光缆种类及结构
光缆是由多根光纤或光纤束组成的满足光学、机械和环境特性的结构。光缆的结构直接影响通信系统的传输质量。不同结构和性能的光缆在工程施工和维护中有不同的操作方法。因此,了解光缆的结构和性能,保证光缆的正常使用寿命是十分必要的。
2.5.1 光缆类型
光缆的种类很多,分类的方法就更多了,下面介绍几种常用的分类方法。
1、按传输性能、距离、用途分为长距离光缆、市内电话光缆、海底光缆和用户光缆。
2、按光纤类型可分为多模光缆和单模光缆。
3、按光纤护套方式可分为紧缓冲光缆、松缓冲光缆、束管光缆和带状多芯单元光缆。
4、按光纤芯数分类。可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆、二十四芯光缆。
5.按钢筋配置方式分类
光缆可分为有中心加强构件的光缆(如层绞式光缆、骨架式光缆等)、有分散加强构件的光缆(如集束管加强型光缆、扁平光缆)、有护套加强构件的光缆(如集束管钢丝铠装光缆)和在PE外护层上加有一定数量细钢丝的PE细钢丝综合外护层光缆。
6、按敷设方式分类:光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。
7、按护套材料性质分类。光缆可分为聚乙烯护套普通光缆、聚氯乙烯护套阻燃光缆和尼龙防蚁防鼠光缆。
8、根据传输导体和介质情况,光缆可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。
9.按结构分类
光缆可分为扁平结构光缆、绞合结构光缆、骨架结构光缆、铠装结构光缆(包括单层铠装和双层铠装)和高密度用户光缆。
10.常用通信光缆按其类型可分为
(1)室内(野外)光缆:用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空和水底敷设的光缆。
(2)软光缆——弯曲性能优良的可移动光缆。
(3)室内光缆:适用于室内敷设的光缆。
(4)设备内光缆:敷设在设备内部的光缆。
(5)海底光缆:用于跨海洋敷设的光缆。
(6)特种光缆:除上述类别之外的其他特殊用途的光缆
2.5.2 光缆模型
光缆型号由类型代号和规格代号组成,两边用一条短横线隔开。
1、光缆类型由五部分组成,如图2.11所示。
图2.11 光缆类型规则
图中:
Ⅰ:分类代号及其含义为:
GY——室内(野外)通信光缆;GR——通信用软光缆;
GJ——通信机房(局)用光缆;GS——通信设备用光缆;
GH——通信用海底光缆;GT——通信用特种光缆。
Ⅱ:钢筋构件代号及含义为:
无符号——金属加强构件;F——非金属加强构件;
G——金属重型加强构件;H——非金属重型加强构件
III:派生特征码及其含义为:
D——光纤带结构;G——骨架槽结构;
B——扁平结构;Z——自支撑结构。
T——填充结构。
IV:护套代码及其含义为;
Y——聚乙烯护套;V——聚氯乙烯护套;
U——聚氨酯护套;A——铝聚乙烯粘结护套;
L——铝护套;G——钢护套;
Q——铅护套;S——钢铝聚乙烯复合护套
Ⅴ:外护套的代号及含义为:
外护套是指铠装层和铠装外面的外护套,外护套的代号及含义见表2.8。
表2.8 外护套代号及其含义
2、光缆规格由五部分七项组成,如图2.12所示:
图2.12 光缆规格组成
图中:
Ⅰ:光纤根数,以1、2、……表示,表示光缆中实际光纤根数。
二:光纤类别代号及其含义。
J——石英基多模渐变折射率光纤;
