Wie beständig sind luftgeblasene Mikrokabel gegenüber Temperaturschwankungen?

Luftgeblasene Mikrokabel (ABMCs) haben sich als revolutionäre Lösung in modernen Glasfasernetzen herausgestellt. Sie bieten Flexibilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz bei der Bereitstellung, insbesondere in städtischen Umgebungen mit begrenztem Platzangebot. Dies ist jedoch ein kritisches Anliegen für Ingenieure, Netzwerkplaner und Betreiber wie sich diese Kabel bei Temperaturschwankungen verhalten . Das Verständnis der thermischen Widerstandsfähigkeit luftgeblasener Mikrokabel ist für die Gewährleistung einer langfristigen Netzwerkzuverlässigkeit und die Vermeidung kostspieliger Ausfälle von entscheidender Bedeutung.

1. Infodermationen zu luftgeblasenen Mikrokabeln

Bei luftgeblasenen Mikrokabeln handelt es sich um eine Art Glasfaserkabel, das für den Transport optischer Fasern in einem hohlen Mikrorohr konzipiert ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Glasfaserkabeln, bei denen Fasern direkt in einen Schutzmantel eingebettet sind, verwenden ABMCs eine Einblasfaser-Installationssystem Dadurch können Fasern eingesetzt oder ausgetauscht werden, ohne dass das Kabel selbst entfernt werden muss. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Minimale Unterbrechung bei Netzwerk-Upgrades
• Hohe Faserdichte in kleinen Kanälen
• Einfache zukünftige Erweiterung ohne umfangreiche Grab- oder Installationsarbeiten

Aufgrund dieser Vorteile werden ABMCs zunehmend in Telekommunikations-, Rechenzentren- und FTTH-Projekten (Fiber to the Home) eingesetzt. Ihre geringe Größe und ihr leichtes Design bedeuten dies jedoch thermische Belastungen können ihre Leistung anders beeinflussen als bei herkömmlichen Glasfaserkabeln .

2. Wie sich die Temperatur auf Glasfaserkabel auswirkt

Temperaturschwankungen können Glasfaserkabel auf vielfältige Weise beeinflussen:

1. Materielle Ausdehnung und Kontraktion :
   Alle Kabelmaterialien dehnen sich aus und ziehen sich zusammen, wenn sich die Temperaturen ändern. Bei Glasfaserkabeln umfasst dies den Mantel, die Aderhüllen und die Fasern selbst. Übermäßige Ausdehnung oder Kontraktion kann zu Mikrokrümmungen führen, die die Signaldämpfung erhöhen können.

2. Mechanischer Stress :
   Schnelle Temperaturänderungen können zu Spannungen zwischen den Kabelschichten führen. Bei starren oder schlecht konstruierten Kabeln kann diese Belastung zu Rissen oder Verformungen führen.

3. Signalleistung :
   Glasfasern sind empfindlich gegenüber Biegung und Belastung. Durch die temperaturbedingte Kontraktion des Kabelmantels können sich die Fasern leicht verbiegen, was zu einer erhöhten Einfügungsdämpfung führt.

4. Herausforderungen bei der Installation :
   Extrem niedrige Temperaturen können Mikrokabel steif machen und es erschweren, sie durch Kanäle zu blasen, während sehr hohe Temperaturen sie weich machen können, was zu möglichen Schäden während der Installation führen kann.

3. Materialzusammensetzung von luftgeblasenen Mikrokabeln

Die Temperaturbeständigkeit von ABMCs hängt stark von ihrer Materialzusammensetzung ab. Zu den Schlüsselkomponenten gehören:

3.1. Außenjacke

• Typischerweise hergestellt aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) or raucharm, null-Halogen (LSZH) Materialien.
• HDPE bietet eine hervorragende Flexibilität bei Kälte und behält seine Form bei Temperaturen bis zu -40 °C.
• LSZH wird häufig für Innenanwendungen verwendet und hält Temperaturen von bis zu 70 °C ohne Qualitätsverlust stand.

