通信光缆的类型与结构

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1、第2章 通信光缆的类型与结构,2.1 常用通信光缆的分类 2.2 常用通信光缆的结构 2.3 通信光缆的型号 2.4 通信光缆的端别判断与纤序排定 2.5 通信光缆的选用 2.6 通信光缆的性能参数 本章小结 习题与思考题 实训内容,以光纤作为信息传导材料的线缆，称为光缆。光缆是目前有线通信的主流传输媒介，因为它具有许多其他媒介无法比拟的优点： (1) 巨大的传输容量； (2) 极低的传输衰耗； (2) 优良的抗电磁干扰能力； (4) 良好的保密性； (5) 小尺寸、轻重量，便于施工与维护； (6) 节约资源，价格便宜。,2.1 常用通信光缆的分类 通信光缆是将一根或多根光纤或光纤束制作成符合

2、光学、机械和环境特性结构的线缆，其实物图如图2-1所示。,图2-1 通信光缆实物图,1. 按缆中光纤状态分 按光纤在光缆中是否可自由移动，光缆可分为松套光纤光缆、紧套光纤光缆和半松半紧光纤光缆。 (1) 松套光纤光缆的特点是光纤在光缆中有一定的自由移动空间，这样的结构有利于减少外界机械应力(或应变)对涂覆光纤的影响，即增强了光缆的弯曲性能。,(2) 紧套光纤光缆的特点是光缆中光纤无自由移动的空间。紧套光纤在光纤预涂覆层外直接挤下一层合适的塑料紧套层。紧套光纤光缆直径小，重量轻，易剥离、敷设和连接，但高的拉伸应力会直接影响光纤的衰减等性能，即它的弯曲性能比松套光纤光缆差。 (3) 半松半紧光纤光

3、缆中的光纤在光缆中的自由移动空间介于松套光纤光缆和紧套光纤光缆之间。,2. 按缆芯结构分 按缆芯结构特点的不同，光缆可分为层绞式光缆、中心管式光缆和骨架式光缆。 (1) 层绞式光缆是将几根至十几根或更多根光纤或光纤带子单元围绕中心加强件螺旋绞合(S绞或SZ绞)成一层或几层的光缆。目前使用最多的就是松套层绞式光缆。 (2) 中心管式光缆是将光纤或光纤带无绞合直接放到光缆中心位置的套管中而制成的光缆。 (3) 骨架式光缆是将光纤或光纤带经螺旋绞合置于塑料骨架槽中构成的光缆。,3. 按线路敷设方式分 按光缆线路敷设方式，光缆可分为架空光缆、管道光缆、直埋光缆、隧道光缆和水底光缆等。 (1) 架空光缆

4、是指以架空形式挂放的光缆，它必须借助吊线(镀锌钢绞线)或自身具有的抗拉元件悬挂在电杆或铁塔上。 (2) 管道光缆是指布放在通信管道内的光缆，目前常用的通信管道主要是塑料管道。,(3) 直埋光缆是指光缆线路经过市郊或农村时，直接埋入规定深度和宽度的缆沟中的光缆。 (4) 隧道光缆是指经过公路、铁路等交通隧道的光缆。 (5) 水底光缆是穿越江、河、湖、海水底的光缆。,4. 按使用环境与场合分 按使用环境与场合，光缆主要分为室外光缆、室内光缆及特种光缆三大类。由于室外环境(气候、温度、破坏性)相差很大，故这几类光缆在构造、材料、性能等方面亦有很大区别。 (1) 室外光缆由于使用条件恶劣，光缆必须具有

5、足够的机械强度、防渗能力和良好的温度特性，其结构较复杂。 (2) 室内光缆结构紧凑、轻便柔软并应具有阻燃性能。 (3) 特种光缆用于特殊场合，如海底、污染区或高原地区等。,5. 按通信网络结构或层次分 按通信网络结构或层次分，光缆可分为长途网光缆和本地网光缆。 (1) 长途网光缆，即长途端局之间的线路，包括省际一级干线、省内二级干线； (2) 本地网光缆，既包括长途端局与电信端局以及电信端局之间的中继线路，又包括接入网光缆线路。,2.2 常用通信光缆的结构 任何一根光纤都是由纤芯和包层两部分构成的。纤芯的折射率通常用n1表示，直径用2a表示；包层的折射率用n2表示，直径用2b表示。进入光纤中的

