蝶形引入光纜技術(shù)新進(jìn)展

陳 鴻，劉 騁，白文杰，劉思源

(烽火通信科技股份有限公司，武漢 430073)

0 引 言

近年來(lái)，隨著“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)、第5代移動(dòng)通信技術(shù)(5th Generation Mobile Networks,5G)的到來(lái)和數(shù)字化家庭概念的提出，光纖到戶(hù)(Fiber To The Home, FTTH)工程中出現(xiàn)了一些新場(chǎng)景的應(yīng)用，原有結(jié)構(gòu)的蝶形引入光纜產(chǎn)品與這種新場(chǎng)景和新功能應(yīng)用的適應(yīng)性不好，故蝶形引入光纜在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上依托原有蝶形引入光纜、自承式蝶形引入光纜以及管道用蝶形引入光纜為基本單元，衍生出了一些新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于超高清視頻、高清直播、在線(xiàn)業(yè)務(wù)、云以及虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)等新應(yīng)用的出現(xiàn)，對(duì)網(wǎng)速的要求越來(lái)越高，原有FTTH開(kāi)始逐步向光纖到房間(Fiber To The Room, FTTR)升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接,這對(duì)原有的在FTTH工程中起主導(dǎo)作用的蝶形引入光纜產(chǎn)品而言，需要對(duì)相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)，才能適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展。故本次烽火通信科技股份有限公司牽頭對(duì)蝶形引入光纜行標(biāo)YD/T 1997.1進(jìn)行修訂，增加了相關(guān)的新產(chǎn)品及要求。

1 蝶形引入光纜的發(fā)展

蝶形引入光纜因其截面外形像蝴蝶而得名，該產(chǎn)品為嵌入式緊結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，光纖兩側(cè)的加強(qiáng)件具有抗壓和抗拉的作用，而光纜中間的V型槽，既方便施工操作分離光纖使用，同時(shí)對(duì)于光纖所受上下面的壓力也起到了緩沖作用，因此該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)于光纖起到了完美的保護(hù)作用。該產(chǎn)品起源于日本，后傳入世界各地，經(jīng)歷了幾代的演變，從之前的單一結(jié)構(gòu)，發(fā)展到現(xiàn)在數(shù)種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。光纖由最初的G652D光纖變換為現(xiàn)在的G657A1和G657A2等彎曲損耗不敏感光纖；光纖的芯數(shù)有單芯、雙芯以及多芯，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)最大芯數(shù)可達(dá)12芯；增強(qiáng)件的材料有鍍鋅鋼絲、磷化鋼絲、鋼絞線(xiàn)、玻璃纖維增強(qiáng)塑料桿(Glass Fiber Reinforced Plastic rods，GFRP)和芳綸增強(qiáng)塑料桿(Aramid fiber Reinforced Plastic rods，KFRP)，加強(qiáng)件的材料有鋼絲、GFRP、KFRP、玄武巖纖維增強(qiáng)塑料桿(Basalt fiber Reinforced Plastic rods，BFRP)和纖維增強(qiáng)塑料柔性桿(Flexible fiber Reinforced Plastic rods，F(xiàn)FRP)；蝶形引入光纜的結(jié)構(gòu)有圓形、方形和橢圓形。這些部分組合起來(lái)，就形成了多種蝶形引入光纜產(chǎn)品。圖1所示為蝶形引入光纜的幾種典型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 蝶形引入光纜典型結(jié)構(gòu)示意圖

蝶形引入光纜的結(jié)構(gòu)形式也由最初的蝶形引入光纜結(jié)構(gòu)和自承式蝶形引入光纜結(jié)構(gòu)兩種基本結(jié)構(gòu)，衍生出管道結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)有的光電混合纜結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)跨距架空結(jié)構(gòu)、并排結(jié)構(gòu)和隱形光纜光單元結(jié)構(gòu)等。這些新結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的引入，可以豐富蝶形引入光纜的應(yīng)用場(chǎng)景。

