ES2893288T3

ES2893288T3 - Sistema y método para supervisar la deformación en un cable óptico de calzada

Info

Publication number: ES2893288T3
Application number: ES16866831T
Authority: ES
Inventors: Eric Raymond Logan; Allen Michael Miller
Original assignee: Corning Optical Communications LLC
Current assignee: Corning Research and Development Corp
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: CA3005838C; EP3377868B1; CA3005838A1; WO2017087133A1; EP3377868A4; AU2016355126A1; US20180266902A1; US10533907B2; BR112018010217A2; EP3377868A1

Abstract

Un método para suministrar un servicio de comunicación de fibra óptica que comprende: insertar un cable de fibra óptica (14, 40, 60) dentro de un canal (18) formado dentro de una calzada (16), en donde el cable de fibra óptica (14, 40, 60) incluye una fibra óptica de comunicaciones (46, 68) que se extiende a lo largo de una longitud del canal (18); insertar una fibra óptica de detección de deformación (48) dentro del canal (18); en donde la fibra óptica de comunicaciones (46, 68) y la fibra óptica de detección de deformación (48) están acopladas mecánicamente entre sí de tal modo que la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) está relacionada con una deformación experimentada por la fibra óptica de comunicaciones (46, 68); determinar una deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) a partir de una señal de deformación generada por la fibra óptica de detección de deformación (48); comparar la deformación determinada con un umbral de deformación admisible predeterminado; localizar un defecto de la calzada (16) a lo largo del cable de fibra óptica (14, 40, 60) cuando la deformación determinada supera el umbral de deformación admisible predeterminado; y disminuir la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) y el cable de fibra óptica (14, 40, 60) modificando la calzada (16) en la ubicación del defecto de calzada.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para supervisar la deformación en un cable óptico de calzada

REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad para la solicitud de patente provisional de EE. UU. n.° 62/256.735, presentada el 18 de noviembre de 2015.

ANTECEDENTES

La divulgación se refiere, en general, a un método y a un sistema para supervisar una deformación de cable de fibra óptica y, más particularmente, a una deformación de cable de fibra óptica de calzada. La deformación dentro de una fibra óptica se puede medir midiendo el cambio en una propiedad de transmisión de una señal a lo largo de la fibra óptica (por ejemplo, la dispersión de Brillouin de la fibra). La deformación medida puede estar relacionada con la deformación volumétrica experimentada por el cable.

Se conoce técnica anterior a partir de los documentos US 2014/331779 A1, JP 2008203128 A, US 6731 691 B1, WO 2015/136286 A2, CN 202083358 U y US 2003/127587 A1.

SUMARIO

La invención proporciona un método para suministrar un servicio de comunicación de fibra óptica, de acuerdo con la reivindicación 1.

Un aspecto adicional de la divulgación se refiere a un método para supervisar un cable de fibra óptica insertado en una calzada. El método incluye supervisar una señal de deformación generada por una fibra óptica de detección de deformación insertada en una calzada, comparar la señal de deformación con un umbral de deformación admisible predeterminado de un cable de comunicación óptica asociado con la fibra óptica de detección de deformación y aliviar la deformación en una posición a lo largo de una longitud del cable de comunicaciones ópticas cuando se determina que la señal de deformación supera el umbral de deformación admisible predeterminado.

La invención proporciona adicionalmente un sistema de distribución de comunicación óptica basado en calzada, de acuerdo con la reivindicación 10.

Se expondrán características y ventajas adicionales en la descripción detallada que se da a continuación y, en parte, estas serán inmediatamente evidentes para los expertos en la materia a partir de la descripción o se reconocerán poniendo en práctica las realizaciones como se describe en la descripción escrita y en las reivindicaciones de la misma, así como en los dibujos adjuntos.

Se ha de entender que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son meramente ilustrativas, y se pretende que proporcionen una visión de conjunto o marco para entender la naturaleza y el carácter de las reivindicaciones.

Los dibujos adjuntos se incluyen para proporcionar una comprensión adicional y se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva. Los dibujos ilustran una o más realizaciones y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios y el funcionamiento de las diversas realizaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra un método para suministrar un servicio de comunicación de fibra óptica que incluye supervisar una deformación de un cable de calzada de acuerdo con una realización ilustrativa.

La figura 2 muestra una vista esquemática de un sistema para suministrar un servicio de comunicación de fibra óptica que incluye supervisar una deformación de un cable de calzada de acuerdo con una realización ilustrativa.

La figura 3 muestra un cable de detección de deformación insertado en una calzada de acuerdo con una realización ilustrativa.

La figura 4 muestra un cable de detección de deformación insertado en una calzada de acuerdo con otra realización ilustrativa.

La figura 5 muestra una representación gráfica de pérdida de señal frente al desplazamiento vertical generada a partir de varias pruebas de simulación de cizallamiento vertical.

La figura 6 muestra una representación gráfica de pérdida de señal frente al desplazamiento horizontal generada a partir de varias pruebas de simulación de cizallamiento horizontal.

