Normen für Glasfaser und Kabel

ITU-T SG15:

• G650 Testmethodenreihe
• G651 Multimode 50/125 μm
• G652 dispersionsunverschobene Singlemode-Glasfaser
• G653 dispersionsverschobene Singlemode-Glasfaser
• G654 Cut-off-verschobene Singlemode-Glasfaser
• G655 ungleich Null dispersionsverschobene Singlemode Glasfaser
• G656 nicht-null dispersionsverschobene Singlemode-Glasfaser für Breitband-Lichtübertragung
• G657 biegeverlustunempfindliche Singlemode-Glasfaser
• Neueste Änderungen bei G657 für Fasern mit geringem Biegeverlust
• FO-Kabel: IEC SC86A
• 60793-Serie für Fasern
• 60794-Serie für Kabel
• Neueste Änderungen bei Patchkabeln IEC 60794-2-50

Fasern mit geringem optischen Biegeverlust

Warum wird das benötigt?

Biegedämpfungsleistung von Standard-Singlemode-Fasern (ITU-T G. 652D)

Beobachtungen:

• Der Verlust wird wichtig, sobald der Biegeradius kleiner als 20 mm wird
• Spleißkassetten mit 25 mm und 30 mm Biegeradius haben keinen Einfluss auf die Übertragung bei 1625 nm in G. 652D-Fasern
• In einigen begrenzten Fällen (max. 2 Meter) 20 mm Radius sind zulässig (siehe ITU-T L13 und IEC 61756)

Fasern mit geringem optischen Biegeverlust

Die traditionelle ITU-T G. 652D Singlemode-Faser Angepasster Mantel

Allgemeines:
Optimierte Bandbreite für 1310 nm-Übertragung
(= Minimale chromatische Dispersion bei 1310 nm)
Niedrigste Dämpfung bei 1550 nm

 

Eigenschaften:
Modenfelddurchmesser bei 1310 nm: 9,2 μm ± 0,4 μm
Modenfelddurchmesser bei 1550 nm: 10,4 μm ± 0,5 μm
Manteldurchmesser: 125 μm ± 0,7 μm
Modenfeldkonzentrizitätsfehler: 0,5 μm @ 1310 nm
1550 nm Verlustleistung: < 0,05 dB für 100 Umdrehungen
auf 50 mm Dorndurchmesser
Chromatische Dispersion:  3,5 ps/(nm.km) @ 1310 nm
18 ps/(nm.km) @ 1550 nm
Dehnungstest: 1 %
Dämpfung: <0,35 dB @1310 nm und <0,25 dB @ 1550 nm
Durchmesser der nicht gefärbten Beschichtung: 245 μm ± 10 μm
Durchmesser der gefärbten Beschichtung: 250 μm ± 15 μm

Allgemein:
Optimierte Bandbreite für 1310 nm-Übertragung
(= Minimale chromatische Dispersion bei 1310 nm)
Niedrigste Dämpfung bei 1550 nm

Eigenschaften (nicht aktuell!):
Modenfelddurchmesser bei 1310 nm: 8,8 μm±0,5 μm
Modenfelddurchmesser bei 1550 nm: 9,7 μm ± 0,6 μm
Manteldurchmesser: 125 μm ± 1,0 μm
Modenfeld-Konzentrizitätsfehler: 0,8 μm @ 1310 nm
PMD (Faser): 0,5 ps/ km bei 1310 nm
Chromatische Dispersion:
18 ps/(nm.km) bei 1550 nm
1550 nm Verlustleistung: < 0,1 dB für 100 Umdrehungen
auf 75 mm Dorndurchmesser
Dehnungstest: 1 %
Dämpfung: <0,4 dB @1310 nm und <0,3 dB @ 1550 nm
Durchmesser der ungefärbten Beschichtung: 245 μm ± 10 μm
Durchmesser der gefärbten Beschichtung: 250 μm ± 15 μm

Fasern mit geringem optischen Biegeverlust

Wie können Sie die Biegeverlustleistung verbessern?

