المعرفه

التوهين الناجم عن الهيدروجين- هو زيادة في الفقد البصري الذي يمكن أن يحدث عندما يصل الهيدروجين الجزيئي إلى ألياف السيليكا الضوئية وينتج إما امتصاصًا مؤقتًا أو يتفاعل مع مواقع العيوب في الزجاج. إنه اعتبار حقيقي للموثوقية على المدى الطويل-في بعض بيئات الكابلات، ولكن لا ينبغي التعامل معه كوضع فشل عالمي لشبكات الألياف الخارجية. لقد أدى تصميم الألياف الحديثة وبناء الكابلات المناسب إلى تقليل المخاطر بشكل كبير في التطبيقات الأرضية العادية.

ومن ثم فإن السؤال الهندسي ليس مجرد ما إذا كان الكابل يحتوي على مادة هلامية أو معدنية أو مادة مانعة للماء-. يتعلق الأمر بما إذا كان نظام الكابلات الكامل يمكنه توليد أو قبول كمية كافية من الهيدروجين، لفترة كافية، للتأثير على الألياف المثبتة. وينبغي أن يأخذ هذا التقييم في الاعتبار فئة الألياف، ومكونات الكابلات، والتعرض للرطوبة، والعناصر المعدنية، ومصادر الهيدروجين الخارجية، والختم، وبيئة الخدمة المتوقعة.

ما المقصود بالتوهين الناتج عن الهيدروجين-؟

جزيئات الهيدروجين صغيرة بما يكفي لتنتشر عبر العديد من مواد الكابلات وتدخل في النهاية إلى زجاج السيليكا. بمجرد وصول الهيدروجين إلى الألياف، يجب التمييز بين تأثيرين واسعين. يمكن أن ينتج الهيدروجين الجزيئي خصائص امتصاص أثناء وجود الهيدروجين في الزجاج، ويمكن أن تنخفض بعض هذه المساهمة إذا تمت إزالة التعرض. يمكن أن يتفاعل الهيدروجين أيضًا مع مواقع العيوب الحساسة في السيليكا ويخلق امتصاصًا مرتبطًا بـ OH-، والذي قد ينتج عنه المزيد من تغييرات التوهين المستمرة.

هذا التمييز مهم لأن "فقد الهيدروجين" ليس مرادفًا تلقائيًا لفشل الكابل الدائم. تعتمد شدتها وقابليتها للانعكاس على تصميم الألياف، وتركيز الهيدروجين، ودرجة الحرارة، ووقت التعرض، والآلية الكيميائية المعنية.
 

من أين يمكن أن يأتي الهيدروجين الموجود في الكابلات الضوئية؟

يمكن أن ينشأ الهيدروجين الموجود داخل الكابل من أكثر من مسار واحد. ترتبط الآليات الأكثر صلة بمواد الكابلات، أو الرطوبة والمكونات المعدنية، أو البيئة الخارجية الغنية بالهيدروجين-.

الرطوبة والعناصر المعدنية

في إنشاءات الكابلات التي تحتوي على درع معدني، أو أعضاء قوة، أو أشرطة، أو مكونات معدنية أخرى، يمكن أن تخلق الرطوبة ظروفًا للتآكل أو التفاعلات الجلفانية التي تولد الهيدروجين. وتشير التوجيهات الحالية للاتحاد الدولي للاتصالات بشأن الكابلات الضوئية الأرضية على وجه التحديد إلى أنه يمكن توليد الهيدروجين في وجود الرطوبة والعناصر المعدنية. لهذا السبب، يجب تقييم نظام التآكل، وحاجز الماء، وسلامة الغلاف، والتفاعل بين المواد المختلفة معًا بدلاً من التعامل مع الدروع الفولاذية وحدها باعتبارها المشكلة.

