Degeneratie glasvezelkabel na graafschade

Netbeheerders worden met regelmaat geconfronteerd met graafschade waarbij schade aan hun netwerk ontstaat, die met spoed hersteld dient te worden. Eigenaren van energiekabels reclameren de werkelijke herstelkosten als schade bij de veroorzaker of diens verzekeraar. Weliswaar proberen zij bij de uitvoering van herstel aan een kabel om rekening te houden met de aanwezigheid en ligging van bestaande verbindingsmoffen in de directe nabijheid van de foutplaats, daar elke verbindings- of overgangsmof een potentiële storingsbron is. Dat houdt in de praktijk in dat wanneer een breuk ontstaat op 15 meter afstand van een garnituur men er voor zal kiezen om aan te sluiten op het garnituur en meer kabel wordt gebruikt om het aantal garnituren op een tracé tot een minimum te beperken. In ieder geval komt er een extra mof bij maar bij goede montage en stabiele ligging van de mof geeft dat geen technische bezwaren tegen die herstelmethode.

Bij de aanleg van een nieuw tracé zal de netbeheerder proberen om te werken met grotere kabellengtes en het aantal garnituren tot een minimum te beperken. Iedereen heeft de zware kabelhaspels weleens lang de weg zien staan met dikke energiekabels van 500 meter. Bij een kruising met een weg of water zal doorgaans toch gekozen worden voor een horizontaal gestuurde boring of een persing waarbij aan weerszijden garnituren gemonteerd worden.

Zuinige verzekeraars of door hun benoemde schade experts willen nog wel bezwaar maken tegen de meerkosten van dat herstelwerk, maar zullen op grond van overtuigende argumenten van de zijde van de netbeheerder of de voor hen optredende expert moeten toegeven dat er geen speld tussen te krijgen is. Toch zijn er schade experts die hun opdrachtgever met hun ondeskundigheid en eigenwijsheid opzadelen, daar zij rapporteren dat het schadebedrag te hoog is en goedkoper hersteld had kunnen worden.

Als de netbeheerder vervolgens voet bij stuk houdt en de incassoprocedure start zal de verzekeraar alsnog overwegen of het zinvol is om over het verschil te procederen, waarbij de kans dat men in het ongelijk gesteld wordt vrij groot is. Netbeheerders die hiermee geconfronteerd worden moeten eerst door argumentatie proberen om hun gelijk te krijgen en als men niet wil meewerken zonder schroom de weg naar de incassoprocedure inzetten.

Buiten de werkelijke herstelkosten en de bijkomende buitengerechtelijke kosten wordt geen aanvullend bedrag geclaimd voor achteruitgang van de kwaliteit van de kabel. Technisch is de kabel hersteld en is de verbinding weer in bedrijf gesteld, maar door een extra garnituur in het tracé is onmiskenbaar dat dat bij toekomstige graafwerkzaamheden of een ongelijkmatige zetting van de slappe bodem tot een nieuwe storing leiden kan. De netbeheerder is echter al tevreden met vergoeding van de geleden schade.

Bij eigenaren van glasvezelkabel zoals Ziggo (voorheen Casema) wordt naast de herstelkosten van de kabel echter ook degeneratieschade gereclameerd. Door de aanwezige extra lassen in de kabel wordt in geringe mate demping veroorzaakt en dat dempingsverlies vormt reden om aanvullend 15 – 20% van de herstelkosten te claimen voor degeneratieschade. Is dat onzin of een redelijk onderdeel van de schade ?
De netbeheerder bepaalt immers zelf op welke wijze de schade wordt hersteld en de schadeveroorzaker heeft daarop geen invloed. Voorts spelen meer factoren een rol.

Om te beginnen zal eerst een korte uitleg worden gegeven over de begrippen en termen die van toepassing zijn op glasvezeltechniek.

Hierna zal ik als specialist kabel- en leidingschade argumenten aanvoeren om dit onjuiste en onwenselijke claimgedrag te bestrijden, daar zij het regres van schade voor anderen op een negatieve wijze beïnvloeden.

