FTTH用蝶形光缆的技术探讨

一、引言

自2008年“中国FTTH元年”以来，中国电信等国内运营商大力推进“光进铜退”，拉开了国内FTTH规模化应用的大幕。随着FTTH网络技术的发展，用于FTTH的新型光缆结构也层出不穷，蝶形光缆又称皮线光缆，是一种适合于FTTH工程终端布线用的光缆，在目前国内的FTTH工程中较受关注。蝶形光缆性能的优劣对FTTH工程的影响是相当显著的。

二、YD/T 1997-2009标准介绍

为了规范蝶形光缆的产品的规范生产和应用，工业和信息化部2009年12月发布了YD/T 1997-2009 《接入网用蝶形引入光缆》标准。标准中规定了蝶形光缆中使用的光纤类型应该是符合YD/T1954-2009中规定的B6类光纤或者GB/T 9771.3和GB/9771.1规定的B1.3和B1.1类光纤，同时规定了成缆后光纤的最大衰减值以及接入网用蝶形光缆的机械性能和环境性能要求以及试验方法。表1列出了YD/T 1997-2009标准中规定的成缆后光纤的最大衰减值。表1 YD/1997-2009 标准中规定的成缆后光纤的最大衰减值

光纤类型 使用波长 最大衰减值（dB/km）

B6a、B1.1和B1.3 1310 0.40

1550 0.30

B6b 1310 0.50

1550 0.40

作为室内使用光缆，蝶形缆应该具备良好的弯曲性能，该标准中也规定了蝶形光缆最小的允许弯曲半径。表2列出了标准中规定的光缆最小弯曲半径。表2  光缆最小弯曲半径

光纤类型 静态（工作时） 动态（安装时）

B1.1和B1.3 30 60

B6a 15 30

B6b 10 25

同时，该标准还详细规定了蝶形光缆机械性能和环境性能的测试方法。虽然标准中规定了蝶形光缆的最小弯曲半径，但是在该标准中并没有提到如何测量光缆的最小弯曲半径，只在光缆机械性能中提到了其抗弯折性能和反复弯曲性能的要求。

三、长飞蝶形光缆技术特点

1、EasyBand? plus光纤

长飞于2004年开始推动弯曲不敏感单模光纤的研究和开发，并与2006年成功推出了满足ITU-T G.657标准的EasyBand?系列光纤产品。为了满足在室内布线中需要急剧转弯的场合，如墙柱拐角和光面板等，长飞蝶形光缆中均使用了EasyBand? plus光纤，该型号光纤满足2006年ITU-T G.657标准建议版本中的G.657.B要求，以及2009最新修订版中的G.657.A2的要求，且同时能与G.657.A1和G.652.D光纤完全兼容，并具备最小7.5mm的允许弯曲半径，使得光缆的安装施工更加方便，同时具备更小的衰减特性，优于YD/T 1997-2009标准中规定的蝶形光缆所使用的B6类、B1.3类和B1.1类光纤。表3列出了长飞EasyBand?光纤的关键技术指标。表3  长飞EasyBand?光纤的关键技术指标

光纤类别 G.652.D/G.652.A1 G.652.D/G.652.A2 G.652.D/G.652.B3

品牌 EasyBand? EasyBand? plus EasyBand? Ultra

模场直径@1310nm 9.0±0.4 8.8±0.4 8.6±0.4

零色散波长点（nm） 1302-1322 1300-1324 1300-1324

衰减@1310nm（dB/km） ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35

衰减@1383nm（dB/km） ≤0.35 ≤0.35 ≤0.35

衰减@1550nm（dB/km） ≤0.21 ≤0.21 ≤0.21

衰减@1625nm（dB/km） ≤0.23 ≤0.23 ≤0.23

光缆截止波长（nm） ≤1260 ≤1260 ≤1260

7.5mm半径1圈

宏弯损耗 1550nm 未规定 ≤0.5 ≤0.07

1625nm 未规定 ≤1.0 ≤0.15

10mm半径1圈

宏弯损耗 1550nm ≤0.75 ≤0.1 ≤0.01

1625nm ≤1.5 ≤0.2 ≤0.03

15mm半径1圈

宏弯损耗 1550nm ≤0.25 ≤0.03 未规定

1625nm ≤1.0 ≤0.10 未规定

从该表中可以看出来，长飞EasyBand?plus光纤衰减值低，在1310nm和1550nm波长段衰减值分别小于0.35dB/km和0.21dB/km。并且具有优良的弯曲性能。通过严格控制蝶形光缆生产制造工艺，使得成缆后的光纤几乎没有明显的附加衰减，完全满足并优于YD/T1997-2009标准中规定的成缆后光纤衰减特性要求。同时，由于采用了弯曲性能优异的光纤，使得长飞生产的蝶形光缆最小静态弯曲半径可以达到7.5mm，优于YD/T1997-2009标准的规定。