6、光线在突变形光纤中以折线形式向前传播，在渐变形光纤中以曲线形式向前传播，如图2-2所示。,图2-2 光在突变形光纤中传播,1. 室内光缆 室内光缆均为非金属结构，故无须接地或防雷保护。室内光缆采用全介质结构保证抗电磁干扰。各种类型的室内光缆都容易开剥，紧套缓冲层光纤构成的绞合方式取决于光缆的类型。 为便于识别，室内光缆的外护层多为彩色，且其上印有光纤类型、长度标记和制造厂家名称等。 室内光缆尺寸小，重量轻，柔软，便于布放，易于分支，并具有阻燃性。 通常，室内光缆可分为三种类型：多用途室内光缆、分支光缆和互连光缆。,1) 多用途室内光缆 多用途室内光缆的结构是按照各种室内场所的需要而定的。这种光

7、缆的直径小，重量轻，柔软，易于敷设、维护和管理，特别适用于布放在空间受限的场所。多用途室内光缆是由绞合的紧缓冲层光纤和非金属加强件(如芳轮纱)构成的。光缆中的纤芯数大于6时，光纤绕一根非金属中心加强件绞合，形成一根更结实的光缆，如图2-3和图2-4所示。,图2-3 多芯室内光缆实物图,图2-4 3芯子单元12芯多用途室内光缆,2) 分支光缆 分支光缆用于光纤的独立布线或分支。分支光缆分三种不同的结构：2.7 mm子单元适合于业务繁忙的应用；2.4 mm子单元适合于业务正常的应用；2.0 mm子单元适合于业务少的应用。这些分支光缆可布放在大楼之间的管道内、大楼向上的上升井里、计算机机房地板下和光

8、纤到桌面。6芯分支光缆结构如图2-5所示，实物图如图2-6所示。,图2-5 6芯室内分支光缆结构,图2-6 6芯分支光缆实物图,3) 互连光缆 互连光缆是为布线系统中的传输设备互连所设计的光缆，使用的是单纤和双纤结构。这种光缆连接容易，在楼内布线中它们可用作跳线，如图2-7、图2-8所示。 互连光缆直径小，弯曲半径小，更易敷设在空间受限的场所，它们可以简单直接，或在工厂进行预先连接作为光缆组件用在工作场所，或作为交叉连接的临时软线。,图2-7 单纤互连光缆,图2-8 双纤互连光缆,4) 微型气吹光缆 微型气吹光缆是专门为管道吹气安装设计的，光缆结构尺寸很小，缆直径为 68 mm，光缆的尺寸、刚

9、度和柔韧性均能满足小直径管道的施工安装要求。中心管中最多可放置4872芯带状光纤。芯管外绞合6根圆形硬质玻璃纤维单元和6根带状软质玻璃纤维加强单元，形成光缆的抗拉、抗弯和抗压的保护层，再与高密度聚乙烯HDPE护层结合，使光缆具备良好的综合机械性能。同相同直径的光缆相比，微型气吹光缆的光纤集成度水平很高，如图2-9所示。,图2-9 微型气吹光缆,2. 室外光缆 1) 层绞式光缆 如图2-10和图2-11所示，层绞式光缆结构是由多根二次被覆光纤松套管(或部分填充绳)绕中心金属加强件绞合成圆形的缆芯，缆芯外先纵包复合铝带并挤上聚乙烯内护套，再纵包阻水带和双面覆膜皱纹钢(铝)带，再加上一层聚乙烯外护层

10、。 层绞式光缆的结构特点是：光缆中容纳的光纤数量多，光缆中光纤余长易控制，光缆的机械、环境性能好，它适宜于直埋、管道敷设，也可用于架空敷设。,图2-10 层绞式光缆结构,图2-11 层绞式光缆实物图,2) 中心管式光缆 如图2-12和图2-13所示，中心管式光缆是由一根二次光纤松套管或螺旋形光纤松套管，无绞合直接放在缆的中心位置，纵包阻水带和双面涂塑钢(铝)带，两根平行加强圆磷化碳钢丝或玻璃钢圆棒位于聚乙烯护层中组成的。按松套管中放入的是分离光纤、光纤束还是光纤带，中心管式光缆分为分离光纤的中心管式光缆或光纤带中心管式光缆等。,图2-12 中心管式光缆结构,图2-13 中心管式光缆实物图,中心

11、管式光缆的优点是：光缆结构简单、制造工艺简捷，光缆截面小、重量轻，很适宜架空敷设，也可用于管道或直埋敷设。中心管式光缆的缺点是：缆中光纤芯数不宜过多(如分离光纤为12芯、光纤束为36芯、光纤带为216芯)，松套管挤塑工艺中松套管冷却不够，成品光缆中松套管会出现后缩，光缆中光纤余长不易控制等。,3) 骨架式光缆 目前，骨架式光缆在国内仅限于干式光纤带光缆，即将光纤带以矩阵形式置于U型螺旋骨架槽或SZ螺旋骨架槽中，阻水带以绕包方式缠绕在骨架上，使骨架与阻水带形成一个封闭的腔体(如图2-14和图2-15所示)。当阻水带遇水后，吸水膨胀产生一种阻水凝胶屏障。阻水带外再纵包双面覆塑钢带，钢带外挤上聚乙烯