La figura 7 muestra una representación gráfica de pérdida de señal frente al desplazamiento de separación de grieta generada a partir de varias pruebas de simulación de separación de grieta.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Haciendo referencia, en general, a las figuras, se muestran y se describen diversas realizaciones de un método y un sistema para supervisar la deformación dentro de un cable de fibra óptica insertado en una calzada. En diversas realizaciones, un cable de fibra óptica se ubica dentro de un canal, zanja o surco formado en una calzada (por ejemplo, dentro de una capa de superficie de calzada de asfalto u hormigón) o se inserta de otro modo en la calzada. También está ubicada dentro del canal una fibra óptica de detección de deformación (por ejemplo, una fibra de detección de deformación insertada dentro de la cubierta del cable de fibra óptica). La deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación está relacionada con la deformación experimentada por las fibras ópticas de comunicación del cable óptico. La deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación se supervisa para determinar/identificar cuándo se alcanza o se está aproximando a un umbral de deformación admisible predeterminado. El umbral de deformación admisible predeterminado puede ser un parámetro de deformación tal como un nivel de deformación o una tasa de cambio de deformación que indica que la deformación experimentada por el cable se está aproximando a un nivel en el que será necesario un reemplazo o reparación del cable.

En diversas realizaciones, la deformación puede estar provocada por diversos defectos de la calzada, incluyendo grietas, pandeo, separación o desplazamiento horizontal, separación o desplazamiento vertical de la calzada, etc. Cuando se alcanza el umbral de deformación admisible predeterminado y antes de que la deformación supere el límite de deformación recuperable para el cable, se pueden emprender acciones en el emplazamiento del defecto de calzada para mitigar o reducir la deformación experimentada por el cable de tal modo que se reduzca la deformación antes de que se supere el límite de deformación recuperable del cable. Por lo tanto, el método y sistema analizado en el presente documento aborda un aumento de la deformación dentro de un cable de calzada antes de que sea necesario un reemplazo o derivación del cable. Por lo tanto, el sistema y el método divulgados en el presente documento eliminan la necesidad de acceder al cable insertado dentro de un canal de calzada tras una rotura y también permiten abordar la deformación de cable de calzada antes de una pérdida de conectividad de la red que tiene lugar, habitualmente, tras un fallo de cable basado en una deformación.

En diversas realizaciones, mediante modelado y pruebas, el solicitante de la presente invención ha identificado diversos grados de desplazamiento de la calzada para tres tipos comunes de defectos de calzada (por ejemplo, cizallamiento horizontal, cizallamiento vertical y separación de grieta) que pueden indicar que un cable se está aproximando a su límite recuperable Supervisando una deformación de cable experimentada en relación con los límites de desplazamiento determinados empíricamente, se pueden emprender reparaciones de calzada antes de una rotura de cable.

Además, en diversas realizaciones analizadas en el presente documento, el solicitante de la presente invención ha identificado métodos de alivio de deformación eficientes y simples que se pueden aplicar para aliviar la deformación en el emplazamiento de un defecto de calzada sin la necesidad de acceder al cable dentro de la calzada y sin la necesidad de reparar todo el defecto de calzada que está dando lugar a la deformación de cable. En diversas realizaciones, las etapas de alivio de deformación pueden incluir cortar la carretera en el emplazamiento del defecto, por ejemplo, a cada lado del canal, de tal modo que se elimina/se reduce la deformación experimentada por el cable. En tales realizaciones, al desacoplar el canal de calzada de la porción restante de la calzada en el emplazamiento del defecto, se permite que el canal y el cable de fibra óptica vuelvan a una posición de deformación baja, aunque permanezca el defecto de calzada.

Haciendo referencia a la figura 1 y a la figura 2, se muestra un método para suministrar servicios de comunicación de fibra óptica 10 de acuerdo con una realización ilustrativa. Como se explica con más detalle a continuación, el método 10 incluye, en general, un proceso de supervisión de una deformación experimentada por una fibra óptica insertada en calzada a través de una fibra óptica de detección de deformación asociada con un cable de comunicación de fibra óptica. Cuando la deformación medida indica que la deformación se está aproximando a un nivel que dañará el cable, el operador del sistema puede emprender acciones para disminuir la deformación antes de que tenga lugar un daño permanente en el cable y/o antes de que tenga lugar una falta de disponibilidad de servicio.

Haciendo referencia a la figura 1 y a la figura 2, en la etapa 12, un cable de fibra óptica, mostrado como el cable de distribución 14, y una fibra óptica de detección de deformación (por ejemplo, mostrada en las figuras 3 y 4) se instalan en una calzada 16, tal como una calzada de hormigón o de asfalto. En diversas realizaciones, tanto el cable de distribución 14 como la fibra óptica de detección de deformación asociada están insertados dentro o por debajo de la superficie de la calzada 16 dentro de un canal 18. En general, en la realización mostrada, el canal 18 se extiende en sentido longitudinal a lo largo de la calzada 16 y está ubicado dentro del material de hormigón o de asfalto de la calzada 16. En otras realizaciones (tal como para cables cerca de líneas privadas para un par de hogares), el canal 18 y el cable 14 se extienden en el sentido de la anchura a través de la calzada 16.

