Method of evaluation the efficiency of fiber-optic cables models with multi-modular design based on mass and dimensional indicators

Abstract

EN: Context. Today, the leading cable production plants in many countries of the world manufacture single- and multi-module designs of fiber-optic cables (FOC) with different protective covers and the number of fibers. This creates a wide range of possible FOC models for different consumer (buyer) requirements. However, the lack of openness of prices for FOC for the consumer, in particular for the project organization, and the desire of the manufacturer to save on production creates a need for the development and research of a method for evaluating the effectiveness of FOC of a multi-module design. In the work, it is proposed to do this by analyzing a number of optical cable models according to parameters-criteria – the compactness coefficient and the economic efficiency coefficient of the FOC by diameter. Objective. To develop a method of evaluation the efficiency of fiber-optic cables models with multi-modular design based on mass-dimensional indicators, which will allow to quickly choose an appropriate model of the FOC with the given initial data. Method. A method of evaluating the efficiency of the FOC modular design has been developed and proposed. It is based on the comparison of cable models and the selection of the most appropriate of them at given initial data. The paper proposed and introduced parameters-criteria for this – the compactness coefficient υ and the efficiency coefficient according to the diameter of the cable E0 – which show the connection of the design characteristics of the FOC to a certain parameter of its structure. At the same time, the most effective model (design) of the FOC compared to the basic models in terms of technical conditions, both from the point of view of the manufacturer and the customer, consists in lower material costs for its production while simultaneously ensuring the specified requirements for the cable (first of all, number of fibers and mechanical strength). This will allow, at the stage of cable design, to make an appropriate choice of its model with given initial parameters and to develop such a design of the FOC, which will allow to minimize the dimensions (and therefore the material capacity and cost) of the model without losing its quantitative and qualitative characteristics. Results. The paper presents the results of the development and research of the method of evaluating the efficiency of the FOC with multi-module structure based on mass and dimensional indicators. For example, using the developed method, it is shown that it is possible to choose a FOC model with a diameter smaller by 10.9% and save 15.5% of the cable cost for each kilometer of the fiber optic communication line while ensuring the initial requirements for the cable. Conclusions. The scientific novelty of the work results is that, method of evaluation the efficiency of a modular FOC design has been first developed, which allows at the cable design stage to compare the model with the cable design according to the technical conditions (TC) and the appropriate choice of this model with the given initial parameters. The practical significance lies in the possibility of using this method to make an accelerated selection of the cable model at the stage of its design, while simultaneously providing the necessary capacity of the FOC with optical fibers and minimizing the cost of its materials and dimensions. UK: Актуальність. На сьогодні заводи-лідери виробництва кабельної продукції в багатьох країнах світу виготовляють одно- та багатомодульні конструкції волоконно-оптичних кабелів (ВОК) з різними захисними покривами та кількістю волокон. Це створює широкий ряд можливих моделей ВОК для різних вимог споживача (покупця). Проте відсутність відкритості цін на ВОК для споживача, зокрема для проєктної організації, і прагнення виробника зекономити на виробництві створює необхідність в розробці та дослідженні методу оцінки ефективності ВОК багатомодульної конструкції. В роботі запропоновано зробити це шляхом аналізу низки моделей оптичних кабелів за параметрами-критеріями – коефіцієнтом компактності та коефіцієнтом економічної ефективності ВОК за діаметром. Мета. Розробити метод оцінки ефективності моделей волоконно-оптичних кабелів багатомодульної конструкції за масо-габаритними показниками, що дозволить прискорено вибирати доцільну модель ВОК із заданими вихідними даними. Метод. Розроблено і запропоновано метод оцінки ефективності ВОК модульної конструкції, який базується на порівнянні моделей кабелів і виборі найбільш доцільної з них при заданих вихідних даних. В роботі запропоновано та введено для цього параметри-критерії – коефіцієнт компактності υ та коефіцієнт ефективності за діаметром кабелю Е0 – які показують зв’язок характеристики конструкції ВОК до певного параметру його структури. При цьому найбільш ефективна модель (конструкція) ВОК порівняно з базовими моделями по технічним умовам, як з точки зору виробника і замовника, полягає в менших матеріаловитратах на його виробництво при одночасному забезпеченні заданих вимог до кабелю (в першу чергу, по кількості волокон та механічній міцності). Це дозволить на етапі проектування кабелю здійснити доцільний вибір його моделі з заданими вихідними параметрами та розробити таку конструкцію ВОК, яка дозволить мінімізувати габарити (а значить матеріалоємність і собівартість) моделі без втрати її кількісних та якісних характеристик. Результати. В роботі приведено результати розробки та дослідження методу оцінки ефективності ВОК багатомодульної конструкції за масо-габаритними показниками. Для прикладу, використовуючи розроблений метод, показано, що можна обрати модель ВОК з діаметром меншим на 10,9 % і зекономити 15,5 % вартості кабелю на кожен кілометр ВОЛЗ при забезпеченні вихідних вимог до кабелю. Висновки. Наукова новизна результатів роботи полягає в тому, що вперше розроблено метод оцінки ефективності ВОК модульної конструкції, який дозволяє на етапі проєктування кабелю здійснити порівняння моделі з конструкцією кабелю по технічним умовам (ТУ) та доцільний вибір цієї моделі з заданими вихідними параметрами. Практична значущість полягає в можливості за допомогою даного методу здійснювати прискорений вибір моделі кабелю на етапі його проєктування з одночасним забезпеченням необхідної ємності ВОК оптичними волокнами та мінімізації собівартості його матеріалів та габаритів.