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自1990年烏魯木齊至吐魯番的光纜開(kāi)通后，在新疆，光纜已經(jīng)有了17年的實(shí)際應(yīng)用。但隨著使用年限的增長(zhǎng)，這些光纜的質(zhì)量已呈不斷下降的趨勢(shì)，光纖老化現(xiàn)象有所加重。
一、光纖、光纜相關(guān)老化現(xiàn)象
新疆的光纜老化現(xiàn)象多表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1．接頭盒：防水密封膠老化，熱縮套管老化破裂，致使接頭盒內(nèi)出現(xiàn)濕氣及滲水現(xiàn)象；光纖涂敷層老化，致使光纖變形，柔韌性降低；光纜加強(qiáng)芯銹斷。
2．纖芯：纖芯涂覆層老化脫落、辨別困難，出現(xiàn)制作光纖端面時(shí)不易切割、切割不齊等現(xiàn)象。由于新疆無(wú)人中繼站溫差較大，造成尾纖外皮老化僵硬形成衰減。纖芯質(zhì)量劣化，割接或搶修時(shí)接續(xù)困難、接續(xù)損耗大（甚至在0.5dB以上）。線路光纖衰減逐年增加，部分上世紀(jì)90年代的光纜衰減比當(dāng)初竣工時(shí)要大0.05～0.08dB/km。光纖變脆，近年來(lái)自然斷纖造成系統(tǒng)中斷的次數(shù)有增加的趨勢(shì)。
3．光纜：部分地區(qū)的高鹽堿對(duì)光纜金屬外護(hù)套腐蝕嚴(yán)重，造成金屬護(hù)套對(duì)地絕緣電阻不合格。纜內(nèi)加強(qiáng)芯伸長(zhǎng)/縮短、塑料束管收縮、光纖收縮；外護(hù)套表層變硬、收縮，尺碼部分模糊不清，填充油成膏狀凝固，利用縱向開(kāi)剝器進(jìn)行外護(hù)套開(kāi)剝時(shí)出現(xiàn)開(kāi)打滑、外皮脫落等老化現(xiàn)象。
二、光纖老化的決定因素
新疆在用光纜線路使用的都是單模光纖，以下就單模光纖的幾何、光學(xué)、傳輸、機(jī)械、溫度5類(lèi)實(shí)時(shí)特性參數(shù)進(jìn)行歸類(lèi)分析。
1．光纖的幾何、光學(xué)特性。包層直徑、不圓度、模場(chǎng)直徑等主要是在光纖設(shè)計(jì)及制造工藝中確定，在光纜使用及維護(hù)過(guò)程中這些性能一般不會(huì)發(fā)生變化。
2．光纖傳輸特性包括損耗、材料色散、極化模式色散等。單模光纖材料色散指標(biāo)由光纖材料、生產(chǎn)工藝決定（注：新疆在1994年以前投產(chǎn)的早期光纖材料色散不能保證，1995年以后投產(chǎn)的光纖在使用過(guò)程中一般不會(huì)有很大的色散改變），材料色散也可以通過(guò)色散補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行一定的克服。
3．光纖機(jī)械特性與光纖長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性和壽命有關(guān)。
4．光纖溫度特性指不同溫、濕度環(huán)境下，光纖質(zhì)量變化情況。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，光纖的性能要有高度的溫度穩(wěn)定性，在一定的溫度范圍內(nèi)損耗的變化應(yīng)能保持在要求的范圍內(nèi)。潮濕的環(huán)境對(duì)光纖的影響也同樣不可忽視，在光纖傳輸?shù)?310nm窗口和1550nm傳輸窗口之間存在著一個(gè)羥基吸收峰�！傲u基”即氫氧基，水的長(zhǎng)期浸入會(huì)使光纜中的光纖衰耗明顯增大，在1550nm波長(zhǎng)上的衰耗表現(xiàn)尤其明顯。具體如圖1所示。
5．光纖的機(jī)械特性、溫度特性會(huì)隨著光纖應(yīng)力變化、溫濕度環(huán)境等不同而發(fā)生改變。這些因素變化又直接影響著光纖傳輸特性的變化，從而影響光纖的業(yè)務(wù)承載能力。我們?cè)趯?duì)新疆已影響業(yè)務(wù)的接頭（大衰耗）進(jìn)行傳輸特性的整治中，多次發(fā)現(xiàn)接頭盒進(jìn)水的現(xiàn)象，不僅光纖涂覆層多有脫落，而且光纖纖芯脆化，即使輕微的動(dòng)作也容易使其脆折。
