Przegląd artykułu
Spędziłem więcej godzin, niż mam ochotę przyznać, wpatrując się w ślady OTDR, próbując zrozumieć, dlaczego łącze światłowodowe, które przeszło testy akceptacyjne trzy miesiące temu, ma teraz 0,4 dB mniej od marginesu. Włókno jest nienaruszone. Test spawów jest w porządku. Złącza są czyste. Gdzie zatem podział się sygnał?
W dziewięciu przypadkach na dziesięć odpowiedzią jest wspólna obudowa. Nie złącze, nie złącze, ale pudełko, w którym je umieszczono. I nie mam tu na myśli przedostania się wody czy stłuczonej tacy, chociaż i one się zdarzają. Mam na myśli zwyczajną, codzienną fizykę tego, jak włókno jest prowadzone w szczelnej plastikowej osłonie na słupie, który przez lata trzęsie się na wietrze. To routing i otaczające go środowisko termiczne decydują o tym, czy budżet optyczny się utrzyma, czy po cichu wyparuje.
Większość inżynierów, z którymi rozmawiam, traktuje obudowę jako pojemnik odporny na warunki atmosferyczne. Tak to widać na zestawieniu materiałów: pozycja pomiędzy szpulą kablową a rozdzielaczem. Ale obudowa robi coś z sygnałem. Określa fizyczną ścieżkę, jaką światło przechodzi przez obszar złącza, kontrolując środowisko termiczne i wilgoć wokół szkła, a w systemach miedzianych tworzy część ekranu elektromagnetycznego. Jeśli zrobisz to źle, stworzysz źródło strat, którego nigdy nie uwzględniono w arkuszu kalkulacyjnym budżetu linków.
Arytmetyka, której nikt nie wykonuje
Pozwólcie, że przejdę przez liczby, bo myślę, że tu właśnie tkwi martwy punkt. System GPON klasy B+ zapewnia budżet mocy wynoszący 28 dB. Twój rozdzielacz PLC 1x32 pochłania 17,5 dB. Dwadzieścia kilometrów światłowodu przy 0,22 dB/km pochłania kolejne 4,4 dB. Cztery pary złączy o głośności od 0,3 do 0,5 dB każda wymagają od 1,2 do 2,0 dB. Pozostaje około 4 do 5 dB marginesu.
Ten margines to wszystko, co masz. Musi pochłaniać straty na złączach,-ubytki na zgięciach spowodowane obudową, przyszłą degradację złącza i dryf tłumienia wynikający z sezonowych wahań temperatury. Oto część, która mnie niepokoi: jeśli jedna obudowa wprowadza 0,5 dB tłumienia na skutek mikro-zgięć w wyniku złej konstrukcji półki, stanowi to od 10 do 12 procent całego marginesu. Stracony. Przy jednym zamknięciu. Na jednym biegunie. Typowa trasa ma od sześciu do ośmiu zamknięć. Wykonaj obliczenia, a możesz stracić cały margines z powodu samych strat-w obudowie, nawet jeśli każde pojedyncze złącze jest podręcznikowo idealne.
Przykładowy podział budżetu strat optycznych GPON klasy B+ zastosowany w artykule źródłowym.
TIA-568.3-D ogranicza utratę spawu na poziomie 0,1 dB. ANSI/TIA/EIA-568-B.3 dopuszcza 0,3 dB dla połączeń mechanicznych. Normy te regulują złącza ze szkła topionego. Nie mówią absolutnie nic o dodatkowych stratach rzędu 0,1 do 0,5 dB, jakie może spowodować źle zaprojektowane wnętrze obudowy w wyniku nieprawidłowego poprowadzenia włókien. Nie znalazłem jeszcze specyfikacji zamówienia, która wypełniłaby tę lukę.
Dwie straty, to samo pudełko
Mówiąc o stracie na zamknięciu, ludzie łączą dwie rzeczy. Strata na spawie wynika z samego-łuku-elektrycznego złącza szklanego: zazwyczaj 0,05 dB lub mniej,-dobrze rozumiane,-regulowane przez standardy i rutynowo weryfikowane. Straty wywołane-obudową to wszystko, co dzieje się po wykonaniu złącza i zwinięciu włókna na tackę. Dotyczy to sposobu prowadzenia światłowodu, utrzymania promienia zgięcia, tego, czy zacisk kablowy ściska osłonę, czy cykle termiczne dociskają materiał korytka do przechowywanej pętli.
