全干式非金屬光纜的應(yīng)用案例

 趙新東1，邱建榮2，楊偉3，沈勇 4， 羅俊超5， 萬紅6，郭俏俏 7

（作者1中國電信股份有限公司無錫分公司，作者2中國電信股份有限公司蘇州分公司，作者3江蘇中博通信有限公司；作者4、5、6、7成都康寧光纜有限公司）

0摘要

全干式“無油膏”室外光纜在美國、日本等發(fā)達(dá)國家商業(yè)化應(yīng)用已超過15年。全干式光纜憑借其快速接入、環(huán)保、更好的防潮性能等特征，在北美和日本市場得到了迅速的發(fā)展和廣泛地應(yīng)用，到2016年，北美全干式光纜需求量達(dá)到其總需求量的99%，在日本大部分光纜采用全干式阻水結(jié)構(gòu)。而全干式光纜在我國的應(yīng)用剛剛起步，本文主要闡述了全干式非金屬光纜GYFY-144 B1.3和GYFY-36 B1.3的設(shè)計(jì)、制造、以及在江蘇電信的應(yīng)用案例。并對比了全干式光纜與傳統(tǒng)油膏填充式光纜的安裝效率和熔接損耗。通過實(shí)際應(yīng)用，證明全干式光纜從護(hù)套開剝到準(zhǔn)備光纖熔接，比傳統(tǒng)油膏填充式光纜可節(jié)省60%的時(shí)間，而且免去擦拭溶劑和擦拭紙等易耗品，使得光纖熔接更加安全、可靠、更加環(huán)保。

關(guān)鍵詞：全干式光纜 無油膏 高吸水樹脂 SAP  光纜安裝  光纜接續(xù)

Abstract

 The North American and Japan optical cable market is passing the 15 years milestone of the commercial availability of completely dry, or ‘gel-free’, optical cable for the outside plant. Dry optical cable got rapid development and widely application in North America and Japan market, because dry cable, compared with gel-fill cable, has fast access, environmental protection, better moisture proof performance characteristics. By 2016, in North American optical cable market, dry optical cable demand occupied more than 99% of total demand. And most of the fiber optic cable in Japan is fully dry water-blocking structure. In China optical cable market, the dry cable just started. This paper mainly descripted the fully dry non-metallic cable GYFY - 144 B1.3 design, manufacture, and the application cases in Jiangsu Telecom. And compare the dry cable with gel-fill cable on fiber splicing efficiency and splicing attenuation. According the field application, the time of fiber preparing for splicing of dry cable can save 60% when compared with the gel-fill type.  The dry cable has more safety, more reliable and more environmentally friendly splicing due to no chemical solvent and no consumptions goods.

Keywords: dry cable; gel-free; Super Absorbent Polymer (SAP); optical cable installation; splicing

1.引言

室外應(yīng)用的光纜都要求阻水技術(shù)，防止水滲入光纜和在光纜中縱向傳播，減少因浸水引起的光纖老化及信號衰減增大。在上世紀(jì)80年代，室外光纜的阻水技術(shù)主要采用油膏填充式，即在松套管里面以及松套管和護(hù)套之間都采用油膏填充式。此外，油膏在松套管中的作用還有：提供光纖和套管之間的耦合，有助于控制套管加工工藝和控制套管中光纖適當(dāng)?shù)挠嚅L。然而，隨著全球光纖到戶（FTTx）大規(guī)模的部署，光纖光纜在接入網(wǎng)和配線網(wǎng)絡(luò)中大批量使用，光纖接續(xù)任務(wù)十分繁重，客戶對光纜的接續(xù)效率提出了更高的要求。從上世紀(jì)90年代，日本全干式光纜開始商用化。美國從2004年全干式光纜開始商用化，到2008年，短短4年時(shí)間， 全干式光纜市場需求超越傳統(tǒng)油膏填充式【1】。到2016年，北美市場全干式光纜市場需求量占總需求量達(dá)到99%。這主要源于全干式光纜的安全可靠、快速接入、高效環(huán)保。全干式光纜在國內(nèi)使用還較少，主要是有以下兩方面的原因：其一、國內(nèi)的光纜制造工藝大多采用傳統(tǒng)的油膏填充式，運(yùn)營商集采招標(biāo)纜型要求油膏填充式，新型光纜難以在運(yùn)營商得到應(yīng)用機(jī)會(huì)；其二，大家對全干式光纜的性能指標(biāo)是否能滿足我國實(shí)際工程運(yùn)用要求仍存在疑慮。根據(jù)全干式光纜在北美和日本等市場的大規(guī)模部署和長達(dá)十多年的穩(wěn)定運(yùn)行，證明了全干式光纜的工程可靠性能，而通過本文的應(yīng)用案例，證明全干式光纜與我國大批量應(yīng)用油膏填充式光纜能夠無縫接軌，并提供更加高效的接續(xù)效率、更好的防潮保護(hù)、以及更加環(huán)保。