三、光纜質(zhì)量的影響因素
光纜的性能主要由其傳輸、機(jī)械和溫度性能構(gòu)成，衰耗、色散、極化模式色散等是光纜可用性的衡量指標(biāo)。光纜傳輸性能取決于光纖的傳輸特性；光纜的機(jī)械性能、溫度性能取決于光纜所選結(jié)構(gòu)和材料的好壞，這些將直接決定著光纜的使用壽命。同時(shí)，成纜時(shí)光纜中光纖余長(zhǎng)的控制，塑料束管、涂覆層、PE內(nèi)外護(hù)套等成纜基本材料可靠的線膨脹系數(shù)，光纜結(jié)構(gòu)的緊湊性等都可能受到溫度的影響繼而影響到光纜的質(zhì)量及使用壽命。
影響光纜長(zhǎng)期使用的因素可以分為內(nèi)部因素和外部因素。如圖2所示。
由圖可以看出，光纜自身的結(jié)構(gòu)、材料的長(zhǎng)期質(zhì)量特性是影響光纜老化的主要內(nèi)部因素，這些可以通過(guò)光纜機(jī)械特性和溫度特性的改變體現(xiàn)出來(lái)。
光纜的外部因素是指光纜使用的自然環(huán)境和維護(hù)狀況，外部環(huán)境對(duì)光纜質(zhì)量的影響是長(zhǎng)期且動(dòng)態(tài)變化的積累過(guò)程，最終以光纜使用狀態(tài)的改變體現(xiàn)出來(lái)，如衰耗增大、斷纖等。在實(shí)際的使用過(guò)程中，外部因素對(duì)光纜的實(shí)際業(yè)務(wù)提供能力、使用壽命有著重要的影響。
對(duì)光纜長(zhǎng)期特性產(chǎn)生影響的外部因素主要有自然環(huán)境和維護(hù)狀況兩方面。自然因素可大致分成敷設(shè)方式（直埋、架空、管道）、防潮防水、溫差變化、環(huán)境（土壤、水）腐蝕性、蟲(chóng)蟻鼠害、雷擊災(zāi)害等。而新疆地區(qū)的氣候恰恰屬于比較極端的氣候條件，冬夏地面溫差可高達(dá)70～80℃，因此，維護(hù)中不得不考慮由于溫度的大幅度變化而造成的對(duì)光纖不當(dāng)?shù)膫?cè)壓力，以免影響光纖的損耗。從維護(hù)角度看，影響光纜質(zhì)量的主要因素為外力損傷、接頭質(zhì)量等。此外，日常維護(hù)組織、線路巡查、外力施工盯防等工作也是保證光纜質(zhì)量的重要措施。
四、新疆光纜現(xiàn)狀分析
為獲取光纜的具體運(yùn)行狀態(tài)信息，我們對(duì)烏魯木齊至吐魯番、蘭州至烏魯木齊（新疆段）、烏魯木齊至霍爾果斯、第二出疆（新疆段）、南疆環(huán)路以及建成較早的部分本地網(wǎng)段落共計(jì)2000余公里光纜進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)摸底調(diào)研和測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容包括光纜衰耗、衰耗系數(shù)、極化模式色散三個(gè)指標(biāo)。并對(duì)光纜質(zhì)量、常見(jiàn)故障記錄、故障多發(fā)段落的自然環(huán)境等進(jìn)行了數(shù)據(jù)收集。
1．外界環(huán)境因素依然是造成光纜故障的最主要原因，光纜故障中老化故障所占比重各不相同，常見(jiàn)老化引起的故障現(xiàn)象也有明顯差異。如表1所示。
雖然直接由光纜老化引起的故障所占比重不大，但不可忽視的是光纜老化是故障的長(zhǎng)期誘因之一，且故障帶來(lái)的光纜熔接點(diǎn)增多。
2．以烏魯木齊至霍爾果斯、第二出疆、南疆三條光纜為例，三條光纜均為澳大利亞澳利公司進(jìn)口光纜，建設(shè)年代分別為：南疆1996年，第二出疆1998年、烏魯木齊至霍爾果斯1995年（均為G.652纖芯）。我們?cè)谶@三條電纜中各選擇了有代表性的一個(gè)中繼段落，將1999年到2005年纖芯衰耗的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。分析結(jié)果顯示，衰耗系數(shù)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)，呈明顯的增大趨勢(shì)。
