除了對(duì)彎曲附加損耗的要求之外,，G.657光纖在小彎曲半徑下的機(jī)械性能也是其在實(shí)際使用過(guò)程中必須關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。一般情況下,，光纖的彎曲半徑越小,，其所受的張應(yīng)力和壓應(yīng)力也就越大，長(zhǎng)期處于小彎曲半徑狀態(tài)下的光纖,，如果其機(jī)械性能無(wú)法得到保證，那么光纖將會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)斷裂的情況,，這將會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的后果,。
1. 網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)故障
對(duì)于網(wǎng)絡(luò)可靠性的分析，我們假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò),，如圖1所示,，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)由1000 芯的配線光纜采用樹形結(jié)構(gòu)組成。
按照運(yùn)營(yíng)商的安裝和客戶接續(xù)模式,，各個(gè)光纖或各個(gè)光纖組存放在主配線光纜或分配線光纜的存放盒內(nèi),。為了簡(jiǎn)化并考慮一種最壞情況，假定全部1000 條光纖在每個(gè)獨(dú)立的光纖鏈路內(nèi),，并經(jīng)過(guò)5個(gè)有光纖存放盒的光配線箱,。
圖1簡(jiǎn)化的FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
Fig.1 Topological of FTTH Network
在這個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)單個(gè)光纖存放盒20 年的故障率0.001%會(huì)引起20 年內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有一次單個(gè)自發(fā)中斷的概率為5%,。這個(gè)概率與在20 年運(yùn)行壽命期內(nèi)網(wǎng)可能出現(xiàn)的其他故障的概率相當(dāng),。它的根據(jù)是由于鏈路重新配置或者由于光纜或分線盒損壞等其他原因引發(fā)的故障。對(duì)于大部分接入網(wǎng)的情況,，可以假定由于自發(fā)的光纖斷裂引起的確定故障概率大大低于其他原因引起的故障概率,。每個(gè)運(yùn)營(yíng)商要根據(jù)更精確的計(jì)劃外故障率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定可接受的故障率。
2.光纖可靠性的考慮
不考慮光纖固有強(qiáng)度特性和光纖所處環(huán)境,，確定每個(gè)存放盒故障率的主要參數(shù)是所存放光纖的長(zhǎng)度和存放的彎曲半徑R,。縮短存放光纖長(zhǎng)度對(duì)降低故障率有正的效應(yīng),，而減小存放彎曲半徑對(duì)降低故障率有負(fù)的效應(yīng),。對(duì)具有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的篩選應(yīng)力和常規(guī)篩選測(cè)試性能的光纖，采用具有更詳細(xì)的IEC/TR 62048壽命模型得出20年壽命的最大存放長(zhǎng)度是光纖彎曲半徑的函數(shù),，對(duì)不同靜態(tài)應(yīng)力侵蝕敏感系數(shù)n(疲勞參數(shù))值的結(jié)果如圖2 所示,。
圖2對(duì)各種疲勞參數(shù)n,，抗彎曲光纖的最大存放長(zhǎng)度
Fig.2 Maximum Storage Length of Bend Insensitive Fiber
如IEC 60793-2-50和Telcordia通用要求GR-20-CORE所述，n = 18的值是最小值,。例如,，每個(gè)存放盒的存放長(zhǎng)度是100 cm，即每一條單個(gè)光纖為2 × 50 cm,，按照保證的n值,，彎曲半徑能夠從現(xiàn)行的30 mm降低到15 mm甚至9 mm 而不會(huì)降低20 年內(nèi)每個(gè)存放盒0.001%故障率。
另一個(gè)存放點(diǎn)在光纖處理系統(tǒng)的入口和出口,。要求小容積的光纖接入網(wǎng)部件不僅與存放面積有關(guān),，也與入口和出口的最小彎曲半徑有關(guān)。這種影響可從幾個(gè)方面考慮,。假定為了將光纖引入和導(dǎo)出存放區(qū),，每個(gè)存放盒需要有四個(gè)附加的90 度彎曲。另外假定這些附加彎曲引起的附加故障率應(yīng)限制在每個(gè)存放盒可接受的0.001%故障率的10%以下,，在表1的中間列指明由此產(chǎn)生的最小值,。
表1 非存放彎曲半徑的最小值
在右邊一列，給出單個(gè)180 度不正確的彎曲的最小半徑,。還有對(duì)于這種情況,，假定每個(gè)單獨(dú)存放盒的最大附加故障率為0.1 × 0.001%。所有的數(shù)值與單個(gè)光纖處理相關(guān),，給出了對(duì)應(yīng)三種不同疲勞參數(shù)n之值,。
3. 康寧ZBL抗彎光纖的可靠性分析
在FTTH安裝中，4個(gè)90度轉(zhuǎn)彎認(rèn)為是盤繞一圈,。表2是不同半徑下康寧ZBL抗彎光纖工作20年的可靠性分析,。
表2 不同半徑下康寧ZBL抗彎光纖工作20年的可靠性
表2顯示即使在5mm的彎曲半徑，光纖的故障率仍然低于10ppm,。對(duì)于完成安裝的FTTH項(xiàng)目,，可以從這張表格來(lái)估算系統(tǒng)的可靠性：
例如整個(gè)鏈路有20個(gè)90度轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑為5mm,，則相當(dāng)于5圈的盤繞,，每圈的故障率為3 ppm，則轉(zhuǎn)彎的故障率為15(5x3)ppm,。在光分纖箱和終端插座盒內(nèi)有30個(gè)360度盤繞,，盤繞半徑為15mm，每圈的故障率為0.1 ppm,，則盤繞的故障率為3 (30x0.1) ppm,。
在整個(gè)鏈路的光纖轉(zhuǎn)彎總故障率為18 ppm，在100,000個(gè)家庭的FTTH網(wǎng)絡(luò)中，在20年的使用壽命中,，由于光纖小彎曲導(dǎo)致的故障不到2次,。和其他的原因引起的故障比，可以忽略不計(jì),。
4. 結(jié)論
通過(guò)對(duì)康寧ZBL抗彎光纖的可靠性分析,，說(shuō)明抗彎曲光纖在FTTH的應(yīng)用，既滿足對(duì)彎曲附加損耗的要求,，也滿足機(jī)械性能可靠性的要求,。