Крайградска комуникационна мрежа, изцяло диелектричен, самоносещ оптичен кабел с по-ниска цена

Оптичният кабел АСУ е вариант на изцяло диелектричен самоносещ (ADSS) кабел, проектиран за сложни външни среди. Неговите параметри на производителност интегрират най-съвременни постижения в структурната механика, материалознанието и технологията за оптично предаване, широко използвани в надземната комуникация, интелигентните мрежи, железопътния транспорт и други сценарии. Следното систематично анализира основните му параметри от шест измерения: структурни параметри, оптични характеристики, механични свойства, адаптивност към околната среда, съвместимост с инсталацията и адаптивност на приложението.

I. Структурни параметри: Модулен дизайн и оптимизация на синергията на материалите. Оптичният кабел АСУ използва модулна структура от централна тръба + симетрични якостни елементи. Параметрите на всеки компонент са стриктно съгласувани, за да се постигне баланс между якост, тегло и цена.

Структура на основния кабел

Свободна тръба: Изработена от полибутилен терефталат (ПБТ) с дебелина на стената 0,3-0,5 мм. Вътрешният диаметър е проектиран според броя на влакнестите ядра (2,8 мм за 2-12 ядра, 3,5 мм за 12-24 ядра). Работният температурен диапазон е от -60℃ до +120℃ и може да издържи на деформация, причинена от многократно термично разширение и свиване. Свободната тръба е запълнена с тиксотропен водоустойчив гел (вискозитет ≥15000mPa·s), който остава течен дори при -40℃, за да се гарантира липсата на механично напрежение върху оптичните влакна.

Капацитет на оптичните влакна: Поддържа 2-24 едномодови оптични влакна (G.652D/G.657A1) или многомодови влакна (ОМ3/ОМ4). Разширяването на броя на жилата се постига чрез увеличаване на броя на тръбите (до 4 тръби, с общ брой жила 96). Отклонението на всяка тръба от централната ос е ≤0,1 мм, за да се осигури структурна симетрия.

Армировъчна система

Якостни елементи: Двуслоен стъклено-стъклен материал (стъклопластика) (полимер, подсилен с влакна), симетрично разпределен от двете страни на свободната тръба, с диаметър 2,0-3,0 мм. Външният слой е композитен материал от стъклени влакна/епоксидна смола (якост на опън ≥1400 МПа), а вътрешният слой е базалтови влакна/винил естерна смола (модул на еластичност ≥70 Среден успех). Двата материала постигат синергия на напрежението чрез обработка на интерфейса, с деформация ≤0,3% при дългосрочно натоварване.

Разстояние между укрепващите елементи: 8-12 мм (варира в зависимост от външния диаметър на кабела), осигуряващо балансирано напрежение от двете страни по време на огъване, за да се избегне едностранно счупване.

Структура на защитния слой

Влагоустойчив слой: Свободната тръба е обвита с алуминиево-пластмасов ламинат (АПЛ) с дебелина 0,12 мм. Използва се надлъжен процес на припокриване (ширина на припокриване ≥6 мм). Алуминиевият слой е с чистота 99,5%, а пластмасовият слой е модифициран ПП (точка на топене 165℃) със скорост на пропускане на водни пари ≤0,1 g/(m²·24h).

Обвивка: Външният слой е черен полиетилен с висока плътност (HDPE) с 2% въглероден черен агент, устойчив на ултравиолетови лъчи (размер на частиците ≤20nm). Твърдостта по Шор е D65±3, а удължението при скъсване е ≥300%. След потапяне в гореща вода с температура 85℃ за 168 часа, степента на запазване на якостта на опън е ≥90%.

Обобщаваща таблица на структурните параметри

Стандарт за изпитване на диапазона на стойностите на индекса (ИЕК)

Външен диаметър на кабела 6,8-11,5 мм (2-96 жила) ИЕК 60794-1-20

Тегло на устройството 95-210 кг/км ИЕК 60794-1-10

Якост на опън на якостния елемент ≥1400MPa ИЕК 61156-1

Ниво на Ултравиолетово устойчивост на обвивката Няма пукнатини след 1000 часа стареене под UVB лъчи 313nm ИЕК 60068-2-5

II. Оптични характеристики: Ниски загуби и висока стабилност

Оптичните характеристики на оптичния кабел АСУ се фокусират върху комбинацията от характеристики на предаване на влакна и структурна стабилност. Дизайнът на параметрите му е насочен към ниско затихване, ниска дисперсия и висока степен на защита от смущения, за да отговори на нуждите за предаване на сигнали на дълги разстояния и с висока честота.

