スプライス クロージャが光ファイバ スプライス トレイとどのように相互作用するか

保護と組織を超えて

クロージャ-とトレイの関係についてのほとんどの説明は、単純な分業で終わります。クロージャはスプライスを環境から保護し、トレイはスプライスを内側にきちんと整理します。この枠組みは間違っていませんが、ネットワークの信頼性にとって重要な点で不完全です。クロージャは単にトレイを外部の脅威から保護するだけではありません。これにより、トレイの形状が制約され、その熱環境が決まり、技術者がシステムに損傷を与えることなく再入室できる回数が決まります。-トレイは単にスプライスを保持するだけではありません。曲げ半径のコンプライアンスを制御し、再接続可能性を決定するファイバーのたるみを管理し、クロージャーが耐えなければならない機械的負荷を分散します。-

この相互作用はケーブル入口ポートで始まり、トレイ内の最後のファイバーのコイルで終わります。そのパスのすべてのミリメートルには、クロージャとトレイ間で共有される設計上の決定が含まれます。優れた密閉性を備えているが、内部ルーティング ガイドが不十分なクロージャーは、環境保護をどれだけ行っても修正できないマクロベンド損失を引き起こします。繊維が完全に組織されているが、高さのクリアランスが不十分なトレイは、クロージャを密閉するときに挟まれて、数分前にきれいであることがテストされた繊維が破損します。

この記事では、形状と曲げ半径、トレイ タイプの互換性、スタッキング アーキテクチャ、スラック管理、ケーブル エントリのダイナミクス、熱結合、リエントリの保守性の 7 つの側面にわたる完全なインタラクション スペースをマッピングします。{0}}各側面について、エンジニアリングのトレードオフ、関連する規格、相互作用が見落とされた場合に生じる現場での障害を調査します。-

クロージャーの構造-トレイ システム

インタラクションを調べる前に、共有語彙を定義すると役立ちます。スプライス クロージャは環境エンクロージャです。ケーブルの入り口を密閉し、張力を緩和し、制御された内部雰囲気を作り出します。スプライス トレイは、融着またはメカニカル スプライスを物理的に固定し、半径制限ガイドに沿って裸のファイバを配線し、サービス ループのスラックを保管する内部モジュールです。-この 2 つは、取り付けポスト、ヒンジ機構、またはクロージャ トレイの組み合わせに特有のスナップフィット レールを介して機械的に結合されています。-

ケーブル入口ポートとスプライス トレイの間には移行ゾーンがあります。これは、バッファ チューブが固定され、強度部材が固定され、個々のファイバがケーブル ジャケットの保護から裸ファイバの露出に移行する内部ルーティング パスです。{0}}このゾーンは、クロージャ-のトレイ統合の失敗のほとんどが発生する場所です。このゾーンは、クロージャの機械設計 (ポート間隔、チューブ配線チャネル、固定点) がトレイのファイバー管理ジオメトリ (入口スロット、配線チャネル、スプライス ホルダーの位置) と接続する必要があるためです。

曲げ半径: クロージャーの形状とトレイの設計が出会う場所

最小曲げ半径は、クロージャ トレイの相互作用を制御する最も重要なパラメータです。{0}} TIA-568.3-D セクション 5.3 では、エンクロージャ内のファイバ配線は、スプライス トレイ内を含め、いかなる点でもメーカーの最小曲げ半径に違反してはならないと規定しています。これは、スプライス ホルダーからループ ガイドへの移行、バッファ チューブからトレイ エントリ スロットへの移行、およびクロージャ管理ルーティングとトレイ管理ルーティングの間でファイバが交差するすべてのポイントを「任意のポイント」に含むことに気づくまで、これは簡単に聞こえます。

ファイバーの種類別の曲げ半径

ファイバの種類が異なれば、曲げ半径の許容差も異なるため、トレイの成形ループ ガイドは、そこに収容されるファイバに合わせたサイズにする必要があります。重要な数字:

スプライスホルダーの隠れた曲がり

最も危険な曲げ半径違反は、ループ ガイドの明らかな違反ではありません。これは、裸のファイバがスプライス保護スリーブから出てきて、トレイの周りに巻き始める移行点です。この点は幾何学的不連続点です。ファイバーは段階的に移行することなく、硬い (スリーブの内側) から柔軟な (裸のファイバー) に移行します。この接合部で形成される曲がりは、特に設置者がトレイの設計された配線経路に従わずにファイバを最も近いループ ガイドに配線する場合、容易に最小半径を下回る可能性があります。

この時点でのマクロベンド損失は波長に依存しており、1310 nm よりも 1550 nm の方が悪化します。つまり、1310 nm で認証に合格したリンクが 1550 nm では失敗する可能性があります。{0}}さらに悪いことに、損失は断続的に発生する可能性があります。損失は、熱サイクル (ファイバがわずかに移動する) または物理的外乱 (トレイ カバーが押し下げられたとき) が発生した場合にのみ発生します。このため、現場での診断が最も困難な障害の 1 つとなります。

正しい配線により、規則的なコイルと曲げ半径が維持されます。ルーティングが不十分だと、急な曲がり、交差点、挟み込みの危険が生じます。

トレイの種類: クロージャの目的に合わせたトレイ

すべてのスプライス トレイが交換できるわけではありません。トレイのタイプは、スプライス方法とクロージャーの意図した用途の両方に適合する必要があります。トレイの不一致により、ファイバーが設計外の形状に強制され、予測可能な結果が生じます。

シングル-ファイバートレイ

FTTH と配信ネットワークの主力製品。標準のシングル ファイバ トレイは、周囲に成形ループ ガイドが付いた 40 mm 熱収縮保護スリーブを使用して 12 本のスプライスを保持します。-高密度バージョンでは、25 mm マイクロ スリーブを使用して 24 個のスプライスに対応し、作業スペースと引き換えに容量を確保します。-これらのトレイの高さは通常 10 ～ 12 mm で、標準のドーム クロージャ内に 4 ～ 6 個のトレイを積み重ねることができます。

マスフュージョンリボントレイ

リボン トレイは、リボン内の 12 本すべてのファイバを同時に保護するリボン保護スリーブに対応するために、より幅が広く、より深くなりました。 1 つのリボン トレイに 4-8 個のリボン スプライス (48 ～ 96 ファイバー) を保持できるため、バックボーンやデータセンターのアプリケーションには不可欠です。ただし、リボン ファイバーはクロージャとトレイの相互作用に独特の制約を課します。ハード リボン ケーブル (マトリックス リボン) は一方向にのみ曲がり、クロージャ内でのトレイの向きには注意が必要です。新しいフレックス リボンは繊維が断続的に結合されており、あらゆる方向に曲がることができ、より寛容です。

ハイブリッド スプライス/パッチ トレイ

ハイブリッド トレイは、融着接続ホルダーとコネクタ アダプタ ポートを 1 つのモジュールに組み合わせています。これらは、入力ファイバーがコネクタで終端するピグテールに接続される FDP (ファイバー分配パネル) アプリケーションで使用されます。ここでは、トレイがベア ファイバの曲げ半径とコネクタ付きピグテール ルーティングの両方を同時に管理する必要があるため、クロージャ トレイのインタラクションは特に要求が厳しくなります。-

たとえば、Corning の 2527 トレイは、4 隅すべてから入る最大 48 個の単一融着接続に対応し、最小曲げ半径を維持します。 4 隅のエントリ設計は、クロージャ-トレイの相互作用機能です。これにより、クロージャの設計者は、トレイ-の境界面で鋭い曲げを強いることなく、バッファ チューブを任意のエントリ ポートからトレイに配線する柔軟性が得られます。

トレイあたりの最大ファイバーは、スプライス方法、スリーブ サイズ、トレイの設計によって大きく異なります。

スタッキング アーキテクチャ: 密度と保守性

クロージャー内でトレイを積み重ねる方法によって、ファイバーの容量とメンテナンスのしやすさとの間の基本的なトレードオフが決まります。{0}}これはトレイの設計やクロージャーの設計の問題ではありません。それはクロージャ-トレイの統合の問題です。