3.2. Mikrorohrrohr

• Das hohle Rohr, in dessen Inneren Fasern eingeblasen werden, ist dafür ausgelegt einen gleichbleibenden Innendurchmesser beibehalten auch bei Temperaturschwankungen.
• Die meisten Mikrorohre bestehen aus Polyethylen oder Polypropylen mit UV-Stabilisatoren für den Außenbereich, beständig gegen -30 °C bis 70 °C und in einigen Fällen bis zu 85 °C für Umgebungen mit hoher Hitze.

3.3. Optische Fasern

• Die Fasern selbst basieren auf Kieselsäure und sind von Natur aus beständig gegen extreme Temperaturen.
• Die Schutzbeschichtungen auf Fasern (Acrylat- oder Doppelschichtbeschichtungen) sind so konzipiert, dass sie die Flexibilität bewahren und Mikrokrümmungen im Bereich von -40 °C bis 85 °C verhindern.

4. Labortests und Standards

Hersteller von ABMCs führen strenge Tests durch, um die Temperaturbeständigkeit sicherzustellen:

• Thermozyklische Tests : Kabel werden wiederholten Zyklen hoher und niedriger Temperaturen ausgesetzt, um saisonale und tägliche Schwankungen zu simulieren.

• Hitzealterung : Langfristige Einwirkung erhöhter Temperaturen zur Beurteilung des Materialabbaus.

• Kaltbiegetests : Bewertet die Kabelflexibilität bei niedrigen Temperaturen, um sicherzustellen, dass die Fasern während der Installation oder des Betriebs nicht brechen.

• Einhaltung von Standards :

  • IEC 60794: Internationaler Standard für Glasfaserkabel, einschließlich Temperaturbewertungen.
  • ITU-T G.657: Richtlinien für biegeunempfindliche Fasern, die dazu beitragen, die Leistung unter thermischer Belastung aufrechtzuerhalten.

Diese Tests liefern Daten zu maximalen Betriebstemperaturen, der erwarteten Leistung im Laufe der Zeit und Sicherheitsmargen für die Installation in extremen Klimazonen.

5. Praktische Temperaturbeständigkeit von ABMCs

Basierend auf Materialdesign und Labortests halten luftgeblasene Mikrokabel in der Regel Folgendes aus:

Aufgrund dieser Bereiche eignen sich ABMCs für:

• Außenstädtische und vorstädtische Netzwerke
• Inneneinsätze mit temperaturkontrollierten Umgebungen
• Regionen mit erheblichen saisonalen Schwankungen

Es ist wichtig, das zu beachten extreme Bedingungen außerhalb dieser Bereiche – wie Wüstenhitze über 90 °C oder arktische Kälte unter -50 °C – erfordern möglicherweise speziell entwickelte Kabel.

6. Überlegungen zur Installation in Umgebungen mit variablen Temperaturen

Auch wenn ein Kabel für weite Temperaturbereiche ausgelegt ist, Installationstechniken wirken sich erheblich auf die Leistung aus :

1. Vorkonditionierung :

   • Bei extrem kaltem Wetter müssen die Kabel möglicherweise erwärmt werden, um die Flexibilität beim Blasen zu verbessern.

2. Richtige Kanalauswahl :

   • Mikrorohre mit geringer Wärmeausdehnung reduzieren die Belastung der Kabel bei Temperaturschwankungen.

3. Blasdruckeinstellungen :

   • Möglicherweise muss der Luftdruck während der Installation angepasst werden, um temperaturbedingte Änderungen der Materialsteifigkeit auszugleichen.

4. Vermeiden Sie direkte Sonneneinstrahlung während der Installation :

   • Hohe Temperaturen während der Installation können die Ummantelung vorübergehend erweichen, sodass sie bei übermäßiger Spannung zu Verformungen neigt.

