光缆的使用及光纤接续

光缆

光缆的使用需要在其有效期内具有良好性能。当选择光缆时候，需要考虑很多因素，例如安装、端接的简易性等。

1. 光缆的使用类型
1.1 室外光缆
室外光缆必须能承受一系列的环境变化和机械外力。室外光缆通信标准，规定了室外光缆的行业要求。光缆必须在一系列温度区间内具有{jj0}的防损耗变化性能，可防水，能抵御长期直接紫外辐射，并具有一定机械强度。

1.2 室内光缆
与室外光缆不同，室内光缆所处的环境较为稳定、可控。因而，其性能要求与室外环境要求xx不一样。
ICEA S-83-596，即结构化光缆标准，规定了室内光缆的行业标准。此外，光缆必须满足电气规范和建筑规范（通用、垂直和水平）。光缆应当能方便的进行端接。

1.3 室内/室外通用光缆
康宁公司领导研发了室内/室外阻燃光缆，这种光缆使用了特殊材料能够符合室内环境的阻燃要求，也具有防水功能和牢固的机械部件，以供室外使用。

2. 光缆的设计类型
康宁公司提供两种不同设计的光缆，以满足具体环境需要：松套光缆和紧套光缆。

2.1 松套光缆
松套光缆主要设计用于室外环境和建筑主干应用，避免光纤承受机械外力，保证了光缆的较长使用寿命。
业内超过25年的成功经验使得松套光缆比其他类型的光缆使用更加广泛，在较大的温度范围内具有稳定可靠的光学传输特性。光缆的性能最终将取决于所采用的原材料及制造工艺。康宁公司使用反向绞合，或者“S-Z” 层绞式方法，增强了光缆的抗拉伸和弯曲性能，同时也更方便中间开剥下线（图1）。

图1 光缆内光纤的控制

康宁公司可以采用无油膏防水材料设计，防止水气进入光缆的缓冲套和空隙区域。此材料结合了高吸水性树脂，其膨胀后能阻止水气的进入，材料的特殊性可以经过无数次反复干湿循环，即使有破损小孔，也能起到保护作用。这种光缆也称全干式光缆。

\层绞式光缆是目前普遍使用的松套管式光缆，其结构如图2所示

图2 层绞式光缆

中心管式光缆也是松套管式光缆的一种，当所用的光纤芯数较小时，可以选用这种结构。它由于外经小，占用较小路由空间，敷设时比较方便。

图3 中心管式光缆

康宁公司可以提供松套管式室外，室内光缆及同时满足室内外要求的光缆，以满足室内的垂直主干应用。

2.2 带状光缆
SST-Ribbon?带状光缆主要用于室外环境和园区主干应用。
在单束管带状光缆中，光纤(通常是12根)被粘接在一起成带（图4），然后堆叠绞入中心束管内，这样就加强了光缆的拉伸性和弯曲性。{zh1}，有防水功能的绝缘组件沿中心松套放置，起抗拉伸作用。（图5）

图4 12芯光纤带

SST-Ribbon带状光缆与松套光缆的不同之处就在于它提供了更高的光纤密度。对于高芯数光缆，带状光缆和松套光缆相比，更能节约宝贵的管道空间。此外，带状光缆可以使用Unicam? MTP?多芯连接器或者多芯熔接，能降低整体端接成本。

图5 高芯数带状光纤光缆

2.3 紧套光缆
紧套光缆设计用于建筑物和数据中心主干，水平应用，跳线以及设备光缆，在室内环境中被广泛使用。
紧套光缆采用外径为900 μm的热塑性缓冲层保护的光纤（图 6）。紧套光缆在楼宇内大量使用，因为它符合建筑防火要求，同时有更好的弹性，更小的弯曲半径和更容易安装的特性（图7）。然而，和松套或带状光缆相比，它对极限温度和机械干扰更敏感，同时没有使用防水材料。

图6 900μm 紧套光纤结构

图7 室内用紧套光缆结构

FREEDM? 光缆具有室内和室外光缆的属性，是{wy}推荐供室外（楼宇间）使用的紧套光缆。使用FREEDM? 光缆比室外到室内光缆的熔接更节省成本，而且可以进行垂直和水平铺设。

