集束微管技術(shù)應(yīng)用場景模型的研究

張海濤

【摘要】? ? 微管微纜系統(tǒng)技術(shù)的基本原理、實現(xiàn)途徑和經(jīng)濟實用性，并由此提出了一種有效解決運營商管道資源緊缺、投資成本高，實現(xiàn)管道增值、提高接入多樣性的系統(tǒng)解決方案。

【關(guān)鍵詞】? ? 微纜? ? 集束管? ? 氣吹? ? 道路切割

引言：

在中國隨著通信行業(yè)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，無論是基站接入還是小區(qū)寬帶接入，都需要建設(shè)大規(guī)模的光纜網(wǎng)絡(luò)，城市大規(guī)模光纜網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需依靠地下充足的管道資源，因此通信管道的管孔資源緊張不可避免;采用傳統(tǒng)方式進行管道擴容需要付出高額的道路開挖和補償費用;接入層中“最后一公里”的接入也是通信建設(shè)難點;如何低成本的解決現(xiàn)有管道擴容和解決“最后一公里”的接入是通信建設(shè)中一個重要問題。

微管技術(shù)的應(yīng)用既可以對現(xiàn)有管道進行擴容，結(jié)合微纜的應(yīng)用使原有管道設(shè)施得到最大化利用;也可以使用集束微管配合道路切割技術(shù)解決接入網(wǎng)中“最后一公里”的建設(shè)困難和投資較大的問題。因此在通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，微管的使用可以解決管道資源緊缺和解決路政規(guī)劃制約開挖路面施工的限制問題。

一、微管技術(shù)

微管是提升通信管道容量的一種新材料，選擇微管決定整個管道系統(tǒng)的使用成本和以后管道擴展的利用率，并有效地提高施工速度。微管可用于通信運營商的城域網(wǎng)骨干層和接入層網(wǎng)絡(luò)，以及其他通信管網(wǎng)中。

微管外層為高密度聚乙稀材料（HDPE），內(nèi)層為低摩擦系數(shù)硅芯層材料。微管的優(yōu)勢是在原有的地下管道系統(tǒng)中（φ32mm、φ40mm、φ50 mm和φ 110 mm）的管道，可以通過人工牽引微管或氣吹微管的方式將微管敷設(shè)入原有的管道系統(tǒng)中，以提高微纜的施工速度和達到增加管道容量的目的?，F(xiàn)有管道中可容納微管的最大數(shù)量由已有管道的管材型號和需求來決定。

目前，常用的七孔梅花管內(nèi)，單孔可以布放5根φ10/8的微管或3根φ12/10微管，其中單根φ10/8的微管，最大可以布放72芯微纜，單根φ12/10的微管，最大可以布放144芯微纜。

施工步驟是先將微管人工牽引或通過氣吹方式到現(xiàn)有七孔梅花管或其他現(xiàn)有地下管材內(nèi)，然后在微管中使用吹纜設(shè)備氣吹微纜，該施工方法可使管道利用率顯著增加多倍，并且大幅提高管道布放光纜速度，比人工穿放光纜速度提高3-5倍。前期可先預(yù)布放微管，待使用時根據(jù)需求敷設(shè)需求芯數(shù)的微纜，從而大大減少初期投資并可根據(jù)需求優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.1微管規(guī)格與尺寸

微管的規(guī)格由微管的外徑和內(nèi)徑構(gòu)成，外徑和內(nèi)徑之間用“/”號相連;微管是一種選用高密度聚乙烯材料 HDPE，尺寸小、重量輕的內(nèi)壁光滑并帶有縱向?qū)Я鞑鄣乃芰瞎?，微管使用全色譜標(biāo)識，為后期設(shè)計、施工及維護帶來很大便利，可承受最小 6～12bar的空氣壓力，微管外徑尺寸在5-20mm之間，常用的尺寸見下表。

1.2微管顏色

為了便于識別，微管可采用顏色區(qū)別。顏色為GB6995.2-1986規(guī)定的藍、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、青綠。在不影響識別的情況下，也可以使用色線加以標(biāo)識。

1.3微管技術(shù)指標(biāo)