7. Langfristige Zuverlässigkeit in variablen Klimazonen

Luftgeblasene Mikrokabel sind dafür konzipiert absorbieren im Laufe der Zeit thermische Belastungen ohne wesentliche Leistungseinbußen. Mehrere Faktoren tragen zu ihrer langfristigen Zuverlässigkeit bei:

• Flexibler Mantel und Puffer : Reduziert Mikrokrümmungen, selbst wenn sich das Kabel ausdehnt oder zusammenzieht.
• Modularer Aufbau : Einzelne Fasern können ausgetauscht werden, ohne das gesamte Kabel zu beschädigen, wodurch Ausfallzeiten minimiert werden.
• UV-Stabilisatoren : Mikrokabel für den Außenbereich sind beständig gegen thermische und ultraviolette Zersetzung.
• Geringe Wasseraufnahme : Verhindert Schäden durch Frost- und Tauzyklen, insbesondere im Außenbereich.

Feldstudien haben gezeigt, dass ABMCs in Regionen mit Temperaturschwankungen von -30 °C bis 50 °C eine geringe Signaldämpfung aufweisen und über ein Jahrzehnt des Betriebs nur minimalen physischen Verschleiß aufweisen.

8. Minderungsstrategien für extreme Temperaturen

Für Einsätze in extremen Klimazonen:

1. Kaltes Klima (-40°C bis -20°C) :

   • Verwenden Sie Kabel mit erhöhter Kälteflexibilität.
   • Wärmen Sie die Mikrorohre oder Kabel vor der Installation vor.
   • Vermeiden Sie scharfe Biegungen, um das Risiko von Faserrissen zu verringern.

2. Heißes Klima (50 °C bis 85 °C) :

   • Wählen Sie Kabel mit hochhitzebeständigen Ummantelungen.
   • Erwägen Sie die Beschattung von Außenkanälen, um die Sonneneinstrahlung zu reduzieren.
   • Überwachen Sie die Wärmeausdehnung und Belastung der Stützstrukturen.

3. Schnelle Temperaturschwankungen :

   • Implementieren Sie Kabeldurchhangsschlaufen, um Ausdehnungen/Kontraktionen aufzufangen.
   • Überprüfen Sie die Außennetzsegmente regelmäßig auf Anzeichen von Materialermüdung.

9. Fallstudien und Feldleistung

Fallstudie 1: FTTH-Bereitstellung in der Stadt

In einer europäischen Stadt mit Wintertemperaturen von bis zu -25 °C und Sommerhöchsttemperaturen von 35 °C wurden ABMCs in vorverlegten Mikrorohren installiert. Nach fünf Jahren:

• Die Faserleistung blieb konstant.
• Es wurden keine Mikrobiegeprobleme beobachtet.
• Ausdehnung und Kontraktion wurden durch die Flexibilität des Kanals und des Kabels absorbiert.

Fallstudie 2: Backbone des Rechenzentrums

Ein Rechenzentrum installierte täglich ABMCs in Innenräumen mit Temperaturen zwischen 18 °C und 27 °C. Die Temperaturschwankungen hatten keine Auswirkung auf die Signalqualität, was zeigt, dass ABMCs kleinere Schwankungen in Innenräumen problemlos bewältigen können.

10. Fazit

Angeboten werden luftgeblasene Mikrokabel ausgezeichnete Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen , sofern sie korrekt spezifiziert und installiert sind. Ihr flexibles Design, hochwertige Materialien und die Einhaltung internationaler Standards ermöglichen einen zuverlässigen Betrieb über einen weiten Temperaturbereich:

• Outdoor-HDPE-Jacken: -40 °C bis 85 °C
• LSZH-Jacken für den Innenbereich: 0 °C bis 70 °C
• Faserbeschichtungen: -40°C bis 85°C

Zu den wichtigsten Überlegungen zur Maximierung der Temperaturbeständigkeit gehören: geeignete Kanalauswahl, Installationstechniken und Minderungsstrategien für extreme Klimazonen . Mit diesen Maßnahmen können luftgeblasene Mikrokabel ihre Leistung langfristig aufrechterhalten, was sie zu einer bevorzugten Wahl für moderne Glasfasernetze macht, die beides erfordern Skalierbarkeit und Umweltresistenz .