2 YD/T 1997.1標(biāo)準(zhǔn)修訂帶來(lái)蝶形引入光纜的幾點(diǎn)技術(shù)變化

YD/T 1997.1 蝶形引入光纜行標(biāo)的修訂在技術(shù)方面也帶來(lái)了幾點(diǎn)變化，主要是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、原材料和煙密度測(cè)試方法等方面，下面具體從這3個(gè)方面來(lái)談一下蝶形引入光纜的技術(shù)發(fā)展。

2.1 新型蝶形引入光纜的出現(xiàn)

(1) 隱形蝶形引入光纜

隱形蝶形引入光纜是指內(nèi)含隱形光單元的蝶形引入光纜，主要適用于未事先敷設(shè)線(xiàn)管的室內(nèi)場(chǎng)景。該光纜在樓道內(nèi)主要使用蝶形引入光纜，室內(nèi)使用隱形光纜，由于隱形光纜是透明的，對(duì)于室內(nèi)的裝修無(wú)破壞性影響，是現(xiàn)有建筑FTTR網(wǎng)絡(luò)改造優(yōu)先選擇的光纜產(chǎn)品。圖2所示為隱形蝶形引入光纜及隱形光纜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 隱形蝶形引入光纜及隱形光纜結(jié)構(gòu)示意圖

隱形蝶形引入光纜的特性主要在于所使用光纖為G657A2甚至是G657B3，抗彎特性更好，更適合室內(nèi)彎折更小的環(huán)境。同時(shí)，由于隱形光纜采用熱塑性聚氨酯(Thermoplastic urethanes，TPU)或尼龍透明材料生產(chǎn)，用于室內(nèi)裝修較美觀，能夠隱形。

(2) 小尺寸小基站用蝶形引入光纜

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，基站數(shù)量成倍增加，但基站卻越來(lái)越小，原有光電混合纜尺寸已不能滿(mǎn)足現(xiàn)在基站的需求，故需要更小尺寸的光電混合纜，因此也就需要將光電混合纜中蝶形引入光纜做得更小一些。

1.6 mm×2.1 mm小尺寸蝶形引入光纜產(chǎn)品的性能與2.0 mm×3.0 mm蝶形引入光纜基本一致，故該蝶形引入光纜與電源線(xiàn)一起組合成的小尺寸光電混合纜成為了目前5G建設(shè)過(guò)程中使用的主流產(chǎn)品。

(3) 長(zhǎng)跨距耐候性蝶形引入光纜

農(nóng)村FTTH入戶(hù)施工的環(huán)境較復(fù)雜，使用距離較長(zhǎng)，懸掛點(diǎn)較多，普通蝶形引入光纜在該種環(huán)境下使用時(shí)容易出現(xiàn)斷纖等問(wèn)題。因此需要一種跨距更長(zhǎng)和更耐磨的蝶形引入光纜產(chǎn)品，而長(zhǎng)跨距耐候性蝶形引入光纜是在管道用蝶形引入光纜的基礎(chǔ)上衍生出的一種長(zhǎng)跨距架空用蝶形引入光纜，可以滿(mǎn)足該場(chǎng)景的應(yīng)用。圖3所示為型號(hào)為GJYXFCHP和GJYXFC8H03的長(zhǎng)跨距耐候性蝶形引入光纜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 型號(hào)為GJYXFCHP和GJYXFC8H03的長(zhǎng)跨距耐候性蝶形引入光纜結(jié)構(gòu)示意圖

表1所示為長(zhǎng)跨距耐候性蝶形引入光纜的拉伸性能。如表所示，該光纜的抗拉性能與普通蝶形引入光纜相比而言，有顯著提高。

表1 長(zhǎng)跨距耐候性蝶形引入光纜拉伸性能

該產(chǎn)品承受的拉力值較大，可適用于150～200 m以上的跨距應(yīng)用。護(hù)套采用聚乙烯(Polyethylene，PE)材質(zhì)，比普通蝶形引入光纜的低煙無(wú)鹵護(hù)套更耐磨。對(duì)于農(nóng)村長(zhǎng)跨距施工，適用性更好。