1.3.1子管特性

子管類型：高密度聚乙烯（HDPE）

外 徑：8+0.1mm/10+0.1mm/12+0.1mm

內(nèi)徑最小值：5.9mm/7.9mm/11.9mm

子管內(nèi)壁特性：內(nèi)壁有縱向肋條

包層不圓度：<3%

厚 度：1mm 沒有負(fù)偏差，并且嚴(yán)格保證均勻性。

1.3.2材料

子管材料為優(yōu)質(zhì)高密度聚乙烯（HDPE）材料。

子管柔軟性佳、重量輕、耐用，便于使用。

典型技術(shù)指標(biāo)如下：

密度920～950 kg/m3（依據(jù)ISO R 1183）

抗屈應(yīng)力≥18MPa

斷裂伸長率≥500%

1.3.3摩擦系數(shù)

子管的摩擦系數(shù)（指子管與微纜外護套間摩擦系數(shù)）不超過0.15。

1.3.4化學(xué)性

子管具有高度的抗酸堿及其它化學(xué)品的特性。

1.3.5防水特性

子管及子管連接的堵頭提供防水特性。

二、集束管

集束管是在將一定數(shù)量的微管集合在一起，外層包覆厚度為1-5mm的保護層而形成。 網(wǎng)絡(luò)升級時，微纜可在其中任一單根微管中吹入和吹出，節(jié)省建設(shè)新管道的費用。該產(chǎn)品能增加地下管道中的光纜數(shù)量，并使單位空間內(nèi)的光纖數(shù)量最大化;集束管被廣泛應(yīng)用城域網(wǎng)中的骨干層、接入層和FTTX。集束管可以通過直埋和人工牽引的方式布入地下管道中，再根據(jù)市場需求在每根微管中氣吹微纜或人工布放微纜。

集束管可以根據(jù)客戶的需要在某些場景下選擇使用，在工廠內(nèi)就可根據(jù)路由設(shè)計方案將所需要使用微管組合生產(chǎn)為集束管，并直接運輸至工地，或直埋，或牽引至原有管道系統(tǒng)內(nèi);再將原有的光纜外徑小型化，以匹配微型管道共同使用。

2.1集束管的分類

集束管按應(yīng)用范圍劃為三大類：

1.直裝集束管，常用于安裝的管道內(nèi);

2.直埋集束管，常用于敷設(shè)在道路兩旁;

3.架空集束管，常用于郊區(qū)架空敷設(shè)。

2.1.1直裝集束管

直裝集束管由多孔薄壁微管，外層包覆較薄的護套層組成，適用于非長期承壓應(yīng)用場景，如穿放在其它管道內(nèi)部， 或小區(qū)道路等。

2.1.2直埋集束管

集束管中微管即耐壓性更強的直埋型微管（尺寸有10/6mm、12/8mm、14/10mm、16/12mm等），抗壓力在2000N以上。在管道敷設(shè)完畢、道路回填完成后可使用氣吹方式將微纜氣吹到排式集束管中。排式集束管多采用8孔、6孔、4孔及2孔的結(jié)構(gòu)，在微槽內(nèi)垂直布放且易于轉(zhuǎn)彎。由多孔薄壁微管，外層包覆較厚的護套層組成，適用于復(fù)雜路況或潛在的長期承壓應(yīng)用場景，如長途干線、城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)干線等。排式集束管是由多根微管通過一層薄HDPE材料并排連接組成，分為半包和全包兩種。

三、路面微槽敷設(shè)

路面微槽氣吹技術(shù)是采用路面開槽機在道路邊切割一條寬度在1.5cm-3cm、深度在15-35cm的槽道，在槽道底垂直布放集束管，回填水泥或混凝土后再利用氣吹機和空壓機將微纜敷設(shè)到微管中。

3.1切槽工藝

傳統(tǒng)路面開挖技術(shù)需要使用大型挖掘機進行施工，工作界面大且對交通阻礙嚴(yán)重，開挖和回填周期較長，工程造價高昂，對環(huán)境污染較大。路面微槽技術(shù)僅須使用小型路面切槽機即可實現(xiàn)，其施工具有開挖及回填效率高、施工成本低、對道路交通環(huán)境阻礙和污染少以及對現(xiàn)有管線或路面設(shè)施破壞小等特點。目前國際上多采用寬度及深度可控的自動化開槽設(shè)備以適應(yīng)不同通信設(shè)計的需要。

