2009年5月,在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上,国家电网公司正式了“坚强智能电网”发展战略。2009年8月,国家电网公司启动了智能化规划编制、标准体系研究与制定、研究检测中心建设、重大专项研究和试点工程等一系列工作。
在2010年3月召开的全国“”上,总理在《工作报告》中强调:“大力发展低碳经济,推广高效节能技术,积极发展新能源和可再生能源,加强智能电网建设”。这标志着智能电网建设已成为国家的基本发展战略。
3M公司凭借着在通信行业和电力行业多年的丰富经验,积极参与智能电网各个环节的试点及研讨,将通信和电力线路上的成熟产品不断融合,并着力于研发新的适应智能电网发展趋势的新产品和新方案。
1 数字化变电站
。由于传统方式在变电站内的使用存在多种,而光纤机械接续可以很好地解决这些问题。首先,位于高处的接续点,不适合携带光纤熔接机设备进行热熔接续。其次,光纤熔接机操作时需要平整且足够的放置空间,而高空作业时不具备这种环境。最后,接续点靠近电力设备,周围存在强磁场,熔接机设备容易受影响。正是由于这些因素,光纤机械接续的操作方便和工具简单且轻便等优点完全适合在数字化变电站的场景下使用。
图1 光纤机械接续现场施工
2 配电自动化
与输电线路的点对点的方式不同,配电线路分支复杂,经常迁改,节点繁杂,且同杆多回,因此输电线路上点对点的接续引下方式无法适应配电线路上的应用。。广东电网从而尝试着选择适合配电网络线路特点的成熟光传输技术,研究低成本和方便的架空配网线路上架设光缆的方式,以及光单元的绝缘和引下的解决。最后采用了EPON组网技术,使用OPPC光缆作为架空光缆,利用合适光缆接头盒作为绝缘和引下的方案,并采用光线机械接续的产品从而形成通信网络层到终端接入的全程解决方案。
图2 光纤机械连接插座及保护盒现场施工
3 光纤复合中压电缆应用
图3 复合电缆户内终端
图4 复合电缆中间接头
作为一种新型的集成了传统电缆和传统光缆技术的复合电缆,光纤复合中压电缆的应用也将成为一种趋势。但是传统且成熟的电缆和光缆的操作方式在智能电网的建设中如何融合在一起,也决定了光纤复合中压电缆大规模应用的实现速度。3M公司开发的复合电缆中间接头和复合电缆户内终端解决方案,在全国多个省市的试点中得到应用,使光纤复合中压电缆的接续和成端的技术趋于成熟。在这里光纤的接续也是采用了光纤机械接续技术取代传统的熔接方式。
4 光纤复合低压电缆应用
根据国家电网公司对于电力光纤到户智能小区的建设的要求,光纤复合低压电缆将会大量应用于智能小区的光纤接入,为用户提供智能抄表和宽带接入的服务。根据3M公司在国内外积累的大量光纤到户的实际经验,为多地的电力光纤到户试点建设提供了方案和产品,努力缩短线路施工周期,提高施工效率。例如在上海的某个电力光纤到户的项目中,使用了大量的3M光纤现场连接器,一位没有光纤经验的施工队员,不需要任何特殊工具,一周时间完成500个光纤连接器的施工并通过了验收。
【关键词】 光缆 不中断业务 导纤 接续
1 背景
随着经济的发展、社会的进步,人们对数字电视业务质量提出了越来越高的要求。面对更稳定的数字电视增殖业务的挑战,网络质量的好坏已成为用户选择的重要依据。。为了提高市场竞争能力,对数字电视网络的质量和安全性提出了更高的要求,而其关键在于网络的建设。
对网络进行实时有效的管理是提高网络运行质量的重要环节,网络规模的扩大,对网络的管理提出了更高的要求。不仅可以大大提升网络的传输容量,提高网络的安全性和传输质量,还可以增强对网络的管理,降低网络的运行成本,从而在激烈的竞争环境中占据有利条件。
综上所述,以业务驱动为导向,适时采用合理的技术,用较低的成本,建设一个宽带高速、灵活高效、结构合理、质量保证、安全可靠的光传送网,以适应企业战略转型的需要,是非常必要的。而光传送网系统的割接问题一直是广电工程人员需及时处理和特别注意的工作之一。
2 光缆瞬间中断割接方案的制定
增设OA站点方案和增设REG站点方案的区别在于增设OA站点方案在光缆段落超过120KM的两站点间增设光放站,增设REG站点方案是基于现有的网络节点,对于超长段落设置中继站保证信号传输。基于目前的光纤测试数据,采用增设OA站点方案。增设OA站点方案设备的建设成本及维护成本都低于增设REG站点方案,同时也提高网络稳定性,在主设备的初级阶段,允许在设备的各项指标参数均符合行业标准和企业标准的前提下选用增设OA站点方案进行,增设OA站点方案和增设REG站点方案的选择也在初级阶段根据实测光缆测试数据和厂家的设备性能进行最终确定。后期还会在交叉站点做设备升级,利用电交叉在交叉站点做灵活调度,这样至网络中心的路由有更多选择,网络结构保护性更好,波道分配扩展性更强。
