Den Biegeradius von Glasfaserkabeln verstehen: Grenzen, Formeln und Best Practices

Sie ziehen vor Ort ein 48-faseriges Bündeladerkabel in einen Schacht. Am Gebäudeeintritt biegt das Kabel um eine scharfe Kante ab und Sie sehen, wie der Mantel knickt. Das OTDR zeigt zu diesem Zeitpunkt später einen Verlust von 2,5 dB. Dieser Verlust ist kein Zufall; Dies ist die direkte Folge der Überschreitung des Biegeradius des Glasfaserkabels.

Der Biegeradius des Glasfaserkabels ist der minimale Radius, mit dem das Kabel gebogen werden kann, ohne dass es zu einer übermäßigen optischen Dämpfung oder dauerhaften Schäden kommt. Als Arbeitsregel gilt, dass der Biegeradius nach der Installation über dem 10-fachen des Außendurchmessers des Kabels und beim Ziehen des Kabels über dem 20-fachen des Außendurchmessers liegt. Bei diesen Zahlen handelt es sich um anerkannte Richtlinien der TIA- und ISO-Standards für strukturierte Verkabelung und es handelt sich auch um die Werte, die die meisten Kabelhersteller in ihren Datenblättern verwenden.

In diesem Artikel werden die Definition, die Formel, der Unterschied zwischen statischen und dynamischen Grenzwerten, die Faktoren, die den Grenzwert ändern, und die praktischen Installationsschritte erläutert, die biegebedingte Ausfälle vermeiden.

Was ist der Biegeradius von Glasfaserkabeln?

Der Biegeradius ist der Radius des kleinsten Kreises, in den das Kabel gebogen werden kann, ohne die Leistungsgrenzen der Faser im Inneren zu überschreiten. Für ein Kabel mit einem Außendurchmesser von D wird der minimale Biegeradius R normalerweise als Vielfaches von D ausgedrückt, beispielsweise 10 x D oder 20 x D.

Der Begriff wird manchmal mit dem Biegedurchmesser verwechselt. Der Durchmesser beträgt einfach das Zweifache des Radius. Wenn der minimale Biegeradius beispielsweise 60 mm beträgt, beträgt der Biegedurchmesser 120 mm. In der Praxis arbeiten Installateure im Radius, denn der Radius ist das, was in Ecken, Wannen und Spleißverschlüsse passt.

Das Biegen wird zum Problem, wenn der Radius zu klein ist. Licht, das sich innerhalb des Kerns ausbreitet, trifft in einem Winkel, der größer als der kritische Winkel ist, auf die Ummantelung und entweicht in die Ummantelung. Das Ergebnis ist ein Makrobiegeverlust, der sich als plötzlicher Dämpfungsanstieg und, wenn die Faser im Laufe der Zeit stark genug gebogen wird, als Ermüdungs- oder Bruchversagen zeigt.

Warum ist der Biegeradius wichtig?

Das Überschreiten des Biegeradius ist eine der Hauptursachen für versteckte Verbindungsverluste und vorzeitige Kabelausfälle in Glasfasernetzwerken. Selbst eine einzige enge Biegung kann die Dämpfung einer Verbindung um mehrere Dezibel erhöhen, was ausreicht, um das optische Budget zu reduzieren und in einem 10G- oder 100G-System zeitweilige Fehler zu verursachen.

Ebenso wichtig ist die mechanische Seite. Eine scharfe Biegung erzeugt eine Zugspannung auf die Glasfaser und eine Druckspannung auf die Beschichtung. Wiederholte Bewegungen an derselben Stelle können Mikrorisse auslösen und im Laufe von Monaten oder Jahren kann die Faser brechen. Dies gilt insbesondere für Patchkabel, Pigtails und Drop-Kabel, die von Technikern umgeleitet werden.

Es gibt auch einen Unterschied zwischen der optischen Grenze und der mechanischen Grenze. Eine Faser bricht möglicherweise nicht sofort, wenn sie stark gebogen wird, aber der optische Verlust kann die Verbindung unbrauchbar machen. Daher ist die Angabe des Biegeradius in erster Linie eine optische Leistungsgrenze und keine physikalische Festigkeitsgrenze.

Standard-Biegeradiuswerte und wie man sie berechnet

Der schnellste Weg, einen sicheren Biegeradius zu bestimmen, besteht darin, den Kabelaußendurchmesser mit dem entsprechenden Faktor zu multiplizieren. Bei einem typischen Außenkabel mit einem Außendurchmesser von 12 mm beträgt der statische Biegeradius 10 x 12 mm = 120 mm und der dynamische Biegeradius 20 x 12 mm = 240 mm.