Glasvezel
Glasvezels zijn dielektrische geleiders waardoor zich de elektromagnetische energie van het optische golflengtebereik kan verplaatsen. De overdrachteigenschappen ervan zijn van de natuurlijke eigenschappen van het materiaal afhankelijk.
Belangrijke grootheden en eigenschappen van glasvezelgeleiders zijn vooral doorsnede van de kern , het brekingsindexprofiel, de maximale openings- of acceptatiehoek en de demping ten gevolge van spectrale absorptie en verstrooiing.

Demping
Demping is de mate waarin het signaal verzwakt wordt bij een bepaalde kabellengte. Als het signaal te zwak wordt herkend de apparatuur het niet meer en is de signaaloverdracht verstoord. Demping in de glasvezel wordt veroorzaakt door absorptie en verstrooiing van het licht.

Demping van een glasvezel is van doorslaggevende betekenis, want dit is de factor die de maximaal haalbare afstand tussen zender en ontvanger bepaalt. Beslissend voor verliezen van de overdracht in glas is de zuiverheid van het glas.

Verstrooiing
Enerzijds treedt verstrooiing op door materiaalfouten zoals blaasjes, verontreinigingen, homogeniteitsafwijkingen, kristalliasatiekiemen en minuscule scheurtjes. Anderzijds zal ook verstrooiing ontstaan door de microscopisch gezien amorfe structuur van volledig homogeen materiaal. De kleine onregelmatigheden die ontstaan door de plaatselijke verschillen in samenstelling en dichtheid van het materiaal zijn klein ten opzichte van de golflengte van de lichtgolven. Met het toenemen van de golflengte wordt de invloed van deze structuur op de lichtgolven steeds minder.

Absorptie
Bij absorptie maakt men onderscheid tussen intrinsieke absorptie en absorptie die door verontreiniging wordt veroorzaakt. De door het materiaal bepaalde eigen absorptie kan veroorzaakt worden door elektronen overgangen in het ultraviolette bereik of er ontstaan in het glas absorptiebanden door de wisselwerking tussen molecuul trillingen en fotonen. Deze absorptiebanden liggen in het nabije infrarood gebied en worden groter naarmate de golflengte toeneemt.

De extrinsieke absorptieverliezen ontstaan door de in het glas aanwezige metaalionen zoals chroom, ijzer, kobalt en ook door de absorptie van HO-ionen. De absorptie door metaalionen wordt door elektronen overgangen tussen energieniveaus opgewekt. In het zichtbare gebied leidt dit tot verkleuring van veel glassoorten. De hoogte van verliezen, bij een bepaalde golflengte hangt af van de concentratie van de metaalionen en van de samenstelling van het materiaal.

Kerndoorsnede

De verschillende vezeltypes worden aangegeven met twee waardes: de kern en mantel doorsnede. De beschikbare glasvezels met een kernmanteldoorsnede van 50/125 micron en 62,5/125 micron zijn de multi-mode (meergolvige) glasvezels en die van 7/125 en 9/125 micron zijn de single-mode (enkelgolvige) glasvezels.

Multi-mode glasvezels zijn voor gebruik van gemiddelde tot snelle gegevensoverdracht over redelijke afstanden. Signaaloverdracht bij multi-mode lichtgeleiders vindt meestal plaats bij een golflengte van 850 nanometer.

Single mode glasvezels zijn geschikt voor gebruik van zeer snelle en hoge capaciteit over grote afstanden. Signaaloverdracht bij deze vezels vindt plaats bij een golflengte van 1310 en/of 1550 nanometer.

Vezeltypes

Een FO-kabel is opgebouwd uit een kern van zuiver kwartsglas. De kern (core) wordt omsloten door een glasmantel (cladding) met een lagere brekingsindex (refraction) dan die van de kern. Om de mantel is een beschermende glas of kunststoflaag aangebracht. De lichtpulsen die in de kern worden gestraald hebben het ritme van de datastroom. Door het verschil in brekingsindex zullen in de kern gestraalde lichtgolven op het grensvlak tussen kern en mantel terug in de kern afgebogen worden. Lichtpulsen zijn als het ware in de kern opgesloten en plaatsen zich al reflecterend voort. Beperking in de lengte van glasvezelkabels wordt met name veroorzaakt door looptijdverschillen van de lichtgolven in de glasvezelkabel. Lichtdeeltjes die recht door de kern gaan leggen een kortere weg af en zijn dus eerder aan het einde dan de deeltjes die reflecterend via de wand het einde bereiken. Verstrooiing of dispersie van de puls is het gevolg. Een FO-kabel kan net zo lang lang worden gemaakt, totdat de totale demping of dispersie de te ontvangen puls onleesbaar maakt.

