อธิบาย IEC 60794: ส่วนใดใช้กับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงของคุณ และมาตรฐานเปิดให้คุณตัดสินใจเรื่องใดเอง

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแทบทุกเส้นที่จำหน่ายในตลาดสากลถูกระบุว่า "เป็นไปตาม IEC 60794" แต่วิศวกรที่มาจากสายไฟฟ้ากำลังมักรู้สึกประหลาดใจกับมาตรฐานนี้ มาตรฐานสายไฟฟ้ากำลังอย่าง IEC 60502-1 บอกคุณทีละชั้นว่าจะสร้างสายอย่างไร แต่ IEC 60794 ส่วนใหญ่ไม่ได้ทำเช่นนั้น มาตรฐานนี้บอกว่าสายต้องทนต่ออะไรและจะพิสูจน์ได้อย่างไร — แล้วปล่อยให้คุณเป็นผู้กำหนดโครงสร้างสายเอง

บทความนี้ตอบคำถามที่วิศวกรถามบ่อยที่สุดเกี่ยวกับ IEC 60794: ส่วนใดที่นำมาใช้ มาตรฐานกำหนดอะไรจริง ๆ อะไรเป็นตัวกำหนดการออกแบบสายไฟเบอร์ และต้องตรวจสอบอะไรบ้างก่อนเสนอราคา

IEC 60794 มีโครงสร้างอย่างไร?

IEC 60794 ไม่ใช่เอกสารฉบับเดียว แต่เป็นลำดับชั้นของเอกสาร:

• ข้อกำหนดทั่วไป (generic specification) และวิธีการทดสอบ (ส่วนที่ 1) ส่วนที่ 1-1 กำหนดข้อกำหนดทั่วไป ส่วนที่ 1-2 และส่วนย่อยอธิบายวิธีการทดสอบ — ทางกล ทางสิ่งแวดล้อม องค์ประกอบของสาย และทางไฟฟ้า — ซึ่งส่วนอื่นทั้งหมดอ้างอิงถึง
• ข้อกำหนดเฉพาะหมวด (sectional specification) (ส่วนที่ 2 ถึง 5) หนึ่งส่วนต่อหนึ่งสภาพแวดล้อมการติดตั้ง
• ข้อกำหนดกลุ่มผลิตภัณฑ์ (family specification) ภายในแต่ละส่วน สำหรับสายประเภทหนึ่งในสภาพแวดล้อมนั้น
• ข้อกำหนดผลิตภัณฑ์หรือข้อกำหนดรายละเอียด (detail specification) ซึ่งกำหนดค่าที่เหลือสำหรับสายรุ่นใดรุ่นหนึ่ง — มักเป็นสเปกของลูกค้าเอง

สภาพแวดล้อมการติดตั้งคือการตัดสินใจแรก เพราะเป็นตัวเลือกส่วนของมาตรฐาน:

ข้อคิดสำคัญ: เริ่มต้นจากการติดตั้ง ไม่ใช่จากตัวสาย "สาย 144 คอร์" ไม่ใช่สเปก แต่ "สาย 144 คอร์ที่เป่าเข้าท่อไมโคร" หรือ "ลากร้อยท่อและบางช่วงมัดยึดแขวนอากาศ" นั่นคือสเปก

IEC 60794 บอกวิธีสร้างสายหรือไม่?

ส่วนใหญ่แล้ว ไม่ IEC 60794 เป็น กรอบด้านสมรรถนะ (performance framework) มาตรฐานนี้กำหนดว่าต้องประกาศคุณสมบัติใด การทดสอบใดใช้พิสูจน์คุณสมบัติเหล่านั้น และอะไรถือว่าผ่าน — โดยทั่วไปคือขีดจำกัดของการเปลี่ยนแปลงค่าการลดทอนสัญญาณ (attenuation) และการไม่มีความเสียหาย จำนวนท่อ จำนวนคอร์ต่อท่อ ชนิดของชิ้นส่วนรับแรงดึง (strength member) ความหนาของเปลือกสาย (sheath) และสารเติม (filling compound) ส่วนใหญ่เป็นทางเลือกการออกแบบของผู้ผลิต และระดับความรุนแรงของการทดสอบหลายรายการถูกปล่อยให้ตกลงกันระหว่างลูกค้ากับผู้จำหน่าย