3.2氣吹工藝

氣吹技術(shù)是通過高壓空氣和氣吹機的機械推力共同作用，使微纜在微管中快速、平穩(wěn)的前進敷設(shè)。由于路面微槽技術(shù)中使用的排式集束管與普通直埋微管規(guī)格相同，可使用與普通微纜氣吹機相同的氣吹機和相關(guān)配件。氣吹微纜施工需綜合考慮微管、微纜以及環(huán)境等影響因素，以獲得最優(yōu)氣吹效果。微管在布放敷設(shè)時即要注意避免起伏和扭曲，氣吹前須做貫通和添加潤滑劑以降低其摩擦系數(shù)。

四、微管微纜技術(shù)特點與優(yōu)勢

4.1管道資源增值

1.采用微纜系統(tǒng)技術(shù)，在1根φ32/28mmPE子管內(nèi)可以吹放4或5根10/8mm硅芯子管，可以吹放4或5條微纜，原有110/100mm可以吹20或25條微纜。這種管道擴容可以大大滿足城市寬帶業(yè)務(wù)對光纖的突發(fā)性需求。

2.對現(xiàn)有的一條φ40/33mm待用硅芯管，按目前傳統(tǒng)敷設(shè)光纜方法只能吹放1條傳統(tǒng)光纜，采用微纜系統(tǒng)技術(shù)以后，在該硅芯管中可吹放5根φ10/8mm的微管，可以分批次吹放5條微纜，實現(xiàn)“一管多纜”的夢想。

4.2路由建設(shè)及光纜敷設(shè)效率高

路面微槽氣吹技術(shù)所采用的開窄、淺槽道方式較傳統(tǒng)開挖路面方式效率更高。由于微管體積較小，故開挖土方較少，挖掘速率也更高。開挖后可立即敷設(shè)排式集束管并進行回填，回填量少故道路恢復(fù)時間也更短。而由于排式集束管可后期分批進行氣吹，故光纜敷設(shè)可在路由完全建設(shè)好、道路交通恢復(fù)后進行，且微纜的氣吹敷設(shè)速率也比傳統(tǒng)牽引或直埋方式布放更快。采用路面微槽氣吹技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)工程施工效率和建設(shè)周期較傳統(tǒng)的架空、直埋和牽引方式要優(yōu)化很多。

4.3施工成本低

傳統(tǒng)通信管道路由建設(shè)須采用大型挖掘機開挖路面后敷設(shè)大直徑管道并回填，其設(shè)備運輸、施工折舊與損耗、人力及材料成本均較高。路面微槽氣吹技術(shù)中核心的微型管道和微型光纜使得開挖、回填、敷設(shè)等工序更加便捷、小型化，因此設(shè)備、人力以及材料等方面均產(chǎn)生一定比例的減少。開挖體積少使得設(shè)備損耗更少，小型化的開槽機其運行成本也較低。高效率的施工模式及機械化的開槽機、吹纜機等可使人工工日減少，人力成本降低。而微槽回填料、排式集束管和微纜等原材料也較傳統(tǒng)通信路由建設(shè)用料更省。

4.4管孔利用率高

根據(jù)氣吹占空比選擇，在12mm內(nèi)徑微管中已可氣吹288芯微纜，而8mm內(nèi)徑的微管中也至少可以氣吹96芯微纜。其單位體積內(nèi)光纖密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)普通光纜，且集束管本身由于其設(shè)計特點即是在單位體積內(nèi)形成最多的管孔資源，是一種空間利用最優(yōu)的方式。而目前微纜小體積、高密度的發(fā)展趨勢也會使得管孔的資源利用率越來越高。

五、結(jié)束語

微管系統(tǒng)技術(shù)賃借著其投資成本低、回報快、技術(shù)性能好等優(yōu)勢，必在我國的通信事業(yè)上將會得到普遍應(yīng)用，必定促進中國通信事業(yè)更快、更好地發(fā)展。

參? 考? 文? 獻

[1]李立，李先宇.小尺寸光纖在氣吹微纜中的應(yīng)用研究[A]. 2014年光纜電纜學(xué)術(shù)年會論文集[C]. 2014：219-221

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