بالنسبة للطرق المدفونة، يجب أن يعكس اختيار الكابل ظروف التربة والحماية الميكانيكية المطلوبة. أمباشرة-دفن كابل الألياف الضوئيةقد يتطلب بشكل مشروع حماية معدنية في أحد المشروعات وهيكلًا غير معدني-في مشروع آخر. يعتمد الاختيار الصحيح على متطلبات السحق والقوارض والبرق والتأريض والتآكل والمتطلبات البيئية.

مركبات الكابلات والمواد البوليمرية

يمكن لبعض مكونات الكابلات إطلاق كميات صغيرة من الهيدروجين تحت عمر معين، أو درجة حرارة، أو ظروف كيميائية معينة. ومع ذلك، ليس من الدقة افتراض أن كل هلام تعبئة تقليدي هو مصدر رئيسي للهيدروجين. تختلف التركيبات، وقد تحتوي بعض أنظمة تعبئة الكابلات أيضًا على مكونات كاسحة للهيدروجين-. يجب أن يعتمد تأهيل المواد على بيانات المورد واختبارات التقادم المناسبة بدلاً من قاعدة "الجيل مقابل الجفاف" البسيطة.

للحصول على رؤية أوسع للوظائف واختيار السترات والأشرطة ومركبات الحشو وأعضاء القوة والمكونات الأخرى، راجعدليل مواد كابلات الألياف الضوئية.

دخول الهيدروجين والرطوبة الخارجية

يمكن أن تتعرض الكابلات أيضًا للهيدروجين المتولد خارج الكابل، لا سيما في البيئات الصناعية المتخصصة أو في قاع البئر أو في البيئات- ذات درجات الحرارة المرتفعة أو الضغط أو البيئة العدوانية كيميائيًا. لا يعد الإغلاق السيئ أو إغلاق الغلاف مصدرًا مباشرًا للهيدروجين في حد ذاته، ولكن دخول الرطوبة يمكن أن يؤدي إلى تسريع التآكل وتفاعلات المواد التي تزيد من توليد الهيدروجين. بالنسبة للتوصيلات والانتقالات، تظل جودة الختم جزءًا من إستراتيجية التحكم بالهيدروجين-.

لماذا 1383 نانومتر أكثر أهمية من 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر

من الأخطاء الفنية الشائعة وصف 1310 نانومتر و1550 نانومتر على أنهما قمم امتصاص OH الرئيسية الناتجة عن الهيدروجين. إنها نوافذ نقل مهمة، ولكن أفضل-خاصية امتصاص الماء/OH المعروفة في الألياف ذات الوضع الفردي القياسي- تبلغ حوالي 1383 نانومتر.

الحاليتوصية الاتحاد الدولي للاتصالات-T G.652يحدد، بالنسبة للألياف G.652.D، الحد الأقصى لمعامل التوهين بمقدار 0.40 ديسيبل/كم عند 1383 ± 3 نانومتر بعد تقادم الهيدروجين. تشير نفس التوصية إلى أن اختبار نوع الهيدروجين-لتقادم الألياف B-652.D يتم إجراؤه وفقًا للمواصفة IEC 60793-2-50. الأحدثإيك 60793-2-50تغطي مواصفات منتجات الألياف أحادية الوضع من الفئة B، بما في ذلك فئات الألياف B-652.

هذا لا يعني أن الهيدروجين ليس له أي تأثير على الأطوال الموجية الأخرى. يمكن أن تؤدي التفاعلات المرتبطة بالهيدروجين الجزيئي والهيدروجين- إلى إنشاء ميزات طيفية إضافية، ويعتمد تأثير النظام في النهاية على نطاق التشغيل وميزانية الوصلة. ومع ذلك، من أجل التأهيل العملي للألياف G.652.D الحديثة، تعد منطقة 1383 نانومتر نقطة مرجعية رئيسية ولا ينبغي استبدالها ببيان عام حول "قمم OH عند 1310 و1550 نانومتر".