图8 FREEDM? 室内/外通用光缆结构

3. 光缆的应用和选择

3.1 园区主干光缆
康宁公司建议使用松套或SST-Ribbon带状光缆作为室外环境的主干光缆。光纤布线标准TIA/EIA-568-B.3规定，室外光缆需符合ICEA S-87-640的机械和环境要求，其中包含防水结构。

3.1.1 全介质非金属光缆
康宁公司建议在管道和空中架设时使用全介质非金属的室外光缆。该光缆不含导电材料，因此无需在建筑入口处接地或安放浪涌防护装置。ALTOS ?全绝缘光缆是康宁公司的主要室外松套光缆。这些光缆可以和电缆平行放置而不受感应电压影响，在低于115千伏电压的电线架设区域，无有害护套影响。

3.1.2 铠装光缆
康宁公司建议，当缆线直接埋设在土壤或岩石时，使用能防鼠咬的铠装光缆。铠装能加强光缆的机械性能。

3.1.3 室内/外通用光缆
康宁公司建议，在室外和建筑主干无配线架时，使用FREEDM?室内/室外光缆。这些光缆符合ICEA S-83-696规定的机械和环境要求，并具有NEC?类型要求的阻燃特性 。产品防水，光缆护套能防紫外线，适合室外应用。FREEDM光缆可配置连锁铠装。

3.1.4 自承式架空光缆
如果现有通信光缆满足不了架空的要求，康宁公司建议在空中架设时安装ALTOS? Figure-8松套光缆。由于承重光缆的多股钢丝已经与光缆制造在一起，光缆只需一次安装，非常简便。由于架空光缆受到安装环境中的极限温度影响，光缆必须能够经受住冰雪风吹，并且其护套暴露于太阳紫外线情况下不会老化。ALTOS? Figure-8松套光缆是专为这种恶劣的环境设计的。

图8 ALTOS? Figure-8架空光缆结构

3.1.5 特殊光缆和护套
康宁公司提供的LSZH?松套光缆，除室内应用外，还可用于室外缆线桥架（例如工业区），管道（地铁）和架空应用。它符合IEEE – 383 ，1E级电缆型测试标准，用于核电站现场熔接和连接。此外，这种光缆被列为OFN-LS类型，符合UL 1685要求。光缆的无卤特性降低了在燃烧时腐蚀性气体的产生。
标准室外松套光缆可以附加特殊的尼龙外壳，可以具备{jj0}的抗燃料和碳氢化合物溶剂特性。

3.2 建筑物主干光缆
建筑物主干光缆用来将中间交叉连接（IC）连接到水平交叉连接（HC）。
康宁公司为建筑物主干提供了紧套和松套光缆。
康宁公司建议使用FREEDM松套光缆或 MIC?紧套光缆来用于建筑物主干。具体光缆类型取决于网络结构、防火要求和光纤芯数要求。

3.2.1 MIC和MIC组合光缆
MIC?光缆由经绞合的带颜色的紧套光纤组成，含有纱线加强层并采用阻燃外护套。
MIC 组合光缆包含24根或更多光纤，采用组合设计，可以由6 根或12根光纤的作为子单元绞合成缆。MIC 组合光缆增加机械保护特性，并在端接时能方便地进行管理。
MIC光缆有OFNP 型（plenum）或OFNR型 （riser），用于水平，垂直或一般应用。MIC光缆的光纤芯数为2至24根，MIC Unitized组合光缆的光纤芯数为36至144芯（图 9）。

图9 36-144 芯MIC Unitized 室内光缆

3.2.2 特殊光缆和护套
康宁公司提供内锁式铠装MIC光缆。铠装可以提供优越的碰撞碾压性以及加强的抗鼠咬能力。当需要安装钢管和独立牵引光缆时地方敷设光缆时，可以采用连锁铠装光缆节省管道和敷设的费用，达到高xxx的选择方案

图10 内锁式铠装光缆

3.3 水平应用
水平配线光缆将水平交叉连接与工作站的电信插座连接起来。有两种水平应用较为普遍：一种是连接到单用户工作站，一种是连接到多用户工作站。

3.3.1 单用户工作站（FTTD Fiber-to-the-Desk）
这种应用需要2至4根光纤连接到一个独立工作站。康宁公司建议使用2或4芯的MIC光缆连接到单用户工作站。

3.3.2 多用户工作站（FTTZ Fiber-to-the-Zone）
这种应用需要很多光纤连接到一个多用户电信插座（ MUTOA ）。在开放式系统应用中，一个MUTOA通常为6至12个用户提供服务。需要的光纤数量取决于用户和提供给工作站的服务数量，但一般是12至24芯。康宁公司建议在MUTOA应用中使用MIC光缆。