(4) 低摩擦蝶形引入光纜

老小區(qū)FTTH施工過(guò)程中，由于管道大小及彎折狀態(tài)的限制，普通蝶形引入光纜施工較難進(jìn)行，而低摩擦蝶形引入光纜剛好可以解決這方面問(wèn)題。低摩擦蝶形引入光纜施工時(shí)較容易穿管，施工穿管較省力，且同一口徑大小的管道，可穿多根低摩擦蝶形引入光纜。

低摩擦蝶形引入光纜采用低摩擦護(hù)套材料生產(chǎn)，生產(chǎn)出的蝶形引入光纜動(dòng)摩擦系數(shù)較小。普通蝶形引入光纜及低摩擦蝶形引入光纜的動(dòng)摩擦系數(shù)如表2所示。

表2 蝶形引入光纜動(dòng)摩擦系數(shù)

(5) 并排結(jié)構(gòu)的蝶形引入光纜

在中國(guó)廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)有限公司的FTTH施工過(guò)程中，需要同步用到兩根光纜，一根傳輸電視信號(hào)，一根傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。而一根并排結(jié)構(gòu)蝶形引入光纜就可以滿(mǎn)足該要求，且只需要進(jìn)行一次施工，節(jié)約了施工的人工成本。

該結(jié)構(gòu)光纜由兩根光纜組合而成，抗拉性能更好，使用跨距更長(zhǎng)。圖4所示為并排結(jié)構(gòu)蝶形引入光纜和并排自承式蝶形引入光纜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 并排結(jié)構(gòu)蝶形引入光纜和并排自承式蝶形引入光纜示意圖

(6) 全介質(zhì)蝶形引入光纜

有時(shí)候，普通自承式蝶形引入光纜架空使用，需要與電力電纜一起施工，但當(dāng)普通自承式蝶形引入光纜護(hù)套破皮時(shí)就會(huì)有導(dǎo)電的風(fēng)險(xiǎn)。而全介質(zhì)自承式蝶形引入光纜(即蝶形引入光纜的增強(qiáng)件和加強(qiáng)件均采用非金屬材質(zhì))不導(dǎo)電，即使出現(xiàn)護(hù)套破皮的情況也不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)電的問(wèn)題。

該光纜不抗彎折，使用跨距較小，使用時(shí)需配合金具安裝使用。圖5所示為全介質(zhì)蝶形引入光纜金具安裝示意圖。

圖5 全介質(zhì)蝶形引入光纜金具安裝示意圖

(7) 鎧甲蝶形引入光纜

在一些環(huán)境較差的地方，老鼠大量出沒(méi)，容易對(duì)FTTH光纜造成不同程度的破壞，給用戶(hù)和后期維護(hù)造成了極大的困擾。

因此需要采用一種方式來(lái)解決老鼠對(duì)FTTH光纜的破壞。由于FTTH光纜需要接入用戶(hù)家中，對(duì)光纜的環(huán)保性提出了一定的要求，傳統(tǒng)的化學(xué)防鼠護(hù)套光纜顯然不能滿(mǎn)足該要求。FTTH光纜需要具有良好的抗拉、抗壓和彎曲特性，而螺旋鎧甲蝶形引入光纜融合了蝶形引入光纜抗拉、抗壓的特性和螺旋鎧甲的彎曲性能，能夠完全解決該場(chǎng)景下FTTH光纜存在的問(wèn)題。圖6所示為鎧甲蝶形引入光纜示意圖。

圖6 鎧甲蝶形引入光纜示意圖

鎧甲蝶形引入光纜由于有螺旋鎧甲的保護(hù)，在抗壓特性方面較普通蝶形引入光纜要好，能滿(mǎn)足3 000 N以上的壓扁力，最重要的是，該光纜具有良好的防鼠性能。