هل الهيدروجين سبب شائع للفشل في كابلات الألياف الأرضية؟

يعتبر الهيدروجين أحد الاعتبارات الهامة في التصميم، ولكن يجب ذكر مخاطره بما يتناسب مع التطبيق. تشير إرشادات الاتحاد الدولي للاتصالات الحديثة بشأن الكابلات الضوئية الأرضية إلى أن توليد الهيدروجين يصبح مشكلة فقط في حالات محدودة عند استخدام تصميم مناسب من الألياف والكابلات. يتوافق هذا مع تطور الألياف الحديثة ذات الوضع المنخفض-المائية-ذات الوضع الفردي-ومواد الكابلات المحسنة.

والنتيجة العملية هي أن فرق المشروع يجب أن تتجنب خطأين متعارضين: تجاهل الهيدروجين في البيئات التي يمكن أن يتراكم فيها، والتعامل معه باعتباره السبب المهيمن للتوهين في كل كابل خارجي قديم. يمكن أيضًا أن يؤدي الانحناء والإجهاد الميكانيكي والأغماد التالفة والتوصيلات الرديئة وتلوث الموصل والأضرار المرتبطة بالمياه - وعيوب التثبيت إلى تقليل الهامش البصري.
 

كيفية تشخيص التوهين الناتج عن الهيدروجين-المشتبه به

يجب تشخيص الخسارة المتعلقة بالهيدروجين-بالأدلة بدلاً من استنتاجها من عمر الكابل وحده. عادة ما يجمع التحقيق المفيد بين عدة ملاحظات:

• قارن التوهين الحالي بسجلات اختبار التشغيل أو القبول-.
• قياس التوهين في الأطوال الموجية العاملة، وحيثما تسمح مواصفات الألياف ومعدات الاختبار، بفحص منطقة 1383 نانومتر أو أثر التوهين الطيفي الأوسع.
• تحقق مما إذا كانت الزيادة موزعة على طول الألياف أو مركزة في قسم الوصلة أو الانحناء أو الإغلاق أو قسم الكابل التالف.
• قارن بين الألياف المجاورة في نفس الكابل، وإذا أمكن، الألياف في أقسام الكابل المجاورة.
• افحص المسار بحثًا عن دخول الرطوبة أو التآكل أو تلف الغلاف أو الفيضانات أو درجة الحرارة غير الطبيعية أو التعرض للهيدروجين الخارجي.
• قم بمراجعة فئة الألياف وبيانات تأهيل الهيدروجين-للتقادم الخاصة بالشركة المصنعة.

يعتبر OTDR ذا قيمة لتحديد الأحداث الانعكاسية، والخسارة الزائدة الموضعية، والتغيرات على طول المدى، ولكن تتبع OTDR في حد ذاته لا يثبت أن الهيدروجين هو السبب الجذري. أوسعاختبار كابلات الألياف الضوئيةيجب أن يجمع البرنامج نتائج OTDR مع قياسات الفقد أو التوهين-الإدراج، ومواصفات المنتج، والأدلة البيئية.

تدابير تصميم الكابلات المستهدفة للحد من مخاطر الهيدروجين
 

1. حدد الألياف الحديثة ذات أداء التقادم المعتمد للهيدروجين-.

اختيار الألياف هو طبقة التحكم الأولى. بالنسبة للشبكات الأرضية التقليدية ذات الوضع الفردي-،G.652.D ألياف أحادية الوضع -تم تصميمه بأداء منخفض عند ذروة استخدام الماء-ويتضمن متطلبات تعتيق الهيدروجين-حوالي 1383 نانومتر. يجب أن تشير مواصفات المشروع إلى فئة الألياف المطبقة ومتطلبات الاختبار بدلاً من الاعتماد فقط على التوهين الاسمي عند 1310 نانومتر و1550 نانومتر.

2. حدد مواد الكابلات منخفضة توليد-الهيدروجين-.