Beachten Sie, dass einzelne beschichtete Fasern im Inneren eines Kabels viel geringere Biegegrenzen haben als der Kabelmantel. Eine blanke Faser kann normalerweise ohne großen Verlust auf einen Radius von etwa 30 mm gebogen werden, aber der Kabelmantel, die Verstärkungselemente und die Pufferrohre erhöhen den effektiven Radius auf das 10-fache des Außendurchmessers oder mehr.

Überprüfen Sie bei Leitungsanwendungen im Freien die Spezifikationen des Herstellers, bevor Sie ein Kabel auswählen. Der Außendurchmesser und die Konstruktion des Kabels bestimmen, ob es in Ihr Kabelrohr und Ihre losen Schlaufen passt.

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Statischer vs. dynamischer Biegeradius

Der dynamische Biegeradius gilt, wenn das Kabel bewegt, gezogen oder gebogen wird, während der statische Biegeradius gilt, nachdem das Kabel in seiner endgültigen Position fixiert wurde. Die dynamische Grenze ist immer größer, da die Spannung die Belastung der Faser erhöht.

Wenn das Kabel unter Spannung um eine Biegung gezogen wird, ist die kombinierte Belastung aus Biegen und Ziehen höher. Einige Installateure verwenden 15 x OD für kurze Zugzüge mit geringer Spannung, aber 20 x OD ist die sicherere Standardeinstellung und wird in der klassischen Glasfaser-Referenzanleitung verwendet.

Faktoren, die den minimalen Biegeradius ändern

Der tatsächliche Sicherheitsradius für Ihr Projekt hängt von mehr als der „10D/20D“-Regel ab. Überprüfen Sie daher immer das Datenblatt für das spezifische Kabel, das Sie verwenden möchten.

• Kabelaufbau: Bündeladerkabel für den Außenbereich haben im Allgemeinen größere Außendurchmesser und erfordern größere Radien als Innenkabel mit fester Ader.
• Panzerschicht: Die Panzerung aus gewelltem Stahlband erhöht die Steifigkeit und erhöht den minimalen Biegeradius im Vergleich zu ungepanzerten Versionen.
• Fasertyp: Biegeunempfindliche Fasern wie G.657.A1 sind für engere Radien konzipiert und eignen sich für Innen- oder Rechenzentrumsumgebungen.
• Temperatur: Bei niedrigen Temperaturen wird der Mantel steifer, sodass die effektive Biegegrenze größer ist.
• Installationsspannung: Eine höhere Zugspannung erfordert einen größeren Radius, weshalb die dynamische Grenze bei 20 x AD und nicht bei 10 x AD liegt.

Wenn Sie ein Kabel für eine Route mit vielen Biegungen auswählen, kann eine biegeunempfindliche Glasfaser zwar Platz sparen, die Begrenzung auf Kabelebene wird dadurch jedoch nicht aufgehoben. Der Außenmantel und die Festigkeitsträger bestimmen weiterhin den Mindestradius für die gesamte Kabelbaugruppe.

Installationspraktiken, die Verletzungen der Biegegrenzen verhindern

Die meisten biegebedingten Ausfälle treten an vorhersehbaren Stellen auf: Kabeleintrittspunkte, Leitungsecken, Patchpanel-Ausgänge und schlaffe Schleifen. Die folgenden Praktiken helfen Ihnen, den Radius in Grenzen zu halten.

1. Planen Sie die Route vor dem Ziehen. Gehen Sie den Weg entlang und identifizieren Sie enge Ecken, in denen sich ein Kabel stark verbiegen würde.
2. Verwenden Sie Eckrollen oder Führungen. Ein Rollen- oder gebogener Rohradapter hält das Kabel während der Bewegung in einem sicheren Radius.
3. Verlassen Sie eine Serviceschleife. Slack hilft Ihnen dabei, Anschlüsse zu platzieren und später neu zu verlegen, ohne das Kabel über seine Grenzen hinaus zu verbiegen.
4. Wickeln Sie das Kabel nicht zu fest auf. Das Aufwickeln mit einem für die Lagerung zu kleinen Durchmesser ist eine der einfachsten Möglichkeiten, Verluste zu verursachen.
5. Sichern Sie Kabel, ohne sie zu quetschen. Krawatten und Clips sollten die Jacke nicht komprimieren, da durch Druck die innere Struktur deformiert werden kann.
6. Nach dem Ziehen prüfen. Wenn das OTDR in der Nähe eines Biegepunkts eine Verlustspitze anzeigt, überarbeiten Sie die Route und vergrößern Sie den Radius, bevor Sie die Installation abschließen.