Utrata połączenia jest pokazana w raporcie z testu fabrycznego. Obudowa-nie powoduje strat. Pojawia się dopiero po uszczelnieniu, zamontowaniu zamknięcia i poddaniu-rzeczywistemu naprężeniu termicznemu i mechanicznemu. Widziałem, że zamknięcia, które zostały przetestowane na stole laboratoryjnym, wykazały tłumienie-mikrozgięć o wartości 0,3 dB w ciągu trzech miesięcy od instalacji. Letni cykl cieplny rozszerza plastikową tacę, taca dociska zmagazynowaną pętlę włókien do żebra ustalającego, a we włóknie powstaje punkt nacisku, którego nie było, gdy technik zamykał pokrywę.
Promień zgięcia lub: jak ucieka światło
Utrata zgięcia to najczęstsza degradacja związana z obudową,-którą widzę w terenie i która ma dwie strony. Zginanie-makro jest oczywiste: włókno jest prowadzone po krzywiźnie węższej niż jego minimalny promień zgięcia, a światło ucieka z rdzenia do płaszcza. Standardowe włókno G.652D zaczyna wykazywać mierzalne straty poniżej promienia 10 mm. G.657A2 niewrażliwy na zginanie toleruje głębokość do 5 mm. Dobre kasety do łączenia wykorzystują od 30 do 60 mm, czyli znacznie poniżej któregokolwiek progu, ponieważ skumulowany efekt-podprogowego zginania na wielu zwojach cewki sumuje się w sposób, którego nie wykryją testy z pojedynczym-zwojem.
Mikro{0}}zginanie jest podstępne. Nie zobaczysz tego. Pochodzi z miejscowego nacisku na włókno: zbyt mocno zaciśniętego suwaka, włókna dociśniętego do szorstkiej plastikowej krawędzi, pokrywy tacy, która ściska przechowywaną pętlę, gdy się zatrzaskuje. Utrata mikro-zginania nie pojawia się jako pojedyncze, katastrofalne wydarzenie. Wkrada się jako stopniowy wzrost tłumienia, który można zauważyć dopiero, gdy zapis OTDR sześć miesięcy później wykazuje podejrzane zmniejszenie-przy zamknięciu, które było czyste.
Denerwuje mnie w tym wszystkim to, jak tania jest naprawa. Cechy konstrukcyjne zapobiegające mikro-zginaniom nie są egzotyczne: gładkie, zaokrąglone krawędzie na powierzchni tac, uformowane kanały prowadzące, które fizycznie blokują włókno przed zbyt wąską-ścieżką, pokrywy tac z wystarczającym prześwitem, aby pętla światłowodu nie była ściśnięta po zamknięciu. Różnica w kosztach między-dobrze zaprojektowaną tacą a złą tacą sięga centów w oprzyrządowaniu. Jednak nadal widzę na rynku obudowy przeznaczone do sieci produkcyjnych, które mają tace-o ostrych krawędziach, brak kanałów prowadzących i pokrywy przylegające równo do światłowodu. Ktokolwiek je zaprojektował, zaoszczędził pięćdziesiąt centów na oprzyrządowaniu i kosztował operatora tysiące w przyszłych przejazdach ciężarówek.
Bezpieczne prowadzenie cewek w porównaniu z mikro-zgięciem wewnątrz korytka spawów.
Cykl termiczny: powolna harówka
Temperatura ma dwojaki wpływ na łącze światłowodowe. Współczynnik załamania światła krzemionki zmienia się o około 10^-5 na stopień Celsjusza, co powoduje niewielką, ale mierzalną zmianę tłumienia. Co ważniejsze, cykle termiczne poruszają rzeczy. Plastikowa taca, prowadnice i przelotki portu – wszystko to rozszerza się i kurczy z szybkością inną niż włókna i metalowe elementy wzmacniające. W ciągu setek cykli włókno przesuwa się wewnątrz tacy. Włókno, które było wygodnie umiejscowione w kanale routingowym, dryfuje w stronę krawędzi. Pętla, która miała prześwit w styczniu, zostaje ściśnięta w lipcu, gdy taca się rozszerza. Rozwijają się punkty nacisku. Forma mikro-zgięć.
Mamy tu do czynienia z kompromisem- sprzecznym z intuicją. Dobrze-izolowana obudowa chroni włókno przed krótkotrwałymi-wahaniami temperatury, co brzmi nieźle. Ale zatrzymuje także ciepło. Ciemne-kolorowe zamknięcie wystawione na bezpośrednie działanie słońca w lipcowe popołudnie może spowodować, że temperatura wewnętrzna będzie wynosić od 15 do 20 stopni powyżej temperatury otoczenia, a izolacja utrzyma ją tam dłużej. Szybkie cykle termiczne (słaba izolacja) obciążają włókno z amplitudą. Długotrwałe wysokie temperatury (dobra izolacja) obciążają go z czasem. W praktyce większość przyzwoitych zamknięć wykorzystuje masę termiczną: grube ściany, które pochłaniają-krótkoterminowe skoki, ale z czasem osiągają równowagę z otoczeniem. Jeszcze nie widziałem, żeby ktoś rozwiązał ten problem za pomocą aktywnej wentylacji i nie wstrzymuję oddechu.