ヒンジ付きスタッキングとヒンジなしスタッキング-

ヒンジ付きトレイ システムにより、個々のトレイを本のページのようにスイングさせることができ、隣接するトレイの繊維を邪魔することなく任意のトレイにアクセスできます。コムスコープの FOSC スプライス トレイとコーニングの 2524 トレイは両方ともスナップオン ヒンジ カバーを使用しており、上下のトレイを分解せずに個々のトレイにアクセスできます。-これは、FTTH ディストリビューション ポイント、データセンターのクロスコネクト、キャンパス バックボーンのスプライス ポイントなど、頻繁に再参入するクロージャのゴールド スタンダードです。-

ヒンジなしのスタッキングでは、下のトレイにアクセスするためにトレイを上から下に取り外す必要があります。-取り外しのたびに、取り外したトレイ内のファイバー コイルが乱れる危険があります。 FOA の報告によると、トレイとクロージャを組み立てるとき、またはトラブルシューティングのために再挿入するときに、ファイバが頻繁に破損し、トレイ カバーがファイバを挟み込み、OTDR ではなく Visual Fault Locator (VFL) でのみ検出できる破損が発生すると報告しています。{3}}

垂直方向のスペース予算

スタックに追加された各トレイは、クロージャー内の垂直方向のスペースを消費します。標準の 12- ファイバー シングル- ファイバー トレイの高さは 10 ～ 12 mm です。リボン トレイは 15 ～ 18 mm です。内部クリアランス 120 mm のドーム クロージャは、約 8 ～ 10 個のシングル ファイバ トレイまたは 6 ～ 7 個のリボン トレイを収容できます。しかし、この生の計算では、2 つの重要な要素が無視されています。1 つはクロージャのシール機構 (ベースで 15 ～ 25 mm の内部高さを消費する可能性があります) と、ケーブル入口のルーティング (曲げ半径を侵害することなく入口ポートからトレイ スタックまでバッファ チューブを曲げるためのクリアランスが必要です) です。

Slack 管理: サービス ループの規律

Slack 管理では、クロージャトレイのインタラクションが長期的なネットワークの保守性に最も直接的な影響を与えます。{0}{1}{1}サービス ループは、将来の再スプライシングを可能にするためにクロージャ内に保存される意図的なスラックであり、標準によって管理されますが、クロージャのジオメトリによって制約されます。-

どれくらいのスラック?

TIA-568.3-D は、各接続点でファイバごとに少なくとも 1 メートル（3.3 フィート）の保存されたたるみを推奨しています。これは、最初の終端後に少なくとも 2 回の再接続に十分な量です。-データセンターのエントランス ルームおよび主要な配電エリアについては、ANSI/TIA-942-B により、クロスコネクト ポイントでのケーブルあたり 3 ～ 5 メートルのサービス ループが規定されています。屋外のプラント クロージャでは、通常、外部 (ハンドホールまたはポールに取り付けられたスノーシュー) に 20 ～ 30 フィートのケーブルのたるみと、各トレイの内部に 0.5 ～ 1 メートルの裸のファイバのたるみが保管されます。

クロージャは、外部の緩みをどれだけ許容できるかを決定します。トレイによって、内部の裸のファイバーのたるみをどれだけコイル状にできるかが決まります。{0}}ファイバーあたり 30 cm のたるみを持たせるように設計されたトレイは、クロージャが提供するスペースの大きさに関係なく、ファイバーを交差させたり、曲げ半径に違反したりすることなく 50 cm に対応することはできません。

