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自1990年烏魯木齊至吐魯番的光纜開通后，在新疆，光纜已經(jīng)有了17年的實際應(yīng)用。但隨著使用年限的增長，這些光纜的質(zhì)量已呈不斷下降的趨勢，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)制作光纖端面時不易切割、切割不齊等現(xiàn)象。由于新疆無人中繼站溫差較大，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)初竣工時要大0.05～0.08dB/km。光纖變脆，近年來自然斷纖造成系統(tǒng)中斷的次數(shù)有增加的趨勢。
3．光纜：部分地區(qū)的高鹽堿對光纜金屬外護套腐蝕嚴(yán)重，造成金屬護套對地絕緣電阻不合格。纜內(nèi)加強芯伸長/縮短、塑料束管收縮、光纖收縮；外護套表層變硬、收縮，尺碼部分模糊不清，填充油成膏狀凝固，利用縱向開剝器進行外護套開剝時出現(xiàn)開打滑、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、機械、溫度5類實時特性參數(shù)進行歸類分析。
1．光纖的幾何、光學(xué)特性。包層直徑、不圓度、模場直徑等主要是在光纖設(shè)計及制造工藝中確定，在光纜使用及維護過程中這些性能一般不會發(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)的光纖在使用過程中一般不會有很大的色散改變），材料色散也可以通過色散補償技術(shù)進行一定的克服。
3．光纖機械特性與光纖長期使用的穩(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羥基吸收峰。“羥基”即氫氧基，水的長期浸入會使光纜中的光纖衰耗明顯增大，在1550nm波長上的衰耗表現(xiàn)尤其明顯。具體如圖1所示。
5．光纖的機械特性、溫度特性會隨著光纖應(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。我們在對新疆已影響業(yè)務(wù)的接頭（大衰耗）進行傳輸特性的整治中，多次發(fā)現(xiàn)接頭盒進水的現(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，成纜時光纜中光纖余長的控制，塑料束管、涂覆層、PE內(nèi)外護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，這些可以通過光纜機械特性和溫度特性的改變體現(xiàn)出來。
光纜的外部因素是指光纜使用的自然環(huán)境和維護狀況，外部環(huán)境對光纜質(zhì)量的影響是長期且動態(tài)變化的積累過程，最終以光纜使用狀態(tài)的改變體現(xiàn)出來，如衰耗增大、斷纖等。在實際的使用過程中，外部因素對光纜的實際業(yè)務(wù)提供能力、使用壽命有著重要的影響。
對光纜長期特性產(chǎn)生影響的外部因素主要有自然環(huán)境和維護狀況兩方面。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70～80℃，因此，維護中不得不考慮由于溫度的大幅度變化而造成的對光纖不當(dāng)?shù)膫?cè)壓力，以免影響光纖的損耗。從維護角度看，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行狀態(tài)信息，我們對烏魯木齊至吐魯番、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2000余公里光纜進行了現(xiàn)場摸底調(diào)研和測試。測試內(nèi)容包括光纜衰耗、衰耗系數(shù)、極化模式色散三個指標(biāo)。并對光纜質(zhì)量、常見故障記錄、故障多發(fā)段落的自然環(huán)境等進行了數(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期誘因之一，且故障帶來的光纜熔接點增多。
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）。我們在這三條電纜中各選擇了有代表性的一個中繼段落，將1999年到2005年纖芯衰耗的測試數(shù)據(jù)進行了分析。分析結(jié)果顯示，衰耗系數(shù)隨使用時間的延長，呈明顯的增大趨勢。
3．對測試段落中所有的G.652纖芯光纜按照使用時間排序，其衰耗、PMD（偏振模色散）測試指標(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，平均熔接損耗也呈下降趨勢，PMD指標(biāo)則無趨勢可循。通過對新疆大部分具有代表性光纜線路PMD的測試分析，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)的部分國產(chǎn)光纜線路情況則不太樂觀。
4．對處于不同衰耗系數(shù)等級的干線段落的使用年限進行分析發(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。這些測試?yán)w芯基本處于不可用閑置狀態(tài)，只能開通低速率SDH傳輸設(shè)備，線路處在待報廢狀態(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)可以通過現(xiàn)場測試得到，但材料、環(huán)境和維護的因素就很難定量衡量，只能通過維護經(jīng)驗的積累進行考察。
五、如何應(yīng)對光纜老化
1．建立光纜老化程度評估指標(biāo)體系
光纜質(zhì)量變化是一個長期的、動態(tài)的、漸變的過程。根據(jù)系統(tǒng)分析的原理和層次分析方法，結(jié)合光纜的運行現(xiàn)狀進行摸底、調(diào)研、分析，并結(jié)合光纖、光纜自身特性和現(xiàn)場維護實際工作建立光纜老化程度評價指標(biāo)體系是必要的。