Nauka o materiałach: z czego wykonane jest pudełko
Problem rozszerzalności cieplnej, który właśnie opisałem, jest zasadniczo problemem doboru materiału. Współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej (CLTE) dla światłowodu krzemionkowego wynosi około 0,5 x 10^-6 na kelwin. Współczynnik CLTE dla tworzywa ABS, najpopularniejszego materiału obudowy, wynosi od 70 do 100 x 10^-6 na Kelvin. Oznacza to, że przy każdym stopniu zmiany temperatury korpus ABS rozszerza się od 140 do 200 razy bardziej niż znajdujące się w nim włókno. Taca rośnie i kurczy się wokół włókna jak oddychające płuco, a podczas setek cykli termicznych oddychanie porusza włóknem.
Poliwęglan jest lepszy: jego CLTE wynosi od 65 do 70 x 10^-6/K, około 15 procent mniej niż ABS. To nie brzmi dużo, ale przy sezonowym wahaniu wynoszącym 50 stopni na słupie w Minnesocie różnica w zmianie wymiarów tacy pomiędzy ABS i PC może wynosić od 0,3 do 0,5 mm. To pół milimetra wystarczy, aby wypchnąć włókno z bezpiecznej pozycji w kanale prowadzącym do zetknięcia się z krawędzią żebra ustalającego. Poliwęglan wytrzymuje także wyższe temperatury (do 120 stopni C w porównaniu z. 80 ABS) i znacznie skuteczniej przyjmuje stabilizatory UV, co oznacza, że nie żółknie i nie kruszy się po roku bezpośredniego wystawienia na działanie słońca, jak ma to miejsce w przypadku standardowego ABS. Standardowy ABS pozostawiony na zewnątrz bez stabilizatorów UV żółknie i staje się kruchy w ciągu 6 do 12 miesięcy. Otwierałem obudowy, w których taca dosłownie pękała, gdy ją naciskałem, ponieważ ABS uległ degradacji do tego stopnia, że nie miał już odporności na uderzenia.
Polipropylen jest opcją budżetową. Jest tani, lekki i chemicznie obojętny, co brzmi atrakcyjnie. Ale jego CLTE jest nawet wyższy niż ABS (około 100 x 10^-6/K), jego udarność jest niższa, a jego odporność na promieniowanie UV bez stabilizatorów jest słaba. Widziałem obudowy PP przeznaczone do użytku pod ziemią, gdzie promieniowanie UV nie ma znaczenia, i działały odpowiednio. Nigdy nie widziałem, żeby któryś dobrze trzymał się instalacji antenowej.
Materiał uszczelki ma znaczenie tak samo jak korpus. Kauczuk EPDM (monomer etylenowo-propylenowo-dienowy) jest standardem branżowym nie bez powodu: ma doskonałą odporność na odkształcenie po ściskaniu (co oznacza, że odzyskuje swój kształt po ściśnięciu, a tego właśnie oczekuje się od uszczelki, która ulega zaciśnięciu i zwolnieniu), toleruje szeroki zakres temperatur (od -50 do +150 stopni C) i jest odporny na degradację ozonu i promieni UV. Kauczuk silikonowy ma szerszy zakres temperatur, ale gorszą odporność na ściskanie. Neopren jest tańszy, ale na zewnątrz ulega szybszej degradacji. Wybieram EPDM o twardości Shore'a A od 50 do 70. Poniżej 50 uszczelka jest zbyt miękka, aby utrzymać stałą kompresję na obwodzie pokrywy. Powyżej 70 zbyt trudno jest dopasować się do nierówności powierzchni uszczelki pokrywy.
Chodzi o to, że wybór materiału nie jest decyzją kosmetyczną. Różnica między obudową z ABS a obudową z poliwęglanu, z uszczelką EPDM zamiast neoprenu, polega na tym, że jest różnica między zamknięciem, które utrzymuje integralność sygnału przez dwadzieścia lat, a takim, które zaczyna ulegać degradacji po dwóch. A różnica w kosztach wynosi może dwadzieścia dolarów na jednostkę w skali produkcyjnej.