另外，在楼内使用时，成缆光纤的弯曲附加损耗可能会受到施工安装方法的影响，光缆施工后所保留的下的长期弯曲半径应在可能的情况下尽可能大一些，以减小宏弯附加损耗，以及可能影响到光纤寿命的长期拉力，所以，在光缆施工时，不推荐粗蛮的安装施工方法。

2、加强构件的选用

为了能够更好的保护光缆中的光纤，在成缆过程中，通常都要在光缆中设置加强件用来承受光缆敷设以及使用过程中的外力。常用的光缆加强构件主要有金属加强件和非金属加强件，金属加强件主要是钢丝或者绞合钢丝绳，非金属加强件主要使用纤维增强塑料（FRP），其主要应用在需要绝缘的光缆中。

FRP学名纤维增强塑料。它是以各种纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。主要分为玻璃纤维增强复合材料（GFRP）、碳纤维增强复合材料（CFRP）、芳纶纤维增强复合材料（KFRP）和硼纤维增强复合材料。FRP相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。某些环氧FRP的拉伸、弯曲和压缩强度均能达到400Mpa以上。而且其具有良好的电绝缘性能和耐腐蚀性能，是光缆非金属加强件目前广泛采用的材料。

长飞FTTH用蝶形光缆的非金属加强构件使用芳纶纤维增强复合材料（KFRP），较之光缆中常用的玻璃纤维增强复合材料（GFRP），KFRP具有更大的拉伸强度和更小的弯曲半径，能充分发挥EasyBand? plus光纤的弯曲特性，满足光缆在室内安装敷设时的小弯曲半径条件下使用。表4列出了GFRP和KFRP的技术比较。表4  GFRP和KFRP的技术指标比较

特性 技术指标

GFRP（φ0.5mm） KFRP（φ0.5mm）

拉伸强度（Mpa） ≥1100 ≥1700

拉伸弹性模量（GPa） ≥45 ≥50

断裂延伸率（%） ≤4.0 ≤3.0

最小弯曲半径（mm） ≤20 ≤7.5

从该表可以看出，KFRP相对于GFRP拥有有更好的拉伸强度和相同直径情况下更小的弯曲半径，以φ0.5mm的KFRP为例，其最小弯曲半径可以达到7.5mm甚至更小，配合使用长飞公司EasyBand? plus弯曲不敏感光纤，可以生产出具有良好抗弯性能的蝶形光缆，更加适合FTTH工程终端室内布线使用。

YD/T 1997-2009标准中，对于蝶形光缆的加强构件规定为：“加强构件可以为金属材料，也可以是非金属材料。对于自承式蝶形引入的光缆，光缆中除了放置加强构件外，一般还应放置增强构件。光缆的增强构件宜为吊线，用以架空敷设时承载大部分的张力。吊线一般为单根钢丝或者多跟金属线绞合而成，也可用FRP圆杆”。

需要强调的是，特别是在雷电多发地区，如果光缆中使用金属增强吊线，一旦光缆护套被击穿，电流会沿着吊线钢丝或者金属加强件被引入室内而造成危险，所以，我们认为室内外两用蝶形引入光缆中不能使用金属材料的加强件，为了确保安全应该采用非金属加强件。

3、LSZH护套料

根据我国消防部门的资料的统计，我国发生的火灾事故中，因电气引起的火灾约占一半左右，在电气火灾中，由于未有足够的阻燃能力，由电线电缆老化和过载而导致的火灾占较大比例。火灾时强烈弥漫的烟雾使受害者辨不清方向，延长了在火中滞留的时间，并阻碍消防人员展开救助。为此YD/T 1997-2009标准中也规定了蝶形引入光缆护套料应采用低烟无卤阻燃聚烯烃材料或者聚氯乙烯材料。

长飞生产的FTTH所有蝶形光缆护套料采用符合YD/T 1113标准规定的低烟无卤阻燃材料，满足室内光缆的安全性要求。

四、结语

长飞生产的FTTH用蝶形光缆中使用符合ITU-T G.657.A2标准的EasyBand? plus光纤。该光纤最小弯曲半径可达7.5mm，且能与G.652.D和G.657.A1光纤完全兼容，更适合在室内敷设；光缆外护套使用低烟无卤阻燃（LSZH）材料，满足室内光缆的安全性要求；室内外两用光缆中，只使用FRP作为蝶形光缆的加强元件，避免电流从室外引入到室内，保证安全性；光缆中FRP加强元件材料使用KFRP。目前的FRP材料主要有GFRP和KFRP两种，KFRP材料的弯曲性能更好，能充分发挥EasyBand? plus光纤的弯曲特性，满足光缆在小弯曲半径条件下的使用。