光電電纜敷設(shè)新技術(shù)淺談

通信發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量提出了越來(lái)越高的要求，大量的光電纜需要迅速被敷設(shè)，而地理環(huán)境的構(gòu)造是千變?nèi)f化的，于是眾多光電纜敷設(shè)新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生 (例如時(shí)下在國(guó)內(nèi)一些工程中已經(jīng)使用的氣吹安裝技術(shù)就是其中之一)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的加速和新興敷設(shè)技術(shù)所帶來(lái)的益處，又反過(guò)來(lái)要求光電纜要進(jìn)行技術(shù)革新以適應(yīng)更多的安裝新技術(shù)，兩者相互促進(jìn)共同提高。目前革新光電纜敷設(shè)技術(shù)這一課題已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，事實(shí)上國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化組織(ITU-T)也已對(duì)此進(jìn)行了專題研究。

通信發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量提出了越來(lái)越高的要求，大量的光電纜需要迅速被敷設(shè)，而地理環(huán)境的構(gòu)造是千變?nèi)f化的，于是眾多光電纜敷設(shè)新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生 (例如時(shí)下在國(guó)內(nèi)一些工程中已經(jīng)使用的氣吹安裝技術(shù)就是其中之一)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的加速和新興敷設(shè)技術(shù)所帶來(lái)的益處，又反過(guò)來(lái)要求光電纜要進(jìn)行技術(shù)革新以適應(yīng)更多的安裝新技術(shù)，兩者相互促進(jìn)共同提高。目前革新光電纜敷設(shè)技術(shù)這一課題已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，事實(shí)上國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化組織(ITU-T)也已對(duì)此進(jìn)行了專題研究。

新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn) 我們都能看出，新的敷設(shè)技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)挖掘技術(shù)的延伸。傳統(tǒng)挖掘技術(shù)的缺點(diǎn)是比較明顯的：第一是很難通過(guò)自然的或人為的障礙，例如鐵路、江河；第二是在狹窄的街道中不宜挖溝；第三則是要恢復(fù)原有路面，花費(fèi)昂貴，例如古城市的中心。

而光電纜敷設(shè)新技術(shù)相對(duì)于挖掘技術(shù)來(lái)說(shuō)均具有如下共同優(yōu)點(diǎn)：首先，節(jié)約安裝成本。它可降低在城市內(nèi)的安裝費(fèi)用，基本上無(wú)挖掘，減少挖掘費(fèi)用，避免了因挖掘而產(chǎn)生的破壞；其次，節(jié)約時(shí)間。新技術(shù)設(shè)計(jì)和施工時(shí)間較短，當(dāng)進(jìn)行入網(wǎng)接割出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，容易快速解決；最后，有良好的社會(huì)效益。光電纜敷設(shè)新技術(shù)無(wú)噪音、塵土，減少對(duì)交通的影響，減少對(duì)路面和地下設(shè)施的破壞。

目前，無(wú)挖掘敷設(shè)技術(shù)主要包括直接鉆孔技術(shù)、導(dǎo)向鉆孔技術(shù)、沖擊打孔技術(shù)和管道壓力技術(shù)等。這些技術(shù)的共同點(diǎn)之一是在實(shí)施之前都必須對(duì)地下構(gòu)造進(jìn)行電波探測(cè)，以避免遭遇特殊地形或傷及已有的地下設(shè)施。其中，管道壓力技術(shù)又派生出了兩種，即氣吹安裝技術(shù)和水流安裝技術(shù)。下文主要對(duì)這兩項(xiàng)新敷設(shè)技術(shù)作重點(diǎn)的介紹。

氣吹安裝系統(tǒng)技術(shù)成熟

氣送光纖單元的概念早在上世紀(jì)80年代就已由英國(guó)電信(BT)首先提出來(lái)。用于氣送的單個(gè)光纖束稱為氣送光纖單元，通常包括2～12芯，典型如8芯，后經(jīng)改進(jìn)成為如今的高性能光纖單元EPFU(Enhanced Performance Fiber Unit)。EPFU或者微型光纜，典型如48芯均可被吹入以高密度聚乙烯(HDPE)制成的微型管道中。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同，管道直徑對(duì)EPFU而言可為5mm左右，對(duì)微纜而言可為5mm～12mm，并可堆疊在一起而構(gòu)成一個(gè)微型導(dǎo)管陣列。工作氣壓大約8bar，最大傳送距離約為1公里。典型安裝速度為0.7m/s(對(duì)單個(gè)光纖束)和1.5m/s(對(duì)微型光纜)。目前已經(jīng)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣吹光纜進(jìn)行規(guī)范。

目前ITU和IEC均開(kāi)始研究在已經(jīng)存在的地下基礎(chǔ)設(shè)施中(例如下水道、水管等)，如何安裝接入網(wǎng)光纜或住宅區(qū)光纜，特別是無(wú)破壞安裝技術(shù)。下水管道中的安裝技術(shù)就是其中之一，此技術(shù)主要安裝過(guò)程為：第一步：自動(dòng)小車(機(jī)器人)進(jìn)入下水管道內(nèi)，小車上安裝電視攝像頭，監(jiān)視下水管道內(nèi)情況。第二步：機(jī)器人在下水管道內(nèi)安裝光纜夾持環(huán)； 第三步：機(jī)器人將已保護(hù)好的光纜導(dǎo)管插入夾持環(huán)的夾子中，導(dǎo)管中已有光纜或沒(méi)有光纜，若沒(méi)有光纜，則使用相關(guān)技術(shù)在導(dǎo)管中安裝光纜。

