大芯数光纤带光缆的发展

大芯数光纤带光缆的发展 邓祖煜:大芯数光纤带光缆的发展 大芯数光纤带光缆的发展 邓祖煜 (汕头高新区奥星光通信设备有限公司 汕头,,,,,,)摘要:目前我国正在城域网，接入网中大量铺设馈线光纤带光缆，光缆结构有中心管式，层 绞式与骨架式,种。随着对宽带视频业务需求的持续增长，与光纤到户(,,,,)建设的 需要，对光缆的大芯数需求不断在增长。但大芯数光缆要受到城市地下管道空间的限 制。本文探讨了生产光纤带光缆的有关技术问，以及提高光纤带光缆的光纤密度， 减小大芯数光缆的结构尺寸，重量及硬度，使大芯数光纤带光缆能适用于现有的城市 地下子管道中。关键词:中心管式层绞式骨架式光纤带光缆大芯数, 引言 光纤带光缆具有光纤密度高，接续时间短且易于识别。在城域网，接入网中的馈线光缆都采用光纤带光缆。光缆有中心管式，松套层绞式与骨架式,种。它们在结构，性能与安装方面各有特点。北美与欧洲国家主要应用中心管式与松套层绞式光纤带光缆，日本主要应用骨架式光纤带光缆。我国,种光纤带光缆结构都有，由运营商进行选用。 随着对宽带视频业务需求的持续增长与光纤到户(,,,,)建设的需要，对馈线光缆的大芯数需求不断地在增加。早在,,,,年在国际线缆年会上(，,,,)日本根据全塑市话铜缆的芯数，提出了光纤带光缆的最大芯数为,,,,芯。并在,,,,年日本,,,开发了,,,,芯,形槽骨架式光纤带光缆。,,,,年美国贝尔实验室采用了,,芯光纤带研制了,,,芯中心管式光纤带光缆。 近几年来，无源光网络(,,,)技术发展很快，由于端局机房到用户的网络没有昂贵的有源电子设备，维护费用低等特点，是目前实现,,,,的主要技术方式。,?希尾捎昧说愕蕉嗟愕耐夭菇峁埂, 冢疲裕欤硗 缃ㄉ柚校 饕 捎靡蕴 拊垂馔 纾ǎ牛校希危?低常 致繁任 欤海常玻 冉 模颍颍眨 ?,,,建议的吉比特无源光网络(,,,,)系统分路比为,:,,。这意味着通过馈线光缆中的一根光纤上传送的话音、数据与,,,,信号到达小区机房内或室内交接间或室外交接箱中，再经分路器后，由配线光缆连接到,,家或“家用户，这样可节省馈线光缆中的光纤数。目前日本在,,〕,网络中采用,,,,技术，光缆最大芯数主要是,,,,芯骨架式光纤带光缆。美国最大芯数为,,,芯中心管式光纤带光缆。我国正在城域网，接入网中大量铺设馈线光缆，光缆的最大芯数为,,,芯。但光缆的芯数会逐年增加。我国城市人口稠密，住宅小区一般有,,,,,(,,,,个住户，北京，上海等大城市中住宅小区超过上万个住户。未来接入网中光缆芯数可能需要,,,,芯左右。大芯数光缆要受到地下管道空间的限制。国内子管道的内径最大为,,,,。一般采用装填比(光缆面积除以管道面积),,,,,,,来核算敷设光缆的外径。因此光缆的最大外径，宜控制在,,,,左右。除大容量光纤带光缆外径外，还要考虑光缆的重量要轻及硬度要小。使较大长度的大容量光缆能被容易地放进地下管道中。, 中心管式光纤带光缆 中心管式光纤带光缆具有光纤密度高，外径小;光纤带,,芯可一次接续，效 ,,, 中国通信学会,,,,年光缆电缆学术年会论文集率高;可采用“开天窗”进行光缆中途分支等优点。在国内城域网，接入网的馈线中，中心管式光缆得到了大量应用。 ,,,,年广州电信局开始建设接入网，敷设的,,,芯、,,,芯中心管式光纤带光缆是进口的。随后，长飞，奥星，亨通，峰火，中天，永鼎等光缆厂先后引进设备，开发各种类型的光纤带光缆。奥星公司于,,,,年着手开发以,,芯光纤带为基础的中心管式光纤带光缆，光缆容量最大为,,,芯。由于接入网馈线用的光缆容量不断在增长。,,,芯还不能满 足用户需求。我们进行了开发,,,芯中心管式光纤带光缆。采用,,芯光纤带，能用手容易地把,,芯光纤带分成,根,,芯带，便于熔接。接着又开发了,,,芯中心管式光纤带光缆。