Er zijn verschillende soorten FO-kabels ontwikkeld, die op een andere wijze met dispersie omgaan. Zo zijn te onderscheiden

multimode-step-index-vezel        (MM-step-index)
multimode-gradient-indexvezel  (MM-graded index)
singlemode-step-indexvezel        (SM-step-index)

MM-step-index

Een relatief dikke kern ( > 100 micron) wordt omsloten door een mantel met een lagere brekingsindex. De overgang tussen de twee glassoorten is stapvormig. Lichtpulsen kunnen verschillende weglengten afleggen; er ontstaan looptijdverschillen en dus vervorming in de vorm van dispersie. Hoe groter de afstand is en hoe hoger de frequentie, des te eerder zal er dispersie ontstaan. Langere afstanden dan 1 km zijn nauwelijks haalbaar. Dit type vezel wordt in de datacommunicatie nauwelijks toegepast vanwege smalle bandbreedte.

MM-graded-index

De kern van deze vezel is uit circa 700 laagjes opgebouwd. Tegenwoordig wordt 50 micron als dikte het meest gebruikt, omdat deze een grote bandbreedte geeft. De brekingsindex wordt van binnen naar buiten toe steeds lager, de gradiënt. Lichtdeeltjes zullen zich in de buitenste lagen sneller voortplanten dan in het hart van de kern. Lichtdeeltjes die door de kern gaan met een lagere voortplantingssnelheid komen tegelijk met de snellere lichtdeeltjes uit de buitenlagen van de kern bij het eindpunt aan. Het resulteert in een beperking van de dispersie, waardoor een grotere afstand overbrugd kan worden. Deze vezels worden tot afstanden van 2 km vaak in LAN-bekabeling toegepast.

SM-step-index

Deze vezel heeft een kern van 9 micron. De weg van een lichtdeeltje door de kern en een lichtdeeltje dat langs de wand reflecteert verschilt nauwelijks. Afstanden tot 50 km zijn zonder problemen met deze vezel te overbruggen. De zeer dunne kern maakt het lassen en monteren van een SM-step-indexvezel lastig en daardoor duurder. Deze vezels worden vooral toegepast in een WAN-omgeving. Er zijn twee typen de standaard G652 en de nieuwere G657. Laatstgenoemde vezel heeft als voordeel dat het probleem van macro bending (verlies door te kleine buigstraal) vrijwel is opgelost.

Alle FO-kabels zijn samengesteld uit de kern, mantel en een beschermlaag (coating).

Loose-tube-kabels

Loose-tube-kabels worden gebruikt voor lange horizontale verbindingen en zijn geschikt voor binnen- en buitentoepassingen. De meeste loose-tube-kabels zijn non-metallic en geheel uit kunststoffen opgebouwd.

De FO wordt voorzien van een kleurgecodeerde primaire acrylcoating. In een polyesterbuisje (tube) worden 1 tot maximaal 12 vezels ondergebracht. Door de losse binding met de rest zijn de vezels minder onderhevig aan krachten die uitwendig op de kabelmantel uitgeoefend worden. De polyesterbuis wordt gevuld met een waterdichte gel. De uitzettingsverschillen tussen de vezel en isolatie worden door de bewegingsvrijheid van de vezels in de gel opgevangen. Meerdere polyesterbuisjes worden om een centraal sterktelichaam samengeslagen als trekontlasting.

Dit type kabel is geschikt voor lange afstanden en een kabel kan tot 244 vezels bevatten, daar de prijs van de vezel van ondergeschikt belang is. De enige verbindingsmogelijkheid is een las, daar de montage van connectors niet mogelijk is. Dat maakt afwerking van de kabel duurder. Door gunstige eigenschappen van de loose-tube-kabel (geschikt bij lagere temperaturen, niet gevoelig voor krimp en rek en waterafstotend) wordt dit type vaak gebruikt bij lange tracés.