En algunas disposiciones, el canal 18 puede ser una ranura relativamente poco profunda y estrecha formada en la calzada para recibir el cable 14 y la fibra óptica de detección de deformación asociada. En diversas realizaciones, el canal 18 puede tener una profundidad menor que 7,62 cm (tres pulgadas) por debajo de la superficie exterior de la calzada 16 y puede tener una anchura menor que 2,54 cm (una pulgada). La utilización del cable óptico 14 insertado dentro de una calzada es una forma rentable de conectar vecindarios y hogares a una red de fibra óptica. En algunas realizaciones, una vez que el cable 14 y la fibra óptica de detección de deformación asociada se han insertado dentro del canal 18, se deposita un material de polímero, tal como un material de poliurea, en el canal para llenar el canal y el cable 14 circundante. En algunas realizaciones, la fibra óptica de detección de deformación puede ser una fibra óptica ubicada dentro de la cubierta del cable 14 y, en otras realizaciones, la fibra óptica de detección de deformación puede ser una fibra de un cable separado instalado dentro del canal 18.

Como se entenderá en general, el cable 14 se extiende a lo largo de la longitud o sustancialmente a lo largo de la longitud del canal 18 y sirve para distribuir una red de fibra óptica a lo largo de la calzada 16. Por ejemplo, el cable 14 se extiende a lo largo de la longitud o sustancialmente a lo largo de la longitud del canal 18 con el fin de proporcionar una transmisión de señales ópticas entre dispositivos en extremos opuestos de la red a la que da servicio el cable 14. En tales realizaciones, la fibra óptica de detección de deformación también se extiende a lo largo de la longitud o sustancialmente a lo largo de la longitud del canal 18. Como se muestra esquemáticamente en la figura 2, el cable 14 y la fibra óptica de detección de deformación relacionada están acoplados de forma comunicativa a un sistema de supervisión de deformación 20. Además, uno o más usuarios de red 23 pueden recibir servicios de comunicación a través del cable 14.

En la realización de la figura 1, en la etapa 22, se mide una deformación de referencia experimentada por la fibra de detección de deformación poco después de la instalación. En diversas realizaciones, la medición de deformación de referencia se toma dentro de un plazo de 1 semana y, más específicamente, dentro de un plazo de 1 día después de que el cable 14 y/o la fibra de detección de deformación relacionada se hayan instalado en el canal 18. En diversas realizaciones, la deformación de referencia medida se puede usar mientras se supervisa la aparición de deformaciones para ayudar a garantizar que la deformación experimentada por la fibra de detección de deformación y/o el cable de comunicación 14 se mida de forma precisa.

Como se muestra en la figura 1, el método 10 incluye un proceso de supervisión del esfuerzo experimentado por el cable 14, mostrado como el proceso de supervisión de deformación 24. En realizaciones específicas, la deformación experimentada por el cable 14 se supervisa, se calcula o se estima supervisando la deformación experimentada por una fibra óptica de detección de deformación asociada con el cable 14. En la etapa 26, la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación se determina/se mide periódicamente. En diversas realizaciones, la deformación se mide al menos una vez al año, al menos semestralmente, al menos trimestralmente, etc. En una realización específica, la deformación se mide una vez al año y, entonces, a medida que la deformación se aproxima a la deformación máxima admisible, se aumenta la frecuencia de medición de la deformación, por ejemplo, trimestralmente. En esta realización, la medición de deformación vuelve a realizarse una vez al año tras la compleción del procedimiento de alivio de deformación.

En diversas realizaciones, en la etapa 26, una señal de deformación de la óptica de detección de deformación es recibida por un sistema de supervisión, tal como el sistema 20. En diversas realizaciones, la cantidad o grado de deformación se determina o se calcula a partir de una señal de deformación recibida. En diversas realizaciones, la señal de deformación es una propiedad de transmisión óptica medida de una señal óptica transmitida a lo largo de la fibra óptica de detección de deformación y, en una realización específica, la señal de deformación es una propiedad de transmisión óptica medida usando reflectometría de retrodispersión óptica.

En algunas realizaciones, una fibra de detección de temperatura está ubicada dentro del canal 18 y, en realizaciones específicas, la fibra de detección de temperatura está ubicada dentro de la cubierta de cable del cable 14. En tales realizaciones, el método 10 puede incluir etapas de determinación de una temperatura de la fibra de detección de deformación supervisando una señal de temperatura generada por la fibra de detección de temperatura. En tales realizaciones, la etapa 26 incluye determinar una deformación basándose tanto en la temperatura determinada como en la señal de deformación.

En realizaciones específicas, la deformación dentro de la fibra óptica de detección de deformación se mide transmitiendo una señal a lo largo de la fibra óptica de detección de deformación y midiendo el cambio en una propiedad de transmisión de la señal a lo largo de la fibra óptica de detección de deformación. El cambio en ciertas propiedades de transmisión dentro de una fibra óptica se puede correlacionar con la deformación dentro de la fibra. Sin embargo, tanto la deformación dentro de la fibra óptica de detección de deformación como la temperatura de la fibra óptica de detección de deformación pueden afectar a la propiedad de transmisión detectada. Por lo tanto, para determinar el efecto que tiene la temperatura de la fibra óptica de detección de deformación sobre la propiedad de transmisión, la señal también se transmite a lo largo de un cable de detección de temperatura, y se mide la propiedad de transmisión experimentada por la señal a lo largo de la longitud de la segunda fibra óptica.

