中國聯(lián)通高寒地區光纖光纜長(cháng)期性能研究如火如荼

  ICCSZ訊  光纖光纜產(chǎn)品由摻雜的二氧化硅光纖玻璃層、高分子機械緩沖涂層、PBT套管、阻水特種纖膏和纜膏、抗機械應力結構裝置等構成，產(chǎn)品要點(diǎn)集中在原材料選擇、光傳輸性能測試分析、高速成纜工藝等領(lǐng)域。在極低溫度下，光纖的原材料選擇和光纜設計參數、加工工藝等方面的限制因素會(huì )被放大，出現衰減增大、材料不相容和維護性能變差的問(wèn)題，直接影響了傳輸質(zhì)量。

  我國東北和西北等廣大地區冬季漫長(cháng)而寒冷，存在較大面積的高寒、晝夜溫差大的區域。針對此類(lèi)高寒區域，此前業(yè)界通常以普通材料和結構的光纜及接續器材完成實(shí)際網(wǎng)絡(luò )的部署，經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用，一部分光纜出現了傳輸性能降低、溫度特性變化等問(wèn)題，嚴重制約了先進(jìn)光纖傳輸系統的部署和使用，也成為光纖光纜研發(fā)與制造領(lǐng)域內的突出問(wèn)題。

  因此，業(yè)界亟需開(kāi)展高寒區域光纖光纜長(cháng)期耐受性研究，盡快填補該項空白，為運營(yíng)商、設計單位及光纖光纜廠(chǎng)商提供參考，提升傳輸網(wǎng)絡(luò )的質(zhì)量水平和可用度，促進(jìn)我國光纖光纜產(chǎn)業(yè)和通信網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展。

  黑河沿江地區建立長(cháng)期觀(guān)測和研究平臺

  中國聯(lián)通網(wǎng)研院/中訊設計院聯(lián)合長(cháng)飛公司自2013年啟動(dòng)了寒區光纖光纜長(cháng)期性能研究項目，在黑龍江聯(lián)通運維部大力支持下，在黑龍江省黑河市沿黑龍江地區建立了高寒區域光纖光纜性能長(cháng)期觀(guān)測和研究平臺，開(kāi)展了相關(guān)研究。

  黑河市地處黑龍江省西北部，氣候條件非常惡劣，年平均氣溫為-1.3℃～-0.4℃。一月份最冷，平均氣溫為-25.4～-23.8℃，最低溫度可達零下40℃;七月份最熱，平均氣溫為19.4～21.3℃;年溫差為44.2～46.7℃，在國內其它地區少有，是該項目實(shí)施的理想區域。

  寒區光纜長(cháng)期觀(guān)測和研究平臺依托黑河聯(lián)通分公司現有無(wú)人值守模塊局傳輸機房，如圖1所示，光纜利用現網(wǎng)已有桿路，以架空方式敷設，保證環(huán)境氣溫變化可以直接作用于光纜本身，獲取最直接數據資料。桿路路由長(cháng)度為1.4km，光纜至遠端后環(huán)回至機房，總長(cháng)度約2.8km。

  圖1 黑河寒區光纜性能長(cháng)期觀(guān)測和研究平臺

  長(cháng)期觀(guān)測和研究平臺中建立了兩套遠程監測系統，其中溫度監控系統能夠實(shí)時(shí)監測記錄光纜敷設當地的氣溫變化，并能夠實(shí)時(shí)進(jìn)行遠程數據查詢(xún)和保存;光學(xué)監控系統能夠定時(shí)監測記錄光纜中光纖的衰減值，并能夠實(shí)時(shí)進(jìn)行遠程數據查詢(xún)和保存。光學(xué)監測系統基于EXFO公司OTDR模塊以及光開(kāi)關(guān)，所有新敷設測試光纜在機房?jì)瘸啥撕蠓謩e與光監控系統上的32路光開(kāi)關(guān)接口連接，自動(dòng)監測光纖鏈路性能。通過(guò)長(cháng)期觀(guān)測站對光纜衰減進(jìn)行監測，監控系統獲取光纖光纜性能變化數據資料，并遠程傳送到中國聯(lián)通網(wǎng)研院。中國聯(lián)通網(wǎng)研院進(jìn)行數據處理分析(圖2為監測系統監測其中一芯光纖的實(shí)時(shí)測試曲線(xiàn))，探討不同因素對于光纜產(chǎn)品在低溫下的影響。