Licht in einem Wellenleiter wird besser „eingeschlossen“, wenn der Unterschied des Brechungsindex zwischen Kern und Mantel erhöht wird.
Dies führt zu einer besseren Biegedämpfung, jedoch zu einer geringeren Bandbreite oder Übertragungskapazität (modale Dispersion, höhere chromatische Dispersion)

Verschiedene Fasertypen mit geringem Mikrobiegeverlust

ITU-T G. 657-Empfehlung

• Die ITU hat im Dezember 2006 eine Empfehlung für solche Fasern veröffentlicht:
• ITU-T G.657A-Faser: Dies sind G. 652D-Fasern mit engeren Maßtoleranzen, die zu einer besseren optischen Leistung beim Biegen führen. Diese Fasern werden auch als Fasern mit geringem Makrobiegeverlust bezeichnet. Der angegebene Mindestbiegeradius für die optische Dämpfung beträgt 10 mm. Etwa 10-mal bessere Biegeleistung als herkömmliche Singlemode-Fasern
• ITU-T G.657B-Faser: Fasern, die für einen sehr geringen Verlust beim Biegen ausgelegt sind, aber nicht mehr immer mit den G. 652-Fasern kompatibel sind und daher auf kürzere Entfernungen beschränkt sind (im Zusammenhang mit Innenverkabelung). Bei einigen Typen dieser Fasern können Verbindungs- und Spleißprobleme auftreten. Diese Fasern werden üblicherweise als biegetolerante Fasern bezeichnet. Der angegebene Mindestbiegeradius für die optische Dämpfung beträgt 7,5 mm. Etwa 100-mal bessere Biegeleistung als herkömmliche Singlemode-Fasern.

Verschiedene im Handel erhältliche Markennamen

• Corning: RC HI 1060 Flex
• Corning: RC-SMF 28 mit reduziertem Manteldurchmesser (80 μm)
• Sumitomo: Pure Access Ultra
• Mitsubishi-Kabel: Diaguide PCF (löchriger Fasertyp)
• OFS F900x-Serie
• Nufern 1550-HP
• Corning SMF28e+
• Corning SMF28-XB
• Draka Comtec: BendBright
• Draka Comtec: BendBright XS
• OFS Allwave Flex
• Corning Clearcurve
• OFS EZ Bend

…. Viele mehr …

Fasern mit geringem optischen Biegeverlust

Experimentelle Daten von Tyco Electronics

 

 

Angegebene Biegeverluste im neuen ITU-T G.657

4 Klassen im neuen ITU-T G.657 definiert (beachten Sie, dass dies noch ein Entwurf ist!):
G. 657A1: Dies sind G. 652D-kompatible Fasern mit einem angegebenen Mindestbiegeradius von 10 mm (wie beim vorherigen G.657A)
G. 657A2: Dies sind G. 652D-kompatible Fasern mit einem angegebenen Mindestbiegeradius von 7,5 mm
G. 657B2: Dies sind nicht G. 652D-kompatible Fasern mit einem angegebenen Mindestbiegeradius von 7,5 mm
(wie beim vorherigen G. 657B)
G. 657B3: Dies sind nicht G. 652D-kompatible Fasern mit einem angegebenen Mindestbiegeradius von 5 mm

 

Bedenken hinsichtlich der mechanischen Zuverlässigkeit

• Während der Produktion werden Fasern mit einem 1 %-Dehnungstest (oder 0,7 GPa oder 100 kpsi) geprüft.
• Eine Faserbiegung mit einem Radius von 6 mm weist an der Außenseite der Ummantelung eine Dehnungsspannung von etwa 1 % auf.
• Das neue Vorschlagsdokument ITU-T G.657 befasst sich auch mit Überlegungen zur Lebensdauer der Faser (in Anhang I). Wichtig: Die akzeptierte Wahrscheinlichkeit für Glasfaserausfälle im FTTH-Verteilungsteil liegt bei etwa 1/100000 über 20 Jahre pro Glasfaser pro Netzelement. Das Dokument besagt jedoch nicht, dass ein Speicherradius von 5 mm zuverlässig verwendet werden kann! Die Kenntnis des Netzwerklayouts ist bei der Bereitstellung derart geringer Speicherradien sehr wichtig.