Debido a que la fibra óptica de detección de temperatura está aislada de la deformación y, por lo tanto, solo experimenta la temperatura del cable, el cambio medido en la propiedad de transmisión a lo largo de la fibra de detección de temperatura indica el efecto de la temperatura. Habiendo determinado el efecto de la temperatura sobre la propiedad de transmisión, el efecto de la deformación sobre la propiedad de transmisión medida a partir de la fibra de detección de deformación se puede aislar y correlacionar con la deformación presente en la fibra de detección de deformación. Una propiedad de transmisión particular que se puede medir es el cambio de la dispersión de Brillouin experimentado por la señal a lo largo de la longitud de las fibras ópticas. En realizaciones específicas, se usa un reflectómetro Luna OBR 4600 para una detección de deformación distribuida y se realiza una detección de temperatura usando el método de desplazamiento espectral de Rayleigh.

En general, el proceso y sistema de supervisión de deformación incluye las etapas de comparar la deformación determinada con un umbral de deformación admisible predeterminado. En la realización particular mostrada en la figura 1, el umbral de deformación admisible predeterminado es un nivel de deformación próximo a, pero, menor que, un límite de deformación recuperable máximo del cable 14. En diversas realizaciones, el límite de deformación recuperable máximo es un límite de deformación superior en el que el cable 14 volverá a la condición sin deformación tras el alivio de la deformación. Además, el límite de deformación recuperable máximo es también menor que la deformación a la que tendrá lugar un daño permanente, tal como una rotura de fibra, dentro del cable 14. Por lo tanto, como se muestra en la etapa 28, al comparar la deformación supervisada con el umbral de deformación admisible máximo, se realiza una determinación en cuanto a si la deformación medida se está aproximando al límite de recuperación del cable 14. Como se explica con más detalle a continuación, los límites de recuperación de un diseño de cable particular se pueden determinar empíricamente para diversos diseños de cable.

En otras realizaciones, el umbral de deformación admisible predeterminado puede ser cualquier otro umbral de deformación relacionado con el funcionamiento de una red de fibra óptica particular. Por ejemplo, en otras realizaciones, se puede determinar que el umbral de deformación admisible predeterminado es el nivel de deformación al que la atenuación de señal dentro de la red alcanza un nivel de atenuación de señal aceptable máximo, incluso si ese nivel no se está aproximando a un límite físico del cable. En una realización ilustrativa específica, el umbral de deformación admisible predeterminado es la deformación asociada con un desplazamiento de la calzada menor que 10 mm y una atenuación de la señal óptica menor que o igual a 2 dB. A modo de ejemplo específico, en al menos una prueba, el solicitante de la presente invención ha determinado que un único suceso de cizallamiento horizontal de 13 mm en la red daría lugar a una atenuación de señal de al menos 2 dB. A modo de otro ejemplo específico, el solicitante de la presente invención ha determinado que aproximadamente veinte sucesos de separación de grieta de 10 mm en la red darían lugar a una atenuación de señal de al menos 2 dB. En realizaciones particulares, la suma de todas las pérdidas inducidas por la calzada en la red es menor que o igual al balance de 2 dB. En al menos algunas realizaciones, se prevé que, si la distribución al sistema de fibra de calzada es más eficiente con menos pérdidas (en comparación con redes ópticas convencionales), se puede aumentar el umbral de atenuación óptica de 2 dB utilizando los sistemas y métodos analizados en el presente documento.

Como se muestra en la figura 1, si, en la etapa 28, se determina que la deformación medida no ha superado el umbral de deformación admisible predeterminado (por ejemplo, la deformación no se está aproximando al límite recuperable), el proceso vuelve a la etapa 26, y se continúa periódicamente con la supervisión de deformación. Si, en la etapa 28, se determina que se supera el umbral de deformación admisible predeterminado (por ejemplo, la deformación se está aproximando al límite recuperable), se pueden emprender diversas acciones correctivas para aliviar o disminuir la deformación experimentada por el cable 14 y por la fibra óptica de detección de deformación.

En la realización específica de la figura 1, en la etapa 30, se localiza un defecto de calzada que da lugar a la condición de deformación alta. En una realización, se usa una traza de reflectometría de retrodispersión óptica (OBR) para identificar la ubicación del defecto de calzada. En realizaciones específicas, la traza de OBR localiza la deformación de pico con una precisión del orden de 10 centímetros. La ubicación de OBR se da con referencia al extremo del cable de detección desde el que se tomó la medición de OBR. La ubicación de deformación de pico se halla midiendo la trayectoria de cable de deformación desde el extremo del cable de detección (usando una rueda de medición u otro dispositivo) hasta que la medición de campo sea igual a la ubicación de traza de OBR. Un defecto de calzada visible o detectable de otro modo estará presente en las proximidades de la ubicación de deformación de pico medida.

En la etapa 32, la deformación experimentada por el cable disminuye, se alivia o se elimina modificando la calzada y/o reparando la calzada en la ubicación del defecto. Por ejemplo, como se muestra esquemáticamente en la figura 2, un defecto de calzada 34 puede tener un impacto sobre el cable 14. El defecto de calzada 34 puede ser una grieta, un pandeo, un desplazamiento horizontal, etc., a través del cual se extiende el cable 14. Dependiendo del movimiento relativo de las porciones de la calzada en lados opuestos del defecto 34, el cable 14 puede experimentar cizallamiento horizontal, cizallamiento vertical y/o tensado provocado por la separación de una grieta, en general, en la dirección longitudinal de la calzada. Como se entenderá, a medida que se mueve la porción de la calzada 16 que rodea el cable 14 en el defecto 34, una deformación es experimentada por el cable 14 en la porción del cable que abarca el defecto.