Tight-buffer-kabel

Bij deze kabel is elke glasvezel afzonderlijk beschermd door een kunststoflaag van 900 micron. Rond en tussen de gebufferde vezels ligt een laag aramide vezels en daar rondom een mantel. In deze kabel worden de vezels stevig op hun plaats gehouden. Hierdoor is de kabel gevoeliger voor rek en krimp door temperatuurwisselingen. De kabel wordt vaak binnen toegepast.

Vezelspecificaties

Voor multi-mode zijn de volgende vezels leverbaar

62,5/125      OM1    1 Gbps over 300 m
50/125        OM2    1 Gbps over 600 m /10 Gbps over 100 m
50/125        OM3    1 Gbps over 1 km    /10 Gbps over 300 m

Voor single-mode zijn de volgende vezels leverbaar

G.652-D     Low water peak
G.655        Non-zero dispersion-shifted fiber
G.657        Bend optimized fiber

Glasvezel beschikt over gunstige eigenschappen voor datacommunicatie zoals zeer lage demping en zeer hoge transportsnelheid. Na 1 km SM-vezel van goede kwaliteit is nog 95% licht over. Naarmate de vezel langer wordt zal de demping toenemen, daarom wordt de demping in decibel per km (dB/km) opgegeven.

Glasvezels

Verder is de toegepaste golflengte van belang ( 850nm, 1300nm en 1550nm). De demping neemt af naarmate de golflengte groter wordt. De demping van een single-mode-vezel ligt op circa 0,25 dB/km, terwijl de multi-mode-vezel circa 3,0 dB/km dempt.

Bij de aanleg van een glasvezelkabel in een tracé worden ook lassen opgenomen en vanwege het verlies van signaal door de lengte van de kabel moeten er signaalversterkers opgenomen worden. De lassen worden in een handhole gemaakt en bij elke las treedt in geringe mate demping op. Deze demping is klein en bedraagt naar zeggen van de netbeheerders UPC en Ziggo of hun belangenbehartigers circa 0,15 – 0,3 dB en kan bij de toepassing van fusielassen zelfs verwaarloosbaar klein (0,02 – 0,05 dB) worden geacht. Voor geavanceerde meetapparatuur is die waarde nauwelijks meetbaar.

De zeer hoge transportsnelheid van glasvezel heeft te maken met de aard van het licht. Licht is een elektromagnetische golf. Vergelijkbaar met de golven van gsm, radio en tv. Het verschil zit in de golflengte of frequentie. Een gsm heeft een signaalfrequentie van circa 1 Ghz, terwijl bij glasvezel frequenties rond de 200.000 Ghz worden gebruikt bij een golflengte van 1550nm. Theoretisch zou glasvezel als elke Hz een bit zou bevatten 200.000 Gbps kunnen transporteren maar in de praktijk is maximaal 1.000 Gbps de grens. Er zijn dus beperkingen van de vezels.

Hoewel de demping laag is vormt deze een beperking. De mate waarin demping een rol speelt hangt af van het demping budget van de applicatie. Demping budget is de hoeveelheid demping die tussen zender en ontvanger maximaal geoorloofd is. Bij de berekening van het demping budget speelt de demping van vezel, lassen en connectoren een rol. Vezeldemping mag maximaal 3,5 dB/km (multi-mode) en 1 dB/km (single-mode) bedragen. Connectoren mogen maximaal 0,5 dB dempen en lassen niet meer dan 0,1 dB.

Moderne fusielasmachines zijn in staat om binnen de korte tijd een las te maken met een verlies van circa 0,02 – 0,03 dB. Verder wordt bij het budget reeds rekening gehouden met veroudering van de glasvezel (door uitdroging wordt het materiaal broos) en eventuele reparaties. Deze factoren kosten 3 dB in de budget berekening en zijn derhalve al opgenomen in de aanlegkosten van een netwerk. Voorts worden afhankelijk van de afstanden versterkers in het net opgenomen om het signaal optimaal te houden, waardoor verliezen van minder belang zijn.

Bandbreedte

Bandbreedte is een maat voor de transportcapaciteit van een glasvezel en wordt uitgedrukt in MHz-km. Een basiskwaliteit 62,5/125 mm-vezel heeft een bandbreedte van 160 MHz.km. De betere kwaliteit mm-vezel ligt rond de 500 MHz.km, de topkwaliteit is thans 2.000 MHz.km. De laatste zijn geschikt voor 10 Gbps verbindingen tot maximaal 300 m.

