从宁汉工程看影响光缆寿命的三大原因
时间:2017-05-19 11:35 来源:未知 作者:admin
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光纤光缆作为光通信产业的主要传输媒质，在行业经过近40年的高速发展之后，按照当初25年的设计使用寿命，如今已进入一个更新换代的高峰时期。特别是在1988年～1998年期间建设的33000公里“八纵八横”骨干光纤网络，如今已服役超过20年，其使用寿命问题也引起了业界的高度关注。
国内外有关光缆寿命的研究分析报道比较多，但由于光缆在实际使用过程中受到的外部环境、内部质量方面差异性较大，因此寿命问题比较复杂。正因为如此，国内新版的YD／T 901、YD／T 769、YD／T 981系列光缆标准先后取消了有关寿命要求的描述。
烽火通信曾携手中国电信湖北传输局对1987年开始建设的国内第一条长途干线宁汉工程光缆进行详细的研究。实地考察湖北省内的线路状况、查询历年纤改和维护记录、对在用光缆进行实地链路测试、采用80×2．5G DWDM进行现有业务承载能力测试，并将当年的光缆大量取样进行详细分析，同时广泛选取1995年～2001年期间生产的不同厂家的在用光缆进行对比研究，获得了宝贵成果。
主要研究结论
针对直埋和管道光缆，在典型的华中地区气象、地理环境条件下，若不考虑技术本身的进步造成的光缆淘汰和更新（如1995年前光纤无PMD要求），有以下结论。
1． 光缆的接续性能变化不大。宁汉光缆虽经过20多年的使用，光纤的一次接续成功率仍在93％以上，接续性能不影响维护工作。
2．光缆的传输性能变化趋势。光纤的自然断纤率可以忽略不计，其衰减指标会随时间而劣化，在应用前期呈加速渐变的老化趋势，经过约16年后，衰减值会长期保持一种老化后的稳定状态。光纤的色散、PMD变化与使用年限无必然联系，经过多年使用之后，仍然能够承载部分业务。
3． 老化表现形式与形成原因。光缆老化的主要表现为衰减增加以及部分保护材料失效。光缆老化是由光纤所受的应力状态及应力变化引起的，不是由于氢损和光纤微裂纹引起的。光缆老化的原因主要是由制造环节造成的，包括光缆设计、光缆组成材料、光纤光缆工艺。
具体来说，对于国内普遍采用的层绞式室外光缆，光纤涂层、纤膏、松套管尺寸是光缆老化的直接原因。
一、光纤涂层的选材与拉丝工艺至关重要
光纤损耗增大的原因主要包括氢损、光纤裂化、光纤应力，通过实际检测发现光缆中的光纤经过多年使用后，其几何特性、机械特性、接续特性、光学特性等宏观性能基本没有发生变化，通过扫描电镜等方法发现光纤没有明显的微裂纹等异常现象。但光纤涂层状况出现明显差异，模量高、涂层紧密、剥离力大的光纤在1550nm、1310nm波长下衰减明显增加。
二、油膏填充式设计有利有弊
纤膏是紧密接触光纤的油性物质，是以矿物油或者合成油为基础的混合物，对光纤起隔绝水汽和润滑缓冲作用，通过肉眼观察形态和测试油膏的氧化诱导期来评定纤膏性能。油膏氧化后其酸值增加可导致析氢增加，同时油膏氧化后对光缆结构的稳定性有影响，导致屈服应力下降，这样光纤在振动、冲击、弯曲、温差变化、地形地质变化等影响下会受到应力，减弱纤膏对光纤的缓冲作用，从而使光缆的可靠性下降。
纤膏与光纤直接接触，它是光纤性能恶化的最重要的间接诱因。
通过对不同时期生产的在用光缆实际检测发现，纤膏随着时间的变化而缓慢变性。通常是先集结成小颗粒，然后逐渐挥发、分解、干涸。对于华中地区的直埋或管道光缆，纤膏开始发生明显变性的典型时间为18年。
“实际上，早期的纤膏填充式设计除了对光纤起润滑保护作用外，更重要的一点是油膏填充工艺便于控制和掌握。随着全干式光缆技术的成熟，同时考虑到油膏变性后造成的危害，纤膏方式将逐渐被全干式技术所取代。”烽火通信光缆专家如是说。
三、松套管尺寸过小使残余应力增大
松套管尺寸对光缆寿命的影响更多体现在综合应力方面。当尺寸过小时，在温度变化、机械应力、填充物与光纤的相互作用等变化因素下，光纤所承受的应力得不到舒缓，进而使光纤衰减增大，产生老化现象。
总结
光缆寿命取决于光缆使用期的外部环境和光缆内部质量。外部环境中的温度变化、水和潮气以及地形地貌、日照、冰凌等自然条件我们无法改变，随着敷设、维护方式的日益成熟和规范，减缓老化、延长使用寿命的外部环境条件已没有多少挖掘空间和余量，因此，运营商在制定网络建设规划时，光缆的寿命管理应从设计选型、光缆制造入手。
设计选型上重点关注光纤所受的长期应力状况，光缆结构方面以层绞式为主，逐步试用、推广在接续维护成本及长期寿命方面占优势的全干式光缆。
从制造角度上考虑，目前的相关标准以及技术规范比较成熟，护套料、金属带、钢丝、松套管（PBT）、纤膏、缆膏等光缆主材大部分可以通过物性指标进行检测分析其可靠性，越靠近光纤的材料越应重点关注。制造工艺控制上重点关注机械、环境性能试验过程中的衰减及光纤应力变化趋势。
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