螺旋鎧甲抗破壞的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于常規(guī)老鼠的最大咬力值50 N,對(duì)鎧管內(nèi)的緊套光纖具有良好的保護(hù)作用。將普通蝶形引入光纜和鎧甲蝶形引入光纜分別放入鼠籠中觀察14天，圖7所示為防鼠對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果。

圖7 蝶形引入光纜防鼠試驗(yàn)對(duì)比

2.2 新型蝶形引入光纜材料

(1) 涂膠鋼絲

涂膠鋼絲即在鋼絲的表面涂覆一層樹(shù)脂，來(lái)保證鋼絲加強(qiáng)件或增強(qiáng)件與護(hù)套之間的粘附力，使用涂膠鋼絲的蝶形引入光纜，護(hù)套與鋼絲是融為一體的，在抗拉性能和彎曲性能方面會(huì)更好。

(2) BFRP

BFRP為以玄武巖纖維無(wú)捻粗紗作為增強(qiáng)材料，以樹(shù)脂為基體材料復(fù)合而成的圓形桿狀材料。該材料與GFRP的性能基本一致，可以完全替代GFRP。

(3) FFRP

FFRP是以玻璃纖維紗、玄武巖纖維紗、芳綸紗或其他合適的非金屬纖維紗作為增強(qiáng)材料，以熱塑性樹(shù)脂為基體材料高溫復(fù)合而成，柔軟性好，彎折后力學(xué)性能下降不明顯，因而使用FFRP加強(qiáng)件的蝶形引入光纜在施工過(guò)程中不易因折斷損傷光纖。FFRP材料及其他非金屬加強(qiáng)件材料性能對(duì)比如表3所示。

表3 蝶形引入光纜不同非金屬材料加強(qiáng)件材料性能對(duì)比

2.3 煙密度測(cè)試方法的更新

由于GB/T 17651.2-1998中對(duì)于扁平纜的煙密度測(cè)試沒(méi)有明確規(guī)定，故對(duì)于蝶形引入光纜這種扁平式結(jié)構(gòu)光纜煙密度的測(cè)試，各檢測(cè)機(jī)構(gòu)都按照自己對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)的理解來(lái)進(jìn)行，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果差異很大。隨著IEC 61034-2：2013標(biāo)準(zhǔn)的更新發(fā)布，其中對(duì)于扁平式結(jié)構(gòu)電纜或光纜的煙密度測(cè)試有了明確的規(guī)定，蝶形引入光纜煙密度的測(cè)試方法才進(jìn)一步明晰。

YD/T 1997.1標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)，參照IEC 61034-2：2013標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)蝶形引入光纜煙密度測(cè)試的根數(shù)及捆扎方式進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定。以2.0 mm×5.0 mm為例，GB/T 17651.2-1998與IEC 61034-2：2013對(duì)比情況如表4所示。

表4 國(guó)標(biāo)與IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試蝶形引入光纜煙密度方法對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

自2005年國(guó)內(nèi)FTTH商用開(kāi)始，F(xiàn)TTH的發(fā)展已經(jīng)過(guò)去了16年，行業(yè)也得到了很大的發(fā)展，各種光纜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品層出不窮。蝶形引入光纜產(chǎn)品作為FTTH中的主導(dǎo)產(chǎn)品，同期也經(jīng)歷了一些演變和發(fā)展，YD/T 1997.1標(biāo)準(zhǔn)的修訂，統(tǒng)一了這些新光纜產(chǎn)品型號(hào)的命名及相應(yīng)的產(chǎn)品性能要求，對(duì)新一代蝶形引入光纜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和檢測(cè)具有規(guī)范和指導(dǎo)作用。同時(shí)對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)中的一些性能要求進(jìn)行了更新，對(duì)于規(guī)范行業(yè)的發(fā)展，助力我國(guó)FTTH向FTTR的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化家庭建設(shè)起到了進(jìn)一步的促進(jìn)作用。