目前公司生产的,,,芯中心管式光缆在许多大城市中得到了应用。,,,芯中心管式光缆已开始在接入网中应用。 接入网中馈线光缆长度一般小于,,公里。对光纤带光缆的传输性能指标要求比较宽松的。美国中心管式光纤带光缆的,,,,光纤在,,,,,,,波长的衰减指标为,,(,,,,,,,,,，日本骨架式光纤带光缆的光纤在,,,,,,,波长的衰减指标为,(,,,,,,,,,。但国内运营商要求光纤带光缆的衰减指标与干线核心网的相同，即,(,,,光纤在,,,,,,,波长的衰减,,(,,,,,,,。对光缆厂来说，不仅要满足光缆衰减,(,,,,,,,要求，而且要努力减小中心管尺寸，以降低成本，具有一定的技术难度。光缆中螺旋扭绞的光纤带叠层的,个角边处光纤应力较大，并容易与管壁接触，引起微弯，而产生附加衰减。角边处光纤往往比其他位置的光纤衰减相对要大。这主要与光纤带光纤的余长、光纤带叠层的扭绞节距及松套管圆整度等有关。我们通过理论上的研究分析，在生产上不断改进工艺，使角边处光纤衰减下降。简要说明如下: ,)光纤带光纤余长 为了确保光缆,,年的寿命，在施工时经受最大拉伸的光纤应变，应小于光纤筛选时应变的,,,，在使用光缆期间，光纤应变为零。因此，松套中光纤带光纤应有足够的余长。光缆在室外低温环境中，光缆收缩会引起光纤余长增加，将使光纤的曲率半径减小，致使光纤带容易与管壁碰触，而引起附加损耗。因此，松套管中光纤带光纤余长不能太大。 中心管式光缆的光纤带余长是由套塑过程中获得的，影响松套管中光纤余长的因素很多。主要有:(,)放光纤带张力;四牵引轮的直径;(;)松套管牵引张力与收线张力;(,)前后二段冷却水温差;(,)生产线的生产速度;(,)油膏粘度与填充时的温度与压力。因此，套塑工艺参数要精密设定，并在套塑时优化工艺参数，使光纤余长控制在一个允许范围内。中心管式光纤带光缆在加强件与松套管内径一定时，光纤余长宜控制在,,,左右，最小余长宜不小于,(,‰，最大余长宜不大于,(,‰。 ,)光纤带叠层的扭绞节距 光纤带依次叠放在一起后，需要按一定的节距围绕自身的中心线进行螺旋状扭绞，以改善光缆的弯曲性能。扭绞节距不能太小，否则光纤带,,,,的光纤可能会产生附加损耗，由扭绞引起的光纤弯曲半径宜大于,,,,,以上，但扭绞节距也不能大于光缆绕在收线圆筒上一圈的长度，否则会使光纤带叠层松散，降低光缆弯曲性能。 ,)松套管的圆整度 ( 中心管式光缆的松套管直径比较大，在套塑时，松套管会产生椭圆度，这要影响光纤带叠层与管壁之间的间隙，而引起光纤附加损耗，为了保持管子的圆整度，松套管直径,,,,以上时，需要采用真空定径装置。用真空泵抽真空，使密封槽内压力控制在稍低于大气压力，槽内有加热温控的循环热水。从挤塑机十字机头模口挤出的松套管进入真空的水槽后，在低压作用下，管内的压力略大于管外的压力，这样可以抵消外部压力作用，使松套管圆整。挤出后,,, 邓祖煜:大芯数光纤带光缆的发展的松套管椭圆度能达到小于,,。 经过努力，中心管式光纤带光缆的衰减已达到干线核心网指标，取得了较好的成果。 随着光纤到户网络的发展，中心管式光纤带光缆的最大芯数需求会逐渐增加的。目前光纤带二次被覆生产线，由于放线带的设备不够，只能生产,,,芯中心管光缆。今后应添置放光纤带设备，陆续开发以,,芯光纤带为基础的,,,芯，,,,芯与,,,芯中心管式光纤带光缆， 以满足将来接入网馈线的需要。 中心管式光纤带光缆的结构设计，主要是确定松管的内径。松管的内径取决于光纤带叠层 , ,(—光纤带的厚度，,,, 喊纤带叠层中光纤带的根数 。一光纤带叠层的间隙，衄。与光纤带的余长及制造工艺参数等有关。 仁光纤带叠层的对角线，,,,, 图,中心管内径 算出光纤带叠层的对角线，再加上制造厂根据实际情况设定的间隙,值，就可得出中心管内径。,值范围在,(,”,,(,,,之间。