کابل های نوری غیرفلزی هوایی
یکـی از کارهـای معمـول برای سـاخت اقتصـادی و مؤثـر شـبکههای فیبرخانگی (FTTH) اسـتفاده مشـترک از تیرهـای بـرق در شـبکههای فیبرنـوری و خطـوط برق اسـت. بـرای اسـتقرار امن کابل نـوری نزدیک بـه خطوط بـرق و جلوگیـری از اصابـت رعـد و بـرق، اسـتفاده از شـبکههای بـدون المـان فلـزی فیبـر خانگـی (FTTH) را پیشـنهاد مینماینـد. بـرای رسـیدن بـه راه حـل پیشـنهاد شـده، اسـتفاده از کابل‌هـای نـوری هوایـی مهـاردار غیرفلـزی شـبکه توزیـع بـا تعداد فیبـر بالا کـه اجازه دسترسـی با فواصل متوسـط را بـه صورت نصب آسـان و سـاده در زمـان کوتـاه و بـا اتصالات نصـب شـده در محیط سـازگاری دارند توسـعه یافته اسـت. به طـور ویژه، در حـال حاضـر رده‌بنـدی کابل‌هـای نـوری هوایـی تـا 48 قابل تعمیم اسـت. ایـن مقالـه جزییات ایـن کابلهای جدیـد غیرفلـزی را ارائـه می‌دهد.
کابل های نوری غیرفلزی هوایی
گسـترش شـدید گوشـی‌های هوشـمند و سـرویس‌های اینترنتـی باعث افزایـش حجـم اطلاعات در ارتباطـات جهانـی شـده اسـت. سـرویس فیبرخانگـی (FTTH) کـه نصـب و اتصـال فیبرنـوری بـه خانه‌هـای افـراد بوده، بـه سـرعت در جهـان در حـال گسـترش اسـت. بـرای رو بـه رو شـدن بـا تقاضـای سـریع، انتقـال اطلاعات بـا سـرعت بالا و متوقف سـازی پیشـرفت بـزرگ سـرمایه‌گذاری، اپراتورهـای تلـه‌کام بـه دنبـال سـاختاری از شـبکه فیبرنـوری هسـتند کـه اقتصـادی و بـه صرفه‌تـر باشـد. تولیـد کابل‌هـای (WTC) و (SWR) بـا چگالـی بالا بـه کاهش زیادی در قطـر بیرونـی و وزن کابل‌هـای نـوری منجـر شـده اسـت. ویژگـی کلیـدی ایـن کابـل نـوری هوایی این اسـت کـه در فواصل متوسـط، به سـرعت اجـازه منشـعب کردن از هـر جای کابـل بعد از نصـب می‌دهد. بعضـی از بازارهـا کـه بـه تازگـی ایـن کابل مـورد اسـتفاده قـرار گرفته اسـت درخواسـت کابـل بـا فیبـر بیشـتری شـده اسـت. از طـرف دیگر، در بسـیاری از کشـورها، تیرهـای بـرق بـرای حداقـل کـردن هزینه‌ها بـه خصـوص در روسـتاها و حتـی شـهرها با شـبکههای فیبرنـوری، به اشـتراک گذاشـته می‌شـود. قوانین محلی معمولا اجـازه می‌دهند همه کابـل ارتباطاتـی دی‌الکتریـک بـر روی تیرهـای بـرق نصـب شـوند. کابل‌هـای نـوری عنکبوتـی هوایـی مهـاردار (SWR) بـا تعـداد فیبر تا 12 در شـکل 1 نشـان داده شـده است.
در ایـن سـاختار کابـل نـوری که براسـاس تعداد تـا 24 فیبر بـا چگالی بالا اخیـراً توسـعه یافته اسـت، از مواد غیرفلزی پشـتیبان و مسـتحکم بـرای کابـل اسـتفاده شـده اسـت که اجـازه نصـب بین خطوط بـرق را فراهـم آورده و باعـث جلوگیـری از حـوادث رعـد وبرق و حـذف فرآیند اتصـال بـه زمیـن می‌شـود. رده بعـدی ایـن محصـول، تولیـد آن تا 48 فیبـر اسـت و البتـه کابلهای نـوری غیرفلـزی 1 و 2 فیبر نیـز با همین سـاختار امکان‌پذیـر است.