水流安裝技術(shù)性能穩(wěn)定

原理：水流安裝技術(shù)是利用水流和纜護(hù)套之間的摩擦力，具有一定水壓的水流帶給纜一定的推力，從而使纜不受拖拽而通過(guò)管道。移動(dòng)的水流對(duì)光纜產(chǎn)生分布式的縱向拉力，使得光纜以設(shè)備提供的典型速度在管道或輸送管中傳送，此管道必須較為平直且不存在交叉。用水流技術(shù)，安裝距離可達(dá)到4km，它的實(shí)際安裝距離則取決于管道和光纜的尺寸、機(jī)械、物理特性及線路特點(diǎn)和所用機(jī)器等。

材料：管道材料必須具有很好的性能，宜使用HDPE，因?yàn)镠DPE具有較低的摩擦系數(shù)。最大管道直徑由所用機(jī)器決定。管壁厚度和水密接頭都必須能承受至少6bar的水壓，最高壓力不可超過(guò)管道的承受能力。管道在鋪設(shè)過(guò)程中須保持圓形，內(nèi)徑大約為光纜外徑的兩倍。在鋪管過(guò)程中，管道的內(nèi)徑必須保證，并應(yīng)做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證方法有多種，最為常用的是氣吹一個(gè)球體或活塞塞進(jìn)管道(其直徑約為管道內(nèi)徑的80%)，以驗(yàn)證其可通過(guò)性。

光纜：通常光纜越輕，能傳送的距離越遠(yuǎn)，但重量與距離之間并非線性關(guān)系。最大傳送距離還受光纜硬度的影響，非常柔軟的光纜在管道彎曲處不易產(chǎn)生阻力。相反，剛性的光纜在管道出現(xiàn)兩個(gè)間隔較小的連續(xù)彎曲時(shí)極易受到阻力。摩擦系數(shù)是另一個(gè)重要因素，應(yīng)盡量小，這取決于光纜被覆材料和管道材料的選擇。適當(dāng)?shù)厥褂脻?rùn)滑劑可以取得更佳的效果，尤其是在彎曲處。

路由和水壓：由于彎曲的數(shù)量、位置、形狀、路由的傾斜度均影響最大可傳送距離，故通常管道越直傳送距離越遠(yuǎn)。將光纜推入管道中的高速水流通常是由一個(gè)壓縮機(jī)產(chǎn)生的，壓縮機(jī)的最大壓力一般應(yīng)為10～12Bar，以保證在管道入口處的最大有效壓力為10Bar。通常管徑越小，水的流速越小，傳送的距離也就越小。

注意事項(xiàng)：安裝前需檢查管道的連續(xù)性，保證沒(méi)有斷點(diǎn)，以避免水壓丟失。在管道不連續(xù)的點(diǎn)，有必要對(duì)管道進(jìn)行接續(xù)。此外安裝前需沿光纜的安裝方向檢查管道內(nèi)部，排除可能的障礙物，例如水、塵土、石子等。如果存在，應(yīng)在開(kāi)始安裝前用氣吹將其清除。 還須注意的是，安裝前要傾注一定的潤(rùn)滑劑進(jìn)管道中，可以用水流將海綿推進(jìn)管道中，以使?jié)櫥瑒┩磕ň鶆?。必要時(shí)也可在光纜引入時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑劑。當(dāng)需要時(shí)，線纜也可從路線的中點(diǎn)開(kāi)始布放，此時(shí)，第一部分光纜已經(jīng)布放，建議剩余未布放的光纜應(yīng)盤(pán)成8字形，或收進(jìn)一個(gè)卷取裝置中。

水流安裝技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)光纜全長(zhǎng)分散受力。通常，水流安裝技術(shù)所產(chǎn)生的拉力比起傳統(tǒng)拖拽技術(shù)的拉力要低一個(gè)數(shù)量級(jí)，并降低安裝的危險(xiǎn)；管道中的彎曲也不會(huì)像拖拽技術(shù)那樣極大地增加安裝的難度，因而安裝的速度和距離均增加；已被安裝的光纜不存在殘余應(yīng)力，故安裝一旦完成，光纜即松弛地安放在管道中；與氣吹技術(shù)相比，水流安裝技術(shù)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是所要求的水壓通常比氣吹技術(shù)所要求的氣壓要低，因此可以用于設(shè)計(jì)承受氣壓低于6bar的管道；二是水流安裝不會(huì)像氣吹安裝那樣引起管道的溫度升高。

綜上所述，新興的以“無(wú)挖掘”為特點(diǎn)的光電纜敷設(shè)技術(shù)正迅猛發(fā)展，其不僅是對(duì)敷設(shè)技術(shù)本身，而且是對(duì)光電纜結(jié)構(gòu)的革新。未來(lái)的管網(wǎng)和線纜在結(jié)構(gòu)和性能要求上可能大別于傳統(tǒng)模式。目前某些技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)大量使用，呼吁國(guó)內(nèi)同行盡快掌握這些技術(shù)的核心內(nèi)容。