Betrouwbaarheid en veroudering van glasvezel: sterkte, vermoeiing, waterstof, straling, levensduur

Glasvezel is per doorsnede sterker dan staal en veroudert droog en spanningsvrij vrijwel niet. In een werkelijk netwerk wordt hij gebogen, getrokken, nat en bevroren, blootgesteld aan waterstof uit corroderend metaal en soms straling; coatings, gels, connectoren en moffen verouderen sneller dan het glas. Deze pagina behandelt sterkte, vermoeiing, verouderingsmechanismen, levensduur per onderdeel, vezel per tijdperk en marges voor veroudering.

Mechanische sterkte

Grootheid	Waarde	Betekenis
Theoretische sterkte van silica	~14 GPa	foutloos glas; in de praktijk nooit bereikt
Gemeten sterkte van korte ongerepte lengten	5–6 GPa (700–800 kpsi)	enkele meters in het lab getest
Proefspanning	0,69 GPa (100 kpsi), ≈ 1 % rek	elke meter telecomvezel hield dit ≥ 1 s vol (Hoe glasvezel wordt gemaakt)
Young's modulus	72 GPa	rek = spanning / modulus: 0,69 GPa ↔ 0,96 %
Sterkte van lange lengten	bepaald door de zeldzaamste fout	10 km bevat meer kans op zwak punt dan 1 m (Weibull-statistiek); proeftests screenen de hele lengte
Limiet voor langdurige geïnstalleerde rek	≤ 20 % van de proeftest (≤ 0,2 %)	gebruikelijke TIA/IEC-praktijk; voor doorhang-spanning en trekken in leidingen
Kortetermijnlimiet bij installatie	≤ 60 % van de proeftest (≤ 0,6 %)	alleen tijdens trekken en inblazen (Installatie)
Overlengte van vezel in loose tubes	0,1–0,5 %	kabelrek bereikt vezel niet voordat dit ‘rekvenster’ op is (Kabelconstructie)

Statische vermoeiing: waarom gespannen vezel later breekt

Onder spanning en vocht groeien oppervlaktefouten langzaam tot de vezel faalt — spanningscorrosie of statische vermoeiing. Scheurgroei schaalt met spanning tot macht n: n ≈ 20 voor standaard acrylaatvezel (IEC 60793-1-33 vereist n ≥ 18), boven 100 voor hermetische koolstofcoating. Halvering van spanning vermenigvuldigt de levensduur ongeveer met 2²⁰ ≈ 10⁶; daarom geeft de 20 %-regel praktisch onbeperkte levensduur, terwijl 60 % van de proeftest binnen maanden kan falen. IEC TR 62048 bevat het levensduurmodel.

Buigen geeft spanning aan de buitenzijde: rek ε = r / R met r = 62,5 µm (glasstraal).

Buigstraal R	Rek aan buitenzijde	Beoordeling voor standaardvezel op lange termijn
30 mm	0,21 %	onbeperkt aantal windingen gedurende levensduur — klassiek minimum
15 mm	0,42 %	enkele windingen aanvaardbaar (G.657.A1); let op optisch verlies bij G.652
10 mm	0,63 %	G.657.A2/B2 optisch; mechanisch enkele windingen gedurende 20 jaar volgens IEC 62048
7,5 mm	0,83 %	G.657.B3 optisch; mechanisch enkele windingen, geen spoel
5 mm	1,25 %	boven rek bij de proeftest — falen binnen jaren
Knik bij nietje of gesloten traydeksel	enkele %	breekt binnen dagen tot weken

Verouderings- en faalmechanismen

Mechanisme	Oorzaak	Signaal	Preventie
Mechanische breuk (statische vermoeiing)	strakke buigingen, restspanning, knellen in trays, nietjes, gedraaide pigtails	breuk weken of jaren na installatie, altijd bij buiging of knelpunt	buigstraal, geen spanning op kale vezel in moffen, correcte opslag van kabellus
Waterstofveroudering	H₂ diffundeert in glas; vormt bij fouten OH (permanent verlies bij 1383 en 1240 nm) of lost op; bronnen: corrosie van pantsering, ontledende gels, onderzeese repeaters	stijgende dempingshelling, slechtst bij 1383 nm en boven 1550 nm	moderne G.652.D doorstaat IEC-waterstoftest; oude fosforgedoteerde vezel (vóór 1990) gevoelig; diëlektrische kabels, geen gemengde metalen
Water en ijs	water in buizen/moffen; ijs knelt vezels → microbuigingen; coating zwelt, vermoeiing versnelt	seizoensverlies in winter bij 1550/1625 nm, natte moffen	afgedichte moffen, droge waterblokkering, geen lage punten in leidingen, afwatering
Temperatuur	materialen trekken samen in kou → microbuigingen; hitte tast gels en coatings aan	+0,05–0,2 dB/km bij −40 °C op sommige kabels; verliesstappen bij hete kasten	gebruik temperatuurclassificatie van kabel; buitenkabel buiten
Door straling veroorzaakte demping	ioniserende straling maakt kleurcentra; germanium- en fosforgedoteerde kernen verdonkeren	dB/km groeit met dosis; slechtst bij korte golflengten	met een kern van zuiver silica, met fluor gedoteerde vezel (1–2 dB/km per kGy in plaats van tientallen), afscherming, pre-irradiatie
UV en weer	zonlicht maakt mantel bros; luchtlijnmantels krijten en scheuren	gescheurde mantel, waterindringing	UV-gestabiliseerd zwart polyethyleen buiten
Coatingdegradatie	incompatibele gels, oplosmiddelen, verkeerde reinigingsvloeistoffen, oververhitting	veranderde stripkracht, microbuigverlies, delaminatie	goedgekeurde reinigers, compatibele gel, temperatuurlimieten
Fibre fuse (zich voortplantende thermische beschadiging van de glasvezel)	boven ongeveer 1–1,5 W in singlemodeglasvezel kan een verontreiniging of slechte connector een plasma veroorzaken dat met ongeveer 1 m/s naar de bron loopt	vezel vernield met periodieke keten holtes; directe uitval	vermogenslimieten, schone connectoren met hoog vermogen, fuse-detectie in Raman-systemen (Niet-lineaire effecten)
Knaagdieren, termieten, bliksem, voertuigen, hagel op luchtkabel	extern	breuken en drukschade	pantsering, diëlektrisch ontwerp, aarding, vrije ruimte (Onderhoud en herstel)
Slijtage connector	elke koppeling schuurt eindvlak; vuil veroorzaakt krassen	stijgend verlies en reflectantie na honderden koppelingen	500–1 000 koppelingen per connector; kabels en cassettes vervangen, inspecteren vóór koppelen
Veroudering lasbeschermer en mof	krimpsleeves gaan tientallen jaren mee; gel van mechanische las droogt in 10–20 jaar; pakkingen verharden	reflectantie bij mechanische lassen, water in moffen	fusielas voor permanente verbindingen, moffen opnieuw afdichten bij inspectie
Gelmigratie	gel druipt in verticale binnenroutes, vervuilt trays	rommelige moffen, coatingschade	droge kabels binnen en in stijgleidingen