ผลที่ตามมาสองประการมีความสำคัญในทางปฏิบัติ:

1. สายสองเส้นที่เป็นไปตามมาตรฐานอาจดูแตกต่างกันมาก สายร้อยท่อ 144 คอร์เส้นหนึ่งอาจใช้ท่อสิบสองท่อ ท่อละสิบสองคอร์ จัดรอบ strength member แกนกลาง อีกเส้นหนึ่งอาจใช้ท่อจำนวนน้อยกว่าแต่ใหญ่กว่า หรือใช้ท่อแกนกลางเพียงท่อเดียว ทั้งสองแบบสามารถเป็นไปตามมาตรฐานได้อย่างสมบูรณ์
2. "เป็นไปตาม IEC 60794-3-11" ไม่เพียงพอสำหรับเปรียบเทียบข้อเสนอ สิ่งที่คุณต้องเปรียบเทียบคือสมรรถนะที่ประกาศไว้: แรงดึงที่ยอมให้ระหว่างการติดตั้งและระหว่างใช้งาน ความต้านทานแรงกดทับ (crush) และแรงกระแทก (impact) รัศมีการโค้งงอต่ำสุด ช่วงอุณหภูมิ ความสามารถกันน้ำ เส้นผ่านศูนย์กลาง และน้ำหนัก

สเปกของลูกค้ามักปิดช่องว่างนี้ด้วยการเพิ่มข้อกำหนดด้านโครงสร้าง — จำนวนท่อ รหัสสี วัสดุเปลือกสาย เกราะ (armour) ข้อกำหนดเพิ่มเติมเหล่านี้ ไม่ใช่ตัวมาตรฐาน คือส่วนที่งานประมูลส่วนใหญ่เกิดขึ้นจริง

อะไรเป็นตัวกำหนดการออกแบบสายใยแก้วนำแสงจริง ๆ?

จำนวนคอร์และองค์ประกอบของสาย

จำนวนคอร์เป็นตัวเลือกสถาปัตยกรรมของสาย loose tube (ท่อหลวม) ที่ตีเกลียวรอบแกนกลางเหมาะกับจำนวนคอร์ส่วนใหญ่ของสายภายนอกอาคาร การออกแบบแบบ central tube (ท่อแกนกลางเดี่ยว) มีขนาดกะทัดรัดสำหรับจำนวนคอร์น้อย ส่วน micromodule และ ribbon ให้ความหนาแน่นสูงมาก ที่ระดับสูงสุด — ถึง 3456 คอร์ — ribbon เป็นตัวเลือกหลัก เพราะทำให้สายมีขนาดเล็กลงและรองรับการต่อแบบ mass fusion splicing

ความยาวเส้นใยส่วนเกิน: หัวใจของการออกแบบ loose tube

ใน loose tube เส้นใยแก้วจะยาวกว่าท่อที่บรรจุอยู่เล็กน้อย ความยาวเส้นใยส่วนเกิน (excess fibre length) นี้เองที่ทำให้สายยืดตัวได้ภายใต้แรงดึงระหว่างติดตั้ง หรือหดตัวที่อุณหภูมิต่ำ โดยไม่ทำให้เส้นใยเกิดความเครียด (strain) หรือโค้งงอ

นี่คือการหาจุดสมดุล:

