Câble optique autoporteur entièrement diélectrique pour réseau de communication suburbain, à faible coût
Le câble optique ASU est une variante du câble autoporteur entièrement diélectrique (ADSS) conçu pour les environnements extérieurs complexes. Ses performances intègrent des avancées de pointe en mécanique des structures, science des matériaux et technologie de transmission optique. Il est largement utilisé dans les télécommunications aériennes, les réseaux intelligents, le transport ferroviaire et d'autres applications. L'analyse suivante analyse systématiquement ses principales caractéristiques selon six dimensions : les paramètres structurels, les performances optiques, les propriétés mécaniques, l'adaptabilité environnementale, la compatibilité d'installation et l'adaptabilité aux applications.
I. Paramètres structurels : conception modulaire et optimisation de la synergie des matériaux. Le câble optique ASU adopte une structure modulaire composée d'un tube central et de renforts symétriques. Les paramètres de chaque composant sont rigoureusement adaptés afin d'obtenir un équilibre parfait entre résistance, poids et coût.
Structure du câble central
Tube libre : Fabriqué en polybutylène téréphtalate (PBT) avec une épaisseur de paroi de 0,3 à 0,5 mm. Le diamètre intérieur est adapté au nombre de cœurs de fibre (2,8 mm pour 2 à 12 cœurs, 3,5 mm pour 12 à 24 cœurs). Sa plage de températures de fonctionnement s'étend de -60 °C à +120 °C et il résiste aux déformations dues aux dilatations et contractions thermiques répétées. Le tube libre est rempli d'un gel thixotrope imperméable (viscosité ≥ 15 000 mPa·s), qui reste fluide même à -40 °C pour éviter toute contrainte mécanique sur les fibres optiques.
Capacité de la fibre : Prend en charge les fibres monomodes de 2 à 24 cœurs (G.652D/G.657A1) ou multimodes (OM3/OM4). L'extension du nombre de cœurs s'effectue en augmentant le nombre de tubes libres (jusqu'à 4 tubes libres, pour un total de 96 cœurs). L'écart de chaque tube libre par rapport à l'axe central est ≤ 0,1 mm afin de garantir la symétrie structurelle.
Système de renforcement
Éléments de résistance : PRFV (polymère renforcé de fibres) double couche, répartie symétriquement de part et d'autre du tube libre, d'un diamètre de 2,0 à 3,0 mm. La couche extérieure est un composite fibre de verre/résine époxy (résistance à la traction ≥ 1 400 MPa) et la couche intérieure est un composite fibre de basalte/résine vinylester (module d'élasticité ≥ 70 GPa). Les deux matériaux présentent une synergie de contrainte grâce au traitement d'interface, avec une déformation ≤ 0,3 % sous charge prolongée.
Distance entre les éléments de résistance : 8 à 12 mm (variable en fonction du diamètre extérieur du câble), garantissant une contrainte équilibrée des deux côtés lors de la flexion pour éviter une fracture unilatérale.
Structure de la couche protectrice
Couche étanche à l'humidité : Le tube libre est enveloppé d'un stratifié aluminium-plastique (APL) de 0,12 mm d'épaisseur. Un procédé de rodage longitudinal est utilisé (largeur de rodage ≥ 6 mm). La couche d'aluminium présente une pureté de 99,5 % et la couche plastique est en PP modifié (point de fusion 165 °C) avec un taux de transmission de vapeur d'eau ≤ 0,1 g/(m²·24 h).
Gaine : La couche extérieure est en polyéthylène haute densité (PEHD) noir avec 2 % de noir de carbone résistant aux ultraviolets (granulométrie ≤ 20 nm). La dureté Shore est de D65 ± 3 et l’allongement à la rupture est ≥ 300 %. Après immersion dans de l’eau chaude à 85 °C pendant 168 heures, le taux de rétention de la résistance à la traction est ≥ 90 %.
Tableau récapitulatif des paramètres structurels
Norme de test de la plage de valeurs d'indice (CEI)
Diamètre extérieur du câble 6,8-11,5 mm (2-96 conducteurs) IEC 60794-1-20
Poids unitaire 95-210 kg/km IEC 60794-1-10
Résistance à la traction de l'élément de résistance ≥ 1400 MPa IEC 61156-1
Niveau de résistance aux UV de la gaine Aucune fissure après 1000 h de vieillissement sous UVB 313 nm IEC 60068-2-5
II. Performances optiques : faible perte et grande stabilité
Les performances optiques du câble optique ASU reposent sur la combinaison des caractéristiques de transmission de la fibre et de la stabilité structurelle. Sa conception vise une faible atténuation, une faible dispersion et une excellente résistance aux interférences, afin de répondre aux besoins de transmission de signaux longue distance et haute fréquence.