由于客户数字信号通过光传送网传送时可能需要3R中继,因此,单个的管理域可进一步分割为不同的3R中继段。通过不同的3R中继段时OCh层网络需要终结,具体3R的中继功能由客户数字信号到OCh适配的源端和宿端来实现,而客户数字信号的是否需要终结取决于客户信号的类型。
如果OCh客户信号为OTUk信号,在进行3R时需要终结OTUk子层网络,此时OCh和OTUk层网络相互重合,即OTUk数字段构成一个3R中继段。而对于其它OCh的数字客户信号,如同步数字体系,则在进行3R时不需要终结客户层网络。
(1)割接时间的选定。每个系统在割接时被导纤2次,每次时间为2机房共同的导纤时间,大约为2秒左右,所以每个系统在瞬间中断割接时中断的时间为4秒左右。现今所用光传输系统大多采用环保护方式或主备用保护方式(同一光缆中使用2个同样系统互为备用,当一个出现问题时立即将业务倒换另一个上),事实上业务传输并未中断。所以“瞬间中断业务割接方式”也称为“不中断业务割接”方式。
(2)割接前应尽量将重要电路及无法保证的电路调至其他路由。割接前检查网络上通道是否正常。查看环回控制有无软件环回,有无强行插入误码(如在某局本地网中,因人为因素强行插入误码,在该局插入B1,导致该局的下一个站点接受该局方向的线路出现信号劣化),有无强行插入AIS(如在某局本地网中,因人为因素在第一个AU―4的第40、41、42三个2M通道中强行插入AIS,在2M通道测试中发现无论怎样测试,第40、4l、42三个通道都有AIS告警)。
(3)调纤预案。如果在割接过程中发生误操作,引起纤芯中断,必须快速的将断纤重新接通。因此在割接点应备有光纤接续子若干,一旦发生断纤情况,立即利用接续子将断纤接回。同时利用制定好的应急调度方案,迅速将系统抢通。
(4)瞬间中断割接仪表、工具参考安排:为防止工具漏带现象的发生,接续、测试常用工器具及辅助工具应在仪表室详细列出,在出发前要逐一检查,确保所带工具齐全且性能良好。1)FTB-100 OTDR2套用于光纤测试;2)联络通信工具2套用于2机房各1个;3)光功率计用于机房对纤用;4)光源用于机房对纤用;5)8M尾纤用于测试用;6)熔接机2套;7)发电机2台熔接用于蓄电池电量不足时备用(含电源线);8)开缆工具一套(专用不间断割接工具);9)熔接机电池一块熔接用于主用电源。
3 电路调度、及具体割接步骤
(1)电路调度、及具体割接步骤准备对纤及测试。机房1。。进行对纤及测试,以“机房2”为准,对纤顺序按纤芯的颜色顺序兰、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉、本进行。机房2。。熔接组工作人员打开接头盒,确认新光缆色谱与原有的是否一致。接续人员将接头盒处光缆剥开,确定组别。对于单向倒换类型,源端与宿端的选择器操作的;对于双向倒换类型,源端与宿端需要进行一定的协调确保两端的桥接、倒换操作是一致的。双向倒换需要使用APS信令通道进行协议报文交互。
(2)电路调度、及具体割接步骤割接接续盘纤。熔接开始时,机房二端配合将在用的1组兰、橙光纤Ⅰ系统和2组兰、橙光纤Ⅱ系统导到3组兰、橙、绿、棕光纤,然后通知接续端开始割接1、2组,熔接组工作人员可以将接头盒处光缆1、2组断开。1、2组接续盘纤复测合格。
机房二端配合将3组兰、橙、绿、棕光纤导回1组兰、橙光纤,2组兰、橙光纤,然后将3组的兰、橙纤Ⅲ系统和4组的绿、棕纤Ⅳ系统导到1组的绿、棕、灰、白纤。通知接续端开始接续3、4组,3,4组接续盘纤合格后,机房二端配合将1组的绿、棕、灰、白纤导回原位置。
(3)电路调度、及具体割接步骤收尾瞬间割接。封盒后进行一次复测,看看是否有窝纤的现象,经现场确认、系统恢复后,撤离现场。如果割接的光缆是小对数的光缆或大对数光缆中进行分管割接,也可以将光缆束管剥开,再导纤后进行瞬间中断接续。将兰、橙光纤业务暂时导到灰、白上,兰、橙、绿、棕接续完成后,将兰、橙光纤业务导回,再接续灰、白纤,完成瞬间割接。
1 接续损耗的成因分析
光信号经光纤传输后,由于吸收、散射等原因引起光功率的减小,故光纤损耗是光纤传输的重要指标。实现光纤通信,一个重要的问题是尽可能地降低光纤的损耗。引起光纤传输损耗的主要原因可分为两类,即接续损耗和非接续损耗。而光纤的接续损耗则主要包括光纤材料的本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗两种。