目前，市場上使用的全干式光纜，大部分采用阻水紗線和阻水帶，在松套管中放置阻水紗，很多出版刊物和文獻(xiàn)資料對這些全干式光纜有詳細(xì)的介紹。而本文闡述的是松套管中采用高吸水樹脂（SAP）粉末的全干式光纜，具有結(jié)構(gòu)更小、更緊湊、接續(xù)更快的優(yōu)勢。本文主要闡述了全干式非金屬光纜的設(shè)計(jì)、制造、以及在江蘇電信接入網(wǎng)的應(yīng)用案例。并對比了全干式光纜與傳統(tǒng)油膏填充式光纜的安裝效率和熔接損耗。通過實(shí)際應(yīng)用，證明全干式光纜從護(hù)套開剝到準(zhǔn)備光纖熔接，比傳統(tǒng)油膏填充式光纜可節(jié)省60%的時(shí)間，而且免去擦拭溶劑和擦拭紙等易耗品。

2.全干式光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造

2.1全干式光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光纜用于接入網(wǎng)新建項(xiàng)目，客戶對光纜設(shè)計(jì)輸入：

1.大芯數(shù)全非金屬結(jié)構(gòu)，光纜型號GYFY-144 B1.3 6.4km和GYFY-36 B1.3 2km

2.防雷電，無需接地

3.光纜緊湊、輕便、并有較好的彎曲性能

4.光纜全套機(jī)械性能和環(huán)境性能指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 901-2009要求

5.快速接入、清潔環(huán)保

6.光纜使用壽命25年

依據(jù)客戶輸入，光纜設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

1.套管：套管相當(dāng)于光纜的“貼身內(nèi)衣”，對光纖的保護(hù)既不能太緊，也不能太松，確保光纖恰當(dāng)?shù)淖杂啥�，同時(shí)確保長期穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)尺寸和力學(xué)性能。所以，在選材上應(yīng)考慮其加工性能、力學(xué)性能、韌性、耐溫性能、抗收縮、耐水解等。本文中的全干式光纜采用復(fù)合套管，綜合了不同聚合物的優(yōu)勢，使得套管具有優(yōu)越的加工成型特性、力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定特性以及耐腐蝕特性，可滿足光纜行業(yè)對套管的應(yīng)用要求。同時(shí)，在加工工藝上，確保套管尺寸圓整、穩(wěn)定，光纖在內(nèi)壁不粘連，同時(shí)確保精準(zhǔn)均一的光纖余長。全干式套管與普通光纜套管不同，由于沒有油膏，套管工藝成為全干式光纜的技術(shù)難點(diǎn)。

2.纜芯：將套管單元采用SZ絞合的方式絞合在中心加強(qiáng)件周圍，并使用扎紗將套管單元固定。

3.護(hù)套：本文中的全干式光纜采用黑色聚乙烯光纜外護(hù)套，在護(hù)套與纜芯間的間隙采用阻水帶阻水，并在纜芯與護(hù)套之間放置撕裂繩，以便開剝護(hù)套。

4.光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要素：依據(jù)客戶的敷設(shè)環(huán)境和安裝要求，此光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的要素包括全介質(zhì)結(jié)構(gòu)、光纜的機(jī)械性能、環(huán)境性能、防潮性能、結(jié)構(gòu)緊湊、快速開剝與安裝、以及光纜的長期穩(wěn)定性。本文設(shè)計(jì)的全干式非金屬光纜GYFY-144 B1.3截面圖和縱面圖分別如圖1和圖2所示。

5.光纜加工工藝控制要點(diǎn)：由于本文中的全干式光纜采用高吸水樹脂（SAP）阻水，因此需要控制SAP在套管內(nèi)壁均勻分布，同時(shí)確保套管尺寸圓整穩(wěn)定。要獲得均一和精準(zhǔn)的光纖余長，從套管工藝到絞合工藝，都需要嚴(yán)格控制相關(guān)參數(shù)。光纜外護(hù)套是保護(hù)光纜的第一層防護(hù)，需要確保外護(hù)套完整無缺陷，這就要求穩(wěn)定和流暢的護(hù)套擠出工藝。

圖1 GYFY-144 B1.3 全干式光纜截面圖

圖2 GYFY-144 B1.3 全干式光纜縱面圖

2.2全干式光纜性能測試

本文全干式光纜GYFY-144 B1.3和GYFY-36 B1.3依照YD/T 901-2009的要求和GB/T 7424.2-2008測試方法進(jìn)行全性能測試，其全性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，具體見表1。