El solicitante de la presente invención ha descubierto que, al identificar la ubicación del defecto 34, se puede realizar una acción correctiva o de reparación, en la etapa 32, para reducir o eliminar el aumento de la deformación. Tal alivio de una deformación se puede proporcionar a través de etapas de reparación relativamente simples y, al menos en algunas realizaciones, no se requiere una reparación completa del defecto 34. Al emprender la acción de reparación antes de que se alcance el límite de deformación recuperable del cable 14 y antes de que el cable se dañe, el método 10 permite abordar la condición de deformación alta antes de que se interrumpa el servicio a la red y antes de que sea necesario reemplazar una sección del cable 14.

La deformación provocada por el defecto 34 se puede abordar de diversas formas adecuadas. En una realización, la calzada 16 se puede cortar en unas ubicaciones 36 a ambos lados del canal 18 en la ubicación del defecto 34. En una realización, los cortes se pueden ubicar a ambos lados del defecto 34 y se pueden extender en ambos sentidos, alejándose del defecto 34 y a través del mismo. En general, los cortes separan la porción de la calzada 16 que rodea el cable 14 en el defecto 34 de la porción restante del defecto 34, disminuyendo o eliminando de ese modo la deformación experimentada por el cable 14. En realizaciones específicas, los cortes en las ubicaciones 36 pueden ser relativamente cortos, tales como de una longitud mayor que 1 pie, o aproximadamente 300 mm, y menor que 10 pies, o aproximadamente 3 metros.

En diversas realizaciones, se pueden emprender acciones de reparación o corrección adicionales. Por ejemplo, los cortes en las ubicaciones 36 se pueden limar o parchear tras aliviar una deformación con un material polimérico, tal como poliurea. En tales realizaciones, el material de parcheo proporciona una barrera física entre los coches sobre la calzada y el cable 14, y también puede proporcionar un sello, evitando que entre agua en el canal 18. Se debería señalar que, en tales realizaciones, el alivio de deformación del cable 14 no implica necesariamente una reparación completa del defecto 34.

Haciendo referencia a la figura 3 y a la figura 4, se muestran dos cables de comunicación óptica de acuerdo con realizaciones ilustrativas. Se debería entender que uno u otro de los cables mostrados en las figuras 3 y 4 es una realización ilustrativa del cable 14 que se puede usar como parte de un sistema de comunicaciones ópticas implantado en la calzada.

Haciendo referencia a la figura 3, se muestra una vista en sección transversal del cable de detección de deformación 40 de acuerdo con una realización ilustrativa. El cable 40 incluye una cubierta de cable, cubierta exterior o funda, mostrada como la cubierta 42. La cubierta 42 es de un material extruido (por ejemplo, un material de polímero extruido) que soporta los otros componentes del cable 40. La cubierta 42 es la capa exterior del cable 40, y forma la pared lateral exterior o la superficie exterior 44, que se extiende axialmente, del cable 40. Cuando el cable 40 está ubicado dentro del canal 18 formado en la calzada 16 (como se muestra en la figura 2), la superficie exterior 44 es la superficie del cable 40 que se acopla o interacciona con el canal 18 de definición de superficie. El material de la cubierta 42 puede ser cualquier material usado en la fabricación de cables, tal como polietileno, poli(cloruro de vinilo) (PVC), poli(difluoruro de vinilideno) (PVDF), nailon, poliéster o policarbonato y sus copolímeros.

El cable 40 incluye al menos una fibra óptica de comunicación, mostrada como fibras ópticas de las cintas de fibra óptica 46 ubicadas dentro de una cavidad o canal central formado dentro de la cubierta 42. Además, el cable 40 incluye al menos una fibra óptica de detección de deformación, mostrada como la fibra óptica de detección de deformación 48, acoplada a la cubierta 42. Como se muestra en la figura 3, la fibra óptica de detección de deformación 48 está ubicada dentro de la cubierta 42 y, específicamente, está insertada dentro del material de la cubierta 42. En esta realización, una superficie exterior de la fibra óptica de detección de deformación 48 está en contacto con el material de la cubierta 42 y está acoplada al mismo, de tal modo que la deformación experimentada por el cable 40 es experimentada por la fibra óptica de detección de deformación 48. En diversas realizaciones, la fibra óptica 48 se extiende entre extremos opuestos del cable 40, y la longitud de la fibra óptica 48 es sustancialmente igual que la longitud del cable 40. Por lo tanto, en esta disposición, a medida que el cable 40 experimenta una deformación, la fibra óptica de detección de deformación 48 también experimenta una deformación.

En la realización mostrada, el cable 40 también incluye una fibra óptica de detección de temperatura 50, ubicada dentro de la cubierta 42 y, específicamente, la fibra óptica de detección de temperatura 50 es una de las fibras ópticas de una de las cintas de fibra óptica 46. En general, la fibra óptica de detección de temperatura 50 está ubicada dentro de la cubierta 42 adyacente y muy próxima a la fibra óptica de detección de deformación 48, de tal modo que la temperatura de la fibra 50 es sustancialmente igual (por ejemplo, dentro de 1 grado C, dentro de 2 grados C, etc.) que la temperatura de la fibra óptica 48. En contraposición a la fibra 48, la fibra óptica de detección de temperatura 50 está configurada y dispuesta dentro del cable 40 de tal modo que la fibra 50 está aislada de la deformación aplicada al cable 40.