1.1 固有损耗
1.1.1 吸收损耗
吸收损耗是光波通过光纤材料时,一部分的光能转化成热能,造成光功率的损失。造成吸收损耗的主要原因是光纤材料的本征吸收和制作光纤时光纤材料不纯净所产生的杂质吸收。
(1)本征吸收指光纤的基础材料二氧化硅固有的吸收,不是杂质或者材料缺陷所引起的。
(2)杂质吸收指由于光纤材料的不钝净和晶体缺陷所产生的附加的吸收损耗,主要是材料中的金属过渡离子和生产过程中的氢氧根离子使光的传输产生损耗。
1.1.2 散射损耗
散射是指光通过密度或折射率不均匀的透明物质时,除了在光的传播方向以外,在其它方向也能看到光,这种现象称为光的散射。在光纤中光的传输由于散射的作用而产生散射损耗,散射损耗主要由瑞利散射和结构缺陷散射两部分组成。
1.2 熔接损耗
熔接损耗是由接续方式、接续工艺、和接续设备的不完善引起的,包括光纤模场直径不同、光纤轴向错位、光纤端面不完整或者端面不干净、待熔接光纤的间隙不当、轴心(折角)倾斜以及工作人员操作水平、熔接参数的设置等可以人为避免的因素造成。
2 非接续损耗的成因分析
光纤传输中的非接续损耗主要包括弯曲损耗、其他施工因素与应用环境造成的损耗。
2.1 弯曲造成的损耗
光纤传输在整个系统处于线性状态时,其传输阻力最小。为了减少对光纤的传输损耗,光纤都会保持水平状态。而光纤处于弯曲状态时,就会影响光纤的传输特性。由于光纤弯曲的程度不同,故将其产生的耗损分为宏弯曲损耗以及微弯曲损耗。
宏弯曲损耗指由于光缆的弯曲半径没有控制在施工建设技术要求以内,使得弯曲半径大于光缆允许的动态弯曲半径,导致传输信号失真。
微弯曲损耗产生的原因种类较多,总的来说,在光纤系统中,由于光纤表面的不规则、不平整部分受力不均,从而出现了光缆被覆、扭曲而形成的随机性微弯损耗,以及受温度影响而产生的热胀冷缩微弯损耗。
2.2 应用环境或施工因素产生的损耗
热熔保护热缩问题产生的损耗。一部分是由于热熔保护管的质量问题导致的;另一部分是由于熔接机加热时所设置的加热参数不符合技术标准,导致热熔保护管变形或者有气泡产生,并且热缩管的不干净也会使光纤在热熔时损伤接续点。
光纤的不规范上架引起的损耗。在其上架进行松管管绑过程中,容易出现急弯问题,导致错位现象,也将增大光纤传输损耗。
直埋光缆不规范引起的损耗。在施工前,施工人员对预埋的深度缺乏科学的计算,当光缆填埋太浅会使光缆在重物碾压下受损。
3 减少光纤传输损耗的措施
3.1 减少接续损耗的措施
3.1.1 选择特性一致的优质光纤
在同一条线路中使用的裸纤需要统一化,保证光纤的特性匹配,使模场直径产生的传输损耗降到最低。
3.1.2 光纤线路应整盘配置敷设
在配盘时应整盘配置,并注意接头的数量。在敷设过程中,应严格按照缆盘的端别和编号顺序放置,减少损耗值。
3.1.3 遵循光纤熔接技术标准进行接续
相关人员在熔接过程中应科学操作,并使用光时域反射仪对光纤熔接进行监控和测量,对于熔接测量结果超出误差范围的地方应重新熔接,保证光纤的熔接质量。
3.1.4 制备优质的光纤端面
优质光纤端面应当平整、无缺损、无毛刺并且端面与轴线的倾角应小于0.3度;在光纤端面制备的工序中应当使用优质切割刀,正确切割。
3.1.5 保证适宜的接续环境
在切割时保持接续部位、材料和工具的清洁;避免在潮湿和多尘的环境中作业,切割后光纤不可以长时间暴露在空气中,防止光纤的接头受潮。
3.1.6 保证活动连接器的清洁
在施工和维护的过程中要注意适配器与插头的清洁度,避免适配器与插头由于灰尘和污物产生的散射损耗。
3.1.7 选用优质的活动连接器
。
3.2 减少非接续损耗的措施
(1)在光纤电缆敷设施工和运维工作时,通过采取光纤电缆的防护措施(防雷,防电,防腐蚀,防机械损伤等),加强光缆的防护。
(2)禁止使用劣质,弯曲变形的热缩套管,避免在热缩的过程中产生内部应力,导致损耗增加。
(3)当光纤电缆敷设时,速度不应过快,光纤电缆敷设距离不宜过长,光纤电缆敷设过程中应选择最佳路线敷设布置方案,尽量避免让光缆受到各种外力侵扰。
(4)当光纤电缆敷设时应控制计算好布放长度,且预留长度合理。使光纤保持合理的弯曲半径,减少整个线路的附加损耗。
(5)光纤通信工程施工完毕后,应总结施工经验,加强维护工作,提高光纤通信工程质量。
4 结语
