Cáp quang ngầm và cáp quang trên không: Hướng dẫn lắp đặt ngoài trời hoàn chỉnh

Lựa chọn giữa ngầm và trên không cáp quang là một trong những quyết định quan trọng nhất trong bất kỳ hoạt động triển khai mạng ngoài trời nào. Hãy làm đúng cách và bạn sẽ có được kết nối đáng tin cậy, ít bảo trì trong nhiều thập kỷ. Làm sai và bạn phải gánh chịu các chi phí—hóa đơn sửa chữa, giấy phép đau đầu hoặc thay thế sớm—làm giảm số tiền tiết kiệm ban đầu. Hướng dẫn này giúp loại bỏ những rắc rối và cung cấp cho bạn khung quyết định rõ ràng được xây dựng dựa trên các mục tiêu về địa hình, ngân sách, độ tin cậy và cơ sở hạ tầng dài hạn.

Mỗi phương pháp hoạt động như thế nào

Lắp đặt trên không xâu dây cáp quang dọc theo các cột điện hoặc các công trình trên cao khác. Cáp được buộc vào một dây truyền tin riêng biệt hoặc sử dụng thiết kế tự hỗ trợ—phổ biến nhất là ADSS (Tự hỗ trợ toàn bộ điện môi) hoặc Hình-8 — tích hợp bộ phận chịu lực trực tiếp vào cáp. Độ dài nhịp, dung sai độ võng và xếp hạng tải trọng băng đều phải được tính toán trước khi triển khai. Để biết thêm về cấu trúc và hiệu suất của ADSS trong điều kiện gió lớn và tải trọng băng, hãy xem hướng dẫn đầy đủ của chúng tôi về các loại cáp quang.

Lắp đặt ngầm tuyến cáp dưới lớp, qua ống dẫn chôn (cáp ống) hoặc trực tiếp trong đất mà không cần ống bảo vệ (cáp chôn trực tiếp). Các đường ống dẫn thường được đặt sâu 1–2 mét để giảm thiểu nguy cơ vô tình đào lên. Cáp chôn trực tiếp bỏ qua ống dẫn nhưng bù lại bằng vỏ bọc thép và vật liệu chặn nước chống lại áp lực đất, độ ẩm và sự tấn công của loài gặm nhấm.

Chi phí: Trả trước so với trọn đời

Triển khai trên không sẽ rẻ hơn khi cơ sở hạ tầng cột hiện có đã sẵn sàng—không cần đào rãnh, không đóng làn đường, không cần giấy phép đào. Công trình ngầm có chi phí trả trước cao hơn đáng kể do yêu cầu về lao động, máy móc và độ sâu của rãnh. Ở những địa hình nhiều đá hoặc những khu vực có hệ thống rễ rậm rạp, những chi phí đó còn tăng cao hơn khi các chướng ngại vật buộc phải đi đường vòng hoặc đào bằng tay.

Phép tính đảo ngược theo thời gian. Đường dây ngầm được bảo vệ khỏi các yếu tố thời tiết và yêu cầu bảo trì định kỳ ít hơn nhiều. Cáp trên không cần được kiểm tra định kỳ và mỗi cơn bão lớn đều có thể xảy ra sự cố mất điện. Phần cứng gắn trên cột xuống cấp nhanh hơn ống dẫn chôn và việc sửa chữa trên đường dây trên không liên quan đến thiết bị và các quy trình an toàn làm tăng chi phí dịch vụ. Đối với tổng chi phí sở hữu trong khoảng thời gian từ 20 đến 30 năm, công trình ngầm thường chiếm ưu thế - đặc biệt ở những vùng khí hậu có mùa đông khắc nghiệt hoặc thời tiết khắc nghiệt thường xuyên.

Độ tin cậy: Hệ số 10×

Triển khai ngầm là đáng tin cậy hơn khoảng 10 lần hơn so với các tuyến đường hàng không, đặc biệt là ở những vùng thường có thời tiết xấu. Sợi chôn nằm bên dưới đường băng giá, giúp nó không bị hư hại do gió, tích tụ băng và các mảnh vụn rơi xuống. Nó cũng ít bị phá hoại và can thiệp bởi động vật hoang dã hơn—chim, sóc và các động vật khác thường xuyên làm hỏng dây cáp trên không.

Ngược lại, các đường trên không được tiếp xúc hoàn toàn với điều kiện khí quyển. Độ võng do gió gây ra, sự giãn nở và co lại do nhiệt độ cũng như tải trọng băng có thể làm căng cáp và dây dẫn theo thời gian, dẫn đến xuống cấp dần dần trước khi hỏng hóc rõ ràng. Trong những môi trường mà thời gian hoạt động là yêu cầu theo hợp đồng hoặc hoạt động, thì ngầm là lựa chọn an toàn hơn.

Địa hình và môi trường thúc đẩy quyết định

Không có công thức triển khai nào được áp dụng chung—bản thân bối cảnh thường đưa ra lựa chọn cho bạn.

• Đất đá: Việc đào rãnh rất tốn kém. Nếu chưa có ống dẫn ngầm nào thì trên không là lựa chọn thực tế.
• Đất cát hoặc đất tơi xốp: Dễ dàng đào rãnh và san lấp; ngầm là đơn giản và tiết kiệm chi phí.
• Đất nhiều sét: Khó đào hơn và dễ bị va chạm vào dây cáp; Có thể cần phải có rãnh sâu hơn và ống dẫn hoặc áo giáp có thành dày hơn.
• Khu vực nông thôn có cột điện hiện có: Trên không thường là con đường triển khai nhanh nhất và rẻ nhất.
• Hành lang đô thị và ngoại ô: Các thành phố và hầu hết chủ sở hữu tài sản thích ở dưới lòng đất hơn; áp lực điều tiết thường khiến nó trở thành lựa chọn khả thi duy nhất.

