浅谈城域网建设中微型光缆的使用
应用探讨
随着3G网络大规模建设的展开以及FTTH推进步伐的加快，城域网的大规模光缆扩容势在必行，“光进铜退”成为城域网建设和改造的重要部分。在通信管网资源日渐紧张的情况下，传统的适用于铜缆的大孔径管道以及大直径管道光缆将不能满足光传输时代的要求。根据国外接入网和城域网建设的成功经验，“微管＋微缆＋气吹”系统以其“提高管道的利用效率，节约管道资源”的优点，将成为城域网光缆线路建设的发展方向。
1 城域光缆现状
上世纪90年代，刚刚进入光通信时代的国内通信业，在城域通信管道建设方面仍然采用老式适合铜缆布放的水泥管道。这种大6孔，内径为90mm的水泥管道，由于施工期长，造价高，孔径利用率低，容易下沉错孔等原因，在
浅谈城域网建设中微型光缆的使用
李 炯 唐红炬 丁宏庆
中国移动通信集团公司
收稿日期：2008年8月6日
2000年前后，逐渐被塑料管道替代。各地城域网建设中，先是大量使用内径100mm左右的波纹塑料管（这种塑料管，穿放光缆前，在大管孔内需要一次性穿放几根32/28mm或30/25mm的塑料子管以提高管孔使用率），后又衍生出了塑料栅格管道、5孔/7孔梅花型塑料管道以及适应气吹法施工的40/33mm硅芯塑料管道等等。
与此对应，从进入光通信时代开始，城域光传输中采用的管道光缆基本为大直径层绞式光缆，并且直到现在，大直径层绞式光缆仍然是各地通信网建设的主流品种。这种结构
的光缆最大纤芯容量一般在96芯以下，为解决纤芯容量小的问题，近年来，北京、上海等大城市开始逐渐使用144芯以上的带状光缆。
根据光纤芯数的不同，大直径层绞式光缆外径在11mm～18mm之间，重量在90kg/km～280kg/km之间。一般的施工方式为人工或机械牵引，也可在40/33以上的硅芯塑料管道中采用气吹法敷设。图1为典型的48芯大直径层绞
式管道光缆的结构图。
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图1 48芯大直径层绞式管道光缆的结构图
目前，带状光缆只在国内个别大城市骨干层上使用，一般为144芯～288芯，外径为17mm～22mm，重量为260kg/ km～360kg/km，敷设方式与大直径层绞式光缆大体相同。图2为典型的144芯骨架式带状管道光缆的结构图：
图2 144芯骨架式带状管道光缆的结构图
上述这两种光缆在通信管道中布放时，均需要单独占用一孔子管，几乎无法回收再利用，因为以往使用的管材，无论是钢管、水泥管、PVC管还是双壁波纹管，最大问题就是要使穿缆过程中管道的内壁润滑，以减少管道对光缆的损坏。上述管道施工时一般采用润滑剂的办法，即在穿缆时将液体的润滑剂置于管道内壁，但由于重力的作用，润滑剂不能均匀分布于管道内壁，而且还会被前段干燥的缆线带走，因此穿缆时无论是选择牵引法还是吹气法，润滑问题直接影响了穿缆的长度和速度。为使光缆管道化真正安全、经济地得以实施，必须要有优质低磨擦系数的管材，因此管道内壁均匀附着一层永久固体润滑剂的硅芯管应运而生。
高密度聚乙烯（HDPE）硅芯管是由3台挤出机将HDPE 树脂和硅塑料共挤出，而形成一种内壁带有固体润滑层，外表带彩色识别条纹的管道。硅塑料是一种新型功能性专用料，摩擦系数小（0.105），耐高温，对敷设光电缆有利。HDPE和硅胶塑料共挤出时复合成一体，不剥落，不分层。共挤出成型工艺已经国产化，国内硅芯管在光缆护套管上的应用、制作已经推广。
2 城域光缆传输微型化是一种有效的办法
光缆传输微型化的研发，始于1987年英国电信公司，微缆芯数起初为2芯、4芯和12芯，主要应用于光纤到户、光纤到大楼。1997年荷兰NKF电信公司，通过利用瑞士波立门特的气吹技术和设备，首次将气吹技术投入商用，经过十余年的发展，已成功应用于欧洲和美国的大部分长途干线、城域网和接入网建设。近几年，国内运营商也在一些长途干线光缆项目中应用了气吹技术。目前在欧美很多城市，通信运营商都在敷设气吹管道和光缆，不管是骨干网还是城域网的建设，90％的光缆都是采用气吹方式进行敷设的，而这其中大部分又都是采用微型光缆。
2.1 微缆
微型光缆直径一般在4mm～9mm之间，光纤芯数在24芯～144芯之间，简称微缆。吹放微缆，光缆截面积与硅芯管内截面积之比一般要求不超过为50%。