在分析了光纤传输产生的损耗机理的基础上,定性地分析各种因素引起的损耗类型的不同点。因此在保证系统的安全性、可靠性和稳定性的前提下,积极改善和优化光纤通信网络传输性能,降低光纤线路传输损耗,提高其传输质量,对光纤通信传输系统的常见问题进行有效的分析和解决,是光纤通信传输网络的重要工作且具有重要的意义。
关键词:网络综合布线;教学方案;有限资金;构建实验室
中图分类号:TP393-4
网络综合布线是一门新兴的网络实践课程。随着这些年通讯自动化、楼宇自动化、办公自动化等智能化建筑概念的提出和实施,做为智能化建筑、社区乃至城镇基础的结构化综合布线已形成了一套拥有自我系统和理论的学科,并逐步走进了大学和高职的课堂。由于这是一门新兴的课程,关于他的教学和实验室组建方式大家都在进行初步的探索。下面笔者将结合我校在组建和教学过程中遇到的问题进行初步的探讨。
1 在实验教学中存在的问题
1.1 资金问题
这是一个大问题。做为一门需要教学实验的课程,资金是一个绕不开的话题。实验器材需要钱,实验耗材也需要钱。可是做为一个发展革新速度飞快地学科,相关设备的更换速度是惊人的。也许昨天还投入不菲的设备,过几年就会面临淘汰的尴尬局面。而众所周知的是,新科技设备通常是昂贵的。举个简单的例子,一台国产光纤融接机需要2万元,而一台进口的同类设备则需要5万元。这还仅仅是一台设备。面对这样一门课程,需不需要投入,值不值得投入,能不能投入对每一个学校都是需要仔细思考的问题。
1.2 安全问题
这也是一个绝对不能忽视的因素。我们现在面对的学生是90后,他们活泼、聪明、激情四射、异想天开,在各个方面都彰显着自己飞扬的青春。但是在纪律方面还是要逊色一筹。而纪律恰恰是实验课所不能或缺的。强电、弱电、冲击钻、竖井、穿线、绝尘等等这些都是网络综合布线这门课程所要遇到的场景。不守纪律,突发奇想轻则导致设备损毁,重则会危害自己或他人的生命。那么,如何在教授这门课的过程中,安全的安排学生做好实验也是我们需要仔细思考的另一个问题。
2 实验教学方案构建措施
目前各大院校开设的网络综合布线课程大都包括:(1)概述;(2)传输介质;(3)工程设计;(4)方案编制;(5)施工技术;(6)工程管理;(7)系统测试;(8)故障诊断;(9)验收与鉴定这九个重要的部分。其中(2)(5)(7)(8)这四个教学部分基本必须使用实验设备;而(6)(9)还可能需要到施工现场进行体验;剩下的其它部分则是以理论内容为主。
有的院校在开设课程之初,由于资金困难,条件所限,只好采用放大理论教学,牺牲教学实践的方法来节约资金。可这样下来课程无异于是脱离了试管和烧杯的化学课——学生听起来枯燥无味,无法理解,而老师也讲的是口干舌燥,疲惫不堪。最终很难说学生是否掌握了这门课程。与之对应的是,确实有学校资金雄厚能够舍得投入大额资金建立实验场所。先不论此法是否值得大家学习,仅场所利用率这一项就不是笔者这些只有几个专业班级的学校比得上的。因此对于上述两种方法我校都无法完全借鉴。
如何使用有限的资金,使得学生既能做好实验又能提高设备的利用率就成为了处于类似状况的兄弟院校所要解决的一个课题。在此以笔者的实践和分析试给大家提供一个思路。
首先,笔者从实验器械的价格入手进行分析和考虑。
网络综合布线课程实验器械大致包括传输介质类(如五类、超五类双绞线、同轴电缆、光纤、接头、配线架、交换机等),实验工具类(如各类线钳、冲击钻、钻头、光纤冷切刀、光纤熔接机等),模拟环境设备(水平布线墙、垂直干线墙等),以及安全设备和检测设备。其中传输介质类基本属于耗材,本身价格也不贵,完全可以根据实验要求适量买进。实验工具类的大部分亦都属于比较耐用的耗材,价格也相对可以接受,对采购资金来说也基本不能构成什么压力。但是,实验工具类的光纤熔接机、模拟环境设备以及检测设备的一部分设备则相对较贵。对于这些设备,课程实验需要根据不同的情况进行安排。
举例来说:
(1)光纤熔接机可以说是实验器械中最贵的设备,可是却不是必须的设备。这是因为对学生来说,从其操作方法和步骤上来看,光纤熔接机的操作方法和步骤有很多地方与使用光纤冷切刀进行光纤端接的操作方法和步骤是类似的。而从价格来说,光纤冷切刀是光纤熔接机的百分之一左右。。
(2)模拟环境设备的价格也相对不菲,对于这种设备所采用的策略是自己动手丰衣足食。订购一套适合实验室空间的模拟环境设备是昂贵的,但是使用廉价的建材自己带领学生构建相关的设备却是廉价的、可行的。且通过构建这些设备还可以让同学们熟悉实验工具的用法,达到一举两得的效果。
(3)检测设备中昂贵的设备。对于这部分设备,目前笔者还没有好的办法,但本着用操作步骤相近的廉价设备替代昂贵设备(像光纤冷切刀与光纤熔接机这样)或租用设备的原则,还是可以达到既能节省了资金,同时又让同学们增强了实践练习的目的地。