Współczynniki rozszerzalności cieplnej dla włókien, metali i typowych tworzyw sztucznych do obudów.
Wilgoć: nieodwracalna awaria
Jeśli utrata zgięcia jest częstym bólem głowy, wilgoć jest katastrofą. Woda dostaje się do zamknięcia i dzieją się dwie rzeczy. Pierwszy jest natychmiastowy i odwracalny: ciekła woda na gołym włóknie lub słabo chronionych obszarach połączeń powoduje mikro-zginanie i rozpraszanie. Wysusz zamknięcie, a strata zniknie.
Drugie jest trwałe. Woda umożliwia reakcje elektrolityczne z metalowymi elementami kabli, w wyniku których wytwarza się gazowy wodór. Cząsteczki wodoru są wystarczająco małe, aby dyfundować do matrycy szkła krzemionkowego, gdzie reagują z miejscami defektów, tworząc grupy hydroksylowe (OH). Te grupy OH tworzą trwałe piki absorpcji przy 1080, 1130, 1170, 1190, 1240 i 1380 nm. Jeśli Twój system działa przy 1310 nm (wysyłanie GPON), wartości szczytowe 1240 i 1380 nm są wystarczająco blisko, aby spowodować rzeczywistą, mierzalną i trwałą dodatkową stratę. Przy 1550 nm jest mniej dotkliwy, ale nadal występuje.
Myślę, że jest to najbardziej niedoceniane ryzyko w-projektowaniu instalacji zewnętrznych. Uszczelnienie mechaniczne, które ulega degradacji po trzech zimach i umożliwia powolne wnikanie pary wodnej, nie spowoduje przestoju. Nie pojawi się nawet na monitorowaniu, dopóki wodór nie będzie się dyfundował od miesięcy. Zanim OTDR go złapie, uszkodzenie jest już wyrządzone.
Porty wejściowe kabli: najsłabsze uszczelnienie
Oto statystyka, która mnie zaskoczyła, kiedy zetknąłem się z nią po raz pierwszy: podczas analizy uszkodzeń w terenie podziemnych zamknięć światłowodowych około 80 do 90 procent przedostawania się wody następuje przez otwory wejściowe kabli, a nie przez uszczelkę pokrywy. Uszczelka pokrywy to duża, ciągła uszczelka o równomiernym ściskaniu. Porty wejściowe kabli są małe, nieregularne i muszą odpowiadać średnicy kabla i teksturze płaszcza, który trafia na miejsce. Są najsłabszym ogniwem.
Istnieją trzy główne metody uszczelniania portów wejściowych kabli, a każda z nich ma tryb awaryjny. Uszczelnienie mechaniczne wykorzystuje gumowe pierścienie uszczelniające lub-ringi ściśnięte wokół kabla za pomocą gwintowanych zacisków lub płytek dociskowych. Jest szybki,-można go ponownie otworzyć i nie wymaga podgrzewania. Zależy to jednak od tego, czy płaszcz kabla jest czysty, suchy i mieści się w określonym zakresie średnic. Kabel dostarczony na miejsce w lekko zaolejonej osłonie lub o średnicy znajdującej się na granicy zakresu dostosowania przelotki nie będzie odpowiednio uszczelniony. Technik może tego nie zauważyć, ponieważ zamknięcie wygląda na szczelne. Przelotka jest ściśnięta, zacisk jest napięty. Jednak pomiędzy kurtką a gumą istnieje mikroskopijna ścieżka przecieku, przez którą para wodna przedostaje się przez miesiące.
W przypadku-uszczelniania termokurczliwego stosuje się rurki termokurczliwe-powlekane klejem-, które łączą się zarówno z osłoną kabla, jak i portem obudowy. Prawidłowo wykonane zapewnia najbardziej niezawodne,-terminowe uszczelnienie. Jest to jednak trwałe: nie można-ponownie wejść do portu bez przecięcia rękawa, a jeśli ciepło zostało rozłożone nierównomiernie lub kurtka została zanieczyszczona, klej może nie zwilżyć odpowiednio powierzchni. Widziałem-rękawy termokurczliwe, które wyglądały idealnie z zewnątrz, ale pod spodem nie przepływał klej, tworząc ukryty kanał dla wilgoci.
