论既有住宅建筑光缆入户技术和工艺的创新：上海“城市光网”技术创新和应用实践之二

张 军，徐 橙

（中国电信股份有限公司上海分公司 上海200120）

1 引言

当今，三网融合、智慧城市、基础宽带网络建设已成为国家信息化发展战略，随着基于PON的FTTH技术的日趋成熟，终端设备、无源光器件等成本在不断下降，为FTTH大规模商用提供了条件。

FTTH的建设是一个包括接入网、家庭网络、城域网和国际国内出口等整个网络的系统工程。在FTTH规模部署中面临诸多技术难关，其中光分配网络（ODN）是FTTH建设和改造的重点和难点。在实际的规模建设与改造中，既有住宅建筑内的光缆入户是难中之难的问题。因而，开展光缆入户技术和工艺的创新是破解FTTH规模发展的重要课题。

2 基于FTTH的ODN网络架构

对于既有住宅建筑，中国电信股份有限公司上海分公司（以下简称上海电信）确定的FTTH ODN为树型拓扑结构，从节省投资成本和住宅小区管道资源角度出发，分光方式采用二级分光架构，一级分光点设置在小区光缆汇聚点位置，二级分光点设置在靠近用户侧的位置。本文所要介绍的光缆入户技术和工艺创新是指从用户侧二级分光点将光缆引入至用户住宅内的家庭信息箱（面板）或家庭网络汇聚点的引入光缆这一段，如图1所示。

3 既有住宅建筑分类与光缆入户场景分析

既有住宅建筑内的用户是上海电信的主要客户群，据统计，2010年初该类宽带用户已达400万户。对其采用FTTH方式进行宽带提速改造是上海电信打造“城市光网”的重点工作，但既有住宅建筑内光缆入户难题严重阻碍了FTTH的规模发展，主要表现为以下5个方面：

·既有住宅建筑类型多样化，有别墅、里弄、公寓、农村地区等各种建筑形态，需要多种解决手段；

·近10年来新建的公寓类住宅，虽然大多有入户暗管，但存在暗管路由转弯多、管路堵塞、破损等管线资源参差不齐的状况；

·相比传统的铜缆，光缆存在怕弯曲、机械性能差、接续难等缺点，给入户光缆的敷设带来一定程度的困难；

表1 公寓式住宅的线缆入户场景

·光缆入户工艺水平的高低直接影响建筑的美观，影响物业和用户的感知；

·国内尚未有一整套切实可行的光缆入户施工工艺和配套器材。

上海地区光缆入户场景经梳理、归纳，主要分为公寓式住宅（多层、高层）、别墅、里弄和农村。

（1）公寓式住宅

上海既有公寓式住宅主要是从20世纪70年代开始陆续建造的，典型的公寓式住宅的线缆入户场景见表1。

（2）别墅式住宅

上海的别墅式住宅一般是从20世纪90年代末开始陆续建造的，建造的年代不长，其类型一般可分为独幢别墅和联排别墅两种，其线缆入户场景见表2。

（3）里弄和农村

表2 别墅类住宅的线缆入户场景

为了便于光缆入户场景的分类，将线缆依赖地下管道入户的独幢别墅或联排别墅归于别墅式住宅入户场景；将建筑物内具有公共部位、线缆依赖竖井及暗管入户的联排别墅归于公寓式住宅入户场景。

上海地区里弄建筑是以上海城区石库门为代表的私宅群落，多以2～3层低矮的紧邻排列为主，原有的电话线路多以沿墙、架空或钉固方式入户。

农村是从城郊结合部到远郊地区的农民聚居地住宅，多以较高密度的低矮的单栋建筑为主，聚居区域内电杆资源比较充分，原有的电话线路多以架空、沿墙方式入户。

里弄和农村的线缆入户场景见表3。

表3 里弄和农村的线缆入户场景

4 主要器材分析与选型

针对不同的、复杂的既有住宅建筑光缆入户场景，要满足光纤传输要求，解决光缆入户难的问题，适应FTTH的规模发展，选择合适的光纤/光缆、光器件和相关材料显得尤为重要。