其次,笔者从实验器械的利用率上进行分析和考虑。
从经济学角度上来讲,一件物品在单位时间内的使用率决定了这件物品使用成本的高低。举例来说,假设有一台光纤熔接机A和一个拥有10个专业班级的高职院校B,(在此设定中,任意一个学年内,B通过合理的安排都能使每个班级充分利用A来进行实验。)那么A在B的利用率为每10个班级1学年。而对于只有1个专业班级的高职院校C来说,A的利用率为每1个班级1学期,如果A的有效使用寿命为5年(包含使用损耗和技术损耗,其中主要是技术损耗),价格为20000元,那么相当于B需要为每个实验班级在A上每年投资20000/(5*10)=400元。而C需要为每个实验班级在A上每年投资20000/(5*1)=4000元。当然这个例子为了让读者看的比较明显而举得略微有些极端,但它也真实的反映出不同学校的使用成本的问题。那就是——要想节约投资成本,就需要加大试验设备的使用率。有了这个结论我们可以对试验设备的采购作出如下安排:
(1)设备能得到充分利用的,可以考虑买进。比如说一次性耗材和多门其他课程都可以使用的设备。
(2)价格相对便宜又可以长时间不被淘汰的设备,可以考虑买进。如各类线钳、冲击钻、光纤冷切刀、配线架、接合型管槽等。
(3)不得不买,无法避开的设备,买进。如安全设备。
最后,剩余的其他设备可以采用租用和观摩的方式来让同学们完成实践。
3 总结
。
参考文献:
[1]陈学平.网络综合布线与实训[M].化学工业出版社,2011.
[2]谭爱平.网络综合布线与测试课程教改研究[J].计算机教育,2010(24).
【关键词】光纤环网 高寒地区 升级改造
阿尔哈达矿业,全称锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司,公司位于锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗满都宝力格苏木,驻地距旗所在地235公里,在满都宝力格苏木东35公里处,矿区总面积为20.71平方公里。公司所在地处于高海拔和中、高纬度带的内陆地区,自然条件较为恶劣。气候特征为冬季受蒙古高压控制寒冷风大,夏季水热同期,极端最低气温-43.6℃,年平均气温0.7℃。
光纤环网结构是为了防止光纤网络中任何一条连接线断掉,影响连接中的一个区域所带来的网络安全隐患,它能防止一处连接发生故障而影响整体网络,使网络处于冗余模式。。
1 存在的问题
公司原有竖井3座(1#、2#、东探井),斜井2条(1#斜井、2#斜井)、通风井1座(3#竖井),1500t/d处理能力选厂1个。根据生产所需,建设完成的光纤环网结构为:【中心机房东探井区域仓库区域选厂区域2#斜井区域1#区域2#区域3#区域变电所区域中心机房】。。
随着生产能力的逐渐提高,公司对采掘及选矿车间进行了改造,原来的1#、2#、3#已经停用,新建设主井、副井、措施井斜坡道、东风井、西风井及新选厂,合计成为竖井3座(新建主井、新建副井、东探井),斜井2条(1#斜井、2#斜井)、通风井2座(东风井、西风井),措施井1个(措施井斜坡道)、1500t/d处理能力选厂2个。
2 方案措施
(1)将原变电站-3#-2#-1#-2#斜井的光缆线路取直,重新熔接成为变电站-2#斜井。
(2)将原老选厂-2#斜井的光缆线路重新敷设、熔接,更改为老选厂-新选厂-2#斜井。
(3)在2#斜井新敷设约300米的光缆直接到新建主井。
(4)将公司机房-110KV变电站的光缆线路重新敷设、熔接,更改为公司机房-新建副井-110KV变电站。
(5)在公司仓库新敷设约600米的光缆直接到1#斜井。
(6)在公司仓库新敷设约1800米的光缆经斜坡道788中段到斜坡道728中段。
(7)在东探井新敷设约500米的光缆直接到东风井。
(8)在公司大门口新敷设约300米的光缆直接到西风井。
改造后的光纤环网结构为:【中心机房东探井区域仓库区域老选厂区域新选厂区域2#斜井区域变电所区域副井区域中心机房】。
改造完成的光纤环网结构示意图如图1所示。
3 效益分析
在矿山单位的信息化建设中,光纤环网作为不可或缺的传输媒介,发挥着越来越重要的作用。该升级改造项目全部为该公司技术人员自主完成,光纤环网及相关信息化系统的升级改造,累计节约施工费用约120万元。
参考文献
[1]付文俊.KJF2000煤矿安全监控系统与井下工业光纤环网接入技术的设计[J].煤矿安全杂志社,2011.