3．對(duì)測(cè)試段落中所有的G.652纖芯光纜按照使用時(shí)間排序，其衰耗、PMD（偏振模色散）測(cè)試指標(biāo)如圖3所示，可以看出衰耗系數(shù)隨著光纜使用年限的降低存在明顯的下降趨勢(shì)，平均熔接損耗也呈下降趨勢(shì)，PMD指標(biāo)則無(wú)趨勢(shì)可循。通過(guò)對(duì)新疆大部分具有代表性光纜線路PMD的測(cè)試分析，我們發(fā)現(xiàn)1995年以后投產(chǎn)的光纜線路基本可滿足10Gbit/s及其以上系統(tǒng)的傳輸要求，1995年以前投產(chǎn)的部分國(guó)產(chǎn)光纜線路情況則不太樂(lè)觀。
4．對(duì)處于不同衰耗系數(shù)等級(jí)的干線段落的使用年限進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：大部分光纜衰耗小于0.25dB/km，84％段落衰耗小于0.275dB/km。0.275～0.4dB/km的段落占12％，均為使用8年以上光纜線路。衰耗系數(shù)大于0.4dB/km的段落占4％，均為使用10年以上光纜。這些測(cè)試?yán)w芯基本處于不可用閑置狀態(tài)，只能開(kāi)通低速率SDH傳輸設(shè)備，線路處在待報(bào)廢狀態(tài)。
從上述資料和數(shù)據(jù)分析可以看出，材料、環(huán)境、維護(hù)三方面的因素共同影響光纜、纖芯的質(zhì)量特性，并最終體現(xiàn)在光纖的傳輸特性上面。光纜的傳輸指標(biāo)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到，但材料、環(huán)境和維護(hù)的因素就很難定量衡量，只能通過(guò)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的積累進(jìn)行考察。
五、如何應(yīng)對(duì)光纜老化
1．建立光纜老化程度評(píng)估指標(biāo)體系
光纜質(zhì)量變化是一個(gè)長(zhǎng)期的、動(dòng)態(tài)的、漸變的過(guò)程。根據(jù)系統(tǒng)分析的原理和層次分析方法，結(jié)合光纜的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行摸底、調(diào)研、分析，并結(jié)合光纖、光纜自身特性和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)實(shí)際工作建立光纜老化程度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是必要的。
通過(guò)對(duì)新疆光纜的分析，我們得出影響光纜特性的因素。如圖4所示。
�。�1）光纜材料指標(biāo)
光纜的材料指標(biāo)可分成機(jī)械和環(huán)境性能指標(biāo)，其驗(yàn)收測(cè)試是光纜工程的重要直接測(cè)試內(nèi)容。考慮到光纜材料指標(biāo)可衡量的要求，老化特性也可以直接通過(guò)對(duì)光纜的機(jī)械、環(huán)境性能測(cè)試反應(yīng)出來(lái)。
�。�2）光纜環(huán)境指標(biāo)
環(huán)境腐蝕性：因外界化學(xué)、電化學(xué)等的作用而造成的光纜腐蝕。地下光纜腐蝕程度可用土壤電阻率、土壤PH值等衡量。新疆的土壤鹽堿度較大，因此不建議采用鋁護(hù)套結(jié)構(gòu)光纜，而推薦鋼護(hù)套結(jié)構(gòu)光纜。
自然災(zāi)害：新疆氣候條件、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多樣，不同地區(qū)常見(jiàn)自然災(zāi)害情況各不相同。這里將不同地區(qū)常見(jiàn)自然災(zāi)害危害定性分為高、中、低三級(jí)。表2對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境下常見(jiàn)自然災(zāi)害進(jìn)行了簡(jiǎn)單列舉。