コイリング パターンとそのトレードオフ-

スプライス トレイ内では 3 つの主要なスラック ストレージ パターンが使用されており、それぞれがクロージャ トレイ システムに異なる影響を及ぼします。{0}}

• ヘリカルコイリング中央のマンドレル ガイドの周囲に配置する方法が最も単純で最も一般的です。トレイの成形ループ ガイドにより、曲げ半径が強化されます。ただし、単純な円形コイルは回転トルクを蓄積し、高速コヒーレント システムでは偏波モード分散を引き起こす可能性があります。-
• -8 の字巻き2 つのアンカー ポイントにまたがる回転トルクが中和されるため、コヒーレント伝送アプリケーションにおけるシングルモードおよび緊密にバッファされたファイバーに適しています。{0}}このパターンでは、より広いトレイとより複雑な配線ガイドが必要になります。
• -風力発電所専用のスラック チャネルでは、スラック 1 メートルあたり最もコンパクトな保管が可能ですが、すべてのクロージャーが対応できるわけではない特定のトレイ形状が必要です。

ケーブル入口: 移行ゾーン

ケーブル入口ポートは、外界がクロージャの制御された環境と出会う場所であり、クロージャの機械設計がトレイのファイバー管理に最も直接的に制約を与える場所です。ケーブルはシーリング システム (機械的ガスケット、熱収縮スリーブ、またはゲル シール) を通過し、ケーブルの強度部材を固定する張力緩和クランプを通過して、トレイ スタックに向かうバッファ チューブの配線に移行します。

ケーブル挿入口の角度は、ほとんどの仕様者が認識している以上に重要です。ケーブルが間違った角度でクロージャに押し込まれると、応力が内部に伝わり、ファイバの配線が困難になり、トレイの入口で曲げ半径を違反する危険性が高まります。クロージャがポートとエントリ ポイントを使用して設計されているのには理由があります。これらのエントリ ポイントは、ケーブルの自然な経路をサポートする必要があり、ケーブルの自然な経路を妨げるものではありません。

バッファチューブのルーティング

ケーブル入口とスプライス トレイの間では、バッファ チューブをクロージャの内部配線チャネルを通して配線する必要があります。これらのチャネルは、バッファ チューブの最小曲げ半径 (通常、チューブ直径の 10- 15 倍) を維持しながら、チューブを正しい角度でトレイの入口スロットに送り届ける必要があります。不適切に設計された内部ルーティングチャネルを備えたクロージャは、バッファチューブを急激に曲げることになり、半径を直接侵害するか、チューブをトレイ入口スロットから押し出すスプリングバック力を引き起こします。

FOA は、スプライスの両側に約 1 メートルの裸のファイバを配置し、スプライス後にトレイ内に整理し、トレイの入り口にバッファ チューブを固定することを推奨しています。この 1- という数字は任意のものではありません。これは、2 回の再接続（切断の無駄や接続保護スリーブの重なりを含めて、それぞれ約 15 ～ 20 cm のファイバを消費します）に、融着接続機のファイバ クランプの作業長を加えたものに十分な余裕を提供します。

強度部材の固定

ケーブルの強度部材 (アラミド糸、グラスファイバーロッド、またはスチール外装) をクロージャーに固定するストレインリリーフシステムは、トレイの内容物に対する防御の第一線です。強度部材が適切に固定されていない場合、ケーブルにかかる張力はトレイ内の裸のファイバーに直接伝わります。アンカー ポイントはクロージャー設計の特徴ですが、その有効性は、設置業者がメーカーが指定した正確な長さに合わせてケーブルを適切に準備したかどうかによって異なります。

熱結合: トレイの環境としてのクロージャー

スプライス クロージャは、スプライス トレイが動作する熱環境を作り出します。これは些細な関係ではありません。 -直射日光が当たる暗い色のクロージャーは、外気温がわずか 30 度であるにもかかわらず、内部温度が 45 ～ 50 度に達する可能性があります。クロージャの内側では、積み重ねられたトレイが熱質量を生成し、温度変化を遅らせるだけでなく、下のトレイに熱を閉じ込めます。

熱サイクルと繊維ストレス

温度変化により、クロージャーのハウジング (ポリマーまたは金属)、トレイの素材 (ABS、ポリカーボネート、またはアルミニウム)、およびファイバー自体 (熱膨張係数がゼロに近いシリカ ガラス) の間に膨張差が生じます。-数千回の熱サイクルを繰り返すと、この膨張差によりトレイ層間に微小な動きが生じ、繊維の位置が徐々に移動し、準拠した曲げ半径が違反に変わる可能性があります。-