Vor Ort konfektionierte Steckverbinder sind für die schnelle Wiederherstellung und FTTH-Ausfälle beliebt. Lassen Sie beim Abschluss am Kabelende einen geraden Abschnitt vor der Biegung und knicken Sie das Kabel nicht direkt hinter der Steckertülle ab.

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Biegeradius in Spleißmuffen und Verteilerkästen

In Spleißmuffen und Faserverteilerkästen werden Fasern einzeln geführt und häufig um Spleißkassetten gewickelt. Der Grenzwert auf Kabelebene gilt nicht, sobald die Fasern vom Kabelmantel getrennt sind. Stattdessen wird die Grenze durch die Faser selbst und das Schalendesign definiert.

Die meisten Spleißkassetten verfügen über Biegeradiusbegrenzer, normalerweise 30 mm oder mehr. Halten Sie die überschüssigen Fasern aufgerollt in der Schale und ziehen Sie sie nicht fest gegen den Rand. In FTTH-Außennetzwerken reduzieren vorkonnektive Lösungen das Spleißen vor Ort und verbessern die Biegekontrolle, da werkseitig konfektionierte Kabelbaugruppen unter Berücksichtigung des richtigen Biegeradius gebaut werden.

Bei Zugangsnetzwerken im Freien kann eine vorab angeschlossene ODN-Box die Anzahl scharfer Biegungen bei der Installation und Wartung von Stichkabeln reduzieren.

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Häufig gestellte Fragen zum Biegeradius von Glasfaserkabeln

Was ist der allgemeine Mindestbiegeradius für Glasfaserkabel?

Das allgemeine Minimum beträgt das 10-fache des Kabelaußendurchmessers bei installiertem Kabel und das 20-fache des Außendurchmessers beim Ziehen. Genaue Werte entnehmen Sie bitte immer dem Datenblatt des Herstellers.

Was passiert, wenn Sie Glasfaserkabel zu stark biegen?

Eine zu starke Biegung führt zu Makrobiegungsverlusten, sichtbaren Dämpfungsspitzen auf einem OTDR und kann schließlich zu einem Faserbruch aufgrund von Spannungskorrosion führen.

Was ist der Unterschied zwischen Biegeradius und Biegedurchmesser?

Der Biegedurchmesser beträgt das Doppelte des Biegeradius. Ein Radius von 50 mm entspricht einem Durchmesser von 100 mm, d. h. das Kabel würde in einen Kreis mit diesem Durchmesser passen.

Können biegeunempfindliche Fasern stärker gebogen werden?

Ja, G.657-Fasern sind für eine engere Biegung ausgelegt, aber der Kabelmantel und die Festigkeitsträger erfordern dennoch einen Mindestradius. Der Vorteil auf Faserebene ist wichtig, wenn einzelne Fasern in Kabelkanälen oder Steckverbindern verlegt werden.

Wie messe ich den Kabelaußendurchmesser?

Verwenden Sie einen Messschieber oder ein Mikrometer über die Ummantelung und messen Sie an der dicksten Stelle. Vermeiden Sie das Messen von Überdrucken oder Rippen. Dann mit 10 oder 20 multiplizieren, um den impliziten Mindestradius zu erhalten.

Der Biegeradius des Glasfaserkabels ist kein optionaler Vorschlag; Es handelt sich um eine Spezifikation, die sich direkt auf Dämpfung und Zuverlässigkeit auswirkt. Verwenden Sie 10 x Außendurchmesser für statische Installationen, 20 x Außendurchmesser zum Ziehen, und überprüfen Sie das Datenblatt für Ihr spezifisches Kabel. Ein paar zusätzliche Zentimeter Radius an jeder Ecke ersparen später stundenlange Fehlersuche.

Wenn Sie Hilfe bei der Auswahl eines Kabels oder der Prüfung einer Biegegrenze für ein bevorstehendes Projekt benötigen, wenden Sie sich an uns. Sprechen Sie mit unserem Engineering-Team . Eine umfassendere Übersicht über Kabeltypen und ihre Eigenschaften finden Sie hier eine Einführung in Glasfaserkabel auf unserer Newsseite.