鼠蟻等危害：新疆多年來(lái)未發(fā)生鼠蟻等直接危害光纜的現(xiàn)象。根據(jù)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，新疆境內(nèi)一般只有旱獺能打洞到80cm以下，野外光纜埋深一般均在100cm以下。但我們對(duì)旱獺打洞對(duì)光纜啃咬的可能性仍然需要防范。
�。�3）光纜維護(hù)指標(biāo)
光纜使用年限。光纜使用年限是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。參照現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分布情況，我們將不同使用年限光纜老化的可能性分為高、中、低三個(gè)檔次：使用年限在8年以下為低；年限在8～10年為中；使用年限大于10年則為高。
光纜接頭熔接質(zhì)量。一般光纜廠商都要求所供光纜中的任意兩根光纖在工廠條件下1550nm波長(zhǎng)的熔接損耗應(yīng)滿足：平均值≤0.05dB，最大值≤0.10dB。在考察光纜接頭熔接質(zhì)量時(shí)，通常以光纜平均熔接損耗來(lái)衡量。我們將光纜平均熔接損耗分為高、中、低三檔：平均熔接損耗≤0.05dB為低；0.05～0.1dB為中；大于0.1dB為高。
光纜接頭盒質(zhì)量。光纜接頭盒是對(duì)光纖熔接點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)的重要設(shè)施。接頭盒張力、壓力、密封、沖擊、工作溫度、光纖盤(pán)留、對(duì)地絕緣是決定接頭盒質(zhì)量的主要因素。
光纜維護(hù)狀況。光纜維護(hù)狀況是光纜老化中的“人”為因素。高水平的維護(hù)能力可以延緩光纜質(zhì)量的劣化趨勢(shì)，通過(guò)接頭改造、線路優(yōu)化等主動(dòng)維護(hù)工作還可以提高光纜線路質(zhì)量。維護(hù)能力可以從維護(hù)隊(duì)伍建設(shè)、維護(hù)管理制度是否完善、維護(hù)作業(yè)規(guī)范化程度、光纜維護(hù)等級(jí)、維護(hù)隊(duì)伍技術(shù)水平等方面進(jìn)行衡量。
�。�4）建議使用的光纜老化程度評(píng)估方法
通過(guò)多年的維護(hù)和摸索調(diào)研，我們提出一個(gè)光纜老化程度評(píng)估模型（OFAEMOpticalFiberAging Evaluation Model）。OFAEM由光纜評(píng)估維度、評(píng)估指標(biāo)權(quán)值分配及老化程度計(jì)算方法三部分內(nèi)容組成。
�、僭u(píng)估維度
鋪設(shè)方式：直埋、架空、管道、水底、海底。
地理環(huán)境：沙漠戈壁、高寒高原（凍土）、強(qiáng)風(fēng)地帶、普通山地（山麓邊緣）、普通平原、其他。
纖芯類(lèi)型：G652、G655、G653。
光纜型號(hào)：GYTA、GYTS等。
�、谠u(píng)估指標(biāo)權(quán)值分配
根據(jù)光纜型號(hào)、自然環(huán)境、纖芯類(lèi)型、敷設(shè)方式進(jìn)行評(píng)估分類(lèi)，對(duì)不同評(píng)估類(lèi)型采用不同權(quán)值分配方案。光纜老化程度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，各指標(biāo)權(quán)值之和為1，最終評(píng)價(jià)值范圍為0～3。具體等級(jí)劃分為：0～1為輕微老化；1～2為中度老化；2～3為嚴(yán)重老化。對(duì)于不同老化等級(jí)的段落，光纜維護(hù)部門(mén)可采取相應(yīng)維護(hù)措施，延續(xù)光纜壽命。
輕微老化：根據(jù)光纜段落指標(biāo)情況，分析光纜老化主要因素，通過(guò)路由優(yōu)化、接頭質(zhì)量整治等措施改善光纜傳輸指標(biāo)，延緩光纜老化趨勢(shì)。
中度老化：針對(duì)光纜老化的具體情況，改善老化引起的傳輸質(zhì)量劣化現(xiàn)狀，做好承載光纜線路的保護(hù)調(diào)度方案。