トレイ取り付けシステムは重要なインターフェイスです。堅固な取り付けにより、すべての熱膨張力がファイバーに伝達されます。準拠した取り付け (ゴムグロメットまたはフレキシブルポストを使用) は、差動の動きを吸収します。ただし、準拠した取り付けはコストと複雑さを追加し、通常、極端な温度環境向けに指定されたプレミアム クロージャでのみ使用されます。

結露とトレイ表面

温度サイクルにより湿った空気がクロージャー内に引き込まれ、内部表面で結露する呼吸効果は、トレイに直接影響を与えます。結露は最も冷たい表面で最初に形成されます。これらの表面は通常、下部スタックの金属スプライス ホルダーとアルミニウム トレイ フレームです。時間が経つと、この湿気により金属トレイのコンポーネントが腐食し、スプライス保護スリーブの接着力が低下する可能性があります。

トレイの材質の選択は、この現象と相互作用します。 ABS およびポリカーボネートのトレイは非腐食性であり、結露による劣化がありません。-しかし、熱を放散せず、熱エネルギーがファイバー内に閉じ込められます。アルミニウム トレイは効果的に熱を放散しますが、湿気が存在すると、特に塩水噴霧がクロージャのシール システムに浸透する可能性がある海岸環境では、電気腐食を受けやすくなります。

再{0}}エントリー: 現実の-世界テスト

クロージャ-トレイの統合品質の本当の尺度は、設置日にシステムがどれだけうまく機能するかではなく、3 年後に技術者がファイバーの追加や修理のためにシステムを開けたときにどれだけうまく機能するかです。すべての再入力は、クロージャとトレイが最初に一緒に指定されたときに行われた設計上の決定に対するストレス テストです。-

再入国ワークフロー-

適切な再突入は、完全にクロージャ トレイの統合に依存するシーケンスに従います。{0}技術者はクロージャを開け、ターゲット トレイを特定し、ヒンジで固定するか取り外してターゲット ファイバにアクセスし、保存されたたるみを使用して再接続を実行します。-ファイバを再度コイル状に巻き、クロージャを再封します。-各ステップでは、インタラクションのさまざまな側面をテストします。

材料科学: トレイの素材とその理由

トレイの素材は気楽に選ぶものではありません。熱挙動、耐薬品性、繊維の安全性、長期的な寸法安定性に影響します。- 3 つの主要なトレイ素材には、それぞれ異なるクロージャ-トレイの相互作用プロファイルがあります。

ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）

FTTH および分配クロージャー用の最も一般的なトレイ素材。 ABS は安価で、室温で耐衝撃性があり、ファイバー配線ガイドに必要な複雑な形状の射出成形が容易です。{{1}ただし、ABS は低温 (摂氏 -20 度以下) では脆くなり、耐紫外線性も限られています。屋外用クロージャでは、ABS トレイはクロージャ ハウジングによって紫外線から保護されていますが、それでも熱劣化が起こり、耐衝撃性が徐々に低下します。

ポリカーボネート

ポリカーボネートは、幅広い温度範囲にわたって優れた耐衝撃性を備え、透明に製造できるため、トレイのカバーを取り外さずに繊維の目視検査が可能です。 Corning と CommScope は、まさにこの理由から、プレミアム トレイに透明なポリカーボネート カバーを使用しています。その代償として、コストが高くなり、特定の化学物質（油、溶剤）にさらされた場合に応力亀裂が発生しやすくなります。-

アルミニウム

アルミニウム トレイは通常、黒色の粉体塗装が施されており、最大限の耐久性と放熱性を実現します。 Corning の M67 シリーズは、バッファ チューブの張力を緩和するために圧着可能な金属タブを備えたアルミニウム ベースを使用しています。アルミニウムの熱伝導率により、トレイスタック全体の温度が均一になり、結露の原因となる温度勾配が軽減されます。ただし、アルミニウムを使用すると重量とコストが増加し、沿岸環境や工業環境では腐食防止が必要になります。

