طول عمر فیبرهای نوری

آیا تا حالا در حین کار با فیبرهای نوری به طول عمر آن‌ها نیز فکر کرده‌اید؟ به نظر شما فیبرهای نوری چقدر عمر می‌کنند و تا چه زمانی می‌توان از آن‌ها استفاده کرد؟ دانستن طول عمر فیبرهای نوری برای شما که با آن کار می‌کنید و شمایی که قصد استفاده از آن را دارید، امری واجب است. به طور کلی، افرادی که در ساخت و ساز شبکه‌های فیبر نوری کار می‌کنند طول عمر آن را ۴۰ سال می‌دانند و برخی انتظار 100 سال عمر را هم دارند، از طرفی عده‌ای فکر می‌کنند که فیبرهای نوری فقط چند  دوام می‌آورنددهه. اما واقعا ماندگاری کابل فیبر نوری چقدر است؟ شما هم دوست دارید در این زمینه اطلاعات کسب کنید؟ پس با ما همراه باشید…

طول عمر فیبرهای نوری

تولیدکنندگان کابل فیبر نوری عمر این کابل‌ها را در حدود ۴۰ سال می دانند. واقعیت این است که فیبرهای شیشه‌ای هزاران سال ماندگاری دارند، اما مسئله تعیین کننده عمر کابل های فیبرنوری پوشش آنهاست، که ممکن است حین نصب و نگه داری دچار آسیب و ضربه شوند. به طور کلی، پلاستیک‌های مورد استفاده در کابل، طول عمر کمتری دارند لذا کابل ها تا زمانی که پوشش آن‌ها سالم بماند ماندگاری دارند. علاوه بر این، طول عمر اسپلایس ها و فیوژن ها نیز بر طول عمر کابل تاثیر گذار است.

عامل تعیین کننده دیگر در طول عمر فیبرهای نوری، عدم نیاز به نگهداری آن است. کانکتورها جوری در پچ پنل ها قرار گرفته اند که کاملا نسبت به آلودگیدر امان اند و اسپلایس ها در محفظه‌هایی قرار گرفته اند که مانع از ورود رطوبت می‌شوند. برای تمیز کردن، بازرسی یا آزمایش آنها نیازی به قطع اتصال نیست. بعد از نصب فیبرهای نوری، برخی از کاربران، احتمالاً از روی کنجکاوی آنها را مورد بازرسی قرار می‌دهند و باعث آلوده شدن کانکتورها یا فشار بیش از حد به اجزای سازنده میشوند که این مسئله مشکلاتی را ایجاد می‌کنند. بزرگترین علت خرابی و آسیب ناشی از حفر کردن کابل‌های زیر زمینی دفن شده یا نصب کابل‌های هوایی است. تقریباً 20 تا 25 سال مدت زمان نرمالی است که کابل فیبر نوری امکان ماندگاری در زیر زمین را دارد.

۴ عاملی که بر دوام شبکه فیبر نوری تأثیر می گذارند

هنگام استقرار شبکه فیبر، یکی از فاکتورهای کلیدی مورد استفاده برای محاسبه ROI،ماندگاری کابل فیبر نوری آن است. به هر حال، برخی از شبکه‌های مسی 140 سال دوام آورده‌اند، حتی اگر لزوماً به شکل فعلی نتوانند نیازهای پهنای بند پرسرعت امروز را برآورده کنند. فیبر نوری ذاتاً شکننده‌تر از مس است. جنس فیبرنوری، نوع خاصی از شیشه (سیلیس ذوب شده) است که دارای مقاومت کششی معمولی است (کمتر از نصف مس). با وجود شکنندگی سیلیس ذوب شده، اگر به درستی پردازش، آزمایش و استفاده شود، دوام بی نظیری خواهد داشت. برای ارزیابی طول عمر فیبرهای نوری، در نظر گرفتن ویژگی‌های خاصی لازم است:

• قدرت اولیه
• نرخ تخریب
• هر نقصی که می‌تواند باعث تضعیف شود
• معرف‌هایی که می‌توانند باعث تضعیف شوند
• طول عمر نوری آن

با این ذهنیت، اساساً چهار فاکتور وجود دارد که بر طول عمر فیبرهای نوری تأثیر می‌گذارد که در ادامه به آن می‌پردازیم.

۱- ترک های سطح

شیشه سیلیس بکر و عاری از نقص در برابر تخریب بسیار مقاوم است. با این حال، تمام فیبرهای نوری تولید شده تجاری دارای نقص سطحی (ترک‌های ریز) هستند که باعث می‌شود طول عمر مواد در شرایط خاص کاهش یابد. عامل مهم در اینجا عامل شدت تنش “K” است، مربوط به تنش اعمال شده و ریشه مربع عمق ترک. این بدان معناست که فیبرهای “واقعی” – فیبرهایی که دارای ترک های ریز هستند – در ابتدا سرعت رشد ترک هایشان کند است ولی بعدتر سرعت رشد سریع در شکست دارند. برای غلبه بر این امر، تأمین کنندگان معتبر فیبر “آزمایش اثبات” را انجام می‌دهند، که فیبر را برای مدت زمان مشخصی به سطح از پیش تعیین شده (به طور معمول 1 درصد) کش می‌دهد تا عیب‌های بزرگتر را عمداً برطرف کند.

