Cable óptico autoportante totalmente dieléctrico para redes de comunicación suburbanas con diseño de bajo costo
El cable óptico ASU es una variante del cable autoportante totalmente dieléctrico (ADSS) diseñado para entornos exteriores complejos. Sus parámetros de rendimiento integran avances de vanguardia en mecánica estructural, ciencia de materiales y tecnología de transmisión óptica, y se utiliza ampliamente en comunicaciones aéreas, redes inteligentes, transporte ferroviario y otros escenarios. A continuación, se analizan sistemáticamente sus características principales desde seis dimensiones: parámetros estructurales, rendimiento óptico, propiedades mecánicas, adaptabilidad ambiental, compatibilidad de instalación y adaptabilidad de aplicación.
I. Parámetros Estructurales: Diseño Modular y Optimización de la Sinergia de Materiales. El cable óptico ASU adopta una estructura modular de tubo central + elementos de resistencia simétricos. Los parámetros de cada componente se ajustan estrictamente para lograr un equilibrio entre resistencia, peso y costo.
Estructura del cable central
Tubo holgado: Fabricado en tereftalato de polibutileno (PBT) con un espesor de pared de 0,3-0,5 mm. El diámetro interior se ajusta al número de núcleos de fibra (2,8 mm para 2-12 núcleos, 3,5 mm para 12-24 núcleos). Su rango de temperatura de trabajo es de -60 °C a +120 °C y soporta la deformación causada por la expansión y contracción térmica repetidas. El tubo holgado está relleno de un gel tixotrópico impermeable (viscosidad ≥15 000 mPa·s), que se mantiene fluido incluso a -40 °C para garantizar la ausencia de tensión mecánica en las fibras ópticas.
Capacidad de fibra: Admite fibras monomodo de 2 a 24 núcleos (G.652D/G.657A1) o multimodo (OM3/OM4). El número de núcleos se amplía aumentando el número de tubos holgados (hasta 4, con un total de 96). La desviación de cada tubo holgado con respecto al eje central es ≤0,1 mm para garantizar la simetría estructural.
Sistema de refuerzo
Elementos de resistencia: FRP (polímero reforzado con fibra) de doble capa, distribuido simétricamente a ambos lados del tubo holgado, con un diámetro de 2,0-3,0 mm. La capa exterior es un material compuesto de fibra de vidrio y resina epoxi (resistencia a la tracción ≥1400 MPa), y la capa interior es de fibra de basalto y resina de éster de vinilo (módulo elástico ≥70 GPa). Ambos materiales logran una sinergia de tensiones mediante un tratamiento de interfaz, con una deformación ≤0,3 % bajo carga a largo plazo.
Distancia entre los elementos de resistencia: 8-12 mm (varía según el diámetro exterior del cable), lo que garantiza una tensión equilibrada en ambos lados durante la flexión para evitar fracturas unilaterales.
Estructura de la capa protectora
Capa impermeable: El tubo holgado está recubierto con un laminado de aluminio y plástico (APL) de 0,12 mm de espesor. Se utiliza un proceso de lapeado longitudinal (ancho de lapeado ≥6 mm). La capa de aluminio tiene una pureza del 99,5 %, mientras que la capa de plástico es de PP modificado (punto de fusión 165 °C) con una tasa de transmisión de vapor de agua ≤0,1 g/(m²·24 h).
Cubierta: La capa exterior es de polietileno de alta densidad (HDPE) negro con un 2 % de agente de resistencia ultravioleta de negro de carbono (tamaño de partícula ≤20 nm). La dureza Shore es D65 ± 3 y el alargamiento de rotura es ≥300 %. Tras inmersión en agua caliente a 85 °C durante 168 horas, la tasa de retención de la resistencia a la tracción es ≥90 %.
Tabla resumen de parámetros estructurales
Estándar de prueba de rango de valores de índice (IEC)
Diámetro exterior del cable: 6,8-11,5 mm (2-96 núcleos) IEC 60794-1-20
Peso unitario 95-210 kg/km IEC 60794-1-10
Resistencia a la tracción del elemento de refuerzo ≥1400 MPa IEC 61156-1
Nivel de resistencia a los rayos UV de la cubierta Sin grietas después de 1000 h de envejecimiento bajo UVB 313 nm IEC 60068-2-5
II. Rendimiento óptico: baja pérdida y alta estabilidad
El rendimiento óptico del cable óptico ASU se centra en la combinación de las características de transmisión de la fibra y la estabilidad estructural. Su diseño de parámetros busca una baja atenuación, baja dispersión y alta antiinterferencia para satisfacer las necesidades de transmisión de señales de larga distancia y alta frecuencia.
