除了對彎曲附加損耗的要求之外，G.657光纖在小彎曲半徑下的機械性能也是其在實際使用過程中必須關(guān)注的一個問題。一般情況下，光纖的彎曲半徑越小，其所受的張應(yīng)力和壓應(yīng)力也就越大，長期處于小彎曲半徑狀態(tài)下的光纖，如果其機械性能無法得到保證，那么光纖將會在使用過程中出現(xiàn)斷裂的情況，這將會給系統(tǒng)帶來嚴重的后果。
1. 網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)故障
對于網(wǎng)絡(luò)可靠性的分析，我們假設(shè)一個簡單的網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，這個網(wǎng)絡(luò)由1000 芯的配線光纜采用樹形結(jié)構(gòu)組成。
按照運營商的安裝和客戶接續(xù)模式，各個光纖或各個光纖組存放在主配線光纜或分配線光纜的存放盒內(nèi)。為了簡化并考慮一種最壞情況，假定全部1000 條光纖在每個獨立的光纖鏈路內(nèi)，并經(jīng)過5個有光纖存放盒的光配線箱。
圖1簡化的FTTH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
Fig.1 Topological of FTTH Network
在這個特定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個單個光纖存放盒20 年的故障率0.001%會引起20 年內(nèi)整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有一次單個自發(fā)中斷的概率為5%。這個概率與在20 年運行壽命期內(nèi)網(wǎng)可能出現(xiàn)的其他故障的概率相當。它的根據(jù)是由于鏈路重新配置或者由于光纜或分線盒損壞等其他原因引發(fā)的故障。對于大部分接入網(wǎng)的情況，可以假定由于自發(fā)的光纖斷裂引起的確定故障概率大大低于其他原因引起的故障概率。每個運營商要根據(jù)更精確的計劃外故障率統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定可接受的故障率。
2.光纖可靠性的考慮
不考慮光纖固有強度特性和光纖所處環(huán)境，確定每個存放盒故障率的主要參數(shù)是所存放光纖的長度和存放的彎曲半徑R。縮短存放光纖長度對降低故障率有正的效應(yīng)，而減小存放彎曲半徑對降低故障率有負的效應(yīng)。對具有標準設(shè)定的篩選應(yīng)力和常規(guī)篩選測試性能的光纖，采用具有更詳細的IEC/TR 62048壽命模型得出20年壽命的最大存放長度是光纖彎曲半徑的函數(shù)，對不同靜態(tài)應(yīng)力侵蝕敏感系數(shù)n(疲勞參數(shù))值的結(jié)果如圖2 所示。
圖2對各種疲勞參數(shù)n，抗彎曲光纖的最大存放長度
Fig.2 Maximum Storage Length of Bend Insensitive Fiber
如IEC 60793-2-50和Telcordia通用要求GR-20-CORE所述，n = 18的值是最小值。例如，每個存放盒的存放長度是100 cm，即每一條單個光纖為2 × 50 cm，按照保證的n值，彎曲半徑能夠從現(xiàn)行的30 mm降低到15 mm甚至9 mm 而不會降低20 年內(nèi)每個存放盒0.001%故障率。
另一個存放點在光纖處理系統(tǒng)的入口和出口。要求小容積的光纖接入網(wǎng)部件不僅與存放面積有關(guān)，也與入口和出口的最小彎曲半徑有關(guān)。這種影響可從幾個方面考慮。假定為了將光纖引入和導(dǎo)出存放區(qū)，每個存放盒需要有四個附加的90 度彎曲。另外假定這些附加彎曲引起的附加故障率應(yīng)限制在每個存放盒可接受的0.001%故障率的10%以下，在表1的中間列指明由此產(chǎn)生的最小值。
表1 非存放彎曲半徑的最小值
在右邊一列，給出單個180 度不正確的彎曲的最小半徑。還有對于這種情況，假定每個單獨存放盒的最大附加故障率為0.1 × 0.001%。所有的數(shù)值與單個光纖處理相關(guān)，給出了對應(yīng)三種不同疲勞參數(shù)n之值。
3. 康寧ZBL抗彎光纖的可靠性分析
在FTTH安裝中，4個90度轉(zhuǎn)彎認為是盤繞一圈。表2是不同半徑下康寧ZBL抗彎光纖工作20年的可靠性分析。
表2 不同半徑下康寧ZBL抗彎光纖工作20年的可靠性
表2顯示即使在5mm的彎曲半徑，光纖的故障率仍然低于10ppm。對于完成安裝的FTTH項目，可以從這張表格來估算系統(tǒng)的可靠性：
例如整個鏈路有20個90度轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑為5mm，則相當于5圈的盤繞，每圈的故障率為3 ppm，則轉(zhuǎn)彎的故障率為15(5x3)ppm。在光分纖箱和終端插座盒內(nèi)有30個360度盤繞，盤繞半徑為15mm，每圈的故障率為0.1 ppm，則盤繞的故障率為3 (30x0.1) ppm。
在整個鏈路的光纖轉(zhuǎn)彎總故障率為18 ppm，在100,000個家庭的FTTH網(wǎng)絡(luò)中，在20年的使用壽命中，由于光纖小彎曲導(dǎo)致的故障不到2次。和其他的原因引起的故障比，可以忽略不計。
4. 結(jié)論
通過對康寧ZBL抗彎光纖的可靠性分析，說明抗彎曲光纖在FTTH的應(yīng)用，既滿足對彎曲附加損耗的要求，也滿足機械性能可靠性的要求。