潘磊(1985-),男,山东省平邑县人。大学本科学历。现为锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司网络主管助理工程师,主要从事有色金属矿山信息自动化管理及维护工作。
苗传雨(1969-),男,山东省沂南县人。大学本科学历。现为锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司机械主管助理工程师,主要从事有色金属矿山机械管理工作。
孙胜亮(19-),男,黑龙江省勃利县人。大学本科学历。现为锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司机械技术员助理工程师,主要从事有色金属矿山机械管理工作。
孙福亮(1962-),男,山东省龙口市人。锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司电气主管员电气工程师,主要从事有色金属矿山电气设备维护使用与管理工作。
【关键词】 FTTH终端接续 现场组装光纤活动连接器 预制成端蝶形引入光缆 回波损耗 测试
Review of the Technology and Products based on Terminal Connection of FTTH Liu Jian1,Hong Mei2,Chen Shaoxian3(1、Guangdong Research Institute of China Telecom Co., Ltd.,Guangdong Guangzhou 510630,China;2、China Telecom Corporation,Beijing 100032,China;3、China Telecom Group Guangdong Telecom Corporation Information Technology Laboratory,Guangdong Guangzhou 510630,China)
Abstract: The technological development about terminal connection of FTTH was described. The application status,performance comparison and the existing problems about the products, such as field-mountable optical fiber connectors and pre-terminated bow-type optical cables were analyzed. The optical return Loss (ORL) test methods and the rationality of technical specifications based on the pre-terminated bow-type optical cable were also suggested.
Key words: terminal connection of FTTH, field-mountable optical fiber connector, pre-terminated bow-type optical cable, optical return loss, test
一、引言
2010年,工信部、国家等七部委联合下发《关于推进光纤宽带网络建设的意见》,提出2011年城市用户及农村用户的宽带接入将分别实现8M及2M以上。2013年“宽带中国”战略及实施方案,将“宽带中国”计划正式上升为我国国家战略。今年年初,工信部公布了2015年宽带战略的年度目标:新增光纤到户覆盖家庭8000万户,新增1.4万个行政村通宽带,城市宽带到达20M,部分大城市实现100M,推动一批城市率先成为“全光网城市”。 在上述的积极引导下, FTTH(光纤到户)建设得到了大规模的投入,终端接续产品的需求量越来越大。
本文阐述了近年来FTTH终端接续技术的发展,从各类端接产品在现网上的应用情况、性能比较、存在问题等方面进行了总体分析。根据预制成端蝶形引入光缆的应用和测试情况,结合各运营商编制的技术规范书、YD/T1272系列光纤活动连接器的行业标准以及YD/T 1997.3-2015《通信用引入光缆 第3部分:预制成端光缆组件》等相关技术标准,详细论证了该产品回波损耗的测试方法和指标要求的合理性。
二、FTTH终端接续技术
FTTH终端接续是指在用户端进行光纤末端连接的过程。从技术上来讲,FTTH用户端所使用的光纤接续方式分热熔和冷接两种。
热熔是传统的光纤接续方式,采用有源熔接设备对光纤进行加热熔接之后,再利用热缩套管对光纤实施保护。热熔技术早已大量应用在干线、城域汇聚光缆、户外光缆施工中,其熔接之后的节点插入损耗小,回波损耗大,可靠性高,技术已经非常成熟。但是由于大部分FTTH用户端受施工环境所限,操作空间狭小,用户接入箱体的空间也有限,如果仍然使用传统的有源熔接机进行光纤接续,其施工效率和简便性就大为降低。因此,在FTTH终端接续时采用的热熔型现场组装光纤活动连接器,虽然从原理上来讲跟传统的热熔方式没什么区别,但其配套专业的热熔机小巧,功能方面也设计得便于进行现场操作。