在光性能相同的情况下，微缆比同芯数的传统光缆外径小、自重轻。微缆按加强元件可以分为全介质结构和钢管式结构，全介质结构在纤芯数、施工吹放距离等方面均大大优于钢管式结构。全介质结构微缆分为层绞式和中心管式两种，层绞式的芯数为24芯～144芯，外径一般不超过8.3mm；中心管式的芯数为2芯～48芯，外径为3.5mm～5.5mm。这两种结构的微缆，机械及光传输性能均能满足施工和运行的各项要求。与中心管式结构相比，松套
层绞式微型光缆的光纤容易分歧，便于接续和施工。如图3
所示。
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子管内布放10根φ7mm微管图
子管内布放5根φ10mm微管图
图4 两种在不同外径子管内布放不同微管的图片和断面
全介质结构微缆 钢管式结构微缆
144芯全介质层绞式微缆 8芯全介质中心管式微缆
图3 两种不同结构的微缆
2.2 微管
微型子管外径在5mm～14mm之间的微型子管，简称微管，其直径比现有管道内的传统子管的直径还小。微管是一种口径较小的硅芯管，硅层内壁带有纵向气流槽以便内敷微型光缆。
微缆布放于微管内，多根微管可同时穿放在一根传统子管内。为便于将微缆用气吹法敷设入微管，微管内壁和外壁均采用摩擦系数小于0.105
的HDPE材料制成。微管必须能承受必要的内外压力，以避免用气吹法敷设微管和微缆的过程中产生内爆。用气吹法敷设微缆技术中常用的微管直径为7/5.5mm、10/8mm和
12/10mm三种。传统子管内布放微管的数量主要取决于机械保护的需要。将多根微管组合（微管束）用气吹法敷设入子管内时，应留有一定的空间。这样不仅能对微管进行有效的机械保护，而且便于在子管内挑选微管。
图4分别显示的是在φ33/40mm子管内布放10根φ7mm 微管和5根φ10mm微管的图片和断面。
2.3 微缆的主要技术指标
2007年，国家施行微缆行业标准YD/T1460.4-2006。微缆的主要机械性能和温度性能如表1和表2所示：
表1 微缆的主要机械性能
3 微管＋微缆＋气吹模式的优势
3.1 对现有管道进行扩容，使原有设施得到最大化利用
随着业务的发展，管孔紧张更多地出现在城区繁华地段，传统方式的管道扩容需要付出高额的道路开挖和补偿费用。而随着城市规划力度的加大，许多城市管理部门甚至规
定了一定年限内不准开挖或限制开挖的政策。三种常见的微管在硅芯管子管中的安装数量如表3所示，管道升级后敷设
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表2 微缆温度性能要求
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微缆可达到的光纤芯数如表4所示。
表3 三种常见的微管在硅芯管子管中的安装数量
举一则工程实例：东莞移动的一个扩容项目，光缆线路的部分段落出现资源“瓶颈”的状况，极大地影响到传输网络的建设，提升管道资源利用率的问题迫在眉睫。东莞移动计划通过微缆技术来解决管道的瓶颈问题。该项目在塘厦镇宏业工业区内22＃至33＃中继段，长度约1200米，共有2孔PVC管道，每孔PVC管道内敷设了6根￠32/28mm的PE子管。由于周边基站较密集，且有一孔PVC管道资源已经被省干占用，故现阶段接入网可用资源非常紧张。
由于不可能采用重新开挖的方式来扩大管道，因此东莞移动决定废弃一个子管中的一根光缆，把这根光缆剪断拉出。为了充分利用这根子管，先把3根10/8mm的微管经过人工牵引一起拉进子管，然后在每根微管里气吹1根48芯的微缆。微管穿越10个手孔，其中有3个90度转弯孔和1个20米的微缆预留孔。微缆气吹的初始速度设置为45～50米/分钟，气吹1200米的出口速度为38～45m/分钟。气吹敷设后微缆与普缆对接，光纤的衰耗测试合格。
微缆的全套保护系统集有多年的微管微缆施工经验，具有较高的安全性，有利于今后人孔管理和微缆的维护。接头点的微缆采用不锈钢波纹管保护；防水接头可以有效阻止水进入微管或者接头盒；人孔保护采用塑料波纹保护管，具有
较高的抗冲击性能；微缆的预留采用微管微缆管理箱进行微缆的预留和保护。此项目验证了通过微管和微缆技术扩容的可行性。
3.2 建设方式灵活多样
传统的管道建设方式只有水泥砌块构建的水泥管道、塑
料管材构建的塑料管道。采用微管道建设方式则有很多种，除了传统的地面开挖布管方式外，目前已有：雨（污）水管道布放微管道方式、路槽方式布放微管道、微控拉管方式布放微管道、利用电力沟槽布放微管道等。
正因有如此多样的建设方式可供选择，