En realizaciones ilustrativas, la fibra óptica de detección de temperatura 50 y las cintas 46 están aisladas de la deformación al tener una longitud que es mayor que la longitud de la fibra 48, la cubierta de cable 42 y los miembros de reforzamiento 52 (por ejemplo, una longitud de fibra en exceso, EFL, una longitud de cinta en exceso, ERL, etc.). Específicamente, las cintas 46 y la fibra óptica de detección de temperatura 50 se extienden entre extremos opuestos del cable 40. Sin embargo, la longitud axial de las cintas 46 y la fibra óptica de detección de temperatura 50 es mayor que la longitud axial de la fibra 48, de tal modo que, a medida que se aplica una deformación al cable 40, la longitud adicional de las cintas 46 y de la fibra 50 se extiende o se endereza dentro de la cubierta 42. En esta disposición, las cintas 46 y la fibra 50 se extienden en lugar de experimentar la deformación, pero, debido a que la fibra 48 tiene la misma longitud que el cable 40, la fibra 48 experimenta la deformación aplicada al cable 40. Por lo tanto, la señal de temperatura determinada a partir de la fibra 50 se puede usar para determinar con precisión la deformación aplicada a la fibra 48 permitiendo que la medición de deformación se ajuste para dar cuenta del efecto de la temperatura, como se ha analizado anteriormente. Además, la fibra 48 genera señales de deformación que representan la deformación del cable antes de que las fibras de las cintas 46 experimenten realmente la deformación. De esta manera, la deformación experimentada por la fibra 48 proporciona una indicación de, o está relacionada con (específicamente, es mayor que), la deformación experimentada por las cintas 46 y la fibra de detección de temperatura 50.

En diversas realizaciones, el cable 40 puede incluir uno o más miembros de reforzamiento 52 alargados. En general, los miembros de reforzamiento 52 sirven para dar soporte estructural al cable 40 y, específicamente, proporcionan una mayor resistencia axial al cable 40. En la realización mostrada, los miembros de refuerzo 52 son miembros alargados, generalmente cilíndricos o en forma de varilla insertados dentro del material de la cubierta 42. En estas realizaciones, los miembros de refuerzo 52 tienen superficies exteriores que están acopladas al material de la cubierta 42. Los miembros de refuerzo 52 se pueden formar, en general, a partir de un material rígido, más rígido que el material de la cubierta exterior 42 y, en diversas realizaciones, los miembros de refuerzo 52 pueden ser de metal, acero trenzado, plástico reforzado con vidrio, fibra de vidrio, filamentos de fibra de vidrio u otro material adecuado. Además, el cable 40 puede incluir una o más capas de un material de banda de bloqueo de agua 54 ubicadas dentro de la cubierta 42.

En diversas realizaciones, la fibra de detección de deformación 48 puede estar ubicada en una diversidad de ubicaciones de tal modo que la fibra 48 experimente la deformación experimentada por el cable 40. A modo de ejemplo, la fibra 48 puede estar ubicada a lo largo de la superficie exterior de uno de los miembros de reforzamiento 52, mostrado como la fibra 48'. A modo de otro ejemplo, la fibra 48 puede estar ubicada dentro de uno de los miembros de reforzamiento 52, mostrado como la fibra 48". En una u otra posición, la deformación detectada por la fibra 48 es proporcional a o igual que la deformación experimentada por el cable 40, y está relacionada con (por ejemplo, es mayor que) la deformación experimentada por las cintas 46 y/o la fibra de detección de temperatura 50.

Haciendo referencia a la figura 4, se muestra un cable de detección de deformación 60 de acuerdo con una realización ilustrativa El cable 60 es sustancialmente igual que el cable 40, excepto por lo expuesto en el presente documento. El cable 60 incluye una cubierta exterior 62 en la que se soportan y se insertan los componentes del cable 60. El cable 60 incluye un tubo de protección 64 rodeado por la cubierta 62. En general, el tubo de protección 64 es un tubo polimérico (por ejemplo, termoplástico) que define una cavidad o luz 66, y al menos una fibra óptica de comunicación 68 está ubicada dentro de la luz 66. En la realización, la fibra óptica de detección de temperatura 50 también está ubicada dentro de la luz 66. De manera similar a las cintas 46 analizadas anteriormente, la fibra óptica de comunicación 68 se puede aislar de la deformación al tener una longitud mayor que la del tubo 64, la cubierta 62 o los miembros de reforzamiento 52.

El cable 60 también incluye una tercera ubicación alternativa de la fibra de detección de deformación 48, mostrada como la fibra 48"', ubicada entre una superficie exterior del tubo 64 y uno de los miembros de reforzamiento 52. Además, el cable 60 puede incluir un hilo generador de tonos 70. Como se entenderá en general, el hilo generador de tonos 70 es un conductor eléctrico que se puede activar para generar una señal que facilita la ubicación o trazado del cable 60 cuando se instala dentro del canal 18, como se muestra en la figura 2.