Cấu trúc cáp: Những gì diễn ra trong lòng đất so với những gì diễn ra trên không

Cáp trên không và cáp ngầm được thiết kế cho các môi trường cơ học khác nhau về cơ bản và không thể thay thế cho nhau. Việc sử dụng sai loại cáp trong cả hai trường hợp sẽ làm tăng tốc độ hỏng hóc và làm mất hiệu lực tuân thủ các tiêu chuẩn lắp đặt.

Tất cả áo khoác ngoài trời—trên không hoặc dưới lòng đất—đều có màu đen để chặn bức xạ cực tím có thể làm suy giảm polyme theo thời gian và làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của tín hiệu. Để biết thông tin chi tiết về cách loại sợi ảnh hưởng đến khoảng cách truyền và độ suy giảm, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi về cách chọn cáp quang phù hợp.

Các yếu tố cấp phép, thẩm mỹ và cộng đồng

Việc triển khai trên không cần có các thỏa thuận về Quyền ưu tiên (RoW) trước khi có thể gắn cáp vào các cột hiện có—một quá trình có thể có sự tham gia của nhiều cơ quan chức năng và kéo dài thêm nhiều tháng cho tiến trình dự án. Một số chính quyền thành phố cấm hoàn toàn các đường bay mới trong khu dân cư hoặc các khu lịch sử vì lý do ảnh hưởng đến thị giác.

Việc lắp đặt ngầm có gánh nặng cấp phép riêng: giấy phép đào, quản lý giao thông khi cắt đường và điều phối tiện ích để tránh cơ sở hạ tầng bị chôn vùi hiện có. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, một khi giấy phép ngầm được đảm bảo thì sự phản đối của cộng đồng là rất ít. Không có cơ sở hạ tầng rõ ràng, cáp quang chôn sẽ bảo tồn tính thẩm mỹ của khu vực lân cận và tránh được những phản đối thường làm trì hoãn các dự án trên không.

Thực tế sửa chữa và bảo trì

Khi cáp trên không bị hỏng, điểm đứt thường có thể nhìn thấy được và có thể tiếp cận được. Phi hành đoàn có thể xác định và sửa chữa lỗi tương đối nhanh chóng, mặc dù làm việc trên cao sẽ làm tăng thêm độ phức tạp và chi phí. Khả năng bị mất điện cao hơn đồng nghĩa với việc các sự kiện bảo trì diễn ra thường xuyên hơn.

Những sự cố dưới lòng đất hiếm khi xảy ra hơn nhưng việc khắc phục lại phức tạp hơn. Việc xác định vị trí lỗi yêu cầu phải kiểm tra OTDR và ​​sau khi xác định được điểm đứt, việc đào lại là cần thiết. Trong môi trường đô thị có xử lý bề mặt bê tông hoặc nhựa đường, chi phí sửa chữa có thể rất lớn. Đối với các ứng dụng đường dài trong đó khoảng cách sự cố phải được tính toán trên hàng chục km, việc hiểu rõ ngân sách năng lượng quang là điều cần thiết—nguồn tài nguyên của chúng tôi về khoảng cách có thể chạy cáp quang sẽ trình bày chi tiết về vấn đề này.

Khung quyết định: Phương pháp nào phù hợp với dự án của bạn?

Sử dụng các tiêu chí sau để hướng dẫn lựa chọn của bạn:

1. Cơ sở hạ tầng hiện có: Nếu các cột điện đã có sẵn và sẵn sàng để gắn vào thì ăng-ten là một mặc định mạnh mẽ về chi phí và tốc độ.
2. Yêu cầu về độ tin cậy: Các liên kết quan trọng—kết nối trung tâm dữ liệu, dịch vụ khẩn cấp, mạng tài chính—nên mặc định ở chế độ ngầm.
3. Địa hình: Các mỏm đá và hệ thống rễ cây phát triển thuận lợi ở trên không; đất cát hoặc đất mùn thích hợp dưới lòng đất.
4. Môi trường pháp lý: Xác nhận các quy định của địa phương trước khi thực hiện một trong hai phương pháp; một số khu vực pháp lý không có sự lựa chọn.
5. Phạm vi ngân sách: Nếu chi tiêu vốn bị hạn chế, hiện tại có thể cần đến đường không và đường ngầm là con đường nâng cấp trong tương lai cho các phân đoạn quan trọng.
6. Khí hậu: Các khu vực có băng giá mạnh, gió lớn hoặc bão làm tăng đáng kể chi phí bảo trì trên không và nguy cơ ngừng hoạt động.

Một số dự án sử dụng phương pháp tiếp cận kết hợp—trên không cho những điểm cuối ở nông thôn nơi có cột điện, dưới lòng đất cho các đoạn đường trục đô thị nơi độ tin cậy và tính thẩm mỹ là quan trọng nhất. Câu trả lời đúng hiếm khi phổ biến trên toàn bộ phạm vi mạng.

Bài học cuối cùng

Cáp quang trên không mang lại tốc độ và chi phí trả trước thấp hơn khi có cơ sở hạ tầng cực. Cáp ngầm mang lại độ tin cậy lâu dài vượt trội, thời gian bảo trì thấp hơn và khả năng chấp nhận theo quy định tốt hơn trong môi trường dày đặc—với mức giá ban đầu cao hơn. Sự lựa chọn tối ưu phụ thuộc vào địa hình, khí hậu, cơ cấu ngân sách và mục tiêu độ tin cậy của bạn. Đánh giá từng đoạn tuyến đường của bạn một cách độc lập thay vì áp dụng một phương pháp duy nhất trên bảng và luôn chỉ định cấu trúc cáp phù hợp với môi trường cài đặt.