De punt geeft het maal-teken weer, dus bij 2 km lengte blijft de helft van de bandbreedte over. Een lengte van 500 m betekent een verdubbeling van de bandbreedte.

Ter verduidelijking: stel een applicatie gebruikt 1 GHz bandbreedte, dan zou een 500 MHz.km vezel niet langer dan 500 m en een 160 MHz.km niet langer dan 160 m mogen zijn.

Lichtbron

Aanvankelijk werd LED als lichtbron gebruikt. Deze werd voor mm-vezel verbindingen ingezet met snelheden tot circa 100 Mbps. De LED is goedkoop en traag. Daarna kwam de laser op als keuze voor de sm-vezel lange afstand verbindingen. De laser is snel en duur, geen bezwaar voor de professionele gebruikers. Inmiddels is de VCSEL ontwikkeld een soort combinatie van LED en laser. De VCSEL dankt zijn bestaan aan de opkomst van het internet met toenemende vraag naar grote en betaalbare bandbreedte. Het is een halfgeleider laser die goedkoop, snel en betrouwbaar is. De VCSEL heeft een betere bundeling dan de LED, de lichtbundel heeft slechts een diameter van 25 micron. De kern is 50 of 62,5 micron dus niet alle modes worden gebruikt. Er is sprake van restricted mode launch (RML). Bij laser wordt een zeer nauwe lichtbundel in de kern gestuurd, de laser launch (LL). De lichtstralen volgen alle dezelfde route, waardoor een oneffenheid een groot effect heeft met als gevolg een enorme toename van de demping.

Tot zover de uitleg over de verschillende termen bij glasvezeltechniek. We gaan nu verder in op de dagelijkse praktijk waarbij een graafschade aan een glasvezelkabel wordt aangericht. Deze schade wordt bij de netbeheerder gemeld, die als bekend verondersteld mag worden gezien de wettelijk verplichte KLIC melding. Vanaf 1 juli 2008 is de WION Wet Informatie-uitwisseling Ondergrondse Netwerken van kracht en is de grondroerder volgens die wet verplicht om bij de uitvoering van machinaal graafwerk (ook boren, sonderen, heien, gestuurd boren) een melding te doen van de graafwerkzaamheden en de tekeningen te verkrijgen. Inmiddels krijgt men alle kabels en leidingen binnen de polygoon gestapeld aangereikt en kan per kabel en eigenaar worden bekeken.

De buitendienst van de kabelaar ontvangt via de meldkamer de schademelding en stuurt een technicus naar de locatie om poolshoogte te nemen. Ondertussen kan aan gebruikers worden medegedeeld dat de verbinding door graafwerk is beschadigd en zo snel mogelijk hersteld zal worden. Doorgaans wordt de vaste aannemer tegelijkertijd ingeseind om naar de locatie te gaan en de kabel te herstellen. Na eventueel verder vrij graven van de glasvezelkabel in mantelbuis wordt besloten op welke wijze men herstel zal gaan uitvoeren.

Als men de kwaliteit en bandbreedte van de verbinding van groot belang acht dan zal men aan weerszijden van de foutplaats de aanwezige laskasten of handholes opsporen en daar gaan vrij graven om extra lassen in de verbinding te voorkomen. Echter met de moderne fusielasmachines is het signaalverlies dermate gering dat veelal de handholes niet worden opgegraven. Doorgaans besluit men om de kabel op 25 – 50 meter vanaf de foutplaats te knippen en nieuwe lassen te maken en de mantelbuis op 3 plaatsen te herstellen. De beschadigde glasvezelkabel wordt verwijderd (na een breuk springt de glasvezel meestal een eind terug in de mantelbuis) en door de blaasploeg wordt een nieuwe glasvezelkabel ingeblazen, waarna met de montage en het lassen wordt gestart. Afhankelijk van het aantal vezels is men een aantal uren met dit werk bezig en aansluitend wordt met meetapparatuur gecontroleerd of de signaaloverdracht correct is. Een OTDR (Optical Time Domain Reflection) is zowel voor als na herstel een minimale vereiste controle.