Характеристики на затихване

Едномодово влакно (G.652D): Затихване ≤0.36dB/км при дължина на вълната 1310nm, ≤0.22dB/км при дължина на вълната 1550nm и ≤0.24dB/км при 1625nm (L-лента), всички по-добри от препоръката на МСЮ-T G.652 (1310nm ≤0.4dB/км).

Многомодово влакно (OM4): Затихване ≤2.5dB/км при дължина на вълната 850nm, с честотна лента 500MHz·км ≥4700MHz·км, поддържащо 10Gbps предаване на сигнал на разстояние до 550m, отговарящо на стандарта IEEE 802.3ae.

Влияние на температурата върху затихването: В диапазона от -40℃ до +70℃, вариацията на затихването при дължина на вълната 1550 нм е ≤0.05dB/км, много по-ниско от средното за индустрията от 0.1dB/км, което се дължи на буфериращия ефект на свободната тръба и гел.

Контрол на дисперсията

Дължина на вълната с нулева дисперсия: 1300-1324nm (G.652D), с наклон на нулевата дисперсия ≤0.092ps/(нм²·км). Стойността на дисперсията при прозорец 1550nm е 17ps/(нм·км), поддържайки предаване на сигнал от 100Gbps без ретранслатори за ≥80km (с модули за компенсация на дисперсията).

Дисперсия на поляризационния режим (ПМД): Коефициентът ПМД на кабелната връзка е ≤0,1 ПС/√км, с максимална стойност ≤0,5 ПС, което отговаря на изискванията на МСЮ-T G.650.2 за комуникация на дълги разстояния, осигурявайки поляризационна стабилност на високоскоростни сигнали (400 Гбпс и повече).

Производителност против смущения

Изцяло диелектрична структура (без метални компоненти): Затихване на електромагнитни смущения (ЕМИ) ≥80dB (10kHz-1GHz), ефективност на екраниране на радиочестотни смущения (Радиочестотна информация) ≥60dB, подходяща за полагане в близост до високоволтови електропреносни мрежи (110kV-500kV) без допълнителни екраниращи слоеве.

Покритие от влакна: Двуслоен акрилат (мек вътрешен слой, твърд външен слой) със сила на отлепване 1,5-3,5 N. Устойчивост на загуби, предизвикани от водород: След поставяне във водородна среда под налягане 1 банкомат за 168 часа, нарастването на затихването при 1550 нм е ≤0,05 дБ/км.

III. Механични свойства: Устойчивост на екстремни натоварвания и динамична стабилност (приблизително 600 думи)

Механичните свойства на оптичния кабел АСУ са основната му конкурентоспособност като самоносещ кабел. Проектирането на параметрите обхваща статично натоварване, динамична деформация, външно въздействие и други сценарии, за да се гарантира структурна цялост в сложни среди.

Якост на опън

Краткосрочно опъване (по време на монтаж): Максимално допустимото опъване е 1500-6000N (варира в зависимост от броя на жилата/модела). При това напрежение, опъването на влакната е ≤0,2%, а вариацията на затихването е ≤0,1dB (1550nm). Методът на изпитване е в съответствие с ИЕК 60794-1-21 (равномерно опъване до скъсване, като се регистрира опъването на кабела при скъсване на влакното).

Дългосрочно опъване (по време на работа): Номиналното дългосрочно опъване е 50% от краткосрочното опъване (напр. 3000N за 24-жилен АСУ). При това напрежение в продължение на 1000 часа кабелът няма трайна деформация и затихването на влакната остава непроменено, отговаряйки на изискванията за носеща способност за надземни участъци от 100-150 м (изчислено по уравнението на контактната мрежа, провисването в средата на участъка е ≤5% от участъка).