4.1 入户光纤选型

国际电信联盟于2009年修订发布的G.657光纤标准，将G.657光纤划分为 A类和B类光纤，并分为G.657A1、G.657A2、G.657B2 和 G.657B3 共4种光纤 ，与ITU-T G.652D光纤的比较见表4。

表4 G.657与G.652D光纤的比较

目前，上海电信在骨干网、城域网、接入网中已大量使用G.652D光纤，应用相当成熟。根据表4分析，在G.657的4种光纤中，G.657A2光纤性价比最高，且与G.652D兼容，因此G.657A2光纤最适用于FTTH中的入户光缆。

4.2 入户光缆选型

目前，日本是全球FTTH的领导者，由其开发的蝶形引入光缆及其配套接续器材成本低、产业链丰富、接续方便。因而，上海电信的FTTH入户段光缆也采用蝶形引入光缆，并根据不同的敷设场景细分为3种结构：普通蝶形引入光缆、自承式蝶形引入光缆、管道式蝶形引入光缆。

（1）普通蝶形引入光缆

普通蝶形引入光缆结构如图2所示。在室内环境下，通过垂直竖井、楼内暗管、室内明管、线槽或室内钉固方式敷设的光缆，应采用白色护套的普通蝶形引入光缆，以便提高用户感知。适用于公寓式住宅的光缆入户场景。

（2）自承式蝶形引入光缆

自承式蝶形引入光缆结构如图3所示。在室外环境下，通过架空、沿建筑物外墙、室外钉固方式敷设的光缆，应采用黑色护套的自承式蝶形引入光缆，以满足抗紫外线和增加光缆机械强度的要求。适用于里弄和农村住宅的光缆入户场景。

（3）管道式蝶形引入光缆

管道式蝶形引入光缆结构如图4所示。通过管道方式敷设入户的光缆，管道式蝶形引入光缆主要增加了防水、防潮和光缆机械强度的要求。适用于别墅式住宅的光缆入户场景。

4.3 入户管材选型

既有公寓式住宅的入户暗管材质国内大都采用的是硬质UPVC管，硬质UPVC管存在不环保、低温脆性大、携带不方便以及管材安装中的转弯半径小、接头容易脱落等不利于光缆敷设的缺点。日本、韩国住宅建筑中普遍采用波纹管作为宅内外水平通信管，因此上海电信在借鉴日本、韩国经验的基础上，通过对管材的研究分析，开发了高密度聚乙烯（HDPE）材质的双壁波纹管，它具有管材安装中无需接头、转弯半径大、施工效率高等优点，更适合于光缆水平敷设和日后的更换。

（1）HDPE 双壁波纹管

该类波纹管的材料主要由高密度聚乙烯、环保阻燃剂、环保着色剂材料构成。HDPE双壁波纹管结构与外观如图5所示，HDPE双壁波纹管结构用于穿放普通蝶形引入光缆的专用HDPE双壁波纹管分为两种规格，尺寸见表5。

·Ф16 mm：平均内径≥10 mm，平均外径 16±0.5 mm（适合穿放2～3根普通蝶形引入光缆）。

·Ф25 mm：平均内径≥19 mm，平均外径 25±0.5 mm（适合穿放4～8根普通蝶形引入光缆）。

（2）HDPE双壁波纹管与硬质UPVC管比较

与硬质UPVC管相比较 （详见表6），HDPE双壁波纹管具有强度高、韧性好、能自然弯曲、转弯不需要接头、有伸缩性、宜携带、阻燃，且燃烧时无烟无毒等优点，更适合于普通蝶形引入光缆水平敷设。虽然按照目前原料价格，估计HDPE双壁波纹管比UPVC管材贵30%左右，但广泛应用后，HDPE双壁波纹管具有一定的降价空间。