采用较大的,值时，对制造工艺来说，要求不是很严格的，而光缆传输性能容易达到指标要求，但光缆外径较大。采用较小的,值时，对光缆制造工艺有一定的挑战性。因此，,值要根据生产厂的实际情况来确定的。按式(,)计算的,,,芯，,,,芯与,,,芯中心管式光缆的外径与光纤密度见,所示。表, 光缆外径 光纤密度 名 称 光纤带根数 ,, 纤,,,, ,, ,,,,,, ,,,, , ,,(, ,(,, (,,芯光纤带) ,, ,,,,,, ,,,,, ,,(, ,(,, (,,芯光纤带) ,, ,,,,,, ,,,,, ,,(, ,(,, (,,芯光纤带) ,, ,,,,,, ,,,, , , ,(,, (,,芯光纤带) 由表可见，,,,芯中心管式光缆外径小,(, 一 于,,,,,，能放进现有的子管道中。而且光纤密度大于日本常规,,,,芯骨架式光纤带光缆，该骨架式光缆外径为,,,,，光纤密度为,(,,纤,,,,。 ,,, 中国通信学会,,,,年光缆电缆学术年会论文集 贝尔实验室在研制,,,芯中心管式光纤带光缆时，分析了,,芯与,,芯光纤带的性能，采用了,,芯,,根光纤带与,,芯,,根光纤带的叠层离管壁的距离基本上相近似的。虽然,,芯,,根光纤带的叠层的稳定性比,,芯光纤带要好，但,,芯光纤带已经应用，比较成熟，而且在给定光纤带厚度时，,,芯光纤带具有更高的机械性能，所以，贝尔实验室选择了,,芯光纤带。由于松套管可利用的空间，会随松套管直径的平方而增大，所以直径增大后，使用不同芯数的光纤带，能更有效地利用空间。康宁公司采用,,芯光纤带与,,芯光纤带对称配置成,,,芯叠层，使光缆外径减小。图,示出了由,,芯与,,芯光纤带配置的,,,芯非金属光缆。光缆外径为,,,,，光纤密度为,(,,纤,?耐。 件 图, ,,,芯非金属中心管式光纤带光缆结构图 将来研制,,,芯中心管式光纤带光缆时，需要对,,芯光纤带进行充分试验分析，以便确定选用,,芯光纤带，还是,,芯光纤带，还是,,芯与,,芯光纤带的组合。并且，中心管式光缆的加强件放在护套中，离开光缆的中心较远，会增加光缆的硬度，不利于铺设安装。尤以是,,,芯中心管式光缆外径已接近装填比的要求，更需要减小其硬度。最好取消光缆护套中的加强件，采用多根,,,细棒与玻璃纤维带，或一种,,,带，在带内有间隔相等的,根,,,棒，纵包在中心管上等等，可具有柔软性和紧凑性以及重量轻等特点。总之，在研制,,,芯中心管式光纤带光缆时，有许多技术问题需要进行研究解决。 采用,,芯光纤带，中心管式光缆芯数可达,,,,芯。,松套层绞式光纤带光缆 松套层绞式光纤带光缆具有良好的高低温性能与抗拉伸能力，接续效率高;,,绞松套管的光缆，中途分支容易。但光纤密度不高，光缆外径较大。在国内城域网、接入网的馈线中，得到了大量应用。 我国开发松套层绞式光纤带光缆起步比较早，,,,,年，上海电缆研究所采用超薄型,芯光纤带，试制出,,,芯松套层绞式光纤带光缆。随后有关光缆厂纷纷引进设备。开发以,芯，,芯，,芯与,,芯光纤带的松套层绞式光缆，并投入批量生产。目前在工程上应用的松套层绞式光缆的最大芯数分别为:, 芯光纤带的最大容量为,,,芯，,芯光纤带的为,,,芯，,芯光纤带的为,,,芯，,,芯光纤带的为,,,芯。由于我国应用的光缆配线架，光交接箱等的终端硬件，大部分是,芯或,,芯光纤分组来设计的。因而，,芯光纤带的光缆应用较少。 光纤带光缆进入接入网之前，国内在长途干线与局间中继线上已普遍应用松套层绞式光纤光缆。在生产技术上已积累了丰富的成熟经验。开发松套层式光纤带光缆时，如光缆结构的计,,, 邓祖煜:大芯数光纤带光缆的发展算，光纤带光纤余长的控制，松管成缆绞合节距计算等都参考了光纤光缆的生产经验。因而加快了开发光纤带光缆的步伐。