Uszczelnianie żelowe wykorzystuje żele-na bazie ropy naftowej, które opływają kabel i wypełniają nieregularne szczeliny. Wybacza zmiany średnicy i stan powierzchni płaszcza, a także umożliwia ponowne-wprowadzanie. Ale żel ma swój własny problem: w niskich temperaturach sztywnieje i traci swoje właściwości płynięcia. Uszczelnienie żelowe, które doskonale sprawdziło się w testach letnich, może spowodować wyciek w styczniu, kiedy żel stanie się zbyt lepki, aby opływać kabel, który lekko skurczył się na zimno. GR-771, standard Telcordii dotyczący zamknięć spawów światłowodowych, obejmuje testy cykli zamrażania i rozmrażania specjalnie w celu wykrycia tego rodzaju awarii. Jeśli Twój dostawca zamknięć nie przetestował zgodności z GR-771, zapytaj dlaczego.
Praktyczna rada jest tutaj prosta. Określ metodę uszczelniania portów, aby dopasować ją do środowiska instalacji. Mechaniczne do instalacji czystych, zamkniętych lub-z kontrolowanym dostępem, w których prawdopodobne jest-ponowne wejście. Termokurczliwe-do stałych instalacji zewnętrznych i podziemnych, gdzie najważniejsza jest niezawodność. Żel do środowisk o dużej zmienności średnicy, ale umiarkowanych wahaniach temperatury. We wszystkich przypadkach przeszkol ekipy instalacyjne w zakresie przygotowania płaszcza: czystego, suchego i przeszlifowanego, jeśli wymaga tego metoda uszczelniania, w określonym zakresie średnic. Najlepsza na świecie uszczelka portu zawodzi, jeśli osłona kabla docierająca na miejsce jest brudna, mokra lub ma niewłaściwy rozmiar.
Miedź: gdzie pudełko staje się tarczą
Wszystko powyżej dotyczy błonnika. W przypadku miedzianych kabli komunikacyjnych obudowa odgrywa inną i prawdopodobnie bardziej bezpośrednią rolę w integralności sygnału. W kablu koncentrycznym sygnał rozchodzi się w postaci fali elektromagnetycznej pomiędzy przewodnikiem środkowym a ekranem zewnętrznym. Przełam tę osłonę choćby na centymetr, a stworzysz nieciągłość impedancji, która odbija sygnał z powrotem w kierunku źródła i pozwala na przedostanie się zewnętrznych zakłóceń.
Dlatego obudowa musi zapewniać 360-stopniowy kontakt ekranu na każdym porcie kabla. Zaciski uziemiające lub uszczelki EMI łączą ekran kabla z korpusem obudowy. Samo ciało musi być ciągłą klatką Faradaya. I tu zaczyna się robić trudniej: każde drzwiczki dostępowe, każda śruba, każdy zdejmowany panel to antena szczelinowa. Długość szwu określa częstotliwość, w której dochodzi do szczytowych wycieków. Szew o długości 10 cm to wydajna antena pracująca na częstotliwości około 1,5 GHz, która znajduje się pośrodku wielu pasm bezprzewodowych i szybkich pasm cyfrowych.
Uszczelki EMI wypełniają te szwy. Elastomery przewodzące, paski sprężynujące, dzianinowa siatka druciana. Działają, ale tylko wtedy, gdy są zaprojektowane dla odpowiedniego zakresu częstotliwości, utrzymywane pod odpowiednią siłą ściskającą i wymieniane, gdy korozja zabije ich przewodność. Otwierałem obudowy, w których uszczelka skorodowała i utworzyła nieprzewodzący proszek.- Obudowa wyglądała na szczelną. Osłona zniknęła.
W przypadku skrętki miedzianej-problemem jest geometria pary. Wszystkie modele Cat 6, 6A i 7 wykorzystują precyzyjną geometrię skrętu, która eliminuje szumy i przesłuchy. W momencie rozdzielenia par w celu zakończenia wewnątrz obudowy geometria ta zostaje zakłócona. Źle zaprojektowana obudowa terminatora, która zmusza pary do równoległego działania na kilku centymetrach, spowoduje-przesłuchy bliskie końca (NEXT), które wypychają kanał poza specyfikację kategorii, nawet jeśli używasz najlepszego kabla na rynku. Widziałem, że kanały Cat 6A nie uzyskały certyfikatu wyłącznie dlatego, że skrzynka przyłączeniowa zmusiła pary do równoległego połączenia, czego projektant kabla nigdy nie zamierzał.
Standardy a rzeczywistość: luka w testowaniu
Oto coś, co doprowadza mnie do szału. IEC 60529, norma definiująca IP68, nie określa głębokości ani czasu trwania testu zanurzenia w wodzie dla IP68. Przeczytaj to zdanie jeszcze raz. IP67 jest znormalizowany: głębokość 1 metra, 30 minut. Ale IP68 pozostawia parametry testowe producentowi. Jeden sprzedawca może testować na głębokości 1,5 metra przez 1 godzinę i nazywać to IP68. Inny może testować na 10 metrach przez 72 godziny i również nazwać go IP68. Obydwa mają tę samą etykietę IP68 w arkuszu danych. Rzeczywista różnica w poziomie ochrony między nimi jest ogromna.