يجب اختيار السترات ومركبات الحشو والأشرطة والمجلدات والطلاءات ومكونات الكابلات الأخرى كنظام. الهدف هو تقليل المواد أو مجموعات المواد التي يمكن أن تولد الهيدروجين أثناء التقادم على المدى الطويل-.IEC TR 62690، تأثيرات الهيدروجين في كابلات الألياف الضوئية - المبادئ التوجيهية، يوفر مرجعًا صناعيًا مخصصًا لتقييم تأثيرات الهيدروجين في كابلات الألياف-ذات الوضع الفردي.

3. التحكم في مسارات الرطوبة والتآكل

يمكن لحواجز الرطوبة، وبنية الغلاف الصوتي، وإغلاقات الوصلات المؤهلة، والتصميم المعدني -الواعي للتآكل أن تقلل من الظروف التي تولد الهيدروجين. في البيئات الرطبة أو العدوانية، يجب اختيار الدروع والمكونات المعدنية الأخرى مع وضع نظام التآكل الكامل في الاعتبار. يمكن أن يكون الفولاذ المقاوم للصدأ مناسبًا في بعض التصميمات، ولكنه ليس حلاً شاملاً لكل مشروع مدفون.

بالنسبة للطرق ذات رطوبة التربة المستمرة أو التعرض الميكانيكي المتطلب، قارن بين ما هو متاحكابل الألياف الضوئية تحت الأرضالهياكل وتحديد ما إذا كانت الحماية المعدنية أو غير المعدنية-تتناسب بشكل أفضل مع ملف تعريف مخاطر المشروع.

4. استخدم المواد الماصة للهيدروجين-عندما تبرر المخاطر استخدامها

يتعرف ITU-T L.126 وتوجيهات الكابلات ذات الصلة على المواد الممتصة للهيدروجين-كطريقة للتحكم في تركيز الهيدروجين داخل الكابل. كاسح الهيدروجين هو مادة مصممة للتفاعل مع الهيدروجين أو التقاطه؛ لا ينبغي الخلط بينه وبين الماء العادي-المسحوق القابل للانتفاخ أو شريط الماء-العازل، والذي تتمثل وظيفته الأساسية في الحد من هجرة الماء.

الطريقة ITU-T L.126 لتقدير تركيز الهيدروجين في كابلات الألياف الضوئيةيكون مفيدًا عندما يتطلب التصميم تقييمًا أكثر رسمية لتراكم الهيدروجين-.

5. تعرف على ما يتغير-الكابل الجاف-وما لا يتغير

تعمل جميع-تصميمات الكابلات الجافة على إزالة مادة الغمر أو الحشو التقليدية من أجزاء هيكل الكابل واستخدام عناصر حجب الماء الجاف-بدلاً من ذلك. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تبسيط عملية المعالجة وإزالة مصدر مادة محتمل واحد، لكنه لا يجعل الكابل محصنًا تلقائيًا ضد الهيدروجين. لا يزال من الممكن أن يكون التآكل المعدني، والمواد البوليمرية الأخرى، والهيدروجين الخارجي، وظروف الختم أمرًا مهمًا.

عندما يكون البناء الجاف مرغوبًا فيه لأسباب التركيب أو الصيانة، يجب تقييم الفائدة الهندسية جنبًا إلى جنب مع نظام المواد الكامل للكابل. تتوفر نظرة عامة على نهج البناء هذا في مقالة الموقع حولجميع -كابلات الألياف الضوئية ADSS الجافة.

ما هي التطبيقات التي تحتاج إلى أكبر قدر من الاهتمام؟

يستحق التحكم في الهيدروجين مراجعة وثيقة عندما يُتوقع أن يعمل الكابل في بيئة ذات مصدر هيدروجين موثوق به أو في ظل ظروف تعزز توليد الهيدروجين. تشمل الأمثلة هياكل الكابلات المعدنية الرطبة، وبعض التركيبات المدفونة لمدة طويلة-والمواقع الصناعية التي تحتوي على هيدروجين خارجي، والبيئات-ذات درجات الحرارة العالية، وعمليات النشر المتخصصة الأخرى.

