Optisk fiber er iboende mer skjør enn kobber. Det er en spesiell type glass (smeltet silika), med en typisk strekkstyrke som er mindre enn halvparten av kobber. Men selv om smeltet silika ser ut og kan føles skjørt og sprøtt, har det vist seg å være ekstremt holdbart hvis det behandles, testes og brukes riktig.
For å vurdere holdbarheten til ethvert materiale er det nyttig å vurdere visse egenskaper:
Opprinnelig styrke
Nedbrytningshastighet
Eventuelle feil som kan svekke den
Reagenser som kan svekke den
Dens optiske levetid - da silikaen fortsatt må kunne fungere tilfredsstillende
Med dette i tankene er det i hovedsak fire faktorer som vil påvirke levetiden til fibernettverket ditt:
1. Overflatefeil
Uberørt silisiumglass som er fri for defekter er enormt motstandsdyktig mot nedbrytning. Alle kommersielt produserte optiske fibre har imidlertid overflatefeil (små mikrosprekker) som reduserer materialets levetid under visse forhold. Den kritiske faktoren her er spenningsintensitetsfaktoren "K", relatert til påført spenning og kvadratroten av sprekkdybden. Det betyr at "ekte" fibre - de med små feil - først lider av en langsom vekst i disse feilene etterfulgt av rask vekst til feil.
For å overvinne dette, gjennomfører anerkjente fiberleverandører "proof testing", som strekker fiberen til et forhåndsinnstilt nivå (normalt 1 prosent) i en spesifisert varighet for bevisst å bryte de større feilene.
2. Redusere nedbrytning
Brukeren sitter da igjen med en fiber som inneholder færre, mindre feil som må beskyttes mot unødvendig nedbrytning. Dette betyr først og fremst å stoppe dannelsen av nye feil ved å belegge fiberen med et beskyttende og slitesterkt materiale for primærbelegget.
3. Installasjonsbelastninger
Vi vet at stress er en stor fiende av lang levetid på fiber, så beskyttelsesoppgaven overføres til kabelen, som vil sørge for at bruken av passende styrkeelementer begrenser spenningen som påføres kabelen til mye mindre enn testnivået på 1 prosent. Installatøren må da sørge for at distribusjonsprosessen ikke overbelaste kabelen.
Av de tre teknikkene som vanligvis brukes - trekking, dytting og blåsing - skaper kun trekking uønsket strekk (strekkspenning). I motsetning til metall lider ikke glass av tretthet ved å bli komprimert, og derfor forårsaker den milde komprimeringen som oppstår under pressingen ingen skade på fiberen.
4. Miljøfaktorer
Når det først er utplassert, har nærmiljøet stor innvirkning på fiberlivet. Høye temperaturer kan akselerere sprekkvekst, men det er tilstedeværelsen av vann som historisk sett har vært mest bekymringsfull. Veksten av sprekker under stress forenkles av vann som fører til "spenningskorrosjon".
Du kan sjekke hva en fibers tendens til å lide av spenningskorrosjon er ved å se på "stresskorrosjonsfølsomhetsparameteren", mye mer praktisk referert til som "n". En høy n-verdi (rundt 20) antyder en holdbar fiber og belegg.
Beregner hvor lenge nettverket ditt vil vare
Med tanke på de fire faktorene ovenfor, hvordan kan du beregne levetiden til fibernettverket ditt? For å gjøre dette må en nettverksplanlegger ta hensyn til to innganger:
Hvordan feilene er fordelt mellom optiske fibre, ved hjelp av Weibull-distribusjonen
Resultatene av fiberstyrketesting, vanligvis utført av produsenter
Ved å kombinere den (spådde) feilfordelingen med sprekkveksteori har det generert flere levetidsmodeller for optiske fibre, som kan sees her.
Generelt gir disse modellene en sannsynlighet for feil for en gitt fiberkm over en valgt levetid, på et sted mellom 20 og 40 år. For riktig installert tier 1-fiber er feilsannsynligheten over en slik tidsramme i størrelsesorden 1 av 100,000.
Til sammenligning er sjansen for at en fiber skades ved manuell intervensjon, for eksempel graving, over samme tidsramme omtrent 1 av 1,000. Kvalitetsfiber, installert med godartede teknikker og av forsiktige installatører under akseptable forhold bør derfor være ekstremt pålitelig - forutsatt at det ikke blir forstyrret.
Det er også verdt å påpeke at kabellengdene i seg selv sjelden har sviktet "egentlig", men det har vært svikt i skjøter hvor kabel og skjøtetype ikke er godt avstemt, slik at fibrene kan bevege seg - for eksempel på grunn av temperaturendringer. Dette fører til overbelastning av fiberen og eventuelt brudd.
Bevisene fra feltet
Gitt at de første storskala fibersystemene ble utplassert på begynnelsen av 1980-tallet, hvordan har de klart seg? Den gode nyheten er at det i løpet av de siste 35 årene ikke har vært storskala utbrudd av fibersvikt i riktig installerte systemer som bruker tier 1-komponenter. Det er sett brudd, men dette er hovedsakelig der fibre er fjernet fra kabler og bøyd under tillatt bøyeradius.
Faktisk, hvis gitt fibre er lagret og kveilet riktig, er det ganske mulig at de viser seg å være sterkere enn vi først trodde. Kanskje begynner de opprinnelige feilene å leges med tiden og eksponering for vann under lave stressnivåer.
Som vi har sett i andre blogger, kan de største fiendene til den nøye konstruerte påliteligheten til optisk fiber være fra mennesker, dyr eller mors natur, snarere enn selve den smeltede silikaen. Ser man bort fra disse ikke-tekniske problemene, er det godt mulig at fibernett i seg selv kan fortsette å fungere, med oppgradert optoelektronikk, i mange år fremover – kanskje til og med like lenge som kobberforgjengerne!