冷接是以非熔接的机械方式通过光耦合实现光纤或光缆固定接续,这种物理接续技术主要是靠V型槽和匹配液来实现的,其成本低,安装速度快。也就是说,采用冷接的出发点是以光纤机械接续取代熔接机、以光纤插头的现场制作,取代工厂制作的定长尾纤/跳线,以提高装维效率。目前,在用户端应用的冷接产品有预置型现场组装光纤活动连接器、直通型现场组装光纤活动连接器。
三、FTTH终端接续产品
近年来FTTH建设如火如荼地进行着,但由于用户端接续不可避免地存在操作空间小、施工环境差、装维人员数量和技能不足、室内末端光纤维护困难等现实因素,装维人员经常反馈终端接续产品的组装成功率低、损耗大、易断纤,影响了业务的正常开通。光纤接续质量的好坏对通信链路的影响、对用户感知的影响越来越大。近几年来,运营商一直在努力寻求既能提高施工效率,又能保证接续质量的用户端光缆接续方式。
下面分别对各FTTH终端接续产品投入现网的应用情况、性能指标和存在问题进行分析和比较。
3.1 现场组装光纤活动连接器
3.1.1机械型现场组装光纤活动连接器
冷接产品方面,运营商早期选用的是3M、藤仓等国外公司的预置型现场组装光纤活动连接器。2008年开始,国内出现了第一代的直通型现场组装光纤活动连接器。2010年起,销售、生产预置型现场组装光纤活动连接器的厂家渐渐增多。2012年,某电信运营商进行预置型现场组装光纤活动连接器的第一次集采招标,参与厂家就超过了100个。
无论是直通型还是预置型现场组装光纤活动连接器,投入现网应用后的效果并未能达到运营商的预期。究其原因,除了部分产品本身质量确实未达标,组装后可靠性得不到保证外,还有一个原因就是这类产品需要由装维人员现场组装后投入使用,组装的质量受到产品结构特殊性、工艺一致性、操作通用性、供货厂家培训及时性、装维人员技术能力和自身素质等因素的综合影响,导致产品的一次组装成功率、产品的稳定性达不到要求。
随着市场竞争日益激烈,产品的价格急速下降。例如,预置型现场组装光纤活动连接器的价格从最初的六七十元一个到现在十几元、甚至几元都可买到。在这种情况下,厂家对产品成本的控制必然会加强,产品性能,尤其是稳定性和可靠性要得到进一步提升是比较困难的。
2013年,参与该运营商集采投标的预置型现场组装光纤活动连接器厂家虽不如2012年那么踊跃,但仍超过80家。到了2014年,参与集采投标的厂家不足40家,数量已经急剧下降了。
3.1.2热熔型现场组装光纤活动连接器
伴随着对现场组装光纤活动连接器使用效果的质疑,2013年,热熔型现场组装光纤活动连接器开始推向市场。由于之前市场需求不大,国内厂家真正投入研发的并不多,相当一部分厂家是仿韩国日新的。热熔型快速连接器现场组装时,大多数需要比预置型的连接器多切割一个光纤端面,还需要借助熔接机进行对接热缩,该产品也不可重复组装,因此现场组装难度比预置型快速连接器大,对操作人员要求高。如果操作人员对产品的结构不熟悉、热缩时操作不当、操作熟练程度不够的话,产品的组装成功率都会受到影响。
从光学性能上比较,由于预置型现场组装光纤活动连接器是以机械方式进行对接,插头内部多了一个冷接点,所以从单个插头的插入损耗指标上看,热熔型现场组装光纤活动连接器比预置型的要求高:
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也就是说,由于接续方式的不同,热熔型现场组装光纤活动连接器一旦接续成功,其光学性能指标和长期稳定性都会比预置型现场组装光纤活动连接器要高,相应的后期维护成本就会低一些。但是在现网应用时,热熔型现场组装光纤活动连接器始终有如下三点障碍无法避开:
1、如果每个装维人员都要专门配备FTTH熔接机,那将是一笔大的费用;
2、装维人员有时受操作场所条件的,没有合适的平台来放置熔接机;
3、由于插头侧需要现场剥纤,两端的光纤熔接后需要提起再穿入热缩管,这个过程的组装成功率风险大。
因此2013年某运营商集采招标时,参与的热熔型现场组装光纤活动连接器厂家近50个,到了2014年第二次招标时,参与厂家数量不到前一年的一半。厂家参与度的降低一是因为该产品实际采购量不大,二是该产品的利润空间不大。
3.2 预制成端蝶形引入光缆
FTTH放装过程中熔接、成端等工作对仪表、工具、人员技能还是有较高的要求。由于现场施工环境、入户条件、操作人员等不确定因素的影响,不管是热熔型还是机械型的现场组装光纤活动连接器,其稳定性和可靠性始终达不到预期效果。现场成端存在的风险,是通信线路上的隐患,所以现网上采取预制成端蝶形引入光缆的应用渐渐增多。
预制成端蝶形引入光缆是在工厂按照光纤活动连接器的生产工艺,预先把连接器插头安装到蝶形光缆上,现场施工时蝶形光缆上已带有连接器插头。工厂预制成端是在可控的生产条件下进行的,其质量能得到较好的保证,比如:光学性能指标(插入损耗和回波损耗)稳定并且在出厂前可得到验证。