表1 GYFY-144 B1.3和GYFY-36 B1.3光纜機(jī)械性能和環(huán)境性能測試結(jié)果

3.應(yīng)用案例

本文選用的全干式非金屬光纜，具有防雷電、免接地、快速接入等特點(diǎn)，在江蘇電信新建接入網(wǎng)工程中試點(diǎn)。從接續(xù)時(shí)間、熔接損耗兩個(gè)方面與普通油膏填充式光纜進(jìn)行對比。接續(xù)時(shí)光纖準(zhǔn)備時(shí)間，全干式光纜可以節(jié)省60%；熔接損耗與普通油膏填充式相當(dāng)。但由于全干式光纜免去擦拭溶劑，避免了對光纖涂層的損傷，使得接續(xù)更加安全可靠。

3.1工程條件及安裝現(xiàn)場

全干式非金屬光纜的工程安裝條件如下：

·光纜線路：啟東市濱海園區(qū)主干光纜，使用了2盤GYFY-144 B1.3，共計(jì)6.39km，使用了一盤GYFY-36 B1.3，2.27km。

·安裝方式：管道敷設(shè)。

·安裝使用的工具及設(shè)備，與普通光纜安裝時(shí)使用的工具和熔接設(shè)備一樣，操作方式一致，無需額外的培訓(xùn)指導(dǎo)。光纜中放置了撕裂繩，更加方便開剝護(hù)套。

·圖3是全干式非金屬光纜穿管入戶，與普通光纜相比，更加輕便。圖4是光纜接續(xù)，全干式光纜無纖膏和無纜膏，無需擦拭，方便裸手操作。

圖3 全干式光纜穿管敷設(shè)

圖4 全干式光纜接續(xù)

3.2接續(xù)準(zhǔn)備時(shí)間對比

全干式光纜沒有粘稠的油膏，在接續(xù)過程中免去了擦拭油膏的時(shí)間，從護(hù)套開剝、去除扎紗、套光纖保護(hù)管（先將松套管穿入保護(hù)軟管，再去除松套管）、去除光纖表面油膏，全干式光纜GYFY-144芯與普通油膏填充式GYTA-144芯相比，光纖準(zhǔn)備時(shí)間可將節(jié)省60%，具體如圖5所列。

圖5 全干式GYFY-144芯與油膏填充式GYTA-144芯光纖準(zhǔn)備時(shí)間對比

3.3熔接損耗

全干式光纜由于沒有纖膏，光纖表面更加潔凈，在熔接光纖時(shí)，更容易操作，光纖熔接損耗與傳統(tǒng)油膏填充式光纜水平相當(dāng)，本次使用的GYFY-144芯熔接損耗見圖6，熔接頭損耗平均值0.027dB，最大值小于等于0.05dB，符合并優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖6 GYFY-144B1.3 光纖熔接損耗直方圖

普通油膏填充式光纜接續(xù)時(shí)需要使用溶劑和易耗品擦除油膏，通常擦除油膏的溶劑對光纖涂層產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害，導(dǎo)致接頭盒中的光纖容易脆化，影響使用壽命。全干式光纜免去了擦拭油膏的溶劑，提高了接頭的可靠性，同時(shí)免去了擦拭用的易耗品，對環(huán)境更友好。

3.總結(jié)

全干式光纜在北美和日本等地區(qū)大規(guī)模商用已經(jīng)十多年了，沒有任何報(bào)道因阻水材料出現(xiàn)問題，且自2015年以來，北美和日本99%以上使用全干式光纜，隨著光纖芯數(shù)的增大、光纖接續(xù)量的劇增，全干式光纜的高效熔接優(yōu)勢更加突顯出來。全干式光纜與現(xiàn)有普通油膏填充式光纜能夠無縫接軌，無需增加或更改任何的操作。在接續(xù)過程中，由于免去了擦拭油膏的工序，節(jié)省了60%的光纖準(zhǔn)備時(shí)間；不需要溶劑清潔，保護(hù)了光纖涂層，使得熔接接頭更加安全可靠；不需要使用擦拭紙或棉球，減少對環(huán)境的污染，這與我國提倡的綠色環(huán)保主題相一致。

此外，我國是光纖光纜的生產(chǎn)大國，全球一半以上的光纜在中國制造，隨著國內(nèi)市場的飽和，勢必面臨走出去的局面，與國際接軌，是全干式光纜另一推動(dòng)力。

綜上所述，全干式光纜將成為光纜發(fā)展的趨勢。

4.感謝

感謝江蘇電信省公司和南通分公司所有為本試點(diǎn)項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)的人員，感謝成都康寧所有為全干式光纜做出貢獻(xiàn)的人員。

參考文獻(xiàn)

【1】Catherina L. Tedder, Christopher M. Quinn, David A. Seddon, Mike Ellwanger.  The Reliability of Completely Dry Gel-free Optical Cables. The 61st International Wire & Cable Symposium, 466-471(2012)