۲- کاهش خرابی

پس از انجام آزمایش اثبات، کاربر با فیبرهایی سروکار دارد که دارای معایب کوچکتر و کمتری است لذا کابل باید دربرابر مشکلات و خرابی های غیرضروری محافظت شود. برای این کار فیبرنوری با یک روکش اولیه (coating) بادوام پوشانده میشود تا از ایجاد نقص های جدید جلوگیری شود. این مسئله برای ماندگاری کابل فیبر نوری بسیار ضروری است.

۳- فشارها و تنش‌ های نصب

می‌دانیم که تنش‌ها، طول عمر فیبرهای نوری را کاهش می‌دهند، بنابراین وظیفه حفاظت از رشته های فیبرنوری در برابر تنش ها برعهده کابل است تا اطمینان حاصل شود که همه چیز تحت کنترل است. سپس نصاب کابل فیبرنوری باید اطمینان حاصل کند که روند استقرار، باعث فشار بیش از حد کابل نمی‌شود. از سه تکنیکی که معمولاً برای استقرار فیبر در محل نصب استفاده می شود می‌توان به کشیدن، فشار دادن و دمیدن اشاره کرد. در این میان، فقط عملیات کشیدن است که باعث ایجاد کشش نامطلوب (تنش کششی) می‌شود. بر خلاف فلز، شیشه با فشرده شدن دچار مشکل نمی‌شود و بنابراین فشار ملایم به کابل، هیچ آسیبی به فیبر وارد نمی‌کند.

۴- فاکتورهای محیطی

پس از استقرار، شرایط محیطی تأثیر زیادی بر طول عمر فیبرهای نوری دارد. دمای بالا می‌تواند رشد تَرک را تسریع کند، اما این وجود رطوبت است که از نظر تاریخی بیشترین نگرانی را داشته است. رشد تَرک‌های تحت تنش توسط آب، منجر به “خوردگی تنش” می‌شود.
با بررسی “پارامتر حساسیت در برابر خوردگی تنش”، که به زبان راحت‌تر به آن “n” گفته می‌شود، می‌توانید میزان تمایل یک فیبر به خوردگی تنش را بررسی کنید. مقدار n زیاد (حدود 20) فیبر و پوشش با دوام را نشان می‌دهد.

محاسبه دوام فیبرهای نوری

با در نظر گرفتن چهار عامل بالا، چگونه می‌توانید ماندگاری کابل فیبر نوری خود را محاسبه کنید؟

برای این کار، یک برنامه ریز شبکه باید دو پارامتر زیر را در نظر بگیرد:

1. نحوه توزیع نقص بین فیبرهای نوری، با استفاده از توزیع Weibull
2. نتایج آزمایش مقاومت فیبر نوری، که به طور معمول توسط تولید کنندگان انجام می‌شود

ترکیب توزیع نقص (پیش بینی شده) با تئوری رشد ترک، چندین مدل پیشبینی طول عمر فیبرهای نوری را ایجاد کرده است.

به طور کلی این مدل‌های پیشنهادی، احتمال خرابی هر فیبرنوری با توجه به متراژ آن را در طول عمر مشخص، حدود 20 تا 40 سال، ارائه می‌دهند. برای فیبرهایی که صحیح نصب شده اند، احتمال خرابی در این طول زمانی، 1 در 100000 است. در مقایسه، احتمال آسیب دیدن فیبر نوری در اثر مداخله دستی، مانند حفر، در بازه زمانی مشابه، حدود 1 در 1000 است. فیبر با کیفیت، که توسط تکنیک‌های دقیق و نصاب های حرفه ای در شرایط قابل قبول نصب می‌شود، باید بسیار قابل اطمینان باشد.

همچنین لازم به ذکر است بسیار نادر است که کابل‌هایی “ذاتا” از کار افتاده‌ باشند ، عموما هنگام برقراری اتصالاتی که در آنها کابل و کانکتور باهم سازگاری خوبی ندارند و فیبرها امکان حرکت و جابجایی دارند، خرابی‌هایی رخ داده است. به عنوان مثال، به دلیل تغییرات دما. این مسئله منجر به ایجاد تنش بیشتر روی فیبر و در نهایت شکستن آن می‌شود.

جمع بندی

کابل فیبر نوری تقریباً 30 سال است که مورد استفاده تجاری قرار می‌گیرد. انتظار می‌رود که با گسترش سریع شبکه‌های 4G، تقاضای چین، هند و سایر کشورهای آسیا و اقیانوسیه برای فیبرهای نوری در زمینه پهنای باند ارتباطات از راه دور، رشد چشمگیری داشته باشد. کابل فیبر نوری یک زمینه در حال ظهور است و به طور گسترده استفاده خواهد شد. در نتیجه، کیفیت نصب و نگهداری، تأثیر زیادی بر عمر عملیاتی فیبر دارد.