此產(chǎn)生的最小值。

  表1 非存放彎曲半徑的最小值

  在右邊一列,給出單個180 度不正確的彎曲的最小半徑。還有對于這種情況,假定每個單獨存放盒的最大附加故障率為0.1 × 0.001%。所有的數(shù)值與單個光纖處理相關(guān),給出了對應(yīng)三種不同疲勞參數(shù)n之值。

  3. 康寧ZBL抗彎光纖的可靠性分析

  在FTTH安裝中,4個90度轉(zhuǎn)彎認(rèn)為是盤繞一圈。表2是不同半徑下康寧ZBL抗彎光纖工作20年的可靠性分析。

  表2 不同半徑下康寧ZBL抗彎光纖工作20年的可靠性

  表2顯示即使在5mm的彎曲半徑,光纖的故障率仍然低于10ppm。對于完成安裝的FTTH項目,可以從這張表格來估算系統(tǒng)的可靠性:

  例如整個鏈路有20個90度轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎半徑為5mm,則相當(dāng)于5圈的盤繞,每圈的故障率為3 ppm,則轉(zhuǎn)彎的故障率為15(5x3)ppm。在光分纖箱和終端插座盒內(nèi)有30個360度盤繞,盤繞半徑為15mm,每圈的故障率為0.1 ppm,則盤繞的故障率為3 (30x0.1) ppm。

  在整個鏈路的光纖轉(zhuǎn)彎總故障率為18 ppm,在100,000個家庭的FTTH網(wǎng)絡(luò)中,在20年的使用壽命中,由于光纖小彎曲導(dǎo)致的故障不到2次。和其他的原因引起的故障比,可以忽略不計。

  4. 結(jié)論

  通過對康寧ZBL抗彎光纖的可靠性分析,說明抗彎曲光纖在FTTH的應(yīng)用,既滿足對彎曲附加損耗的要求,也滿足機(jī)械性能可靠性的要求。

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