Caractéristiques d'atténuation
Fibre monomode (G.652D) : Atténuation ≤ 0,36 dB/km à une longueur d'onde de 1 310 nm, ≤ 0,22 dB/km à une longueur d'onde de 1 550 nm et ≤ 0,24 dB/km à 1 625 nm (bande L), toutes meilleures que la recommandation UIT-T G.652 (1 310 nm ≤ 0,4 dB/km).
Fibre multimode (OM4) : Atténuation ≤ 2,5 dB/km à une longueur d'onde de 850 nm, avec une bande passante de 500 MHz·km ≥ 4 700 MHz·km, prenant en charge une distance de transmission de signal de 10 Gbit/s jusqu'à 550 m, conforme à la norme IEEE 802.3ae.
Impact de la température sur l'atténuation : Dans la plage de -40℃ à +70℃, la variation d'atténuation à une longueur d'onde de 1550 nm est ≤ 0,05 dB/km, bien inférieure à la moyenne de l'industrie de 0,1 dB/km, ce qui bénéficie de l'effet tampon du tube libre et du gel.
Contrôle de la dispersion
Longueur d'onde à dispersion nulle : 1 300-1 324 nm (G.652D), avec une pente de dispersion nulle ≤ 0,092 ps/(nm²·km). La valeur de dispersion à 1 550 nm est de 17 ps/(nm·km), ce qui permet une transmission de signal à 100 Gbit/s sans répéteur sur une distance ≥ 80 km (avec modules de compensation de dispersion).
Dispersion du mode de polarisation (PMD) : Le coefficient PMD de la liaison par câble est ≤ 0,1 ps/√ km, avec une valeur maximale ≤ 0,5 ps, répondant aux exigences de la norme UIT-T G.650.2 pour les communications longue distance, garantissant la stabilité de polarisation des signaux à haut débit (400 Gbps et plus).
Performances anti-interférences
Structure entièrement diélectrique (aucun composant métallique) : atténuation des interférences électromagnétiques (EMI) ≥ 80 dB (10 kHz-1 GHz), efficacité du blindage contre les interférences radiofréquences (RFI) ≥ 60 dB, adaptée à la pose à proximité de réseaux électriques haute tension (110 kV-500 kV) sans couches de blindage supplémentaires.
Revêtement de fibre : Acrylique double couche (couche intérieure souple, couche extérieure dure) avec une force de décapage de 1,5 à 3,5 N. Résistance aux pertes induites par l'hydrogène : Après avoir été placé dans un environnement d'hydrogène de 1 atm pendant 168 heures, l'augmentation d'atténuation à 1550 nm est ≤ 0,05 dB/km.
III. Propriétés mécaniques : résistance aux contraintes extrêmes et stabilité dynamique (environ 600 mots)
Les propriétés mécaniques du câble optique ASU constituent son principal atout en tant que câble autoporteur. La conception des paramètres couvre la charge statique, la déformation dynamique, les impacts externes et d'autres scénarios afin de garantir l'intégrité structurelle dans des environnements complexes.
Performances en traction
Tension à court terme (pendant l'installation) : La tension maximale admissible est de 1 500 à 6 000 N (variable selon le nombre de conducteurs et le modèle). À cette contrainte, la déformation de la fibre est ≤ 0,2 % et la variation d'atténuation est ≤ 0,1 dB (1 550 nm). La méthode d'essai est conforme à la norme CEI 60794-1-21 (tension uniforme jusqu'à la rupture, enregistrement de la tension du câble à la rupture de la fibre).
Tension à long terme (en fonctionnement) : La tension nominale à long terme est égale à 50 % de la tension à court terme (par exemple, 3 000 N pour une unité de puissance auxiliaire à 24 conducteurs). Sous cette contrainte pendant 1 000 heures, le câble ne subit aucune déformation permanente et l'atténuation de la fibre reste inchangée, répondant ainsi aux exigences de portance pour des portées aériennes de 100 à 150 m (calculées selon l'équation caténaire, la flèche à mi-portée est ≤ 5 % de la portée).