嚴(yán)重老化：視光纜具體情況進(jìn)行重點(diǎn)段落維護(hù)，提高光纜質(zhì)量監(jiān)控等級(jí)，保證業(yè)務(wù)的第二路由保護(hù)，必要時(shí)可以考慮退網(wǎng)處理。
�、劾匣潭仍u(píng)估計(jì)算方法
A．按照評(píng)估維度劃分對(duì)待評(píng)估的光纜進(jìn)行歸類(lèi)，選用不同評(píng)估維度指標(biāo)權(quán)值分配方案。
B．對(duì)待評(píng)估光纜線路現(xiàn)場(chǎng)取樣，進(jìn)行光纜機(jī)械特性、環(huán)境特性的定量測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果評(píng)定指標(biāo)老化等級(jí)。
C．對(duì)待評(píng)估光纜段落進(jìn)行調(diào)研和衰耗測(cè)試，對(duì)光纜線路用自然環(huán)境、熔接衰耗、接頭盒質(zhì)量等進(jìn)行評(píng)定，確定自然環(huán)境、維護(hù)狀況指標(biāo)老化程度等級(jí)。
D．對(duì)所定級(jí)別分別計(jì)分，老化程度高、中、低分別記作3、2、1分。
E．由下式計(jì)算光纜老化程度分值:N=∑XiWi/∑Wi
式中：N—光纜老化程度綜合分值；Xi—各評(píng)估指標(biāo)老化分值；Wi為與Xi相應(yīng)的權(quán)重值。
2．光纜老化的解決途徑
對(duì)于光纜老化，可以通過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)、維護(hù)管理來(lái)減緩其老化速度。
�。�1）合理的替換、遷改光纜線路
對(duì)于受洪水、地震、山體滑坡、凍土涌動(dòng)、土壤環(huán)境腐蝕性嚴(yán)重的線路，在適當(dāng)考慮溫度環(huán)境、風(fēng)力因素的情況下可以考慮直埋改架空；對(duì)于部分老化嚴(yán)重段落可以考慮更換光纜；通過(guò)光纜金屬外護(hù)套對(duì)地絕緣測(cè)試指標(biāo)以及對(duì)比光纜熔接損耗，分析接頭盒密閉情況，及時(shí)改造或者更換接頭盒。
�。�2）日常維護(hù)數(shù)據(jù)收集對(duì)比指導(dǎo)日常維護(hù)作業(yè)
日常維護(hù)數(shù)據(jù)收集包括光纜段落名稱、光纜建設(shè)年份、纖芯類(lèi)型、生產(chǎn)廠家、光纜型號(hào)、竣工測(cè)試記錄、業(yè)務(wù)開(kāi)通測(cè)試記錄、歷年維護(hù)測(cè)試記錄及光纜障礙排查歷史記錄等。在割接、遷改施工時(shí)盡量根據(jù)以上的日常維護(hù)數(shù)據(jù)采用同廠同型號(hào)甚至同批次光纜，以避免光纖不匹配的現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)也可以降低熔接損耗。
�。�3）建立光纜老化預(yù)警機(jī)制
通過(guò)已發(fā)現(xiàn)的光纜老化現(xiàn)象及原因，對(duì)所維護(hù)的光纜建立預(yù)警機(jī)制，以指導(dǎo)日常維護(hù)工作。
�。�4）實(shí)驗(yàn)室測(cè)試驗(yàn)證
根據(jù)光纜維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)及摸底取樣情況，積極聯(lián)系國(guó)內(nèi)大型生產(chǎn)廠家安排進(jìn)行光纜機(jī)械性能和環(huán)境性能的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，判定每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的老化等級(jí)，并據(jù)此得出相應(yīng)的維護(hù)意見(jiàn)以及建設(shè)建議。
作者：
李耿 新疆電信有限公司長(zhǎng)途傳輸局
李輝 中國(guó)電信集團(tuán)傳送網(wǎng)運(yùn)維支撐中心
丁暉 新疆電信有限公司長(zhǎng)途傳輸局
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