通過對新疆光纜的分析，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)可分成機械和環(huán)境性能指標(biāo)，其驗收測試是光纜工程的重要直接測試內(nèi)容�？紤]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對光纜的機械、環(huán)境性能測試反應(yīng)出來。
（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套結(jié)構(gòu)光纜，而推薦鋼護套結(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)常見自然災(zāi)害情況各不相同。這里將不同地區(qū)常見自然災(zāi)害危害定性分為高、中、低三級。表2對不同地質(zhì)環(huán)境下常見自然災(zāi)害進行了簡單列舉。
鼠蟻等危害：新疆多年來未發(fā)生鼠蟻等直接危害光纜的現(xiàn)象。根據(jù)維護經(jīng)驗，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。但我們對旱獺打洞對光纜啃咬的可能性仍然需要防范。
（3）光纜維護指標(biāo)
光纜使用年限。光纜使用年限是一個非常重要的指標(biāo)。參照現(xiàn)場測試數(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，通常以光纜平均熔接損耗來衡量。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。光纜接頭盒是對光纖熔接點進行保護的重要設(shè)施。接頭盒張力、壓力、密封、沖擊、工作溫度、光纖盤留、對地絕緣是決定接頭盒質(zhì)量的主要因素。
光纜維護狀況。光纜維護狀況是光纜老化中的“人”為因素。高水平的維護能力可以延緩光纜質(zhì)量的劣化趨勢，通過接頭改造、線路優(yōu)化等主動維護工作還可以提高光纜線路質(zhì)量。維護能力可以從維護隊伍建設(shè)、維護管理制度是否完善、維護作業(yè)規(guī)范化程度、光纜維護等級、維護隊伍技術(shù)水平等方面進行衡量。
（4）建議使用的光纜老化程度評估方法
通過多年的維護和摸索調(diào)研，我們提出一個光纜老化程度評估模型（OFAEMOpticalFiberAging Evaluation Model）。OFAEM由光纜評估維度、評估指標(biāo)權(quán)值分配及老化程度計算方法三部分內(nèi)容組成。
①評估維度
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）、強風(fēng)地帶、普通山地（山麓邊緣）、普通平原、其他。
纖芯類型：G652、G655、G653。
光纜型號：GYTA、GYTS等。
②評估指標(biāo)權(quán)值分配
根據(jù)光纜型號、自然環(huán)境、纖芯類型、敷設(shè)方式進行評估分類，對不同評估類型采用不同權(quán)值分配方案。光纜老化程度評價指標(biāo)體系中，各指標(biāo)權(quán)值之和為1，最終評價值范圍為0～3。具體等級劃分為：0～1為輕微老化；1～2為中度老化；2～3為嚴(yán)重老化。對于不同老化等級的段落，光纜維護部門可采取相應(yīng)維護措施，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。
中度老化：針對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調(diào)度方案。
嚴(yán)重老化：視光纜具體情況進行重點段落維護，提高光纜質(zhì)量監(jiān)控等級，保證業(yè)務(wù)的第二路由保護，必要時可以考慮退網(wǎng)處理。
③老化程度評估計算方法
A．按照評估維度劃分對待評估的光纜進行歸類，選用不同評估維度指標(biāo)權(quán)值分配方案。
B．對待評估光纜線路現(xiàn)場取樣，進行光纜機械特性、環(huán)境特性的定量測試，根據(jù)測試結(jié)果評定指標(biāo)老化等級。
C．對待評估光纜段落進行調(diào)研和衰耗測試，對光纜線路用自然環(huán)境、熔接衰耗、接頭盒質(zhì)量等進行評定，確定自然環(huán)境、維護狀況指標(biāo)老化程度等級。
D．對所定級別分別計分，老化程度高、中、低分別記作3、2、1分。
E．由下式計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
對于光纜老化，可以通過嚴(yán)格的技術(shù)、維護管理來減緩其老化速度。
（1）合理的替換、遷改光纜線路
對于受洪水、地震、山體滑坡、凍土涌動、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；對于部分老化嚴(yán)重段落可以考慮更換光纜；通過光纜金屬外護套對地絕緣測試指標(biāo)以及對比光纜熔接損耗，分析接頭盒密閉情況，及時改造或者更換接頭盒。
（2）日常維護數(shù)據(jù)收集對比指導(dǎo)日常維護作業(yè)
日常維護數(shù)據(jù)收集包括光纜段落名稱、光纜建設(shè)年份、纖芯類型、生產(chǎn)廠家、光纜型號、竣工測試記錄、業(yè)務(wù)開通測試記錄、歷年維護測試記錄及光纜障礙排查歷史記錄等。在割接、遷改施工時盡量根據(jù)以上的日常維護數(shù)據(jù)采用同廠同型號甚至同批次光纜，以避免光纖不匹配的現(xiàn)象發(fā)生，同時也可以降低熔接損耗。
（3）建立光纜老化預(yù)警機制
通過已發(fā)現(xiàn)的光纜老化現(xiàn)象及原因，對所維護的光纜建立預(yù)警機制，以指導(dǎo)日常維護工作。
（4）實驗室測試驗證
根據(jù)光纜維護現(xiàn)場及摸底取樣情況，積極聯(lián)系國內(nèi)大型生產(chǎn)廠家安排進行光纜機械性能和環(huán)境性能的實驗室測試，判定每個測試項目的老化等級，并據(jù)此得出相應(yīng)的維護意見以及建設(shè)建議。