Haciendo referencia a las figuras 5-7, se muestran varias representaciones gráficas de pérdida de señal frente al desplazamiento para varias muestras de cable óptico a tres longitudes de onda de transmisión diferentes. Las figuras 5-7 representan datos de prueba experimentales que representan tres tipos de desplazamiento que puede experimentar un cable óptico cuando está insertado en una calzada. Como se puede ver en las figuras 5-7, en la totalidad de los tres tipos de desplazamiento, la pérdida de señal permanece por debajo de 2 dB cuando el desplazamiento es menor que 10 mm, o aproximadamente 0,4 pulgadas. Por lo tanto, en una realización, el sistema y proceso de supervisión expuesto en el presente documento utiliza la deformación asociada con un desplazamiento de calzada total (por ejemplo, la agregación de todos los defectos de calzada) menor que 10 mm como el umbral de deformación permitido predeterminado y una atenuación de señal óptica de red total menor que o igual a 2 dB para desencadenar la necesidad de alivio de la deformación. En una realización específica, el sistema y proceso de supervisión expuesto en el presente documento utiliza la deformación asociada con un desplazamiento de calzada menor que 8 mm, o aproximadamente 0,315 pulgadas, para uno o más defectos como el umbral de deformación permitido predeterminado para desencadenar la necesidad de alivio de la deformación. Se cree que, en tales realizaciones, la red puede ser capaz de incluir hasta 20 defectos o más de 8 mm o menos antes de que la atenuación de red total supere 2 dB.

En diversas realizaciones, los límites de cizallamiento vertical y horizontal de un cable de fibra óptica (tal como los cables 40 y 60, como se muestra en las figuras 5 y 6, respectivamente) se determinan sometiendo muestras de cable de prueba rodeadas de poliurea en una calzada análoga a un desplazamiento de cizallamiento creciente mientras se supervisa la pérdida de señal de fibra. Específicamente, la figura 5 muestra la pérdida de señal frente al desplazamiento de cizallamiento vertical para el cable 40 en su orientación más sensible a la deformación, es decir, donde el plano definido por los miembros de reforzamiento 52 es paralelo a la dirección de desplazamiento de cizallamiento. De manera similar, la figura 6 muestra la pérdida de señal frente al desplazamiento de cizallamiento horizontal para el cable 40 en su orientación más sensible.

Como se muestra en la figura 7, se determinan límites de separación de grieta del cable sometiendo muestras de cable de prueba rodeadas de poliurea en una calzada análoga a anchuras de grieta de calzada crecientes al tiempo que se supervisa la pérdida de señal de fibra. La figura 7 muestra la pérdida de señal frente al desplazamiento de separación de grieta para simular un crecimiento de anchura de grieta que alarga un cable que atraviesa la grieta.

Las fibras ópticas expuestas en el presente documento incluyen fibras ópticas que pueden ser fibras ópticas flexibles y transparentes hechas de vidrio o de plástico. Las fibras pueden funcionar como una guía de ondas para transmitir luz entre los dos extremos de la fibra óptica. Las fibras ópticas pueden incluir un núcleo transparente rodeado por un material de revestimiento transparente con un índice de refracción más bajo. La luz se puede mantener en el núcleo mediante una reflexión interna total. Las fibras ópticas de vidrio pueden comprender sílice, pero se pueden usar algunos otros materiales tales como vidrios de fluorocirconato, de fluoroaluminato y de calcogenuro, así como materiales cristalinos, tales como zafiro. La luz puede ser guiada siguiendo el núcleo de las fibras ópticas mediante un revestimiento óptico con un índice de refracción más bajo que atrapa la luz en el núcleo a través de una reflexión interna total. El revestimiento puede estar recubierto por un elemento de protección y/u otro recubrimiento o recubrimientos que protegen al mismo de la humedad y/o daños físicos. Estos recubrimientos pueden ser materiales compuestos de acrilato de uretano curados con UV aplicados en el exterior de la fibra óptica durante el proceso de trefilado. Los recubrimientos pueden proteger las hebras de fibra de vidrio. Los elementos de transmisión óptica analizados en el presente documento pueden incluir una amplia variedad de fibras ópticas que incluyen fibras multimodo, fibras monomodo, fibras no sensibles/resistentes a la flexión, etc. En otras realizaciones, los cables ópticos analizados en el presente documento pueden incluir fibras ópticas de múltiples núcleos y, en esta realización, cada elemento de transmisión óptica puede ser una estructura óptica única y de una sola pieza que tiene múltiples elementos de transmisión óptica (por ejemplo, múltiples núcleos ópticos rodeados por un revestimiento).

A menos que se afirme expresamente lo contrario, no se pretende en modo alguno que se interprete que ninguno de los métodos expuestos en el presente documento requiera que sus etapas se realicen en un orden específico. En consecuencia, cuando una reivindicación de método no indique realmente un orden a seguir por sus etapas o no se afirme específicamente, de otro modo, en las reivindicaciones o descripciones, que las etapas se han de limitar a un orden específico, no se pretende en modo alguno que se infiera un orden particular. Además, como se usa en el presente documento, el artículo "un" pretende incluir uno o más de un componente o elemento, y no se pretende que se interprete con el significado de solo uno.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para suministrar un servicio de comunicación de fibra óptica que comprende:

insertar un cable de fibra óptica (14, 40, 60) dentro de un canal (18) formado dentro de una calzada (16), en donde el cable de fibra óptica (14, 40, 60) incluye una fibra óptica de comunicaciones (46, 68) que se extiende a lo largo de una longitud del canal (18);

insertar una fibra óptica de detección de deformación (48) dentro del canal (18);

en donde la fibra óptica de comunicaciones (46, 68) y la fibra óptica de detección de deformación (48) están acopladas mecánicamente entre sí de tal modo que la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) está relacionada con una deformación experimentada por la fibra óptica de comunicaciones (46, 68);

determinar una deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) a partir de una señal de deformación generada por la fibra óptica de detección de deformación (48);

comparar la deformación determinada con un umbral de deformación admisible predeterminado;

localizar un defecto de la calzada (16) a lo largo del cable de fibra óptica (14, 40, 60) cuando la deformación determinada supera el umbral de deformación admisible predeterminado; y

disminuir la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) y el cable de fibra óptica (14, 40, 60) modificando la calzada (16) en la ubicación del defecto de calzada.