کابل هـای نـوری هوایـی غیر فلـزی مهاردار بـا چگالی بالا برای شـبکه توزیع
کابل عنکبوتی با فیبر نواری SWR
کابـل SWR از قسـمت‌های فیبـر تنهـا و قسـمت‌های اتصـال کـه فیبرهـای مجـاور کنـار هم به صـورت متناوب قـرار می‌گیرند، تشـکیل شـده اسـت. SWR بـه راحتـی ماننـد فیبرهای دسـته شـده مـی‌تواند تغییـر شـکل دهـد و می‌توانـد در کابلـی بـا چگالـی بسـیار بالا مـورد اسـتفاده قـرار گیـرد. سـاختار و ویژگی SWR در شـکل 2 نشـان داده شـده است. SWR را می‌تـوان بـه راحتـی بـا فیبرهـای نـوری موجـود دیگر جوش داده و متصـل نمـود و یـا آن را بـه فیبـر منفـرد تقسـیم نمـود تـا بـه راحتـی فیبـر مورد نظر نگه داشـته شـود. تعداد فیبر SWR بـه کار برده شـده در کابل‌هـای توسـعه 12 انتخـاب شـده تـا بـا نوارهـای معمـول فیبـر در بـازار خارجی مطابقت داشـته باشـد. پیوند همجوشـی SWR با 12 فیبر در شـکل (3 – الف) و شـکاف فیبرهای تک در شـکل (3-ب) نشـان داده شـده اسـت. بـر روی هـر نـوار فیبـر در SWR هـا عددی برای شناسـایی آسـان با اسـتفاده از حلقه‌های راه راه چاپ شـده اسـت. (شـکل 4)
طراحی کابل های جدید
ایـن کابل‌هـا شـامل، 12 فیبـر و نخ‌هـای مسـدود کننـده آب کـه بـا یـک نـوار پلاستیکی پوشـیده شـده بـه همـراه عنصرهـای مقاوم FRP توسـط یـک روکـش پلیمـری کنار هم قـرار گرفتـه و توسـط جداسـازهایی به یک سـیم مهـار کـه در یـک پوسـته جاسـاز شـده اسـت متصـل می‌شـود. این کابل توسـعه در شـکل 5 نشـان داده شـده اسـت. FRP های شیشـه‌ای در سـیم‌های مهار و یا به عنوان اسـتحکام دهنده در کابـل بـه کار بـرده شـدهاند، و کابل‌هـا همگـی از مـواد دی الکتریک تشـکیل شـدهاند. سـاختار تمام دی الکتریـک امکان نصب بیـن تیرهای بـرق را ایجـاد و از حـوادث ناشـی از رعـد و بـرق جلوگیـری و فرآینـد اتصـال بـه زمیـن را حـذف می‌کنـد. کابل‌هـا دارای شـکاف‌هایی بیـن قسـمت سـیم مهار و قسـمت اصلـی کابل هسـتند، اندازه طول قسـمت اصلـی کابـل از قسـمت سـیم مهار درازتر اسـت. این سـاختار از افزایش تنـش فیبـر هنـگام وارد شـدن فشـار بـاد یا بـرف بـر کابل‌هـا و از تأثیر تکان‌هـای عمـده بـر کابـل جلوگیـری می‌کنـد. سـاختار در شـکل 6 نشـان داده شـده است.
