層絞式光纖帶光纜的結(jié)構(gòu)及套管設(shè)計(jì)的探討

一、 概述

在我國(guó)，光纖通信從70年代末開始運(yùn)用，到現(xiàn)在已有20年有余，尤其是近年來(lái)，光纖光纜的大規(guī)模采用，更為顯著，一方面因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋建設(shè)、FTTX網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模推廣以及IPTV網(wǎng)絡(luò)在城市的試點(diǎn)開展，另一方面運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)容量的急速膨脹，以及不斷開發(fā)出豐富且多樣性的業(yè)務(wù)內(nèi)容，同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商隨著城市化的發(fā)展而不斷地建設(shè)并完善其基礎(chǔ)物理光纖網(wǎng)絡(luò)，既有其發(fā)展的必要性，又有其保持競(jìng)爭(zhēng)地位的需要。因此，來(lái)自基礎(chǔ)建設(shè)和業(yè)務(wù)發(fā)展這兩方面的大量需求，直接導(dǎo)致了運(yùn)營(yíng)商對(duì)光纖光纜需求的快速增長(zhǎng)，例如：2009年相對(duì)2008年市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)率高達(dá)100%，用量達(dá)到8000萬(wàn)纖芯公里以上。但是用于敷設(shè)光纜的城市地下管網(wǎng)資源在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)和一定空間范圍內(nèi)的增加又是有限的，并且具有獨(dú)占性和稀缺的特點(diǎn)。而光纖帶光纖光纜具有光纖密度大，光纜外徑小，易于敷設(shè)等特點(diǎn)，較好地解決了運(yùn)營(yíng)商發(fā)展的需要與面臨城市地下管網(wǎng)不足的矛盾。這些年來(lái)，運(yùn)營(yíng)商對(duì)光纖帶光纜的運(yùn)用也越來(lái)越普遍，運(yùn)用的地域也越來(lái)越廣泛，運(yùn)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)層次也由核心層逐步向重點(diǎn)接入層擴(kuò)散，而且芯數(shù)也在不斷增加，已經(jīng)運(yùn)行的大芯數(shù)光纖帶光纜已經(jīng)達(dá)到了432芯，展望未來(lái)5－10年，在京滬杭等一線城市，光纜的芯數(shù)將會(huì)達(dá)到1000芯左右。正是基于光纖帶光纖光纜的發(fā)展，本文介紹了制造層絞式光纖帶光纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，通過(guò)對(duì)不同材質(zhì)的光纖帶套管的選擇、不同套管尺寸的設(shè)計(jì)和性能比較，以及相關(guān)的試驗(yàn)，驗(yàn)證了采用不同材料的光纖帶套管時(shí)，光纖帶光纜的性能變化。

二、 光纖帶光纜套管設(shè)計(jì)的理論分析

1．光纖帶套管尺寸設(shè)計(jì)

光纖帶可以分為兩種結(jié)構(gòu)，既邊緣粘接型和整體包覆型，整體包覆型結(jié)構(gòu)相對(duì)邊緣粘接型結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，光纖帶厚度和寬度相應(yīng)較大?？紤]到光纖帶光纜在實(shí)際生產(chǎn)中和使用的情況，為了提高光纖帶的抗側(cè)壓能力和抗扭轉(zhuǎn)能力，國(guó)內(nèi)光纜廠家目前選擇以整體包覆型結(jié)構(gòu)生產(chǎn)光纖帶為主。

光纖帶中光纖的標(biāo)識(shí)，一般建議選擇全色譜的方式識(shí)別，以便工程接續(xù)和將來(lái)光纖分配的現(xiàn)場(chǎng)管理。光纖帶可以疊加，就組成了光纖帶矩陣。矩陣的截面圖如圖1所示。

1.1套管內(nèi)徑通常采用以下近似公式

光纖帶矩陣的等效尺寸如圖2所示，其中光纖帶矩陣的寬度和高度決定了矩陣對(duì)角線的長(zhǎng)度，它的長(zhǎng)度是我們?cè)O(shè)計(jì)套管尺寸的依據(jù)。

套管內(nèi)徑的公式如下：

其中K值的大小與生產(chǎn)工藝控制有關(guān)，K值考慮的大，那么光纖疊帶在套管中可活動(dòng)的空間就大，套管中的光纖疊帶質(zhì)量就更有保證，但是若套管外徑設(shè)計(jì)的過(guò)大，那么光纜的成本就會(huì)大幅升高。

上述公式確定的套管內(nèi)徑是基于完全理想的矩形光纖疊帶而設(shè)計(jì)的，但是從實(shí)際光纖帶光纜的解剖結(jié)果看，光纖疊帶在套管中為菱形，且各帶之間有一定的間隙。因此，修正后的光纖疊帶的模型應(yīng)為形變時(shí)的疊帶