Same warunki testowania również wprowadzają w błąd. Testy IEC 60529 są statyczne: obudowę umieszcza się w wodzie stojącej o kontrolowanej temperaturze na określony czas. Obudowy-rzeczywistego świata są dynamiczne: podlegają cyklom termicznym, wibracjom, różnicom ciśnień powodowanym przez wiatr i zmiany barometryczne, a także cyklom zamrażania-rozmrażania. Zupełnie-nowa obudowa, która pomyślnie przejdzie testy laboratoryjne IP66, może w ciągu kilku miesięcy od wdrożenia osiągnąć stopień ochrony odpowiadający IP54 z powodu odkształcenia się uszczelki, efektu zasysania próżniowego lub korozji galwanicznej na styku uszczelnienia. Stopień ochrony IP na tabliczce znamionowej nie uległ zmianie. Rzeczywista wydajność uszczelnienia ma.
Norma IEC 61300 określa procedury testów środowiskowych dla światłowodowych urządzeń łączących, w tym cykliczne zmiany temperatury, wilgotne ciepło i wibracje. Są to jednak testy-krótkie: zazwyczaj trwające od 10 do 14 dni jazdy na rowerze. Prawdziwe obudowy narażone są na 20 lat codziennych cykli termicznych. Testy przyspieszonego starzenia nie ekstrapolują liniowo-rzeczywistego okresu użytkowania. Zamknięcie, które przeszło 14 dni testów w wilgotnym cieple w temperaturze 75 stopni C i przy wilgotności 95 procent, może nadal powodować odkształcenie uszczelki po 5 latach sezonowych wahań temperatury w klimacie kontynentalnym. Test dowodzi, że obudowa może wytrzymać-krótkoterminowe obciążenia. Nie dowodzi, że może utrzymać integralność sygnału przez 20-letni okres użytkowania.
Dlatego nalegam, aby specyfikacje zamówień wykraczały poza etykietę IP. Wymagaj udokumentowanych parametrów testu dla każdego zastrzeżenia IP68: głębokości, czasu trwania i tego, czy test został przeprowadzony na nowej próbce, czy na starej. Wymagaj zgodności z GR-771 dla wszelkich zamknięć stosowanych w Ameryce Północnej w zastosowaniach zewnętrznych-zakładach, ze szczególnym uwzględnieniem testu cyklicznego zamrażania-rozmrażania. Wymagaj danych z testów starzenia UV (ASTM G154 lub ISO 4892) dla każdej obudowy niemetalowej przeznaczonej do instalacji antenowej. I wymagaj od dostawcy dostarczenia danych dotyczących kompresji materiału uszczelki, a nie tylko twardości Shore'a A. Zestaw kompresyjny informuje, jak uszczelka będzie się zachowywać po 5 latach zaciśnięcia. Twardość Shore A mówi tylko, jak zachowuje się pierwszego dnia.
Wibracje: problem-dwudziestu lat
Obudowa montowana na słupie- wibruje każdego dnia. Wiatr-indukowany, od 1 do 10 Hz, amplituda kilku milimetrów. To nie brzmi dużo. Jednak w ciągu milionów cykli włókno przechowywane w tacy przesuwa się. Powoli, prawie niezauważalnie, przesuwa się w kierunku krawędzi tacy lub żebra ustalającego. W końcu dotyka czegoś, czego nie dotykał podczas instalacji. Tworzy się punkt nacisku. Powstaje mikro-zgięcie. Strata rośnie.
To dlatego łącza, które przeszły akceptację z wygodnym marginesem, dwa lub trzy lata później wykazują niewyjaśnione tłumienie. Obudowa cicho pogarsza sygnał poprzez migrację włókien-wywołaną wibracjami. Nic się nie udało. Nic się nie zepsuło. Włókno po prostu przesuwało się o kilka mikronów na raz, aż znalazło krawędź.
Funkcje, które temu zapobiegają, są mało efektowne: rowki w kształcie litery V utrzymujące na miejscu tuleje zabezpieczające złącza, kanały prowadzące ograniczające pętlę, mocowania-tłumiące drgania pomiędzy obudową a słupem, materiały tac o niskim współczynniku tarcia w stosunku do płaszczy z włókien. Żadne z nich nie pojawia się w nagłówkowych specyfikacjach arkusza danych. To różnica między obudową, która utrzymuje sygnał przez dwadzieścia lat, a obudową, w której po dwóch latach zaczyna przeciekać.
