EuroWire May 2020

Technischer Artikel

Der Aufbau des in dieser Studie eingesetzten OPGW-Kabels, ist in der Abb. 1 dargestellt. Es besteht aus verseilten aluminiumplattierten Stahldrähten und zwei mit wasserabweisendem Gelgefüllten Edelstahlbündeladern. Das Kabel weist einen Außerdurchmesser von 12mm und einen Bündeladerdurchmesser von 2,8mm auf. Alle Bündelader enthalten 24 Lichtwellenleiter, und der Betriebstemperaturbereich reicht von -60°С bis +85°С. Dabei wird ein für -60°С ausgelegtes Füllungsgel eingesetzt. 3 Einstellung der Messungen 3.1 Prüfung der zyklischen Temperaturänderung Zur Temperaturmessung haben wir eine Klimakammer (in Abb. 2 dargestellt) eingesetzt, in der über 1km OPGW-Kabel untergebracht werden kann. Die Wärmebeständigkeit der Kammer lag unter 1°C. Eine derartig gute Wärmebeständigkeit kam durch die geeignete Wahl der Relaxationszeit bei jedem Messpunkt zustande. Der Temperaturbereich lag zwischen -40°C und +85°C je Zyklus, wie vom Kunden und der Umgebung des Anwendungsbereichs gefordert. Bei dieser Prüfung wurden drei Zyklen durchgeführt. In unserer Einstellung wurden 48 ultra verlustarme Faser in zwei Bündeln kombiniert. Die Fasern jedes Bündels wurden zusammengespleißt, um eine höhere Genauigkeit bei den OTDR-Messungen der Dämpfungsänderungen während der Prüfung zu bieten. Dabei bestand jedes Bündel aus über 20 unterschiedlichen Faserproben. Diese Einstellung wurde benutzt, um die realen Bedingungen der Verlegung der Langstrecken- Erdkabel genau wiederzugeben, die in der Regel eine hohe Anzahl an gespleißten Kabelabschnitten enthalten. Die zwei Bündel wurden absichtlich entworfen, um das obere Ende der ultra verlustarmen Verteilung (durchschnittliche Dämpfung des ersten Bündels 0,169 dB/km bei 1,550nm) und des typischen ▼ ▼ Abb. 5 : Dämpfungsverteilung bei 1.550nm für 500km verlegte OPGW-Kabel mit ultra verlustarmen Fasern. Spleißverluste sind enthalten

OPGW-Kabel mit 48 ultra verlustarmen Fasern

Mittelwert ~0,165 dB/km Höchstwert ~0,168 dB/km

Prüfung der zyklischenTemperaturänderung von OPGW-Kabeln mit ultra verlustarmen Fasern

Dämpfung dB/km

Temperatur °C

Dämpfung bei 1.550nm (dB/km)

▲ ▲ Abb. 3 : Prüfung der zyklischen Temperaturänderung von OPGW-Kabeln mit ultra verlustarmen Fasern

▲ ▲ Abb. 4 : Dämpfungsverteilung bei 1.550nm verlegter Kabel mit ultra verlustarmen Fasern für drei 150km langen Teilstücken. Spleißverluste sind enthalten

Max. Dämpfung dB/km

Delta dB/km Faserspezifikation* dB/km

Satz Fasern Bezugsdämpfung dB/km

1 2

0.169 0.163

0.174 0.168

0.005 0.005

<0.05

<0.05 *Anmerkung: die Faser selbst überschreitet die Spezifikationen für einen breiteren Temperaturbereich (-60°C bis +85°C) und im Kabe ▲ ▲ Tabelle 1 : Dämpfungserhöhung bei 1,550nm während der Prüfung der zyklischen Temperaturänderung bei einem Temperaturbereich zwischen -40°C und+85°

4 Ergebnisse Für alle drei Zyklen werden in der Abb. 3 Dämpfungsänderungen bei 1.550nm für zwei Faserbündel während der zyklischen Temperaturänderung dargestellt. Während dieser Prüfung wurde kein wesentlicher Unterschied bei den Dämpfungsleistungen zwischen den beiden Faserbündeln beobachtet. Dämpfungserhöhung für beide Fasersätze bei drei Zyklen überschritt nicht 0,005dB/km, ein Wert der durchaus innerhalb der gewünschten Grenze von 0,01dB/km liegt (wie bereits erwähnt) sowie von der Spezifikationsgrenze von 0,05dB/km [4] entfernt ist. Wir gehen davon aus, dass dieses Messergebnis zeigt, dass sich der ausgewählte OPGW-Kabelaufbau für Ultralangstrecken-Anwendungen mit starken Einschränkungen hinsichtlich des optischen Budgets eignet. Da die Temperaturzyklusprüfung als guter Anzeiger der langfristigen Kabelleistungen vor Ort gilt, erwarten wir uns ähnliche Dämpfungsabweichungen während der Lebensdauer des Kabels. Eine Zusammenfassung der Angaben während der Temperaturzyklusprüfung ist in der Tabelle 1 dargestellt. Abb. 4 zeigt die Ergebnisse der OTDR-Messungen von drei Teilstücken installierter und gespleißter OPGW-Kabel. Abgesehen davon, dass das Kabel durch mehrere Bauunternehmen installiert wurde, und die Verlegung, das Spleißen Die höchste

Dämpfungsanteils (durchschnittliche Dämpfung des zweiten Bündels 0,163 dB/km bei 1,550nm) darzustellen. Dieses Kabelprüfverfahren wurde in voller Übereinstimmung mit der Methode F1 der IEC 60794-1-22 durchgeführt. 3.2 OTDR-Messungen des verlegten Kabels Das vor Ort verlegte OPGW-Kabel stellte eine fusionsgespleißte Verkettung einer Anzahl von Kabellängen dar, die von 6 bis 8km variierten, und die Gesamtkabellänge entsprach zirka 500km. Zur Messung wurden verschiedene OTDR-Vorrichtungen mit einem Dynamikumfang von 45dB verwendet. Um die gewünschte Genauigkeit und räumliche Auflösung zu erzielen, wurde die Übertragungsleitung in drei Abschnitten mit rund 150km aufgeteilt, und jeder Abschnitt von beiden Enden aus durch OTDR getrennt gemessen. Die Dämpfungsmessungen des vor Ort installierten OPGW-Kabels wurden zwei Mal durchgeführt. Die erste Messung erfolgte sofort nach der Verlegung des Kabels. Die darauffolgenden OTDR-Messungen wurden zirka ein Jahr nach der Installation durchgeführt. ▼ ▼ Abb. 6 : Dämpfungsänderung nach ein Jahr Verwendung des OPGW-Kabels mit ultra verlustarmen Fasern

500km lange OPGW-Kabelleitung mit 48 ultra verlustarmen Fasern Dämpfung bei 1.550nm (dB/km)

Dämpfung bei 1.550nm (dB/km)

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Mai 2020