在组建城域网络上，微管道方式具备了传统建设方式不可比拟的优越性。尤其是在光缆接入基站最后“500米”问题的解决上，气吹微缆
体现出独特的优越性和某种不可替代性，微管微缆气吹技术
利用雨（污）水管道、建筑物的落水管和供暖通道、消防通道，非常方便地进入楼宇，破解由于其他运营商在买断该建筑物弱电通道的情况下的光缆传输难题。同样，在高尚居民社区、车站、广场、繁华商业区等不可能进行开挖作业的场所，利用微管微缆气吹结合雨（污）水管道技术，可在短时间内解决基站及分布系统的光纤接入难题。以石家庄移动公司为例，自2007年5月至9月，短短四个月，利用微管微缆气吹结合雨（污）水管道技术新接入基站193个，替代微波设备92套，退租电路43条，新开通基站108个，大大加快了网络建设速度。
3.3 光缆单价低，管道可重复利用
与传统层绞式光缆相比，同芯数的微缆成缆的材料用量及加工费用大大降低。同时，气吹施工对微缆的损伤很小，光缆可以利旧重复使用；微缆吹出后，空出的管道资源便于今后采用新品种的光纤光缆，在技术上保持领先，从而大大降低运营商的网络投资。
3.4 施工快速简便、费用低
传统管道和光缆的施工均需要人工穿放，施工期长，且费用会随着劳动力成本的增加而提高。随着城镇化的不断加
注：/表示该芯数微缆在所对应的管道中不可吹放或不易吹的很远。 *表示直径为6.5mm的96芯微缆。
表4 管道升级后敷设微缆可达到的光纤芯数
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【作者简介】
李 炯：本科毕业于华中理工大学光电子工程系，高级工程师，现就职于中国移动通信集团公司计划部，长期从事移动通信网络计划建设及技术研究工作。
唐红炬：本科毕业于北京邮电大学通信工程专业，高级工程师，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司，研究方向为有线传输，长期从事有线通信工程的咨询设计工作，多次获得国家和省部级优秀工程咨询设计奖，发表论文多篇。
丁宏庆：硕士毕业于上海交通大学电子工程系，高级工程师，现任职于中国移动通信集团公司计划部，长期从事移动通信网络计划建设及技术研究工作。
大，在城镇中布放、抢修光缆时受到的限制越来越多，将新用户快速接入到网络会面临更多问题。微型光缆体积小，重量轻，1公里的微型光缆重量仅十几公斤。气吹敷设微管和微缆不但快速简便，今后更可节省大量人工费用。
目前国内许多城市的管理部门要求运营商和城建部门合作，在新修道路时预埋多根硅芯管。后期通信网络建设时，在硅芯管中吹进多根微管，再根据需要吹进微缆，大大减少了管道建设开支，避免了一条路挖了修，修了挖的现象。这种方式也适合于城市之间高速公路和通讯管道的建设。
4 结束语
对任何一个电信运营商来说，网络资源是得以立足的基石，没有或没有好的网络资源做支撑，无从谈业务的拓展。微管微缆气吹技术突破了现有管道缆布放技术的局限性，大大提高管道利用率，利于随时随地进行光缆分歧，并且易于平行和纵向扩容。从国外电信运营商的经验看，随着微管微缆气吹技术工艺的不断改进，尤其是其广泛的适应性、对现有各种资源的可利用性和显著的费用下降，今后在国内网络建设中的应用将会越来越多。目前包括中国电信、中国移动、中国联通在内的各个运营商均已开始尝试这种新的方式。 ★
浅谈城域网建设中微型光缆的使用
近期，在全球WiMAX高峰会议上，WiMAX论坛主席Ron Resnick在接受专访时表示，目前全球范围内已经有来自118个国家的300多张WiMAX网络处于试验或试商用阶段，通过这些网络，有400万用户使用WiMAX技术来接入高速宽带网络。这一数字有望在3年内进一步扩大，据预测，2012年WiMAX用户可以达到1.33亿，将有来自200个国家的538个运营商参与部署。据参会厂商介绍，WiMAX在近期也已经完成了与未来4G标准LTE等的互联互通测试。
华为公司CDMA&WiMAX产品线总裁赵明认为，WiMAX技术最适合的建网方式时逐步推进，而华为的策略则是WiMAX和LTE并行推进。据他介绍，华为在近期已经完成了WiMAX和LTE在网络层面的互通性测试。“这两种技术的互通具有天然优势，它们都是基于IP网络的。”尽管目前国际电信联盟尚未明确4G标准，但业内普遍认为，WiMAX和LTE、UMB一样，将成为未来的主流4G标准之一。
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