表5 HDPE双壁波纹管结构尺寸

表6 HDPE双壁波纹管与硬质UPVC管的比较分析

4.4 光纤现场连接器的选型

光纤现场连接器是一种在施工现场直接成端，采用机械接续或热熔接方法成端的光纤活动连接器，其中机械型包括了预置光纤机械接续型和直通型（非预置光纤机械接续型）。光纤现场连接器主要用于蝶形引入光缆（2.0 mm×3.0 mm）的快速成端。

（1）预置光纤机械接续型

在这种连接器插头内，光纤被预置在连接器的插针体中，匹配光缆中的光纤与预置光纤通过折射率匹配材料机械方式接续。预置光纤机械接续型光纤现场连接如图6所示。

（2）直通型

在这种连接器插头内，匹配光缆中的光纤直通到插针体端面。直通型光纤现场连接示意如图7所示。

（3）热熔接型

在这种连接器插头内，光纤被预置在连接器的插针体中，匹配光缆中的光纤与预置光纤通过热熔接方式接续。热熔接型光纤现场连接示意如图8所示。

预置光纤机械接续型连接器的主流厂商都是国外厂商，工具简单，可重复使用，产品价格比直通型略贵。直通型光纤机械接续型连接器主流厂商都是国内厂商，工具简单，可重复使用，产品价格相对便宜，但国内核心部件的工艺水平略显不足。热熔型连接器需要配备专用熔接设备，设备投入昂贵，且各厂商间的熔接设备与连接器不能互通，操作技能要求较高，总体成本较高。

在FTTH放装过程中，由于楼道、用户住宅内的空间狭小，安装环境较差，安装地点较为分散，因此FTTH放装适合采用预置光纤机械接续型或直通型连接器；热熔型连接器适合机房等场合的规模化接续应用。

需要说明的是：现场机械接续方法相对于热熔方法而言，其接续后的衰减和回波损耗指标略差，尤其是其中的回波损耗指标达不到SC/APC的要求，当有CATV应用需要加载第三波波长时，应慎重考虑采用机械接续型连接。

5 光缆入户的方法和工艺

由于上海地区的既有住宅建筑类型众多，其环境、通信配套设施等差异较大，且参差不齐。因此根据不同住宅建筑类型和线缆入户场景的特点，归纳形成不同的光缆入户方法，见表7，有利于FTTH规模化、标准化的建设。

表7 不同场景下的光缆入户方法

入户光缆敷设前应考虑用户住宅建筑物的类型、环境条件和已有线缆的敷设路由，同时需要对施工的经济性、安全性、美观性以及将来维护的便捷性和用户满意度进行综合判断。

应尽量利用已有的入户暗管敷设入户光缆，对无暗管入户或入户暗管不可利用的住宅楼宜通过在楼内布放波纹管方式敷设蝶形引入光缆。

对于建有垂直布线桥架的住宅楼，宜在桥架内安装波纹管和楼层过路盒，用于穿放蝶形引入光缆。如桥架内无空间安装波纹管，则应采用缠绕管对敷设在内的蝶形引入光缆进行包扎，以起到对光缆的保护作用。

5.1 暗管穿缆

暗管穿缆必须配备专用工具与器材，如图9所示，它将直接影响暗管穿通的成功率与效率。

查找、确定入户管孔的具体位置，可采用目测、拽拉管内线缆、线路工兵、吹管法等手段。

暗管穿缆时需根据入户暗管的状况，合理选用以下两种穿线方法。

·牵引法：利用入户暗管内的线缆或牵引绳，牵引蝶形引入光缆入户。

·穿引法：先利用穿管器穿通入户暗管，再通过穿管器牵引蝶形引入光缆入户。

穿管器在穿放过程中阻力较大时，可在管孔内倒入适量的润滑剂或者在穿管器上直接涂上润滑剂。

入户管孔中布满其他线缆或阻塞造成无法穿通时，可利用有线电视和监控线的入户暗管进行穿放蝶形引入光缆。

由于上海电信在暗管穿放方法与工艺、工具上的不断创新，使暗线穿通率从光网用户发展初期的10%左右提高到2011年底的51.6%。

5.2 波纹管布缆

选择波纹管布放路由，波纹管应尽量安装在人手无法触及的地方，且不要设置在有损美观的位置，一般宜采用外径不小于16 mm的波纹管。波纹管固定装置规格如图10所示。

确定过路盒的安装位置，在住宅单元的入户口处以及水平、垂直管的交叉处设置过路盒；当水平波纹管直线段长超过30 m、段长超过15 m并且有2个以上的90°弯角时，应设置过路盒。