De netbeheerder kan echter met enige inspanning de reparatie zodanig uitvoeren dat de kabel weer in exact dezelfde staat is als voor de beschadiging. Dat vergt nauwelijks meer arbeidstijd en de kosten van de meerlengte glasvezelkabel is ook geen onoverkomelijk bezwaar. In feite zou Ziggo als voorvechter van de kwaliteit van de kabel reparaties bij voorkeur op deze wijze moeten uitvoeren. De praktijk is echter anders, de technicus van de netbeheerder en de vaste aannemer bepalen hoe ze op locatie de kabel gaan herstellen en daarbij is de keuze meestal dat er extra lassen in het netwerk worden opgenomen. Gelet op de huidige lastechniek is die keuze technisch beschouwd ook verdedigbaar. Ingeval zich dichtbij de schadelocatie een handhole bevindt dan zal men die opzoeken en daarop aansluiten of vervangen, dat is logisch.

Immers bij een beschadigde stalen gastransportleiding zal men ook bekijken of de foutplaats zich vlakbij een bestaande las bevindt en dan over de las heen de pijp snijden om een nieuw passtuk te plaatsen, daar het niet wenselijk is om op korte afstand meerdere lassen te hebben. Herstelwerk is in het veld vrijwel altijd logisch en verdedigbaar of het nu gaat om glasvezel, hoogspanningskabel, waterleiding of een gasleiding.

Het kwaad geschiedt althans bij UPC en Ziggo bij het management, die het netbeheer kostendekkend moeten houden en de belangenbehartigers die bovenop de herstelkosten menen aanvullend de schade te moeten claimen voor de extra lassen die zich na herstel van een schade in de kabel bevinden. Men hanteert daarbij sterk verouderde informatie en beweert dat per las een demping van 0,3 dB wordt bereikt en dat de kabel na 4 of 5 schades geheel vervangen dient te worden. Al eerder is gesteld dat moderne fusielasmachines in staat zijn om het verlies per las beperkt te houden tot 0,02 – 0,03 dB.

Veroudering van de glasvezel of vervuiling van connectoren spelen een veel grotere rol bij de achteruitgang van de kabel en daar komt bij dat de technische ontwikkeling van geleiders en lichtbronnen ook niet stil staat. Tel daarbij op dat door sneller internet de vraag naar verdere uitbreiding en vernieuwing van het netwerk zal blijven aanhouden en de concurrentie tussen de verschillende aanbieders van telefonie, tv, internet zal een bijkomende factor vormen om het netwerk up to date te houden. In 75% van de gevallen blijkt demping veroorzaakt te worden door vervuilde of verkeerde gemonteerde connectors. Tegenwoordig kunnen echter ook connectors met fusielasmachines worden verbonden met de glasvezel met een zelfde geringe demping.

In dat licht bezien is de claim voor degeneratieschade inderdaad te zot voor woorden. Het is mede vanwege nog lopende gerechtelijke procedures dat ik door publicatie van dit leerstuk de hoop en verwachting uitspreek dat de rechter uiteindelijk zal oordelen dat er geen ruimte is om de claim voor degeneratieschade te honoreren. Bij het Gerechtshof Arnhem is de procedure nog aangehouden in afwachting van de bevindingen en rapportage van de deskundige die werd benoemd. In de tussentijd maken zowel de advocaat van UPC en Ziggo en hun experts dankbaar misbruik van de onwetendheid van de rechter die hen eerder bij een vonnis in het gelijk heeft gesteld. Gerichte vragen om het veronderstelde signaalverlies aantoonbaar te maken worden consequent niet benatwoord door die experts en op het seminar “Kabelkabaal” van het NIVRE in november 2011 bleef die vraag ten overstaan van alle aanwezige experts ook onbeantwoord. Een register expert die een onhoudbaar standpunt van zijn opdrachtgever tegen beter weten in tracht te verdedigen is geen knip voor de neus waard.

Uiteraard kan ik dat de rechter die niet deskundig is op dit gebied geen enkel verwijt maken en prijs ik de beslissing van het hof om nu wel een deskundige te benoemen. Onzeker is echter hoe de beslissing uiteindelijk in die casus zal uitvallen. In dat geval claimt de kabelaar de vervanging van het gehele trace van 4 km of partieel herstel vermeerderd met degeneratieschade.

Spijkenisse, december 2010, Update 8 maart 2012