層絞式光纖帶光纜的結構及套管設計的探討
一、 概述
在我國,光纖通信從70年代末開始運用,到現(xiàn)在已有20年有余,尤其是近年來,光纖光纜的大規(guī)模采用,更為顯著,一方面因為3G網(wǎng)絡的覆蓋建設、FTTX網(wǎng)絡的規(guī)模推廣以及IPTV網(wǎng)絡在城市的試點開展,另一方面運營商業(yè)務容量的急速膨脹,以及不斷開發(fā)出豐富且多樣性的業(yè)務內(nèi)容,同時,運營商隨著城市化的發(fā)展而不斷地建設并完善其基礎物理光纖網(wǎng)絡,既有其發(fā)展的必要性,又有其保持競爭地位的需要。因此,來自基礎建設和業(yè)務發(fā)展這兩方面的大量需求,直接導致了運營商對光纖光纜需求的快速增長,例如:2009年相對2008年市場需求的增長率高達100%,用量達到8000萬纖芯公里以上。但是用于敷設光纜的城市地下管網(wǎng)資源在相當長的一段時間內(nèi)和一定空間范圍內(nèi)的增加又是有限的,并且具有獨占性和稀缺的特點。而光纖帶光纖光纜具有光纖密度大,光纜外徑小,易于敷設等特點,較好地解決了運營商發(fā)展的需要與面臨城市地下管網(wǎng)不足的矛盾。這些年來,運營商對光纖帶光纜的運用也越來越普遍,運用的地域也越來越廣泛,運營的網(wǎng)絡層次也由核心層逐步向重點接入層擴散,而且芯數(shù)也在不斷增加,已經(jīng)運行的大芯數(shù)光纖帶光纜已經(jīng)達到了432芯,展望未來5-10年,在京滬杭等一線城市,光纜的芯數(shù)將會達到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構設計原理,通過對不同材質(zhì)的光纖帶套管的選擇、不同套管尺寸的設計和性能比較,以及相關的試驗,驗證了采用不同材料的光纖帶套管時,光纖帶光纜的性能變化。
二、 光纖帶光纜套管設計的理論分析
1.光纖帶套管尺寸設計
光纖帶可以分為兩種結構,既邊緣粘接型和整體包覆型,整體包覆型結構相對邊緣粘接型結構來說,光纖帶厚度和寬度相應較大??紤]到光纖帶光纜在實際生產(chǎn)中和使用的情況,為了提高光纖帶的抗側壓能力和抗扭轉能力,國內(nèi)光纜廠家目前選擇以整體包覆型結構生產(chǎn)光纖帶為主。
光纖帶中光纖的標識,一般建議選擇全色譜的方式識別,以便工程接續(xù)和將來光纖分配的現(xiàn)場管理。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角線的長度,它的長度是我們設計套管尺寸的依據(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,K值考慮的大,那么光纖疊帶在套管中可活動的空間就大,套管中的光纖疊帶質(zhì)量就更有保證,但是若套管外徑設計的過大,那么光纜的成本就會大幅升高。
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計的,但是從實際光纖帶光纜的解剖結果看,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為形變時的疊帶
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