但生产光纤带光缆的工艺技术要求较高，计算的光纤带叠层的螺旋节距，松管成缆的绞合节距等不宜太小，并应进行核算光纤的曲率半径，其值宜大于,,,,,,以上，以保证良好的光缆传输性能。 由于松套层绞式光缆的光纤密度低，外径大，在开发设计大容量层绞式光纤带光缆时，要进行优化光缆的结构设计，使光缆外径做小，能容易地进入到现有管孔中。奥星公司对大容量,,芯光纤带的层绞式光缆，大胆地采用了,单元(,根松套管)结构。因中心加强件直径是,(,,,倍的松套管直径，光缆外径可相应地要减小。但,根松套管在成缆后会呈正方形，这需要在松套管的间隙放置填充绳，使缆芯呈圆形。我们开发的,,,芯层绞式光纤带光缆是采用,单元结构，松套管中含有,根,,芯光纤带。另外，要尽可能的压缩间隙,值，使松套管尺寸减小。生产的,单元,,,芯层绞式光纤带光缆及系列,单元,,,芯光缆与,单元,,,芯光缆的外径与光纤密度 光缆外径 光纤密度 名 称 根数 ，姗 纤,,,见表,所示: 表, ,,芯光纤带 , ,,,,?,,,,,, ,, ,,(, ,(,, ,,,,?, ,,,,, ,, ,,(, ,(,, ,,,,, ,,,,, ,, ,,(, ,(,, 从表,可见，生产的光缆系列都能容易地放入到现有地下子管道中，在工程中得到了用户好评。,,,,年奥星公司根据市场需要，又开发了,,,芯层绞式光纤带光缆，采用,单元结构，松套管中含有,,根,,芯光纤带光缆。生产的,单元,,,芯层绞式光缆，及系列,单元,,,芯光缆与,单元,,,芯光缆的外径与光纤密度见表,所示: 表, ,,芯光纤带 光缆外径 光纤密度 名 称 根数 ,, 纤,,,, ,,,,:, ,,,, , ,, ,,(, ,(,, ,,,,?, ,,,,, ,, ,,(, ,(,, ,,,,:, ,,,,, ,, ,,(, ,(,, ,,,芯层绞式光纤带光缆的结构列于图,。,,,芯(,,,芯层绞式光缆已应用于重庆等大城市的接入网中。但,,,芯，,,,芯层绞式光缆的外径均超过能放进子管道的内径要求。如果,,,芯层绞式光缆采用,单元结构，每根松套管中含有,,根,,纤带，光纤带叠层为长方形，结构不够稳定;计算的光缆外径为,,(,,,也较大。虽略超过装填比，但运营商考虑到大容量光缆的直径超过给定的装填比，在布放光缆时，具有一定的风险，而不愿采用。 ,,芯光纤带 纤膏 松套管 加强件 包带 皱纹铝塑复合带 缆膏 阻水纱 填充绳 ,,护套 图, ,,,芯松套层绞式光纤带光缆 ,,, 中国通信学会,,,,年光缆电缆学术年会论文集 随着光纤到户的发展，未来松套层绞式光纤带光缆的芯数可能要达到,,,,芯左右。而光缆势必要替代铜缆。铜缆外径大，目前其占据着城市内一大部分地下管道。将来铜缆“退休”后，管道资源就丰富了，子管道内径可增大，使,,,,芯层绞式光纤带光缆能得到应用。,骨架式光纤带光缆 骨架式光纤带光缆具有光纤密度高，抗侧压性能好、接续效率高等优点。光缆为无油膏的全干式阻水结构，可减少接续施 工的准备时间。在城域网，接入网的馈线中得到了应用。 ,,,,年侯马邮电通信电缆厂在该厂长期生产骨架式光缆(单纤)的基础上，采用包覆型,芯光纤带研制了,,芯、,,芯骨架式光纤带光缆。由于骨架式光缆的工艺设备比较复杂等原因，没有得到推广应用。,,,,年长飞光纤光缆公司从日本引进骨架式光纤带光缆的制造设备与工艺，生产日本常用的,芯与,芯光纤带骨架式光缆。但与国内通常应用的光配线架等硬件的,芯或,,芯分线设计不匹配。因此长飞开发了骨架式,芯光纤带光缆，骨架式为螺旋形，共有,个槽，槽内可放,根,芯光纤带。在骨架外绕包一层单面膨胀的阻水带。光缆最大芯数为,,,芯。外径为,,(,,,，光纤密度为,(,,纤,,,,。,,,芯骨架式光纤带光缆的结构见图,所示 肋标 ,芯光纤带 阻水带 中心加强件 骨架 撕裂绳 铝塑复合带 ,,护套 图, ,,,芯骨架式光纤带光缆 ,,,,年深圳特发信息公司开发了,,,芯骨架式,,芯光纤带光缆，骨架槽为,向螺旋形，有,个槽，每槽放,根,,纤带。