Co mówi OTDR
OTDR to jedyny przyrząd, który uwidacznia straty wywołane-obudową. Wystrzeliwuje impulsy świetlne w dół światłowodu i mierzy rozproszenie wsteczne Rayleigha, tworząc wykres odległości-w funkcji-tłumienia. Każde zdarzenie pojawia się albo jako odblaskowy kolec (złącza, złącza mechaniczne), albo jako-nieodblaskowy spadek-w dół (złącza, zagięcia).
Czysta obudowa wykazuje pojedyncze-nieodblaskowe zdarzenie o natężeniu od 0,05 do 0,1 dB, a następnie kontynuuje o tym samym nachyleniu. Zła obudowa pokazuje coś innego. Zmniejszenie-o 0,3 do 0,5 dB oznacza mikro-utratę zgięcia wynikającą z routingu. Stopniowo rosnące straty w sekcji światłowodu wewnątrz obudowy oznaczają rozproszone mikro-zgięcia na wielu zwojach korytka. Zdarzenie odblaskowe w środku-rozpiętości, w którym nie ma złącza, oznacza pęknięcie włókna lub makro-zgięcie na tyle poważne, że może pęknąć szkło.
Nie mogę tego wystarczająco podkreślić: przy akceptacji wykonaj podstawowy ślad OTDR. Wiem, że to piętnaście minut, których załoga nie chce spędzić. Wiem, że harmonogram jest napięty. Zrób to mimo wszystko. Ta linia bazowa jest punktem odniesienia, z którym porównywany jest każdy przyszły ślad. Kiedy, a nie czy, marża zacznie się zmniejszać, linia bazowa powie Ci dokładnie, gdzie i jak bardzo. Bez tego będziesz polować na tajemniczą stratę na 20-kilometrowej trasie bez punktu początkowego. Dzięki temu zmiana o 0,2 dB w Zamknięciu nr 4 nakazuje wysłanie technika do tego konkretnego słupa z określoną misją. Różnica w kosztach rozwiązywania problemów jest ogromna.
Ekonomika awarii obudowy
Pozwólcie, że opiszę to liczbami, ponieważ myślę, że dyskusja na temat zakupów zmienia się, gdy przełożymy degradację sygnału na dolary. Pojedyncza ciężarówka w branży telekomunikacyjnej kosztuje od 200 do 500 dolarów za podstawową wysyłkę i może osiągnąć kwotę od 1000 do 2000 dolarów w przypadku skomplikowanych prac konserwacyjnych w terenie wymagających specjalistycznego sprzętu lub powtarzanych wizyt. Liczby te pochodzą z danych porównawczych TSIA i raportów operacyjnych głównych przewoźników. Obejmują one robociznę, pojazd, paliwo i koszty ogólne, ale nie obejmują kosztów samego przestoju abonenta.
Rozważmy typową wiejską trasę FTTH z 8 połączonymi obudowami. Jeśli określisz tanie obudowy w cenie 20 USD za sztukę, pozycja obudowy będzie wynosić 160 USD. Jeśli w 10 procentach tych obudów wystąpią problemy z sygnałem-w ciągu pierwszych 5 lat (konserwatywny wskaźnik awaryjności oparty na tym, co widziałem w terenie), oznacza to awarię 0,8 obudów. Każda awaria zazwyczaj wymaga 2 rolek ciężarówki: jednej do zdiagnozowania, drugiej do naprawy. Przy cenie 500 dolarów za rolkę ciężarówki oznacza to koszt konserwacji wynoszący 800 dolarów na każdą awarię. W ciągu 5 lat tania obudowa kosztowała Cię 640 USD za same rolki do ciężarówek. W ciągu 20 lat, przy ciągłej degradacji i kaskadowych awariach, koszt wózka widłowego wzrósł do 2400–4000 dolarów.
Ale przejażdżka ciężarówką to dopiero początek. Jeśli awaria obudowy powoduje przerwę w świadczeniu usług, która skutkuje karą SLA, koszty gwałtownie rosną. Typowa umowa SLA dla FTTH dla gospodarstw domowych określa kredyt w wysokości od 5 do 10 USD za dzień przestoju na abonenta. Jeśli zamknięcie obsługuje 32 abonentów (podział 1x32), dwudniowa przerwa spowodowana awarią obudowy kosztuje od 320 do 640 USD w postaci kredytów SLA. W przypadku abonenta biznesowego objętego bardziej rygorystyczną umową SLA kara może wynosić od 50 do 100 dolarów za godzinę. Czterogodzinna przerwa w działaniu firmy kosztuje od 200 do 400 dolarów. Jeśli uszkodzenie włókna spowodowane wnikaniem wodoru wymaga wymiany samego włókna, należy dodać koszt kabla, materiałów łączących i dodatkowej pracy: z łatwością od 500 do 1000 dolarów na zdarzenie.