ابعـاد عنصـرکابل‌هـای جدید بـا 12 و 24 فیبر هم اندازه بـا کابل فلزی 24 مرسـوم طراحـی شـده اسـت تـا بـا ابـزار جداکننـده و مفصل‌هـای موجـود سـازگاری داشـته باشـد. همچنیـن ارتفـاع عنصـر کابـل 48 فیبر هـم انـدازه کابل‌هـای مرسـوم طراحی شـده ولی پهنای قسـمت اصلی کابل متناسـب انتخاب شـده اسـت. بنابراین، میزان فشـار باد وارد شـده بـه کابل‌هـا بـدون در نظـر گرفتـن تعـداد فیبر یکسـان اسـت، لـذا ناحیه برآمدگـی کابل‌هـا بـا 12 ،24 و 48 فیبـر به یک اندازه اسـت. قطر سـیم مهـار FRP براسـاس فشـار بـاد و بـار یـخ طراحـی گردیـده و ایـن نوع کابـل دارای قابلیـت اعتمـاد یکسـان بـا کابلهای مرسـوم با سـیم مهار فولادی اسـت. ابعاد و وزن‌های کابل در جدول 1 آمده است.
طراحی کابل برای نصب شبکه دسترسی با فاصله متوسط
فواصـل متوسـط دسترسـی یکـی از مهمتریـن ویژگی‌هـا برای شـبکه دسترسـی هوایـی کابـل اسـت. شـبکه دسترسـی بـا فاصلـه متوسـط بـه منظـور انشـعاب‌گیری از کابـل هـدف بـرای اتصـال بـه کابل‌هـای نـوری توزیـع در بیـن مسـیر و یـا سـایر کابل‌هـای نـوری دراپ اسـت. کابل‌هـای توسـعه یافتـه جدیـد دارای سـه ویژگـی عالـی بـرای نصب شـبکه دسترسـی بـا فاصلـه متوسـط هستند. اولیـن ویژگـی، وجـود شـکاف و یـا پنجـره اسـت کـه در هـر جایـی روی کابل‌هـای جدیـد، امـکان مفصل بنـدی بعـد از نصـب مسـتقیم بدون نیـاز به کابـل رزرو و یـا لوپ‌هـای آمـاده کابل، را فراهم می‌آورد. ویژگی دوم سـاختار اسـت کـه بـه راحتـی نوارهـای فیبـر را می‌تـوان از کابـل جـدا نمـود.
ویژگی سـوم ایـن اسـت کـه SWR هـا را می‌تـوان بـه راحتـی جـوش داده و یـا بـه فیبـر منفـرد تقسـیم نمـود. این سـه ویژگـی بـا جزییات بیشـتر توضیـح داده شـدهاند.
اول: همانگونه که در شـکل 7 نشـان داده شـده اسـت، اسـتقرار هوایی کابل‌هـای نوری معمـول مثل کابل‌هـای لوزتیوب نیازمند ذخیره سـازی کابل‌هـا (لـوپ کابـل) نزدیک تیر در نصب شـبکه دسترسـی هستند. در مقابـل، کابل‌هـای جدیـد معرفـی شـده بیـن قسـمت سـیم مهـار و عنصـر کابـل، پنجره‌هایـی تعبیـه شـده اسـت و طـول عنصـر کابـل از قسـمت سـیم مهـار بلندتـر است. ایـن سـاختار باعث جدایی آسـان قسـمت سـیم مهـار و عنصـر کابـل شـده و طـول کابـل کافـی بـرای نصـب مفصل در طـول مسـیر روی کابل‌ها را فراهم می‌کند. شـماتیک نصب مفصل روی کابلهای جدید در شـکل 8 نشـان داده شـده اسـت.
دوم: قسـمت عنصـر کابلهای توسـعه یافته دارای سـاختار صـاف با چهار فرورفتگـی و جداسـاز است. کابل‌هـای جدیـد بـه آسـانی می‌توانند در یـک حرکـت بـا ابـزار جداسـاز سـاده کـه دارای تیغه‌هایـی در مکان‌های متناظـر بـا فرورفتگی‌های کابلهای توسـعه‌یافته است، بـدون در نظر گرفتـن مهارت‌هـای فردی نصاب، تقسـیم شـوند. در پایـان، همانطور که در مـورد 1-2 توضیـح داده شـد سـاختار عنکبوتـی را می‌تـوان بـه فیبـر منفـرد تقسـیم نمـود. بنابرایـن، کابل‌هـای جدیـد بـرای اتصـال به سـایرکابل‌هـای نـوری هوایـی یا کابل‌هـای نوری دراپ مناسـب هسـتند.