光缆芯数为,,,芯，外径为,,(,,,，光纤密度为,(,,纤,,,,。 骨架式光纤带光缆的余长主要是由骨架槽的螺旋节距来确定的。但在工艺上是在成缆过程中靠拉伸骨架获得的。为了获得合适的余长，要精确控制骨架的收放线张力与光纤带的放线张力。 当把光纤带放入骨架槽时，槽项的光纤带所受的应力最大，容易产生光纤附加损耗。因此需要精细设计骨架槽的深度、宽度与螺旋节距。在制造骨架时，速度不能太快，骨架槽挤出机头后要经过,米左右长的空气冷却，才能进入水槽冷却，以防高密度聚乙烯的骨架急冷而收缩变形。采取这些后，可使槽顶的光纤带应力减小到零或在允许范围之内。 随着光纤到户网络的发展，骨架式光纤带光缆的芯数需求会逐渐增加的。今后应研制,,,,芯左右的骨架式,,芯光纤带光缆，并把光缆的外径，硬度等尽可能的做小，以满足将来用户需要。,结论 国内正在城域网，接入网中铺设光纤带光缆，光缆最大芯数为,,,芯以下。但光缆的芯数会逐年增加的。未来光缆的芯数可能需要,,,,芯左右。但大芯数光缆要受到地下管道空间的限制。中心管式光纤带光缆的光纤密度高，采用,,芯或,,芯光纤带的,,,中心管式光缆能,,, 月,扭熳:太芯教光纤带光缆的发展放进现有地,于管道叶〕。屡毁式光纤带光缆的圯纤密度低，外径大。,,,芯咀,层绞式光缆能放进现有了管道中。,,,:嚣以上光缆需要扩大予管道的内径，碍架式,,纤带光缆的光纤密度商，但崔架吱,芯、,芯光纤带光缆,丁与国内的兜配线架等光纤分组,:匹配(嘲此开发,，,芯光纤带骨架式光缆，最大芯数为,,,(占。目前正在旰艇,,芯光纤带骨架式系州光缆。研制人芯数光纤带光缆时(需爰优化光缆结构，尽量减小先缆的外径，重龟与硬度，使大芯数光缆能窑易地放进管道中，以满足用户需要。参考文献: , , , ,,;,,,,(, , ,,,,,,;,(, , ,,,,,,，, , ,,,,,,，, ,,,,,,,,(,,;,,, ,,;,,,,,,,,,,,;，,,,;,,,,，,, ,,,,,,, ,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,, ,,,,,,, ,,,, ,,,,,, ,,,,, ,,,,,,,,,, ,,, ,,,,,,,, ,,,,,, ,,”，,,,(,,,, ,(, , ,,,,,，,, , ,,,,,,, , ,,,,,,,，,,;,,,,;,,吼,, ,,, ,,,,,, ,,, ,,,,,, ,, ,,,, ,,,,,,,,,，, ,,,,, ,,,,,,, ,,“，,,,，,,,, ,司罐,蝌，,,,芯及咀,一光纤带光缆的开 发。,,,蜘垃佑,,会,,,,年光缆电缆学术?,碱论文集 ,)？，,;,,煜，中心管式夫锌毓光纤带光缆的,汁、,(艺畸性能爵验。?，，旧通信学会,,,,„,,光缆电缆学术年会论文集， ,许定纺，骨氍式,、芯光纤带光缆的发展。今, , ,，,,,,句,第,剧 , , ,,,,,,,，, ,,,,,,,,,，, ,,,,,(, ,,,,,,,,,，, ,,,,,,,, ,,,,, ,,, ,,,曲, ,,,,;,,,, ,,,,曲,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,〔,,,(,,,, ,, ,,,;,,,, ,, ,,(,,,,,, ,,, ,,,,,,,,,,;, ,, , ,,,, ,,,,;,,, ,,,,,;,(,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,, ,,,,,,,,,,,,(,,”,，,,, ,,,,, 作者简介: .