• หากความยาวส่วนเกินน้อยเกินไป เส้นใยจะรับความเครียดทันทีที่ดึงสาย — ค่าการลดทอนสัญญาณเพิ่มขึ้นและความน่าเชื่อถือระยะยาวลดลง
• หากมากเกินไป ที่อุณหภูมิต่ำเส้นใยจะถูกดันให้โค้งแน่นภายในท่อ — เกิดการสูญเสียจาก macrobending โดยทั่วไปจะเกิดที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าก่อน

strength member การหดตัวของเปลือกสาย และวัสดุท่อ ล้วนมีผลต่อช่วงสมดุลนี้ นี่คือเหตุผลที่การออกแบบสายไฟเบอร์ไม่ได้เป็นเรื่องของการซ้อนชั้นมากเท่ากับการควบคุมความเครียด

Strength member และการป้องกันการโก่งงอ (anti-buckling)

แท่งแกนกลางที่ทำจากพลาสติกเสริมใยแก้วต้านทานทั้งแรงดึงและการหดตัวของพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำ เส้นด้ายอะรามิด (aramid yarn) เพิ่มความแข็งแรงต่อแรงดึงโดยไม่เพิ่มความแข็งเกร็งมากนัก strength member ที่มากขึ้นหมายถึงแรงที่ยอมให้สูงขึ้น — แต่ก็หมายถึงต้นทุน เส้นผ่านศูนย์กลาง และความแข็งเกร็งที่มากขึ้นด้วย

เส้นผ่านศูนย์กลางและความแข็งเกร็งสำหรับสายแบบเป่า

สำหรับสายท่อไมโคร ตัวเลขชี้ขาดไม่ได้มีเพียงพิกัดแรงดึงและแรงกดทับ แต่ยังรวมถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเทียบกับท่อ ความแข็งเกร็ง และแรงเสียดทานที่ผิวสาย ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกันเป็นตัวกำหนดว่าสายจะเป่าได้ไกลเท่าใดในการเป่าครั้งเดียว

G.657.A1 ใช้แทน G.652.D ได้หรือไม่?

ส่วนใหญ่ได้ เส้นใยแบบ G.657.A ออกแบบมาให้เข้ากันได้กับเส้นใย single-mode แบบ G.652.D ขณะเดียวกันก็ทนการโค้งงอที่แคบกว่าได้ โดย G.657.A2 ทนการโค้งงอได้แคบกว่า A1 ผู้ให้บริการเครือข่ายหลายรายใช้ G.657.A1 เป็นเส้นใยมาตรฐานสำหรับสายภายนอกอาคารแล้ว อย่างไรก็ตาม ควรตรวจสอบสามประการ:

• สเปกของลูกค้าอาจระบุชนิดเส้นใยไว้อย่างชัดเจน
• ความแตกต่างเล็กน้อยของ mode field diameter (เส้นผ่านศูนย์กลางสนามโหมด) ระหว่างชนิดเส้นใยหรือระหว่างผู้ผลิต อาจปรากฏเป็นค่าเกนหรือค่าสูญเสียเทียมที่จุดต่อ (splice) ในการวัด OTDR แบบทิศทางเดียว
• ผู้ให้บริการบางรายยืนกรานใช้เส้นใยจากแหล่งเดียวต่อหนึ่งเส้นทางด้วยเหตุผลนี้เอง

การทดสอบใดใช้พิสูจน์สาย IEC 60794?

ข้อกำหนดกลุ่มผลิตภัณฑ์จะเลือกการทดสอบจากวิธีในส่วนที่ 1-2 และกำหนดระดับความรุนแรง การทดสอบทั่วไปของสายภายนอกอาคารประกอบด้วย สมรรถนะต่อแรงดึง แรงกดทับ แรงกระแทก การโค้งงอซ้ำ การบิด (torsion) การหักพับ (kink) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นรอบ (temperature cycling) การซึมผ่านของน้ำ และการทดสอบเปลือกสาย สายแขวนอากาศจะมีการทดสอบเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมของสาย

ข้อคิดสำคัญ: ระดับความรุนแรงของการทดสอบเป็นไปตามพิกัดที่ประกาศ และพิกัดย่อมมีต้นทุน สายที่ประกาศว่ารับแรงติดตั้งสูงต้องมี strength member มากขึ้น ลูกค้ามักระบุแรงที่สูงเกินกว่าที่วิธีติดตั้งของตนต้องการมาก — ควรตั้งคำถามเรื่องนี้ก่อนที่คุณจะออกแบบเกินความจำเป็น

เช็กลิสต์สำหรับงานประมูลสาย IEC 60794

1. วิธีการติดตั้ง — ส่วนและข้อกำหนดกลุ่มผลิตภัณฑ์ใดที่ใช้บังคับ?
2. จำนวนคอร์ ชนิดเส้นใย (G.652.D, G.657.A1 หรือ A2) และจำนวนคอร์ต่อท่อหรือต่อ ribbon
3. รหัสสีของเส้นใยและท่อ — ลูกค้าแต่ละรายใช้รูปแบบต่างกัน
4. แรงดึงที่ยอมให้ระหว่างการติดตั้งและระหว่างใช้งาน; แรงกดทับ; รัศมีการโค้งงอต่ำสุด
5. ช่วงอุณหภูมิใช้งาน ติดตั้ง และจัดเก็บ
6. การกันน้ำ: แกนสายแบบเติมเจล หรือแบบแห้ง (dry core)
7. วัสดุเปลือกสายและการป้องกัน: PE, วัสดุควันน้อยปราศจากฮาโลเจนสำหรับภายในอาคาร, การป้องกันสัตว์ฟันแทะหรือปลวก, เกราะ
8. ขีดจำกัดเส้นผ่านศูนย์กลางและน้ำหนัก — ขนาดท่อไมโคร, ภาระบนเสา
9. การพิมพ์ฉลากบนสาย ความยาวต่อม้วน (drum) และการซีลปลายสาย
10. หลักฐานการทดสอบเฉพาะแบบ (type test) และหลักฐานนั้นครอบคลุมแบบที่เสนอหรือไม่

การออกแบบสายเคเบิลใยแก้วนำแสงใน CablePLM

CablePLM มีสายผลิตภัณฑ์เฉพาะสำหรับผู้ผลิตสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ไลบรารีมาตรฐานไฟเบอร์ ครอบคลุมกลุ่มผลิตภัณฑ์ IEC 60794 ได้แก่ 2-20, 2-50, 3-10, 3-11, 3-20, 4-20 และ 5-10: การออกแบบแบบ multi loose tube, central tube, micromodule และ ribbon สูงสุดถึง 3456 คอร์ พร้อมเส้นใย G.652.D และ G.657.A1/A2

แต่ละกลุ่มผลิตภัณฑ์คือวิธีการคำนวณที่มีการควบคุมเวอร์ชัน ป้อนจำนวนคอร์ องค์ประกอบของสาย และกลุ่มการติดตั้ง แล้ว CablePLM จะสร้างโครงสร้างสายตั้งแต่เส้นใยและท่อไปจนถึงเปลือกนอก คำนวณรายการวัสดุ (bill of materials) และสร้างเอกสารข้อมูลจำเพาะ (datasheet) ทั้งฉบับวิศวกรรมและฉบับสำหรับลูกค้า — โดยทุกค่าจะถูกระบุว่าเป็นข้อมูลตามมาตรฐานหรือค่าประมาณ ส่วนเสริม Qualification & Quality แสดงว่าแบบใดบ้างที่ครอบคลุมด้วย type test ที่คุณมีอยู่แล้ว และ AI Tender Agent จะดึงข้อกำหนดต่าง ๆ เช่น ชนิดเส้นใย รหัสสี และแรงที่ยอมให้ ออกจากเอกสารประกวดราคา

อ่านต่อ: การออกแบบสาย ADSS: IEC 60794-4-20 และ TEC 85190

ต้องการเห็นกลุ่มผลิตภัณฑ์สายไฟเบอร์ของคุณเองใน CablePLM หรือไม่? จองการสาธิต