閉鎖環境との物質的相互作用

トレイの材質は、クロージャのシーリング システムと適合する必要があります。熱収縮シールされたクロージャは、取り付け中に摂氏 200 度、{4}}350 度の温度を生成します。熱がトレイのスタックに近づきすぎると、ABS トレイが歪んだり劣化したりする可能性があります。ゲル-で密閉されたクロージャーには、時間の経過とともに特定のトレイ素材と相互作用する可能性のある化合物、特に素材を移動させ脆化させる低品質 ABS の可塑剤が使用されています。

高密度の未来: 400G、800G、そしてその先

400G および 800G 光ネットワークへの移行により、従来の仕様では完全には対応できなかった方法で、クロージャ トレイの相互作用が再構築されています。{2}データ レートが高くなると、光損失の予算が厳しくなり、曲げ半径の違反、接続損失の変動、熱による減衰ドリフトに対する許容度が低くなります。{4}} 400G では、波長ごとの光バジェットはリンク全体で 2.5 dB にまで狭まる可能性があります。{7} 0.3 dB を追加するトレイ内の 1 つのマクロベンド イベントは、その予算の 10% 以上を消費する可能性があります。

リボンファイバーとマスフュージョンのスケーリング

AI-主導のデータセンターは、ファイバー数を前例のないレベルに押し上げています。かつてはキャンパス バックボーンとして機能していた 1 つの 288- ファイバー クロージャが、現在は 1 列のサーバーとして機能しています。このため、トレイあたり 96 本以上のファイバを保持でき、クロージャあたり 12 以上のトレイを備えた高密度リボン トレイの需要が高まっています。-このような密度でのクロージャとトレイの相互作用は、ファイバ管理の問題と同じくらい熱管理の問題になります。12 個の積み重ねられたリボン トレイにより、ハイブリッド クロージャ内の光学コンポーネントによって発生する熱が閉じ込められる可能性があるかなりの熱質量が生成されます。

曲げ-に鈍感な繊維が形状を変える

G.657.B3 超-曲げ-に鈍感なファイバーは、最小曲げ半径 5 mm で、G.652 ファイバーでは不可能だったトレイの形状を可能にします。トレイを小さくすることができ、クロージャーの内部ルーティングをより密にすることができ、サービス ループの保管場所をよりコンパクトにすることができます。しかし、これにより、異なる曲げ半径要件に合わせてトレイのルーティングを調整せずに、同じクロージャ内に G.652 と G.657 ファイバを混在させるという新たなリスクが生じます。 G.657 ファイバー用に設計されたトレイには、レガシー ファイバーが配線されている場合、G.652 曲げ半径に違反するループ ガイドが含まれる可能性があります。

結論: 2 つのコンポーネントではなく、システム

スプライス クロージャとスプライス トレイは、独立したコンポーネントとして指定、調達、および議論されることが多すぎます。現場でのパフォーマンスにおいては、これらは単一の統合システムであり、1 つのコンポーネントにおけるすべての設計上の決定が他のコンポーネントに制約を与えます。クロージャーのシーリング システムは、トレイの熱環境を決定します。トレイのスタッキング機構により、クロージャの有効繊維容量が決まります。クロージャのケーブル入口の形状により、トレイの曲げ半径のコンプライアンスが決まります。トレイの材質により、クロージャの長期的な腐食挙動が決まります。-

ここで検討した 7 つの側面、つまり曲げ半径、トレイのタイプ、スタッキング アーキテクチャ、たるみ管理、ケーブル挿入口、熱結合、再突入の保守性は独立変数ではありません。{0}}これらは結合された制約であり、一緒に解決する必要があります。クロージャはトレイを保護しません。クロージャーとトレイが一緒にファイバーを保護しないと、一緒に破損します。この相互作用を理解できるかどうかが、25 年の資産と 3 年の負債の違いとなります。