4.保障未来投资
光纤应用{jd1}是需要技术保障的，只有支持未来的升级才是一种合理投资。如果要升级至万兆以太网，要选用康宁公司LANscape? 解决方案。高带宽支持所有现存的以太网和光纤通道网络，并使未来的升级变得更容易。
同样，选用康宁公司LANscape? 解决方案光缆组件和硬件，可以使网络更加灵活，即使升级到万兆以太网也是如此。它具有行业内的最小损耗和{zg}带宽，使连接距离更长，并支持设备重新配置 （冗余的路径和交叉连接） 。
以下是在工程设计中，市内光缆选择时，对其防火等级的要求。
水平开间区域——是通风管道布线系统的组成部分。所有主要用于通风布线的区域，也可以认为是水平区域。这些光缆必须符合OFNP或OFCP要求，和NEC?保持一致 。
? 垂直区域 ——一个开放的空间或竖井，光缆可垂直通过每层楼板。这些光缆必须符合OFNR或OFCR要求，和NEC?保持一致 。
?一般区域——室内除水平和垂直以外的区域。这些光缆必须符合OFN或OFC要求，和NEC?保持一致 。
NEC允许在较低要求的应用环境中使用高性能光缆。例如，一根OFNP光缆可用于垂直应用，然而，一根OFNR光缆无法用于水平应用，除非满足其他条件。如果一根室内光缆同时在进行水平和垂直铺设，就可能需要考虑进行替代。Plenum光缆可用于整条路线，以避免额外的熔接点。但选择这种方案不一定节约成本，因为一些光缆，如Plenum光缆，可能比低等级的光缆更昂贵。

光纤接续

在商用建筑和园区网络中，设计人员或安装人员通常可以采用连续长度的光缆敷设，来避免光纤对接。这通常是一种经济而简便的方式。但在很多情况下，由于敷设光缆的布局、长度、拥挤的路由或需要将不同类型的光缆在建筑入口处转接，这时候就一定需要光纤的接续。
光纤接续方式主要可以分为两个大类：
? 熔接
? 机械连接

1. 熔接
熔接技术有以下步骤组成：剥除光纤外层，清洁并切割光纤，然后对齐，通过电极产生电弧熔接两根光纤。
光纤熔接机可以有很多的特性，其中{zg}端的设备通常带有光纤切割刀、LCD显示、现场使用的内置电池，免维护电极和采用轮廓对中或本机入射光对中的自动光纤调整功能。熔接机不仅能自动对齐光纤，判别端面切割质量和熔纤；它还能优化熔接，并提供验证。{zh1}，它还能为操作员比较准确地估算熔接损耗。康宁公司OptiSplice CDSxx熔接机采用LID-System技术，利用入射光检测系统，优化光纤对中和熔接电弧。
可以通过对比光纤熔接前和熔接后光功率的变化，准确地计算实际的熔接损耗。现场熔接的单模光纤和多模光纤的典型熔接损耗小于0.05 dB。

10 康宁 OptiSplice CDS 熔接机

中档熔接机通过视频摄像头来对齐光纤，叫做轮廓对中系统（PAS）。尽管没有LIDSYSTEM那么xx，但是PAS 熔接机能自动估计熔接损耗。

1.1 带状光纤熔接
对于高芯数光纤应用来说，带纤熔接越来越普遍。目前最普遍的是12芯带状光缆。该熔接的主要优点就是速度快，一般是单芯熔接速度的4到5倍。为了达到这种速度，康宁公司提供了miniMass?微型熔接机，能自动对准，显示单芯熔接损耗，并且熔接单芯光缆和含有2芯至12芯的带状光缆。对于单模和多模光纤，其平均损耗低于0.05dB。

2. 机械连接
所谓机械式接续，是利用光纤接头组件本身容纳光纤结合点，通过调整光纤位置来连接两根或更多的光纤，通常，这种光纤接头组件长度为50mm 左右。单模光纤的接续精度主要依靠光纤外径来保证。这样就需要所使用的光纤具备xx的芯/包同芯度指标，才能达到低损耗接续的目的。