تثبیت کابل بر روی تیرک
روش تثبیـت کابل‌هـای مرسـوم بـا سـیم مهـار فولادی، جـدا کـردن پوسـته مهـار و قـرار دادن سـیم فولادی در یـک گیـره سـیم c شـکل اسـت. گیــره سـیم c شکل با کابل مرسـوم در شکل 9-الــف نشان داده شـده است.
در مقابـل، جهـت نصـب ایـن کابـل بهتـر اسـت روش تثبیـت متفاوتی در پیـش گرفتـه شـود به ایـن صورت کـه مجراهـای بسـته مارپیچ، به روکـش سـیم مهـار می‌چسـبد. ایـن روش از خـم شـدن یـا خراشـیده شـدن FRP هنـگام اتصـال در قسـمت انتهایـی جلوگیـری می‌کند. در روش جدیـد نصـب، سـایز، طـول اتصال و تعداد سـیم‌های فولادی در طـرف گیره بـرای نیـروی کافی چسـبندگی کابل و نصب عملی آسـان بهینه سـازی شـده اسـت. اتصال سـیم‌های فولادی انتهایـی مارپیچ به کابل در شـکل 9-ب نشـان داده شـده اسـت.
کابل های نوری غیرفلزی دراپ
کابل‌هـای نـوری جدیـد دراپ از یک یـا دو فیبر نـوری، دو عنصر مقاوم از جنـس FRP و سـیم مهـار غیرفلـزی شیشـه‌ای تشـکیل شـدهاند. ایـن اجـزا بـا مـواد روکشـی پلی الفیـن کنـد سـوز پوشـیده شـدهاند. این کابل‌هـای جدیـد دراپ در شـکل 10 نشـان داده شـدهاند. انـدازه قسـمت اصلی کابـل برای سـازگاری با ابزار و تجهیـزات جانبی موجـود ماننـد اسـتریپر، مفصـل و اتصـال دهنده‌هـا در محـل نصـب، با کابـل نـوری دراپ مرسـوم، یکسـان طراحـی می‌شـوند. بـرای نصـب کابـل، از گیـره و فولاد مارپیـچ بـرای اتصـال بـه سـیم مهـار اسـتفاده می‌شـود. ابعـاد و وزن کابـل در جـدول 2 ارایـه شـده اسـت.
خصوصیات نوری و مکانیکی کابل
نتایـج آزمـون نـوری و مکانیکـی بـرای کابلهای نـوری هوایـی جدید شـبکه توزیـع و کابل‌هـای دراپ در جـدول 3 آمـده اسـت. روش‌هـای آزمون براسـاس IEC60794 اسـت. اندازه‌گیری بـرای آزمون مکانیکی در طـول مـوج 1550 نانومتـر انجـام می‌شـود. کابل‌هـای نـوری توزیع شـده هوایـی و کابل‌هـای نـوری دراپ جدیـد، عملکردهـای خوبـی از خـود نشـان داده‌اند.
نتیجه
کابل‌هـای نـوری توزیع شـده هوایـی مهاردار غیـر فلزی بـا چگالی بالا و کابل‌هـای نـوری غیرفلـزی دراپ معرفـی شـدهاند. کابل‌هـای نـوری توزیـع شـده هوایـی جدیـد در نصب عملی شـبکه دسترسـی بـا فاصله متوسـط عملکـرد خوبـی از خود نشـان داده‌اند. در شـبکه هوایـی FTTH بـا کابل‌هـای جدید، می‌تـوان از تیر برق‌های موجـود اسـتفاده نمـود و در کاهـش هزینه‌هـای نصـب در بسـیاری از کشـورها و مناطـق نقـش عظیمی را ایفـا نماید.
این مقاله توسط مهندس محمدعلی مساواتی نوشته شده و در مجله سیم و کابل منتشر شده است.