T——石英基多模阶跃型光纤;
Z——石英基多模准阶跃变化光纤;
D——石英单模光纤;
X——石英芯塑料包层光纤;
S——塑料光纤。
三:光纤主要尺寸参数
多模光纤的芯径和包层直径,单模光纤的模场直径和包层直径均用阿拉伯数字(含小数点)表示,单位为μm。
IV:表示光纤传输特性的带宽、损耗、波长的代码均由a、bb、cc三组数字代码组成。
a——表示所用波长的代码,其数字代码如下:
1——波长在0.85μm区域;2——波长在1.31μm区域;
3——波长在1.55μm区域。
注意:当同一条光缆适用于两种或两种以上的波长,且具有不同的传输特性时,应同时列出每种波长的规格代号,并以“/”分隔。
bb——损耗常数代码。两位数字分别表示光缆中光纤损耗常数值(dB/km)的个位和十位。
cc——模式带宽代码。两位数字分别为光缆中光纤模式带宽等级的千位和百位数值(MHz·km)。单模光纤无此项。
Ⅴ:适用温度代码及其含义。
A——适用于−40℃~+40℃
B——适用于−30℃~+50℃
C——适用于−20℃~+60℃
D——适用于−5℃~+60℃
光缆还有附加的金属导体(对、组)编号,如图2.13所示,其符合相关电缆标准中导电线芯规格的规定。
图2.13 光缆中附加金属导体编号示意图
例如,两根线径为0.5mm的单铜线可以写成2×1×0.5;四根线径为0.9mm的铝线组成的四股线可以写成4×4×0.9L;四对内导体直径为2.6mm、外径为9.5mm的同轴电缆对可以写成4×2.6/9.5。
3. 光缆模型示例
通信用室外光缆采用金属重型加强构件、自承式、铝护套、聚乙烯护套,包括12根芯径/包层直径为50/125μm的石英系列多模阶梯型光纤和5根铜线直径为0.9mm的用于远供和监控的四线组。在1.31μm波长处,光纤的损耗常数不大于1.0dB/km,模式带宽不小于800MHz·km;光缆适用温度范围为-20℃~+60℃。
光缆型号应为:GYGZL03-12T50/125(21008)C+5×4×0.9。
2.5.3 几种典型的光缆结构
1.绞合结构光缆
松套光纤绕加强芯绞合,层绞式光缆与传统光缆结构类似,故又称古典光缆,特点是缆芯制造设备简单,工艺成熟,抗拉强度好,温度特性得到改善。
图2.14至2.17给出了目前用于市内电话中继和长途线路的几种绞合结构光缆的示意图(剖面图)。
图2.14 12芯紧缓冲绞合光缆 图2.15 12芯松缓冲绞合直埋光缆
图2.16 12芯松套层绞式直埋抗蚁光缆 图2.17 松套层绞式水下光缆
2.骨架结构光缆
骨架结构光缆是将紧套光纤或一次涂覆光纤置于加强芯周围的螺旋形塑料骨架槽内而成,这种结构抗侧压性能好,有利于对光纤的保护。
骨架结构有集中增加螺旋型、正反螺旋型、分散增强基本单元型等。图2.18(b)为螺旋型结构,图2.19为基本单元型结构。目前,我国使用的骨架结构光缆均采用图2.18(b)所示结构。图2.20为采用骨架结构的自承式架空光缆。
图2.18 12芯骨架光缆
图2.19 70芯骨架光缆 图2.20 骨架自承式架空光缆
3.束管结构光缆
将初级被覆光纤或光纤束置于一个大套管内,加强芯绕在套管周围,这种结构重量轻。
图2.21所示的光缆结构,是护套加强构件的配置方法。
图 2.22 和 2.23 所示为采用分散加强构件配置的束管结构光缆。
图2.30所示的浅海光缆,实际上就是一种双层铠装束管光缆。
图2.21 12芯束管光缆 图2.22 6~48芯束管光缆
图2.23 LEX束管光缆