Angegebene Biegeverlustwerte in ITU-T G.657

Bedenken hinsichtlich der mechanischen Zuverlässigkeit – ITU-T G.657 Anhang I

In den Datenblättern für Fasern ist ein Parameter n angegeben (n = der Spannungskorrosionsanfälligkeitsparameter oder der Ermüdungsbeständigkeitsparameter). Dieser Parameter wird aus einem Diagramm von log (Spannung) gegenüber log (% kumulativer Ausfall) abgeleitet. Der IEC 60793-2-50-Standard für Fasern gibt einen Mindestwert von 18 an. Corning SMF28+ gibt n=20 an (was eine bessere Beständigkeit gegen langfristiges Biegen bedeutet)
In ITU-T G.657: Anhang I
20 Jahre Lebensdauer und 0,001 % Ausfallrate

 

Bedenken hinsichtlich der mechanischen Zuverlässigkeit

Installation innerhalb von Häusern:
Angenommen, das Kabel wird durch 3 Räume im 1. Stock verlegt:

• Dies führt zu etwa 15x 90°-Kurven um eine Ecke
• Wenn alle 30 cm Nägel oder Klammern verwendet werden, werden in diesem Beispiel etwa 70 Klammern verwendet. Nehmen wir an, dass jede Klammer oder jeder Nagel eine Biegung mit einem Radius von 5 mm über 15° erzeugt
• Insgesamt sind 2 Meter Glasfaser im Bodenverteilerkasten und im Wandanschluss mit einem Radius von 15 mm untergebracht

Wichtig:
– In diesem Fall beträgt der geschätzte Beitrag des Biegeverlusts 1 dB bei 1550 nm und 3 dB bei 1625 nm für eine G 657 B3-Faser!
– Der Einfluss auf die axiale Spannung in den Fasern wird NICHT berücksichtigt!

 

Fasern mit geringem optischen Biegeverlust

Für FTTH-Netzwerkelemente beträgt eine Ausfallwahrscheinlichkeit < 10-5 über 25 Jahre wird als akzeptabel angesehen, aber die Ausfallrate ist bei kleinen Biegeradien über 25 Jahre nicht konstant!

Referenz: IEC TR 62048

 

Was sind die besten Designregeln für Fasermanagementsysteme für solche Fasern?

Mechanische und optische Zuverlässigkeit

Beziehung zwischen Radius, gespeicherter Länge, Biegeverlust und mechanischer Zuverlässigkeit.
Unter Verwendung der Daten aus IEC TR 62048 kann die Ausfallwahrscheinlichkeit als Funktion des Lagerradius berechnet werden

 

Mechanische und optische Zuverlässigkeit

Beziehung zwischen Radius, gespeicherter Länge, Biegeverlust und mechanischer Zuverlässigkeit.
Unter Verwendung der in ITU-T G657 angegebenen Biegeverlustleistung können die folgenden maximalen Verlustschätzungen pro Faserklasse (A1, A2, B3) vorgenommen werden:

 

Bedenken hinsichtlich mechanischer und optischer Zuverlässigkeit

Vereinfachte Designregeln für ein Fasermanagementsystem, das 2 Meter Fasern pro Spleiß speichert (ohne axiale Spannung):

Minimal zulässiger Radius für gegebene Bedingungen:

 

Mechanische und optische Zuverlässigkeit

Zuverlässigkeit bei FTTH-Installationen in Innenräumen

• Aus Sicht der mechanischen Zuverlässigkeit können die Installationsregeln für Innenverkabelungen wie folgt lauten:
• Biegung um Ecken: Bis zu 15x 90°-Biegung um eine Ecke mit 5 mm Radius.
• Klammern oder Nägel: 70x ist möglich, wenn der Radius der Faser unter der Klammer auf mindestens 5 mm begrenzt ist.
• Kabelschleifen (Kabel über Länge) müssen mit dem größten der folgenden 2 Werte hergestellt werden: Wert in der vorherigen Tabelle oder 10x Kabeldurchmesser.
• Axialspannung am Kabel (30 % der Prüfdehnungsgrenze = maximal angegebene Belastung für Kabel)