Características de atenuación
Fibra monomodo (G.652D): Atenuación ≤0,36 dB/km a una longitud de onda de 1310 nm, ≤0,22 dB/km a una longitud de onda de 1550 nm y ≤0,24 dB/km a 1625 nm (banda L), todas mejores que la recomendación ITU-T G.652 (1310 nm ≤0,4 dB/km).
Fibra multimodo (OM4): Atenuación ≤2,5dB/km a una longitud de onda de 850nm, con un ancho de banda de 500MHz·km ≥4700MHz·km, soportando una distancia de transmisión de señal de 10Gbps hasta 550m, cumpliendo con el estándar IEEE 802.3ae.
Impacto de la temperatura en la atenuación: En el rango de -40℃ a +70℃, la variación de atenuación en la longitud de onda de 1550 nm es ≤0,05 dB/km, mucho menor que el promedio de la industria de 0,1 dB/km, que se beneficia del efecto amortiguador del tubo suelto y el gel.
Control de dispersión
Longitud de onda de dispersión cero: 1300-1324 nm (G.652D), con una pendiente de dispersión cero ≤ 0,092 ps/(nm²·km). El valor de dispersión en la ventana de 1550 nm es de 17 ps/(nm·km), lo que permite la transmisión de señales de 100 Gbps sin repetidores a ≥80 km (con módulos de compensación de dispersión).
Dispersión del modo de polarización (PMD): El coeficiente de PMD del enlace de cable es ≤0,1 ps/√km, con un valor máximo ≤0,5 ps, cumpliendo los requisitos de ITU-T G.650.2 para comunicaciones de larga distancia, garantizando la estabilidad de polarización de señales de alta velocidad (400 Gbps y superiores).
Rendimiento antiinterferencias
Estructura totalmente dieléctrica (sin componentes metálicos): atenuación de interferencia electromagnética (EMI) ≥80 dB (10 kHz-1 GHz), efectividad de blindaje de interferencia de radiofrecuencia (RFI) ≥60 dB, adecuado para colocar cerca de redes eléctricas de alto voltaje (110 kV-500 kV) sin capas de blindaje adicionales.
Recubrimiento de la fibra: Acrilato de doble capa (capa interna blanda, capa externa dura) con una fuerza de decapado de 1,5-3,5 N. Resistencia a la pérdida inducida por hidrógeno: Tras 168 horas en un entorno de hidrógeno a 1 atm, el incremento de atenuación a 1550 nm es ≤ 0,05 dB/km.
III. Propiedades mecánicas: Resistencia a esfuerzos extremos y estabilidad dinámica (aproximadamente 600 palabras)
Las propiedades mecánicas del cable óptico ASU son su principal ventaja competitiva como cable autoportante. El diseño de parámetros contempla la carga estática, la deformación dinámica, los impactos externos y otras situaciones para garantizar la integridad estructural en entornos complejos.
Rendimiento de tracción
Tensión a corto plazo (durante la instalación): La tensión máxima admisible es de 1500-6000 N (varía según el número de núcleos/modelo). Con esta tensión, la deformación de la fibra es ≤0,2 % y la variación de la atenuación es ≤0,1 dB (1550 nm). El método de prueba cumple con la norma IEC 60794-1-21 (tensión uniforme hasta la rotura, registrando la tensión del cable al romperse la fibra).
Tensión a largo plazo (durante el funcionamiento): La tensión nominal a largo plazo es el 50 % de la tensión a corto plazo (p. ej., 3000 N para una ASU de 24 núcleos). Bajo esta tensión durante 1000 horas, el cable no presenta deformación permanente y la atenuación de la fibra permanece inalterada, cumpliendo así los requisitos de carga para tramos aéreos de 100 a 150 m (calculada mediante la ecuación de la catenaria, la flecha en el centro del tramo es ≤5 % del tramo).