Levensduur van onderdelen

Onderdeel	Typische levensduur	Beperkende factor
Glasvezel	25–40 jaar en langer; vezel uit jaren 1980 draagt nog verkeer	fouten onder spanning, waterstof in oude vezel
Coating	25–30 jaar	chemicaliën, hitte
Buitenliggende kabel in leiding	25–40 jaar	mantel, waterblokkering
Direct ingegraven kabel	25–30 jaar	bodembeweging, knaagdieren, graafschade
Luchtkabel	20–25 jaar	vermoeiing door ijs en wind, UV, aanrijding
Binnenkabel	25+ jaar	renovaties meer dan veroudering
Connectoren	door koppelingen en vervuiling, niet jaren	500–1 000 koppelingen
Lasmoffen	20–25 jaar met opnieuw afdichten	pakkingen, water
Mechanische lassen	10–20 jaar	gel droogt uit
Splitters, WDM-filters	20+ jaar	epoxy en lijmen bij temperatuurextremen
Patchkabels	5–10 jaar	hantering, buigingen, slijtage eindvlak
Documentatie	tot eerste niet-geregistreerde wijziging	proces, niet fysica (Documentatie en labeling)

Vezel per tijdperk: verwachtingen

Geïnstalleerd	Typische vezel	Limieten voor huidige diensten
Vóór 1985	50 en 62,5 µm multimode, vroege singlemode met 0,5–1 dB/km en hoge OH	alleen 1310 nm; 100 Mbit/s–1G
1985–1995	G.652.A/B; PMD 0,5–2 ps/√km; hoge waterpiek; sommige fosforgedoteerd, waterstofgevoelig	10G tot 25–100 km volgens PMD; geen 40G NRZ; geen E-band; coherent werkt (Vezelkarakterisering)
1995–2005	G.652.B/C; G.653 met dispersieverschuiving op enkele langeafstandsroutes; G.655 op nieuwe lange afstand; 62,5 µm OM1 binnen overal	G.653 verstoort C-band DWDM (four-wave mixing) — L-band of ongelijke kanaalafstand; OM1 geeft 33 m bij 10G
2005–2015	G.652.D met lage waterpiek; OM3/OM4; G.657 in FTTH	geschikt voor 100G/400G coherent en 10G CWDM op alle 18 golflengten
Vanaf 2015	OM5, G.654.E voor terrestrisch coherent, coatings van 200 µm, rolbare linten, overal buigongevoelig	800G coherent, 400G PAM4 op OS2

Ontwerpen voor veroudering

Ontwerpmaatregel	Typische toeslag
Toeslag voor veroudering in linkbudget	1 dB per link, of 0,05 dB/km op lange routes (Linkbudget)
Reparatiemarge	0,1 dB per verwachte toekomstige las, 2–4 reparaties per 100 km gedurende levensduur
Achteruitgang van connectoren	0,2 dB per paar gedurende levensduur
Reservevezels	20–50 % van aantal, of volgende standaardgrootte
Diëlektrische kabel	in bliksemgevoelige gebieden, langs hoogspanningslijnen en waar metalen corroderen
Droge kabels binnen en in stijgleidingen	geen gelmigratie
Referentiewaarde en trend	OTDR en DDM bij inbedrijfstelling, jaarlijkse vergelijking (Onderhoud en herstel)

In CodingBox

Het andere onderdeel van een link dat veroudert is de laser. Een stijgende biasstroom bij constant uitgangsvermogen is het signaal van het einde van de levensduur van de module; CodingBox leest en volgt Tx-bias. Een langzame daling van ontvangen vermogen terwijl Tx en bias aan het verre uiteinde stabiel zijn, wijst op veroudering van de infrastructuur — connectoren, moffen, water — niet op de module (Tx-bias en laserveroudering, DDM in de app).

Vindt u een onjuistheid of fout in dit materiaal? Selecteer het betreffende fragment en druk op Ctrl+Enter om .