Performances de flexion
Courbure statique : Le rayon de courbure minimal lors de l'installation est de 20 fois le diamètre extérieur du câble (par exemple, 200 mm pour un câble de 10 mm de diamètre extérieur) et de 10 fois (100 mm) après l'installation. Après 100 courbures à ce rayon (1 minute à chaque fois), la variation d'atténuation de la fibre est ≤ 0,1 dB.
Courbure dynamique : courbure cyclique à une fréquence de 1 Hz et un angle de courbure de ± 90° pendant 1 000 fois, la fibre ne présente aucune fracture et l'incrément d'atténuation est ≤ 0,2 dB, adapté aux scénarios nécessitant un ajustement fréquent de l'itinéraire (comme le long des lignes de transport ferroviaire).
Résistance à l'écrasement
Après une pression radiale de 2 200 N/100 mm (équivalente à un laminage de 500 kg) pendant 1 minute, la déformation du diamètre extérieur du câble est inférieure ou égale à 20 % et la variation d'atténuation de la fibre inférieure ou égale à 0,1 dB. Après l'essai, le câble reprend sa forme initiale sans dommage structurel, répondant ainsi aux exigences de résistance à la compression pour une pose par enfouissement direct.
Performances en matière d'impact et de vibrations
Essai d'impact : un marteau de 1,5 kg est lâché librement d'une hauteur de 1 m (énergie d'impact : 15 J), le point d'impact étant situé à 1 m du joint. Après l'essai, la fibre ne présente aucune fracture et la variation d'atténuation est ≤ 0,5 dB (conformément à la norme CEI 60794-1-23).
Test de vibration : Vibration à une plage de fréquences de 10 à 500 Hz avec une amplitude de 0,75 mm pendant 2 heures, la variation d'atténuation de la fibre est ≤ 0,1 dB, adaptée aux environnements à fortes vibrations tels que les autoroutes et les lignes ferroviaires.
Performances de torsion
Résistant à une torsion de ±180°/m (une demi-torsion par mètre de câble) pendant 10 minutes, la variation d'atténuation de la fibre est ≤0,2dB, sans délaminage de la structure, répondant ainsi à la contrainte de torsion causée par l'inclinaison du terrain lors de la pose en hauteur dans les zones montagneuses.
IV. Adaptabilité environnementale : résistance aux intempéries et fiabilité dans tous les scénarios (environ 600 mots)
Les paramètres environnementaux du câble optique ASU sont optimisés pour des conditions extérieures complexes, couvrant la température, la corrosion, les dégâts des eaux, les dommages biologiques et d'autres scénarios, garantissant une durée de vie de 25 ans (norme Telcordia GR-20).
Plage de tolérance de température
Température de fonctionnement : -40 °C à +70 °C (résistance à court terme : -55 °C à +85 °C). Après 100 cycles de température (de -40 °C à +70 °C, 2 heures par cycle) dans cette plage, la gaine du câble ne présente aucune fissure et la variation d'atténuation de la fibre est ≤ 0,1 dB.
Performances de rétrécissement thermique : lorsqu'il est placé dans un four à 100 °C pendant 1 heure, le taux de rétrécissement de la longueur du câble est ≤ 0,2 %, évitant ainsi la perte de microcourbure des fibres causée par les changements de température.
Résistance aux intempéries et à la corrosion
Résistance au vieillissement UV : exposé à la norme ISO 4892-2 (test de vieillissement de la lampe au xénon) pendant 1 000 heures, le taux de rétention de la résistance à la traction de la gaine est ≥ 80 % et le taux de rétention de l'allongement à la rupture est ≥ 70 %, sans farinage ni fissuration, adapté aux zones de haute altitude (avec un fort rayonnement ultraviolet).
Corrosion par brouillard salin : Placé dans une chambre de brouillard salin avec une solution de NaCl à 5 %, à 35 °C et à un pH de 6,5 à 7,2 pendant 1 000 heures, la zone de corrosion des composants métalliques (le cas échéant) est inférieure ou égale à 5 %. Le câble ASU entièrement diélectrique ne présente aucun risque de corrosion et peut être utilisé en zone côtière (à moins de 5 km du littoral).
Corrosion chimique : Résiste à l'immersion dans des solutions acides (H₂SO₄) et alcalines (NaOH) à 5 % de concentration pendant 168 heures, la gaine ne gonfle pas (changement de poids ≤ 5 %) et les performances de la fibre restent inchangées, adaptées aux environnements pollués tels que les usines chimiques et les zones minières.