Unter Berücksichtigung der optischen (Verlust <0,5 dB bei 1550 nm) UND mechanischen (Ausfallrate <10-5 pro Unter Berücksichtigung der Einschränkungen von 1,5 m Länge gelten die folgenden allgemeinen Regeln für die Kabelinstallation

 

Probleme mit biegeunempfindlichen Fasern

 

• Einige Fusionsspleißmaschinen erkennen den Kern der neuen Fasern nicht und führen keine Kernausrichtung durch (um dieses Problem zu lösen, wechseln Sie zur Mantelausrichtung)
• Lochunterstützte Fasertypen verursachen Probleme beim Fusionsspleißen (unerwartete und unvorhersehbare Verformungen). Beim Reinigen der Faserenden mit Alkohol können Flüssigkeiten in die Löcher eindringen
• Höhere Verluste, wenn verschiedene Fasertypen gespleißt oder miteinander verbunden werden (Fehlanpassung des Modusfelddurchmessers bei den meisten Fasern vom Typ G. 657B). Verluste über 1 dB sind möglich!

 

Fasern mit geringem Makrobiegungsverlust

Spleißkompatibilität

Die ausgewählte G. 657A1-Faser von Tyco Electronics garantiert volle Spleißkompatibilität (sowohl Fusion als auch mechanisch) mit bereits installierten G. 652-Fasern. Es sind keine Änderungen an den Fusionsspleißparametereinstellungen für die Kernausrichtung erforderlich.

Probleme mit biegeunempfindlichen Fasern

• OTDR-Spuren zeigen seltsame Effekte (Gewinner oder höhere Verluste), wenn Fasertypen in Verbindungen oder Spleißen gemischt werden! Nicht geschulte Installateure könnten falsche Schlussfolgerungen über den Spleißverlust oder die Qualität des Steckerverlusts ziehen!

 

Dämpfungsmessung mit OTDR in Leitungen mit gemischten Fasertypen

Im Verteilnetz werden immer häufiger biegeunempfindliche Fasern eingesetzt. Bei der Verwendung von OTDR-Messungen müssen die folgenden Informationen berücksichtigt werden…

Nehmen Sie die folgende Situation an

Fasern mit geringem optischen Biegeverlust

Dämpfungsmessung mit OTDR in Leitungen mit gemischten Fasertypen

 

Dämpfungsmessung mit OTDR in Leitungen mit gemischten Fasertypen

Für korrekte Einfügedämpfungsmessungen mit OTDR muss die Komponente oder Leitung von beiden Seiten gemessen werden. Der durchschnittliche Verlust ist der korrekte Verlust. Dies kann vermieden werden, indem am Anfang und am Ende der Leitung dieselbe Faser verwendet wird.

Dämpfungsmessung mit OTDR in Leitungen mit gemischten Fasertypen

IEC SC86A Arbeitsgruppe 1 (Fasern)

• Hauptsächlich Kopie der ITU-T G6xx-Faserdokumente für die Singlemode-Fasern, aber IEC 86A ist führend für die Multimode-Faserspezifikationen.

IEC-Kabelstandards

Standards für Patchkabel

• Die europäischen Mitglieder von IEC SC86A (Kabel) und IEC SC86B (optische Komponenten) haben eine gemeinsame Arbeitsgruppe gegründet „Cenelec JWG 86A/86BXA“ zur Lösung von Schnittstellenproblemen zwischen Kabel und optischen Komponenten/Verschlüssen

IEC 86A-konformes Kabel +IEC 86B-konformer Stecker = Nicht funktionsfähiges Patchkabel!

 

Vom Hersteller getestete lange Kabellängen spiegeln weder die Veränderungen an den Kabelenden wider, noch spiegeln sie die tatsächliche Nutzung bei kurzen Längen in der Realität wider.