帶狀光纜設計

　　城域網及接入網的高速發展將增加對光纖的需求，帶狀光纜
由于其光纖集成度高且鋪設費用低將得到廣泛使用，那中心束管
式帶狀光纜是如何設計的，制造過程中工藝參數對帶狀光纜性能
有哪些影響？
　　目前光纖網絡的建設逐漸由國家骨干網轉向區域網及城域接
入網，在光纖城域網及接入網中，由于連接的節點較多，往往需
要鋪設大芯數的光纜，而采用帶狀光纜有很多優點：帶狀光纜其
光纜的集成度，即相同的光纖芯可以將光纜結構做得較小，占用
路由資源較少;降低光纜熔接費用，提高安裝效率;由于光纖成本
的下降，帶狀光纜的成本降低;光纖帶及光纜制造技術的進步，使
得帶狀光纜與普通的散纖光纜的光纖損耗基本相近;光纖帶比光纖
具有更好的機械性能。 
　　在國外，光纜長途干線上亦大量采用帶狀光纜，而在國內大中城市的城域網中多采用帶狀光纜。帶狀
光纜按其結構有中心束管式，層絞式，骨架式結構。中心束管式帶狀光纜由于其具有良好的抗側壓及彎曲
性能，單位面積其光纖芯數最大，即相同大小的外形尺寸其光纖芯數最大，開剝及接入效率高等特點在國
內外得到廣泛使用。
　　中心束管式帶狀光纜設計
　　帶狀光纜的設計主要根據光纖帶芯數的多少及應用環境特點來進行光纜結構設計及材料選擇，使光纜
在生命周期內具有良好的機械性能及環境性能。保證光纖的傳輸性能在其鋪設及運營過程中保持不變。光
纜設計包括光纖纜芯設計，光纜加強單元設計，光纜結構設計及光纜材料選擇，由于帶狀光纜多于城域網
及接入網，因此應盡可能縮少光纜尺寸來彌補城市光纜路由資源(管道或架空)的限制，即優化的光纜設計
應使光纜單位截面積的光纖芯數應最大但同時又能保證光纜具有良好的機械及環境性能。
　　光纜纜芯設計
　　中心束管式帶狀光纜纜芯在整個光纜設計中是基礎，主要起到保護光纖的作用，在套管與光纖帶之間
填充光纖油膏，在光纖帶受到側壓時能起到很好的緩沖作用。設計主要是根據光纖帶尺寸及芯數來確定纜
芯尺寸即纜芯的內徑、厚度、外徑及根據生產中光纖帶的制造節距和控制余長來驗證光纖的曲率半徑不能
引起光纖損耗增加其設計主要原則：
　　((W2+(nT)2)/Di(0.8--(1)
　　其中：W-光纖帶的寬度，n-光纖帶數量，T-光纖帶厚度，Di-光纜纜芯管內徑
　　其光纜的纜芯芯管厚度根據光纖帶數量的多少可選擇在0.7mm～1.5mm左右。因此芯管外徑：Do(2*(0.7
～1.5)+((W2+(nT)2)/0.8---(2)
　　由(1)，(2)式可知：要使芯管尺寸最小且光纖帶填充度最大，其光纖帶排列(W*nT)的寬度及重疊厚度
應相等，據此可對芯管內的光纖帶類型進行選擇，一般常用的光纖帶芯數為6芯，12芯或24芯。
　　根據以上關系，可以得出芯管最大內徑與光纜總芯數及光纖帶類型的關系圖：
　　芯管最大內徑與光纜總芯數及光纖帶類型的關系圖
　　光纜加強單元設計
　　光纜的加強單元可據光纜的不同應用環境分為金屬加強及非金屬加強。光纜在鋪設及應用過程中所經
受的機械張力主要由加強單元來承擔，因此加強單元的設計計算及加強材料的選擇顯得十分重要。
　　其光纖在光纜中的余長，光纜應變及光纖應變的關系圖可參考下圖。一般來說，光纜應變0.3%～0.4%
之間，光纖應變在0.05%～0.25%是合理區間，而中心束管式帶狀光纜的余長控制在0.15%之下較合理。
　　光纜結構設計
　　在確定光纜芯管及加強單元后，即可進行光纜結構設計，包括阻水材料，鎧裝層、護套材料的選擇及
尺寸確定。中心束管式帶狀光纜常用的光纜結構有以下兩種：一種是以兩根平行加強單元，比較適合于216
芯以下帶狀光纜，包括金屬加強及非金屬加強;另一種是采用加強單元絞合結構，包括金屬及非金屬加強絞
合結構，在216芯以上的光纜多采用此種結構，特別是非金屬絞合結構層既對光纜主要起抗張作用，又增強
了對光纜纜芯的抗側壓能力，對光纖帶及芯管起很好的保護作用。外加阻燃護套可在城域網中與電力管道
同溝鋪設，具有很廣闊的應用前景。
　　與層絞式帶狀光纜結構比較
　　光纜結構設計最重要的任務是在外力及環境變化時能保證光纖的傳輸性能基本不變，即所有的光纜結
構設計均是圍繞如何更好地保護光纖。對于帶狀光纜來說，最容易受外力及環境變化引起光纖性能變化的
是光纖帶排列矩陣中的邊角光纖(corner fiber of ribbon stack)，對于中心束管式而言，不論其光纖芯
數多少，光纖帶的邊角光纖總是4根，而層絞式光纜中每一套管中便有4根邊角光纖，隨著其光纖芯數增
大，其邊角光纖隨之增多。因此層絞式帶狀光纜在套管絞合工序或在光纜鋪設過程中，對這些邊角光纖造
成壓應力而產生微彎損耗的可能性增大。
　　相對于層絞式光纜結構來說，中心束管式的帶狀光纜由于光纖帶位于光纜中心位置，因而具有較好的
抗側壓及彎曲性能，同時其單位面積的光纖芯數最多，即光纖集成度高，重量輕，結構尺寸較小，容量開
剝，可以節約路由資源及便于施工。
　　帶狀光纜工藝及性能優化
　　帶狀光纜制造工藝是光纜設計的具體實現，良好的制造設備及工藝工裝設計必須達到以下主要目的：
光纖帶的制造過程中的過程增加損耗最小；纖帶有合適的余長使光纜具有良好的機械性能；纜具有良好的
溫度特性即高低溫性能。
　　光纜的質量來自于過程的制造質量而非檢驗出來的，因此必須通過工藝優化設計來達到光纜的綜合性
能，即具有良好的過程附加損耗、機械性能及溫度特性。在帶纜制造工藝中，光纖帶的放線張力及絞入節
距，填充油膏溫度，光纖帶余長控制都是關鍵工藝參數，特別是當以機械牽引方式產生余長的生產線上必
須嚴格優化其張力大小來控制其光纖余長。在實際中可通過正交試驗設計方法來進行工藝參數優化，從而
達到光纜性能優化的目的。
　　中心束管式帶狀光纜具有光纖集成度高及其良好的綜合機械性能，特別是抗側壓及彎曲性能，在城域
網及接入網中得到廣泛使用，在中心束管式帶狀設計中，其纜芯結構設計及加強單元的設計與選擇至關重
要，中心束管式帶狀光纜主要有兩種結構，其結構的選擇可依據應用環境及光纖帶數量的多少而定;光纜的
制造工藝對光纜的性能產生很大影響，當光纜設計確定后，必須對光纜制造工藝進行總體優化，才能使帶
狀光纜具有良好的傳輸性能、機械性能及環境性能，即優化的光纜設計必須通過優化的制造工藝去實現。