Rendimiento de flexión
Curvatura estática: El radio de curvatura mínimo durante la instalación es 20 veces el diámetro exterior del cable (p. ej., 200 mm para un cable de 10 mm de diámetro exterior) y 10 veces (100 mm) después de la instalación. Tras 100 curvaturas con este radio (1 minuto cada vez), la variación de la atenuación de la fibra es ≤0,1 dB.
Curvatura dinámica: Curvatura cíclica a una frecuencia de 1 Hz y un ángulo de curvatura de ±90° durante 1000 veces, la fibra no presenta fractura y el incremento de atenuación es ≤0,2 dB, adecuado para escenarios que requieren un ajuste frecuente de ruta (como a lo largo de líneas de tránsito ferroviario).
Resistencia al aplastamiento
Al soportar una presión radial de 2200 N/100 mm (equivalente a rodar con un peso de 500 kg) durante 1 minuto, la deformación del diámetro exterior del cable es ≤20 % y la variación de la atenuación de la fibra es ≤0,1 dB. Tras la prueba, recupera su forma original sin daños estructurales, cumpliendo así los requisitos de resistencia a la compresión para el tendido directo enterrado.
Rendimiento frente a impactos y vibraciones
Prueba de impacto: Se deja caer libremente un martillo de 1,5 kg desde una altura de 1 m (energía de impacto de 15 J), con el punto de impacto a 1 m de la junta. Tras la prueba, la fibra no presenta fractura y la variación de atenuación es ≤ 0,5 dB (de acuerdo con la norma IEC 60794-1-23).
Prueba de vibración: Al vibrar en un rango de frecuencia de 10 a 500 Hz con una amplitud de 0,75 mm durante 2 horas, la variación de atenuación de la fibra es ≤0,1 dB, adecuada para entornos de alta vibración como carreteras y líneas ferroviarias.
Rendimiento de torsión
Soportando una torsión de ±180°/m (media torsión por metro de cable) durante 10 minutos, la variación de atenuación de la fibra es ≤0,2dB, sin delaminación de la estructura, satisfaciendo el esfuerzo de torsión causado por la inclinación del terreno durante el tendido aéreo en áreas montañosas.
IV. Adaptabilidad ambiental: Resistencia y fiabilidad a cualquier escenario climático (aproximadamente 600 palabras)
Los parámetros ambientales del cable óptico ASU están optimizados para condiciones exteriores complejas, cubriendo temperatura, corrosión, daños por agua, daños biológicos y otros escenarios, lo que garantiza una vida útil de diseño de 25 años (estándar Telcordia GR-20).
Rango de tolerancia de temperatura
Temperatura de funcionamiento: -40 °C a +70 °C (soporta brevemente de -55 °C a +85 °C). Tras 100 ciclos de temperatura (de -40 °C a +70 °C, 2 horas por ciclo) dentro de este rango, la cubierta del cable no presenta grietas y la variación de atenuación de la fibra es ≤0,1 dB.
Rendimiento de contracción térmica: cuando se coloca en un horno a 100 ℃ durante 1 hora, la tasa de contracción de la longitud del cable es ≤0,2%, lo que evita la pérdida de microcurvas de la fibra causada por los cambios de temperatura.
Resistencia a la intemperie y rendimiento frente a la corrosión
Resistencia al envejecimiento por rayos UV: Expuesto a ISO 4892-2 (prueba de envejecimiento de lámpara de xenón) durante 1000 horas, la tasa de retención de la resistencia a la tracción de la funda es ≥80% y la tasa de retención de elongación a la rotura es ≥70%, sin formación de tiza ni agrietamiento, adecuado para áreas de gran altitud (con fuerte radiación ultravioleta).
Corrosión por niebla salina: Tras su colocación en una cámara de niebla salina con una solución de NaCl al 5 %, a 35 °C y con un pH de 6,5 a 7,2 durante 1000 horas, el área de corrosión de los componentes metálicos (si los hubiera) es ≤5 %. El cable ASU totalmente dieléctrico no presenta riesgo de corrosión y puede utilizarse en zonas costeras (a menos de 5 km de la costa).
Corrosión química: Resiste la inmersión en soluciones de ácido (H₂SO₄) y álcali (NaOH) con concentración del 5% durante 168 horas, la funda no presenta hinchamiento (cambio de peso ≤5%) y el rendimiento de la fibra permanece inalterado, adecuado para entornos contaminados como plantas químicas y áreas mineras.