另外,预制成端蝶形引入光缆施工时无需用到现场成端所需的切割刀或熔接机等工具、耗材,也降低了对装维人员现场成端的技能要求。因此,运营商对预制成端蝶形引入光缆的采购需求增长越来越快。例如,某运营商2012年的采购预估量为628万条,2013年为762万条,2014年为1000万条,增长速度是相当快的。
3.2.1预制成端蝶形引入光缆光学性能指标分析
预制成端蝶形引入光缆中最为常见的是带SC型连接器的,在行业标准未之前,生产厂家申请该产品的泰尔认证时,检测依据只能参照YD/T1272.3-2005《光纤活动连接器第3部分:SC型》的行业标准。而不管是电信、移动还是联通这三家运营商在编制集中采购技术规范书时,都是在YD/T1272.3《光纤活动连接器第3部分:SC型》和YD/T 1997《接入网用蝶形引入光缆》的基础上,根据本企业的需求,对相应的测试项目、测试方法和技术指标进行规范。
但是,实际应用的预制成端蝶形引入光缆的长度通常为几十米、甚至一两百米,而传统的光纤活动连接器长度一般都小于十米,所以,考虑到光纤长度所引起的损耗和瑞利散射,预制成端蝶形引入光缆和光纤活动连接器相比较,在插入损耗、回波损耗上的含义和指标要求并不能等同。。如果按0.36dB/km光纤的损耗来考虑,在预制成端蝶形引入光缆超过100米时要修正其插入损耗指标要求(即每增加100米允许插入损耗指标增加0.036dB)。
在进行回波损耗测试时,如果采用的是传统的光回损测试仪,只能在蝶形光缆末端进行截止,那么,随着光缆长度的增加,回波损耗的测试值要满足光纤活动连接器的回波损耗指标要求是越来越困难的。
3.2.2预制成端蝶形引入光缆回波损耗测试方法
回波损耗的测试在实验室中普遍采用OCWR(Optical Continuous Wave Reflectometer)法和OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)法。
传统的回波损耗测试仪采用的是OCWR法,对瑞利散射和菲涅尔反射回损不作区分,测试时需要消除被测器件的末端反射。末端反射通常可以通过缠绕、接APC跳线、匹配膏等方法进行截止消除,从而得到器件的一个整体回波损耗值。
免缠绕的回波损耗测试仪采用的是OTDR法,能够区分瑞利散射和菲涅尔反射,测试时也无需消除被测器件的末端反射。
在免缠绕回损仪上,通过选择不同的测试区间,可以精确得到连接头处菲涅尔反射所引起的回波损耗,也可以得到某一段光纤中沿光纤长度上每一点所引起的瑞利背向散射所产生的回波损耗,还可以得到传统回波损耗测试仪所能测到的在连接头和光纤本身影响下所产生的器件整体回波损耗值。
对于预制成端蝶形引入光缆而言,考虑到光缆长度的影响和光缆无法缠绕的因素,显然采用OTDR法的测试更为准确合理,也容易发现插头或者长段光缆中可能存在的异常反射。
3.2.3预制成端蝶形引入光缆回波损耗指标要求的推导及验证
为了验证光缆长度对预制成端蝶形引入光缆回波损耗的影响,笔者用免缠绕回波损耗测试仪MAP-200对各品牌、不同长度的预制成端蝶形引入光缆进行了一系列测试,表1仅给出有代表性的一组数据。
此表中,RL1是实测的预制成端蝶形引入光缆插头处因菲涅尔反射引起的回波损耗;RL2是实测的对应长度光纤因瑞利散射引起的回波损耗;RL3′是将RL1和RL2通过公式RL3′=-10lg(10-RL1/10 +10-RL2/10)合成得到的估算回损值;
RL3是实测的包含插头回损和对应长度光纤回损的整体回波损耗。测试结果表明分段测试合成后的结果与实测的整体回波损耗值的偏差在仪表精度范围内。
单模光纤由于密度不均匀、本身的缺陷和掺杂成分不均匀所引起的瑞利背向散射与其长度存在对应的关系(表2的RL2),而目前光纤活动连接器UPC插头的回波损耗指标要求为≥50dB(表2的RL1),因此综合考虑连接器插头和光缆长度客观存在的回波损耗之后,可以计算出不同长度的预制成端蝶形引入光缆的回波损耗值(表2的RL3)。显然,当光缆长度超过20米之后,预制成端蝶形引入光缆的回波损耗值依然要求≥50dB是不合理的。
2015年起,运营商的集中采购技术规范书对前几年直接引用光纤活动连接器指标的做法进行了修正,根据不同长度对插入损耗和回波损耗提出不同的指标要求。2015年4月30日,业界期待已久的YD/T 1997.3-2015《通信用引入光缆 第3部分:预制成端光缆组件》的行业标准正式,终于明确了对于不同长度的预制成端蝶形引入光缆,其插入损耗和回波损耗指标要求是不同的。
从表3可以看出,行业标准中的指标要求与笔者通过理论计算和试验验证所得的表2中的数据基本相同。目前电信和移动的技术规范对回波损耗指标的要求相同,但均低于新的行业标准中的指标要求,相信基于上述理论和测试实验数据,2016年运营商招标采购该产品的技术指标要求会相应提高。
四、结束语
在国家的积极引导下,经过了数年大规模投入的FTTH建设,无疑将会得到更加全面、快速的推进。。
参 考 文 献
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