4.带状结构光缆
带状光缆单元置于大套管内,形成中心束管结构;带状光缆单元也可置于凹槽或松套管内,形成骨架或层绞结构,有利于高密度接入网光缆的使用,如图2.24、2.25所示。
图 2.24 中心束带状电缆 图 2.25 层绞带状电缆
5.单芯结构光缆
简称单芯软光缆,此类光缆主要用于局(站)内或制作仪表测试线及特殊通信场所专用光缆,以及制作单芯软光缆用的光纤(如图2.26所示)。
图2.26 单芯软光缆
6.特殊结构光缆
特殊结构光缆主要有光/电力组合光缆、光/架空地线组合光缆、海底光缆、无金属光缆等,这里只介绍后两种。
(1)海底光缆
光缆有两种类型:浅海光缆和深海光缆。图 2.30 是典型的浅海光缆,图 2.31 是较为典型的深海光缆。
图2.30 浅海光缆 图2.31 深海光缆
(2)无金属光缆
无金属光缆是指光缆除光纤和绝缘介质(包括加强构件和护套)外全部由塑料制成,适用于发电站、电气化铁路等高压场合及强电磁干扰地区。
2.5.4 新型光缆的发展
作为光纤在传输线路中的最终应用,光缆产品和技术日趋成熟,其重要地位受到运营商的重视。根据业务需求开发新产品,实现自我多元化,为用户网络提供新的支撑,成为光缆生产企业唯一可行之路。
1.微型光缆
近两年,国内频频推广的微型光缆值得关注。所谓微型光缆,简称微缆,就是一种体积非常小的光缆。微型光缆与气吹敷设技术相结合,可以有效提高应用的灵活性,节省投资成本。微型光缆的核心部分是光缆的微束管单元,微束管单元的材料和工艺的控制决定了光缆的基本尺寸和性能。现在市场上的微型光缆通常芯数在48芯以下,可以是金属或非金属结构。12芯微型光缆外径可以小于4mm左右,比日常生活中使用的铅笔外径要细得多,可以说是真正意义上的微型。
2.光缆新型敷设方法
近年来,国内出现了许多新用途、不同敷设方式的光缆,如雨水管光缆、道路槽光缆、小8字自承式光缆等。
雨水管光缆技术就是将光缆敷设在各种管径的雨水管内。由于我国条件有限,雨水管光缆主要为自承式结构,通过专用金具敷设在雨水管的上方。对于雨水管光缆,技术上需要考虑光缆的防水、防腐、防鼠性能,通过合理的选材保证光缆的长期可靠性。雨水管光缆产品及相关配套技术为运营商接入网光缆建设提供了新的选择,是一项比较新的技术,具有很好的前景。
路面开槽光缆通常为钢带纵包小光缆,抗侧压性能好。开槽式浅埋光缆体积小,敷设方便,其敷设只需在路面上开一个浅而窄的槽,将光缆埋入槽内,再回填恢复原路面即可。可轻松解决穿越室内外水泥地面、柏油马路、花园草坪等地形时的施工敷设难题,适用于光缆的引入。
小8字型自承式光缆通常用于用户引入。该光缆将装有单模或多模光纤的松套管与钢丝吊线集成在“8”字型PE护套内,形成自承式结构。敷设过程中,无需设置吊线和挂钩,施工效率高,有效降低施工成本。可轻松实现杆间、杆与楼、楼与楼之间的架空敷设。在FTTH中,适用于室外杆到楼宇、别墅的引入。
与此同时,适用于FTTH的新型室内光缆技术也在不断更新。室内光缆采用紧包结构,通常需要根据阻燃等级的要求考虑光缆的阻燃性,因此光缆外护套通常需要采用低烟无卤阻燃护套。室内光缆主要有垂直布线光缆、水平布线光缆、用户软光缆等。还有不少具有新特点的品种,如地毯下光缆。这种光缆为扁平结构,光缆两侧采用非金属加强件来抵抗张力和载荷。光纤单元在中心部分,用于地毯下室内布线,方便灵活。还有光纤带室内布线光缆,它兼具光纤带光缆和室内光缆的优点,适用于局域网干线布线、楼间管道、楼内干线安装等。