中心束管式光缆的可靠性调研

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1、中心束管式光缆的可靠性调研(2005-04-2909:51:14)背景介绍中心束管式光缆是上个世纪80年代随着光纤衰减水平的降低，光纤使用得以普及后，发展起来的一种新型光缆结构。光缆应用场所经历了从核心网到城域网、接入网的发展过程，未来将继续向着光纤到户的发展。光缆的发展无论是从材料选择、结构优化、制造工艺方面，还是从应用环境、铺设方式等方面都得到了长足的发展。经过十多年的生产与现场应用，目前中心束管与层绞式和骨架式并列为三种主要的光缆结构形式。中心束管式光缆九十年代初从美国进口在中国使用，1993年引进制造技术在北京建厂，至今有十多年的时间。为了

2、考查中心束管式光缆在中国地区的使用情况，选择了三个有代表性的地区，冬季寒冷的黑龙江地区，夏季炎热潮湿的广东沿海地区及高海拔的西藏地区，2003年秋季对这三个地区的中心束管式光缆使用情况进行了调研。中心束管式光缆设计理念1、产品设计简介：因为光纤质地纤细易断，光缆的结构必须最大限度的满足保护光纤的需求，并且易于施工。有别于由通讯电缆转化而来的层绞式光缆，中心束管式光缆是专门根据光纤特性而设计的缆型，束管式光缆把光纤置于束管的中间，并在束管内注入油膏，使光纤自由的悬浮在缆芯的中间，光纤完全与空气和水隔离，且光纤在芯管内的自由空间大，能很好地缓解光纤的应

3、力及减少微弯损耗，对光纤保护最好。这种缆光纤密度极高，结构紧凑；具有抗压抗拉性强、热收缩性小的特点，有效避免缆中光纤受力，从而保证光纤具有良好的光学传输性能、机械和温度性能等特点。这种光缆结构设计是美国贝尔试验室的一项专利发明，1990年该光缆在美国荣获工业界优秀设计奖，这表明了其设计的合理性和先进性(光缆结构如图一示)。图一：光缆结构图2、光缆应变，光纤应变，光纤余长及光纤损耗的关系光纤光缆应变是指光缆的在一定拉力作用的伸长率，典型的光纤应变，光缆应变与拉力之间的关系如下图：图二：光缆拉伸应变曲线由于光缆在做拉伸试验过程中光缆所有的构件包括光纤一

4、同伸长，由于在允许应力下，光缆衣、及光纤应变在弹性范围内，由上图可知：光纤余长efe(FiberExcessLength,%)=光缆应变ec(CableStrain,%)-光纤应变ef(FiberStrain,%)或efe=ec-ef所以光纤的余长的确定可以根据光缆的抗拉性能及光纤允许的应变来确定。一般来说，光纤所光纤的允许应变一般可据光缆的应用场合定，其原则是光纤的应变不应引起光纤损耗的增加(小于0.05db为宜)同时不影响光纤的长期寿命及可靠性（光纤的最大应变小于0.2%~0.4%），如果光缆的抗拉性能越强，光纤的余长可以做到小些。反之，在光缆

5、允许的应变预知的前提下(在知光缆可预期的光缆受力下，或已知的光缆系列产品中一般可知允许受力及光缆应变)，则由制程中光纤的余长控制可由允许的光纤应变而确定。当然,如果知道光纤允许的应变及光纤余长,便可知光缆的允许应变,据此便可设计光缆的结构与光缆加强单元。实施调研一、光缆的传输性能随着光传送网向更高速率、更大容量、更长距离方向发展，光纤通信不同层次网络对光纤要求不尽相同，如核心网光纤性能要求色散、色散斜率、非线性效应等；城域网光纤性能则更重视工作波长范围；局域网光纤性能强调的是工作带宽和接续成本。在工程验收及实际运维时用户比较关心和常做的测试是光纤的

6、衰减系数，现场收集到的光纤衰减实测值如图二示。黑龙江直埋光缆的使用时间最长达7年，每年光纤都要经过严寒的冬天，再过渡到凉爽的夏天这样温度循环。从测试所得到的光纤衰减数据，光缆的测试数据非常好，包含接头衰减。广东地区被测试管道光缆已使用3～10年，在整个使用过程中没有出现过损耗异常的现象，所有数据均为包含熔接点的全程平均衰减。西藏地区线路要求光缆衰减值不大于0.22dB/km@1550nm，接头衰减值不大于0.08dB/km。西藏地区没有看到不合格的线路测试运维记录，如现场实测50KM的光缆衰减系数仅为0.195dB。图三：现场测试的光纤衰减值从上图

7、中可以看到随着使用年头的增中，光纤的衰减增加的并不多，尽管有的光纤使用已超过10年，但是无论是散纤还是带状光缆，光纤的衰减值都满足相关标准的要求：1310/1550nm￡0.40/0.30dB/km，而实测的平均值仅为：1310/1550nm=0.337/0.197dB/km，完全符合现场的应用。二、光缆的机械环境性能（一）芯管回缩黑龙江1997年1月，光缆向接头盒外缩出，盒内光纤从测试图形出现陡弯，损耗系数高达3.98dB，系统有告警。现场查看光纤已从接头盒露出，看不到缆皮及芯管。解决办法：往接头盒内送一部分长度的光缆，并将加强件固定。2001年

8、冬天直埋光缆在接头盒处回缩2公分，表现为测试时光纤衰减增大。现场查看为用错接头盒，光缆加强件在接头盒中没有固定。西藏地区2