采用机械接续，两端的光纤放置到同一个中心线从而将纤芯对准。首先，剥除光纤涂敷层，并擦拭清洁光纤，用专用切割刀切出光纤端面，将光纤插入对准套管，并保证两根光纤对紧。套管内预先放置了光纤匹配液，用来降低接续点的反射光和插入损耗。通常，采用压紧或增加摩擦的方式固紧光纤，但也有采用老式的方法，用注胶的方式来{yj}性固定光纤。康宁公司的CamSplice? 机械接续子采用“凸轮”锁紧机械装置来固定光纤，并采用一种专利的调节光纤技术来调整并固定光纤的位置。采用这些技术，机械接续的损耗可以达到普通熔接机的水平。通过接续过程中的“调谐”，无论单模或多模光纤，机械连接损耗都可以达到0.10 到 0.15 dB的水平。

图11 CamSplice 机械接续端子

3. 工程考虑因素
虽然光纤接续技术已经使用了很多年，但这项技术一直在进步，不断有更快、更简便和更便宜的设备和易耗品出现。对于多模光纤应用于建筑物、园区和数据中心环境则更是如此。

选择不同的接续方法，就需要采用不同的接续设备（熔接机、机械连接固定装置等）和硬件设备（熔纤盘，接头盒以及保护和储放光纤的集中接续箱等）。当需要决定采用哪种合适的接续方法时，安装人员要考虑以下几个方面：
? 资产或租赁费用比消耗品费用
? 损耗要求
? 同时开工的工程数量
? 劳动力成本图
? 客户的倾向性
? 培训
? 可靠性
? 所需要的反射性能

如果选择熔接方案，就要考虑熔接机的熔接损耗指标。通常，需要给出熔接机在以下两种情况下的熔接损耗。现场熔接损耗：指在现场实际状况下，接续的性能。通常会考虑气候、光纤清洁度、光纤切割、操作培训等情况的变化。 实验室指标：理想环境下的性能指标。通常，产品手册标明的数值就是指该项指标。

目前，根据不同类型的熔接设备，安装人员必须面对设备投资或租用设备的费用。而对机械接续，需要在工程初期就要付材料费。对安装人员而言，如果已经有熔接机，那么熔接就是最经济的方式。每种接续方式的经济性取决于工程队的数量，每个工程队的熔纤数量和劳动力成本。每一种接续方式所需要的时间依赖于工人的经验。通常，在完成设置和其他准备工作后，完成一个熔接点所需要的时间为2到3分钟。

安装人员需要考虑如何完成光纤端接，是否需要现场连接或尾纤熔接。通常，{zh0}是整个链路连接采用一种方式。同时，要考虑充分的培训。光纤熔接需要一定的技术，需要在操作之前做好培训。对机械式接续，不需过多的培训，施工队就可以很快地掌握。

机械接续损耗相对熔接损耗要高。在系统设计时，必须留出足够的损耗余量，以允许一定的累计接续损耗。
按照TIA/EIA-568-B的标准规定，单模和多模光纤的{zd0}单点损耗为0.3dB，现在的技术已经可以达到0.1dB或更好。

如果接续用的多模光纤芯径不一样或者所用的单模光纤模场直径差异较大，接续损耗就会很大。由于在两根光纤传输的光束大小不一致，在接续处就会产生除熔接损耗以外的双向损耗。例如，如果把62.5/125 μm的光纤与50/125 μm多模光纤接续，当光束从50/125 μm一端到62.5/125 μm一端的时候（图12），就不会产生额外的损耗，但如果从另外方向传输时，就会产生大约4.6dB的损耗（此时采用LED 光源，满注射）。由于这一附加损耗的产生，在系统设计时就要充分考虑，是否有足够的光功率余量。

{zh1}，安装人员必须考虑客户的需求。例如，很多CATV公司需要规定接续点的{zd0}反射值，以便传输模拟信号。而对于大多数的局域网用户，主要为数字传输，就不需要考虑接续点的反射问题。

作者简介：饶丹曙，康宁通信(大中国区)企业网市场总监。

具有十几年从事光纤通信工作的经验。一直就职于业内全球最知名的公司，从事过技术支持、工程技术管理、研发管理、市场及业务开发等工作。目前在康宁通信(大中国区)任企业网市场总监，全面负责企业网通信产品及方案的市场规划、推广、渠道管理及新业务开发，积极推动光纤及铜缆布线在数据中心、企业网络、工业控制网络、网络和新兴市场的应用。

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