Rendimiento impermeable y de bloqueo de agua
Bloqueo longitudinal de agua: Se toma un cable de 1 m de longitud, se sella un extremo y se aplica una presión de agua de 0,1 MPa al otro extremo. No se produce ninguna filtración de agua en 30 minutos. El hilo bloqueador de agua (contenido de resina superabsorbente ≥30 %) tiene una tasa de expansión ≥200 %, lo que forma una barrera de gel.
Bloqueo radial de agua: Se aplica una presión de agua de 0,3 MPa en un cable de 1 m de longitud, sin filtraciones radiales en 24 horas. La combinación hermética de cinta y funda de aluminio APL logra una impermeabilización completa, ideal para instalaciones elevadas en zonas lluviosas.
Protección contra daños biológicos y mecánicos
Resistencia a roedores: La funda contiene un 0,5 % de permetrina, con una tasa de repelencia ≥90 % contra roedores y liebres. Además, la funda tiene una dureza Shore ≥D65, sin daños por penetración tras una prueba de roedura (con dientes metálicos que simulan los de roedores), lo que la hace adecuada para zonas rurales con actividad frecuente de roedores.
V. Instalación y compatibilidad de aplicaciones: Implementación flexible y adaptación a escenarios (aproximadamente 300 palabras)
Los parámetros de instalación del cable óptico ASU están diseñados para ser livianos, de fácil operación y compatibles con múltiples escenarios para reducir la dificultad y el costo de construcción.
Compatibilidad con diferentes métodos de tendido: Admite tres métodos: tendido aéreo (autoportante, tipo gancho), tendido en tubería (con tracción de roscador de tubos) y tendido directo (con capa de blindaje). Durante el tendido aéreo, se puede fijar con herrajes especiales (abrazaderas de tensión, abrazaderas de suspensión) con una fuerza de sujeción ≥70 % de la tensión nominal para evitar deslizamientos.
Compatibilidad de unión: Compatible con cierres de empalme SC/LC/FC estándar. El tubo holgado se puede insertar directamente en la bandeja de empalme por fusión sin necesidad de retirar elementos de refuerzo. La pérdida de empalme tras la fusión es ≤0,05 dB (1550 nm), lo que cumple con la norma ITU-T G.650.1.
Coincidencia de escenarios de aplicación:
Redes de comunicación rural: Ligeras (95 kg/km) adecuadas para montaje manual, con resistencia a rayos UV adaptándose a entornos de campo;
Redes inteligentes: La estructura totalmente dieléctrica resiste las interferencias electromagnéticas, permitiendo el tendido de líneas de 110kV en el mismo poste sin distancia de aislamiento;
Tránsito ferroviario: La resistencia a las vibraciones y al impacto se adapta al entorno de operación del tren, con un radio de curvatura pequeño adecuado para su colocación en túneles.
VI. Cumplimiento de normas y control de calidad
El cable óptico ASU cumple totalmente con los estándares nacionales e internacionales: IEC 60794-1 (Especificación general para cables ópticos), ITU-T G.652/G.657 (Características de la fibra), GB/T 7424.1 (Requisitos generales para cables ópticos), YD/T 901 (Cables ópticos de tubo central), y ha pasado las certificaciones CE (UE), UL (EE. UU.) y TLC (China Telecom).
El control de calidad adopta una inspección de proceso completo: las fibras se prueban para atenuación y dispersión al ingresar a la fábrica (muestreo del 100%); las propiedades mecánicas (tracción, flexión) se muestrean y prueban cada 100 km durante la producción del cable; se realizan una prueba de presión de agua de 24 horas (0,3 MPa) y una prueba previa de envejecimiento de 1000 horas (verificación de vida acelerada) antes de la entrega para garantizar una tasa de calificación de lote de ≥99,5%.
En resumen, gracias a su estructura modular, materiales de alto rendimiento y un diseño de parámetros basado en escenarios, el cable óptico ASU ofrece una ventaja sinérgica en transmisión óptica, capacidad de carga mecánica y adaptación ambiental, convirtiéndose en la solución preferida para la comunicación en entornos exteriores complejos. Sus características de parámetros no solo satisfacen las necesidades actuales de comunicación de 10G/100G, sino que también permiten actualizaciones de 400G/1T, con adaptabilidad técnica a largo plazo.