  圖2 光纖衰減系數實(shí)時(shí)監測曲線(xiàn)

  為了研究光纜結構、光纖類(lèi)型等因素對惡劣環(huán)境的耐受程度，中國聯(lián)通結合研究需求，對現網(wǎng)部署的光纖光纜型號進(jìn)行分析，采用了充分反映不同結構類(lèi)型、不同加工工藝、不同材料標準的光纖光纜產(chǎn)品，實(shí)際共布放了4種類(lèi)型共8根光纜(GYTA、GYA、皮線(xiàn)和氣吹微纜)，涉及3種型號光纖(外徑245μm G.657.A2和G.652.D，外徑200μm G.657.A2)，兩種類(lèi)型的纖膏(-40℃，-60℃)，以及三種套管尺寸(1.7mm、1.9mm和2.1mm)。通過(guò)對比不同溫度環(huán)境下光纜衰減性能的變化，觀(guān)測記錄了不同因素(光纖類(lèi)型、纖膏溫度、纜膏溫度、光纖外徑、套管尺寸等)對于光纜性能的影響。

  后續研究期完成后，中國聯(lián)通還將回收樣品進(jìn)行嚴謹的實(shí)驗室分析，研究其微觀(guān)結構變化、材料相容性和機械性能數據，全面檢測樣本的溫度性能指標。

  初步研究結果

  氣吹微纜在低溫下具有明顯優(yōu)勢

  目前國內常規光纜的施工已經(jīng)成熟，但氣吹技術(shù)使用較少。氣吹光纜具有光纖密度大、施工方便、占用管道資源少等優(yōu)點(diǎn)，在國際上已經(jīng)被廣泛使用。該項目中，中國聯(lián)通于2013年10月，在7℃環(huán)境下完成了氣吹微纜的敷設，單向氣吹距離達到2km，充分驗證了氣吹技術(shù)在低溫環(huán)境中的可行性，圖3為氣吹光纜敷設現場(chǎng)圖。

  圖3 氣吹光纜敷設現場(chǎng)圖

  2013-2017年觀(guān)測和研究期結果即將完成

  自2013年冬季完成平臺建設后開(kāi)始收集數據，至今已初步完成第一研究期，近4年的數據采集。全部光纜運行正常，溫度和光學(xué)監測系統運行正常。

  根據截至最近光纖光纜運行監測情況，跟蹤不同光纜中光纖衰減系數隨溫度的變化，可得到如下初步結論：通過(guò)對衰減和溫度數據的監測，可以觀(guān)察到衰減隨溫度的變化，光纜類(lèi)型GYA和GYTA中1.7mm、1.9mm及2.1mm套管尺寸中光纖衰減變化隨溫度變化區別不明顯，圖4給出了GYTA光纜部分時(shí)間段的監測數據。2013-2017年第一觀(guān)測和研究期的詳細結果即將整理分析完成，并將進(jìn)行研討和推廣。

  圖4 GYTA光纜性能變化

  研究預期及展望

  該研究項目全面完成后，其研究成果將直接服務(wù)于我國通信運營(yíng)商的光纜產(chǎn)品應用選擇，促進(jìn)中國光纖光纜行業(yè)的發(fā)展。相應的產(chǎn)品優(yōu)先使用在東北三省的高寒區域、內蒙古和新疆北部、青藏高原地區，全面提升上述地區通信網(wǎng)絡(luò )在冬季嚴寒下的傳輸質(zhì)量，填補國內技術(shù)空白，為我國社會(huì )的全面信息化建設、邊遠少數民族地區的經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展做出突出貢獻。

  中國聯(lián)通掌握寒區光纖光纜相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)后，將提升高寒區域光纜網(wǎng)絡(luò )維護能力，以?xún)?yōu)質(zhì)的耐低溫光纖光纜進(jìn)行工程建設，可以長(cháng)期保持傳輸性能的穩定性，減輕高寒地區光纜網(wǎng)絡(luò )維護工作量，降低傳輸設備的投入;同時(shí)還可以幫助中國光纖光纜產(chǎn)品可以獲得寒區應用條件下的核心競爭力，促進(jìn)對于北歐、北美、俄羅斯等寒冷地區的光纜出口。

  作者：沈世奎 王光全 賀永濤 支春龍 許偉杰 常瑞林 孫德華 韓飛鵬

      原標題：應對特殊區域需求 中國聯(lián)通高寒地區光纖光纜長(cháng)期性能研究如火如荼