Производителност на огъване

Статично огъване: Минималният радиус на огъване по време на монтаж е 20 пъти външния диаметър на кабела (например 200 мм за кабел с външен диаметър 10 мм) и 10 пъти (100 мм) след монтажа. След 100 огъвания на този радиус (по 1 минута всеки път), вариацията на затихването на влакната е ≤0,1 дБ.

Динамично огъване: Циклично огъване с честота 1Hz и ъгъл на огъване ±90° за 1000 пъти, като влакното няма счупване, а стъпката на затихване е ≤0,2dB, подходящо за сценарии, изискващи честа корекция на маршрута (например по железопътни линии).

Устойчивост на смачкване

Издържайки радиално налягане от 2200N/100mm (еквивалентно на търкаляне с тежест от 500kg) за 1 минута, деформацията на външния диаметър на кабела е ≤20%, а вариацията на затихването на влакната е ≤0.1dB. След изпитването той се връща към първоначалната си форма без структурни повреди, отговаряйки на изискванията за устойчивост на натиск за директно полагане в земята.

Удароустойчивост и вибрации

Тест за удар: Чук с тегло 1,5 кг се пуска свободно от височина 1 м (енергия на удара 15 J), като точката на удара е на 1 м от съединението. След теста влакното няма счупване, а вариацията на затихването е ≤0,5 дБ (в съответствие с ИЕК 60794-1-23).

Вибрационен тест: Вибриране в честотен диапазон от 10-500Hz с амплитуда от 0,75 мм в продължение на 2 часа, вариацията на затихването на влакната е ≤0,1dB, подходящо за среди с високи вибрации, като магистрали и железопътни линии.

Торсионни характеристики

Издържайки на усукване от ±180°/m (половин усукване на метър кабел) в продължение на 10 минути, вариацията на затихването на влакната е ≤0,2dB, без разслояване на структурата, което отговаря на торсионното напрежение, причинено от наклона на терена по време на полагане над главата в планински райони.

IV. Адаптивност към околната среда: Устойчивост и надеждност при всякакви метеорологични условия (приблизително 600 думи)

Параметрите на околната среда на оптичния кабел АСУ са оптимизирани за сложни външни условия, обхващащи температура, корозия, повреди от вода, биологични повреди и други сценарии, осигурявайки 25-годишен проектен живот (стандарт Телкордия ГР-20).

Диапазон на температурна толерантност

Работна температура: -40℃ до +70℃ (краткосрочно може да издържи от -55℃ до +85℃). След 100 температурни цикъла (от -40℃ до +70℃, по 2 часа на цикъл) в този диапазон, обвивката на кабела няма пукнатини, а вариацията на затихването на влакната е ≤0,1dB.

Термично свиване: Когато се постави в пещ при 100℃ за 1 час, степента на свиване на дължината на кабела е ≤0,2%, като се избягва загубата на микроогъване на влакната, причинена от температурни промени.

Устойчивост на атмосферни влияния и корозионна устойчивост

Устойчивост на Ултравиолетово стареене: Изложена на ISO 4892-2 (тест за стареене с ксенонова лампа) в продължение на 1000 часа, степента на задържане на якостта на опън на обвивката е ≥80%, а степента на задържане на удължението при скъсване е ≥70%, без кредиране или напукване, подходяща за райони с голяма надморска височина (със силно ултравиолетово лъчение).

Корозия в солена мъгла: Поставен в камера със солена мъгла с 5% разтвор на NaCl, 35℃, pH 6,5-7,2 за 1000 часа, зоната на корозия на металните компоненти (ако има такива) е ≤5%. Изцяло диелектричният АСУ кабел няма риск от корозия и може да се използва в крайбрежни райони (в рамките на 5 км от бреговата линия).

Химична корозия: Издържа на потапяне в 5% концентрация на киселина (H₂така че₄) и алкални (NaOH) разтвори в продължение на 168 часа, обвивката не се подува (промяна на теглото ≤5%), а характеристиките на влакната остават непроменени, подходящ за замърсени среди като химически заводи и минни райони.