بالنسبة للشبكات الأساسية العادية FTTx وشبكات الوصول والقنوات والشبكات الهوائية والأرضية التي تستخدم الألياف المؤهلة الحديثة، يجب أن يكون الهيدروجين عنصرًا واحدًا في تقييم الموثوقية الأوسع بدلاً من الفشل المستقبلي المفترض. ينبغي مراجعة هيكل الكابل، وحجب المياه، والتصميم الميكانيكي، وجودة التثبيت، وحماية الوصلة، والهامش البصري، والتعرض البيئي معًا.

التعليمات

هل يمكن للهيدروجين أن يدمر الألياف الضوئية بشكل دائم؟

يمكن أن يتسبب في تغيرات مستمرة في التوهين عندما يتفاعل الهيدروجين مع المواقع الحساسة في الزجاج، ولكن ليست كل آلية فقدان مرتبطة بالهيدروجين- تكون دائمة. يمكن أن يكون امتصاص الهيدروجين الجزيئي قابلاً للعكس جزئيًا عند إزالة التعرض. يعتمد السلوك الفعلي على الألياف وظروف التعرض.

ما هو الطول الموجي الأكثر ارتباطًا بشيخوخة الهيدروجين في ألياف G.652.D؟

منطقة التأهيل الرئيسية هي 1383 ± 3 نانومتر. يحدد ITU-T G.652 متطلبات التوهين عند هذا الطول الموجي بعد تقادم الهيدروجين للألياف G.652.D.

هل جميع-الكابلات الضوئية الجافة محصنة ضد الهيدروجين؟

لا. إن إزالة هلام الحشو يؤدي إلى إلغاء مساهمة مادية واحدة محتملة ويمكن أن يوفر مزايا التثبيت، ولكن لا يزال من الممكن أن يأتي الهيدروجين من التآكل المعدني أو المواد الأخرى أو البيئة الخارجية.

هل يعتبر الشريط القابل للانتفاخ المائي-ممتصًا للهيدروجين؟

ليس بالضرورة. تم تصميم المواد القابلة للانتفاخ بالمياه القياسية- لمنع انتقال المياه. تتطلب المواد الممتصة للهيدروجين-أو الكاشفة للهيدروجين-تركيبة مصممة خصيصًا للتحكم في الهيدروجين.

هل يمكن لاختبار OTDR وحده تأكيد التوهين الناجم عن الهيدروجين-؟

لا، يمكن أن يساعد OTDR في تحديد موقع الخسارة الموزعة أو المحلية، ولكن تأكيد السبب الجذري-يتطلب عادةً المقارنة مع بيانات خط الأساس وقياسات التوهين المعتمدة على الطول الموجي-ومواصفات المنتج والأدلة البيئية أو المادية.

خاتمة

من الأفضل إدارة التوهين الناتج عن الهيدروجين- باعتباره مشكلة تتعلق بالمواد-و-هندسة البيئة، وليس كآلية تقادم حتمية. ألياف حديثة منخفضة-ذروة الماء-، واختيار دقيق للمكونات، والتحكم في الرطوبة والتآكل، والإغلاق المؤهل، وإجراءات كسح الهيدروجين-حيثما يكون ذلك مبررًا يمكن أن تحافظ على الفقد البصري المرتبط بالهيدروجين-ضمن الحدود المقبولة طوال عمر خدمة الكابل.

بالنسبة للمشتريات وتصميم الشبكة، فإن المتطلبات الأكثر فائدة ليست "اختيار كابل مقاوم للهيدروجين-، ولكن تحديد التعرض الفعلي وفئة الألياف وبناء الكابل واختبارات التأهيل والتوهين المسموح به على المدى الطويل-. ينتج عن هذا الأسلوب مواصفات أكثر موثوقية لقنوات FTTx، وشبكات اتصالات الطاقة، والأعمدة الأساسية المدفونة، وغيرها من البنية التحتية الضوئية طويلة العمر-.