Teraz porównaj to z wysokiej jakości obudową w cenie 60 USD za sztukę. Zamknięcie 8- kosztuje 480 USD za obudowy zamiast 160 USD. To 320 dolarów więcej w nakładach inwestycyjnych. Jednak w ciągu 20 lat, przy wskaźniku awaryjności poniżej 2 procent (typowym-w przypadku dobrze dobranych obudów z uszczelkami z EPDM, korpusami z poliwęglanu i odpowiednią geometrią tac), łącznie można zaobserwować 0,16 awarii. Prawie na pewno zerowa liczba przejazdów ciężarówek w przypadku problemów związanych z obudową. Dodatkowe nakłady inwestycyjne w wysokości 320 USD pozwalają zaoszczędzić od 2400 do 4000 USD na przejazdach ciężarówek, od 320 do 640 USD za incydent w postaci kar SLA i od 500 do 1000 USD za incydent na wymianie światłowodów. Okres zwrotu inwestycji wynosi około 3 do 5 lat. 20-letni zwrot z inwestycji wynosi w przybliżeniu 10:1.
Nie spotkałem jeszcze menedżera ds. zakupów, który nie byłby w stanie znaleźć 320 dolarów przy wielo-stu-tysięcznym-budżecie na budowę. Problemem nie są pieniądze. Problem polega na tym, że element zamówienia obudowy jest traktowany jako zakup towarowy, którego decyzję podejmuje się na podstawie ceny jednostkowej, bez żadnego związku z kosztem cyklu życia niesionego przez nią sygnału. Napraw to połączenie, a decyzja o zakupie zapadnie sama.
Co bym określił, gdyby ktoś zapytał
Gdybym dzisiaj pisał specyfikację zamówienia, oto, czego bym wymagał, w oparciu o to, co zaobserwowałem w terenie. Formowane kanały prowadzące w każdej tacy, które fizycznie wymuszają minimalny promień zgięcia 30 mm. Gładkie, zaokrąglone krawędzie na każdej powierzchni stykającej się z włóknem. Brak tacy mieszczącej więcej niż 24 spawy. Luz pokrywy został zweryfikowany przez producenta pod kątem tego, że przechowywana pętla nie jest ściśnięta po zamknięciu. IP68 z udokumentowanymi parametrami testu: głębokość, czas trwania i to, czy testowano na nowych czy starych próbkach. Uszczelki EPDM, Shore A 50 do 70, z podanymi danymi dotyczącymi odporności na ściskanie. Korpus z poliwęglanu do instalacji antenowych lub mieszanka ABS/PC stabilizowana promieniami UV-z udokumentowanymi wynikami testów starzenia UV ASTM G154. Do podziemi: uszczelnienie żelowe lub-termokurczliwe, odporne na zamarzanie i rozmrażanie GR-771. W przypadku miedzi: ciągłe ekranowanie EMI weryfikowane poprzez badanie impedancji przenoszenia, uszczelki przewodzące na każdym szwie, porty kablowe utrzymujące kontakt ekranu w zakresie 360 stopni.
Nic z tego nie jest drogie. Różnica w cenie pomiędzy obudową spełniającą te wymagania a obudową, która ich nie spełnia, wynosi może czterdzieści dolarów za sztukę. W przypadku projektu domu o wartości 500-jest to dwadzieścia tysięcy dolarów w przypadku budowy wartej wiele-milionów dolarów. Pierwsze zgłoszenie serwisowe uniemożliwia dopłatę za różnicę.
Przestań nazywać to pudełkiem
Błędne przekonanie, z jakim się spotykam, od zespołów zaopatrzeniowych po inżynierów NOC, jest takie, że wspólna obudowa jest pojemnikiem pasywnym. Powłoka odporna na warunki atmosferyczne. Plastikowe pudełko z uszczelką. Fizyka mówi co innego. Obudowa określa fizyczną ścieżkę sygnału przez obszar złącza. Kontroluje środowisko termiczne i chemiczne,-które przez dziesięciolecia doświadcza ośrodka przenoszącego sygnał. W układach miedzianych jest to ekran. Dobrze-zaprojektowana obudowa jest niewidoczna dla sygnału. Źle zaprojektowana to dziura w budżecie, której nikt nie zauważa, dopóki nie skończy się marża.