Performances imperméables et bloquant l'eau
Blocage longitudinal de l'eau : Un câble de 1 m est prélevé, une extrémité est scellée et une pression d'eau de 0,1 MPa est appliquée à l'autre extrémité. Aucune infiltration d'eau ne se produit en 30 minutes. Le fil hydrofuge (teneur en résine superabsorbante ≥ 30 %) présente un taux d'expansion ≥ 200 %, formant ainsi une barrière gélatineuse.
Blocage radial de l'eau : une pression d'eau de 0,3 MPa est appliquée à l'extérieur d'un câble de 1 m de longueur, sans infiltration radiale d'eau en 24 heures. L'association étanche du ruban aluminium APL et de la gaine assure une étanchéité totale, idéale pour une pose en hauteur dans les zones pluvieuses.
Protection contre les dommages biologiques et mécaniques
Résistance aux rongeurs : La gaine contient 0,5 % de perméthrine, avec un taux de répulsion ≥ 90 % contre les rongeurs et les lièvres. De plus, la gaine présente une dureté Shore ≥ D65, sans dommage pénétrant après un test de rongement (avec des dents métalliques simulant des dents de rongeurs), ce qui la rend adaptée aux zones rurales où les rongeurs sont fréquemment présents.
V. Compatibilité des installations et des applications : déploiement flexible et adaptation aux scénarios (environ 300 mots)
Les paramètres d'installation du câble optique ASU sont conçus pour être légers, faciles à utiliser et compatibles avec plusieurs scénarios afin de réduire les difficultés et les coûts de construction.
Compatibilité avec les méthodes de pose : Compatible avec trois méthodes : pose aérienne (autoportante, à crochet), pose par canalisation (avec traction par filetage) et pose enfouie (avec carapace). Lors de la pose aérienne, la fixation peut être réalisée avec du matériel spécial (colliers de tension, colliers de suspension) avec une tension de serrage ≥ 70 % de la tension nominale pour éviter tout glissement.
Compatibilité des jonctions : Compatible avec les boîtiers d'épissures SC/LC/FC standard. Le tube libre peut être inséré directement dans le plateau d'épissures par fusion sans dénudage supplémentaire des éléments de résistance. La perte d'épissure après fusion est ≤ 0,05 dB (1 550 nm), conformément à la norme ITU-T G.650.1.
Correspondance des scénarios d'application :
Réseaux de communication ruraux : Légers (95 kg/km) adaptés au montage manuel, avec une résistance aux UV s'adaptant aux environnements de terrain ;
Réseaux intelligents : La structure entièrement diélectrique résiste aux interférences électromagnétiques, permettant la pose de lignes 110 kV sur le même poteau sans distance d'isolement ;
Transport ferroviaire : La résistance aux vibrations et aux chocs est adaptée à l'environnement d'exploitation du train, avec un petit rayon de courbure adapté à la pose dans les tunnels.
VI. Conformité aux normes et contrôle qualité
Le câble optique ASU est entièrement conforme aux normes internationales et nationales : IEC 60794-1 (Spécification générale pour les câbles optiques), ITU-T G.652/G.657 (Caractéristiques des fibres), GB/T 7424.1 (Exigences générales pour les câbles optiques), YD/T 901 (Câbles optiques à tube central), et a passé les certifications CE (UE), UL (USA) et TLC (China Telecom).
Le contrôle qualité adopte une inspection complète du processus : les fibres sont testées pour l'atténuation et la dispersion à leur entrée dans l'usine (échantillonnage à 100 %) ; les propriétés mécaniques (traction, flexion) sont échantillonnées et testées tous les 100 km pendant la production du câble ; un test de pression d'eau de 24 heures (0,3 MPa) et un pré-test de vieillissement de 1 000 heures (vérification accélérée de la durée de vie) sont effectués avant la livraison pour garantir un taux de qualification des lots ≥ 99,5 %.
En résumé, grâce à sa structure modulaire, ses matériaux haute performance et sa conception paramétrique basée sur des scénarios, le câble optique ASU offre un avantage synergique en termes de transmission optique, de portance mécanique et d'adaptation environnementale, devenant ainsi la solution privilégiée pour la communication dans des environnements extérieurs complexes. Ses caractéristiques paramétriques répondent non seulement aux besoins actuels de communication 10G/100G, mais permettent également des mises à niveau 400G/1T, avec une adaptabilité technique à long terme.