Водоустойчивост и водоустойчивост

Надлъжно блокиране на водата: Взема се кабел с дължина 1 м, единият край се запечатва и към другия край се прилага водно налягане от 0,1 МПа. Не се наблюдава просмукване на вода в рамките на 30 минути. Преждата, блокираща водата (съдържание на суперабсорбираща смола ≥30%), има коефициент на разширение ≥200%, образувайки гел бариера.

Радиално блокиране на водата: Прилага се водно налягане от 0,3 МПа от външната страна на кабел с дължина 1 м, без радиално просмукване на вода в рамките на 24 часа. Плътната комбинация от алуминиева лента АПЛ и обвивка постига пълна хидроизолация, подходяща за полагане над главата в дъждовни райони.

Защита срещу биологични и механични повреди

Устойчивост на гризачи: Обвивката съдържа 0,5% перметрин, с коефициент на отблъскване ≥90% срещу гризачи и зайци. В същото време обвивката има твърдост по Шор ≥D65, без проникващи повреди след тест за гризане (с метални зъби, симулиращи зъби на гризачи), подходяща за селски райони с честа активност на гризачи.

V. Инсталация и съвместимост на приложенията: Гъвкаво внедряване и съпоставяне на сценарии (приблизително 300 думи)

Параметрите за инсталиране на оптичния кабел АСУ са проектирани да бъдат леки, лесни за работа и съвместими с множество сценарии, за да се намалят трудността и разходите при изграждане.

Съвместимост с методите на полагане: Поддържа три метода: надземно (самоносещ, тип кука), тръбопроводно (с тръбно резбонарезно устройство) и директно заравяне (с брониран слой). При надземно полагане може да се фиксира със специални крепежни елементи (скоби за опъване, скоби за окачване) със захват ≥70% от номиналното опъване, за да се избегне подхлъзване.

Съвместимост на съединенията: Съвместим със стандартни СК/ЛК/ФК муфи за снаждане. Свободната тръбичка може да се постави директно в тавата за заваряване без допълнително оголване на якостните елементи. Загубата на снаждане след заваряване е ≤0.05dB (1550nm), което отговаря на стандарта МСЮ-T G.650.1.

Съвпадение на сценарии на приложение:

Селски комуникационни мрежи: Леки (95 кг/км), подходящи за ръчен монтаж, с Ултравиолетово устойчивост, адаптиращи се към полеви условия;

Интелигентни мрежи: Изцяло диелектричната структура е устойчива на електромагнитни смущения, което позволява полагане с линии 110kV на един и същ стълб без изолационно разстояние;

Железопътен транспорт: Устойчивостта на вибрации и удар е съобразена с условията на работа на влаковете, с малък радиус на огъване, подходящ за полагане в тунели.

VI. Спазване на стандартите и контрол на качеството

Оптичният кабел АСУ напълно отговаря на международните и местните стандарти: ИЕК 60794-1 (Обща спецификация за оптични кабели), МСЮ-T G.652/G.657 (Характеристики на влакната), Великобритания/T 7424.1 (Общи изисквания за оптични кабели), YD/T 901 (Оптични кабели за централни тръби) и е преминал CE (ЕС), УЛ (САЩ) и ТЛК (Китай Телекомуникации) сертификати.

Контролът на качеството приема d"пълна проверка на процеса": Влакната се тестват за затихване и дисперсия при влизане във фабриката (100% вземане на проби); механичните свойства (опен, огъване) се пробват и тестват на всеки 100 км по време на производството на кабела; 24-часово изпитване с водно налягане (0,3 МПа) и 1000-часово предварително изпитване за стареене (ускорена проверка на експлоатационния живот) се провеждат преди доставка, за да се гарантира процент на квалификация на партидата ≥99,5%.

В обобщение, чрез модулна структура, високопроизводителни материали и проектиране на параметри, базирано на сценарии, оптичният кабел АСУ формира синергично предимство в оптичното предаване, механичното натоварване и адаптацията към околната среда, превръщайки се в предпочитано решение за комуникация в сложни външни среди. Неговите параметрични характеристики не само отговарят на настоящите комуникационни нужди от 10G/100G, но също така запазват място за надстройки до 400G/1T, с дългосрочна техническа адаптивност.