2. El método de la reivindicación 1, que además comprende medir una deformación de referencia de la fibra óptica de detección de deformación (48) dentro de un plazo de una semana después de haberse insertado dentro del canal (18), en donde el umbral de deformación admisible predeterminado se basa, al menos en parte, en la deformación de referencia medida.

3. El método de la reivindicación 1, que además comprende insertar una fibra óptica de detección de temperatura aislada-deformación (50) dentro del canal (18).

4. El método de la reivindicación 3, que además comprende determinar una temperatura de la fibra de detección de deformación (48) supervisando una señal de temperatura generada por la fibra de detección de temperatura (50), en donde determinar la deformación experimentada por la fibra de detección de deformación (48) se basa tanto en la temperatura determinada como en la señal de deformación.

5. El método de la reivindicación 4, en donde el cable de fibra óptica (14, 40, 60) incluye una cubierta exterior (42, 62) que rodea la fibra óptica de comunicaciones (46, 68), en donde la fibra óptica de detección de deformación (48) y la fibra óptica de detección de temperatura (50) están ubicadas dentro de la cubierta exterior (42, 62) del cable de fibra óptica (14, 40, 60).

6. El método de la reivindicación 1, en donde el umbral de deformación admisible predeterminado es la deformación asociada con una atenuación de señal óptica de red total menor que o igual a 2 dB.

7. El método de la reivindicación 6, en donde el umbral de deformación admisible predeterminado es menor que un límite de deformación recuperable del cable de fibra óptica (14, 40, 60).

8. El método de la reivindicación 1, en donde disminuir la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) incluye cortar porciones de la calzada (16) en ambos lados del canal (18) en la ubicación del defecto de calzada, y que además comprende parchear las porciones cortadas de la calzada (16), en donde una deformación experimentada por la fibra óptica de comunicaciones (46, 68) está relacionada con la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48), en donde disminuir la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación (48) da como resultado una disminución de la deformación experimentada por la fibra óptica de comunicaciones (46, 68).

9. El método de la reivindicación 8, en donde cortar porciones de la calzada (16) a ambos lados del canal (18) incluye extender cada porción cortada a lo largo de una longitud de al menos 30,48 cm (1 pie) a través del defecto de calzada, en donde el canal (18) está formado en un material de asfalto o de hormigón de la calzada (16), y el canal (18) además comprende un material polimérico que llena el canal (18) y que rodea el cable de fibra óptica (14, 40, 60) y la fibra de detección de deformación.

10. Un sistema de distribución de comunicación óptica basado en calzada que comprende:

un canal (18) ubicado por debajo de una superficie de la calzada (16), extendiéndose el canal (18) a lo largo de una porción de una calzada (16);

un cable de comunicación óptica, es decir, un cable de fibra óptica (14, 40, 60), ubicado dentro del canal (18), en donde el cable de fibra óptica incluye una fibra óptica de comunicaciones (46, 68) que se extiende a lo largo de una longitud del canal (18);

una fibra óptica de detección de deformación (48) ubicada dentro del canal (18), en donde la fibra óptica de comunicaciones (46, 68) y la fibra óptica de detección de deformación (48) están acopladas mecánicamente entre sí de tal modo que la deformación experimentada por la fibra óptica de detección de deformación está relacionada con una deformación experimentada por la fibra óptica de comunicaciones (46, 68); y

una unidad de supervisión de deformación configurada para supervisar una señal de deformación generada por la fibra óptica de detección de deformación (48), en donde la unidad de supervisión de deformación está adaptada para comparar la señal de deformación con un umbral de deformación admisible predeterminado del cable de comunicación óptica (14, 40, 60), en donde el umbral de deformación admisible predeterminado es menor que un límite de deformación recuperable del cable de comunicación óptica (14, 40, 60).

11. El sistema de la reivindicación 10, en donde el cable de comunicación óptica (14, 40, 60) incluye una cubierta de cable (42, 62) que define una luz y una fibra de comunicación óptica ubicada dentro de la luz, en donde la fibra de detección de deformación está insertada en la cubierta de cable (42, 62) de tal modo que la fibra de detección de deformación experimenta la deformación experimentada por el cable de comunicación óptica (14, 40, 60).

12. El sistema de la reivindicación 11, que además comprende una fibra óptica de detección de temperatura aisladadeformación (50) ubicada dentro de la luz de la cubierta de cable (42, 62).

13. El sistema de la reivindicación 10, en donde el umbral de deformación admisible predeterminado es la deformación asociada con una atenuación de señal óptica de red total menor que 2 dB.