12、外护层。,图2-14 骨架式光缆结构,骨架式光纤带光缆的优点是：结构紧凑、缆径小、纤芯密度大(上千芯至数千芯)，接续时无需清除阻水油膏，接续效率高；缺点是：制造设备复杂(需要专用的骨架生产线)、工艺环节多、生产技术难度大等。,图2-15 骨架式光缆实物图,3. 特种光缆 1) 电力光缆 电力光缆是指用于高压电力通信系统的光缆以及铁路通信网络的光电综合光缆。光纤对电磁干扰不敏感，使得架空光缆成为电力系统和铁路通信、控制和测量信号的一种理想的传输介质。 电力光缆的敷设趋势是将光缆直接悬挂在电杆或铁塔上，或缠绕在高压电力的相线上。安装的光缆抗拉强度能承受自重、风力作用和冰凌的重量，并有合适的结构措施

13、来预防枪击或撞、挂等破坏。,. 全介质自承式光缆(ADSS) 典型的全介质自承式光缆的横截面如图2-16所示，实物如图2-17所示。其结构可分为中心管式或层绞式两种。 光纤以特定的大余长插入管内。因此，如果光缆受到额定拉力负载作用，光纤不会受到任何应力作用。为阻止水渗透和迁移，管内注入阻水纤用油膏。绕缆芯缠绕的芳纶纱提供给光缆所需的抗拉强度。,图2-16 全介质自承式光缆结构,图2-17 全介质自承式光缆实物图,. 光纤复合地线光缆(OPGW) 光纤复合地线光缆替代传统的架空地线和通信光缆，即它集地线和通信两个功能于一体。 光纤复合地线光缆分为两种基本结构：光纤既可置于中心管内，又可放入绞合的

14、多纤金属管内。成束的光纤放入中心管内，铠装既可由双层铝合金线或铝包钢线构成，又可由单层组合金属线构成。光纤在绞合的多纤金属管内时，这些金属可取代内层的一根或多根铠装线。光纤复合地线光缆的结构和实物如图2-18、图2-19所示。,图2-18 光纤复合地线光缆结构,图2-19 光纤复合地线光缆实物图,典型的双铠装层光缆缆芯是由一根塑料管或一根金属(优质钢)多纤管组成的。铠装的内层通常由镀锌钢丝或铝包钢线(AW)组成。铝合金线(AY)通常构成铠装的外层。铝合金是铝、镁、硅组成的高层电合金，它的抗拉强度是纯铝的两倍。 根据光纤数的多少，塑料管的直径变化范围为3.58 mm，而金属管直径可达6 mm。

15、绞合的多纤金属光缆，金属管直径与铠装线直径(外径大约为2.33.6 mm)相同，每个管内可插入1636根光纤。,OPGW的基本设计准则是防止光纤受到任何残余应变。因此，铠装线的横截面、质量和两种类型铝合金线的横截面关系由抗拉强度和载流性能确定。即使是在狂风和冰凌的条件下，以螺旋形式排列的光纤也不应受到任何应力作用。典型的光纤余长为0.5%。 为消除短路情况下的负荷，所有的结构部件都应兼容。因此，外铠装层主要由优良的导体铝合金线构成。按这种方式组合可确保内铠装层的温度尽可能的低，以使得中心管的塑料物质(管材料、阻水纤用油膏、聚合物缓冲层)免遭破坏。,2) 阻燃光缆 在人口稠密及一些特殊的场合，如

16、商贸大厦、高层住宅、地铁、矿井、船舶、飞机中使用的光缆都应考虑阻燃化。特别是接入网的蓬勃兴建，大大地推动了人们对敷入室内的光缆提出阻燃要求的迫切性。 阻燃光缆的结构型式包括层绞式、中心管式、骨架式或室内软光缆，可以是金属加强光缆，也可以是非金属加强光缆。最简单的阻燃室内光缆结构如图2-20和图2-21所示。,图2-20 无卤阻燃光缆结构,图2-21 阻燃光缆实物图,3) 水底光缆 水底光缆分为淡水水底光缆和海水水底光缆两大类。由于敷设时短期拉力大，需要将光缆进行钢丝铠装，以便提供足够的抗拉强度。水底光缆的抗拉、抗侧压力机械特性和密封性能是光缆工程设计要考虑的主要问题。 一般要求的水底光缆，最普遍的制法是在缆芯中填充阻水油膏，在缆芯外加金属护套密封。图2-22、图2-23为水底光缆中的一种，图2-24是海底光缆。,图2-22 水底光缆结构,图2-23 水底光缆实物图,