安装管卡并固定波纹管，在路由的拐角或建筑物的凹凸处，波纹管需保持一定的弧度后安装固定，以确保蝶形引入光缆的弯曲半径和便于光缆的穿放。

过路盒内的蝶形引入光缆不需留有余长，只要满足光缆的弯曲半径即可。光缆穿通后，应确认过路盒内的光缆没有被挤压，特别要注意通过过路盒转弯处的光缆。

5.3 线槽布缆

选择线槽布放路由。为了不影响美观，应尽量沿踢脚线、门框等布放线槽，并选择弯角较少，且墙壁平整、光滑的路由（能够使用双面胶固定线槽）。双面胶粘贴方式装置规格如图11所示。

在采用螺钉固定方式时，应根据线槽及其配件上标注的螺钉固定位置，将线槽及其配件固定在墙面上，一般1 m直线槽需用3个螺钉进行固定。螺钉固定方式装置规格如图12所示。

5.4 钉固布缆

合理选择光缆钉固路由，一般光缆宜钉固在隐蔽且人手较难触及的墙面上。

在室内钉固蝶形引入光缆应采用卡钉扣；在室外钉固自承式蝶形引入光缆应采用螺钉扣。图13和图14分别展示了蝶形引入光缆钉固规格和自承式蝶形引入光缆钉固规格。

在墙角的弯角处，光缆需留有一定的弧度，从而保证光缆的弯曲半径，并用套管进行保护。严禁将光缆贴住墙面沿直角弯转弯。

采用钉固布缆方法布放光缆时需特别注意光缆的弯曲、绞结、扭曲、损伤等现象。

5.5 吊挂布缆

根据装置牢固、间隔均匀、有利于维修的原则选择支撑件及其安装位置。

采用紧箍钢带与紧箍夹将紧箍拉钩固定在电杆上；采用膨胀螺丝与螺钉将C型拉钩固定在外墙面上，对于木质外墙可直接将环型拉钩固定在上面。

分离自承式蝶形引入光缆的吊线，并将吊线扎缚在S固定件上，然后拉挂在支撑件上，当需敷设的光缆长度较长时，宜选择从中间点位置开始布放。自承式蝶形引入光缆吊线扎缚在S固定件上的规格如图15所示。

用纵包管包扎自承式蝶形引入光缆吊线与S固定件扎缚处的余长光缆。

自承式蝶形引入光缆与其他线缆交叉处应使用缠绕管进行包扎保护。杆路终结处装置规格如图16所示，杆路中间处装置规格如图17所示。建筑物处墙处装置规格如图18所示。

5.6 墙体开孔与光缆穿孔保护

判断需穿放蝶形引入光缆的数量（根据住户数），选择墙体开孔的尺寸,一般直径为10 mm的孔可穿放2条蝶形引入光缆。墙体开孔方式如图19所示。

为防止雨水的灌入，应从内墙面向外墙面并倾斜10°进行钻孔。光缆穿越墙孔后，应采用封堵泥 、硅胶等填充物封堵外墙面，以防雨水渗入或虫类爬入，并用水泥对洞口处进行修复。

墙体开孔后，为了确保钻孔处的美观，内墙面应在墙孔内套入过墙套管或在墙孔口处安装墙面装饰盖板。

将蝶形引入光缆穿放过孔，并用缠绕管包扎穿越墙孔处的光缆，以防止光缆裂化。并在穿越墙体的两端留有一定的弧度，以保证光缆的弯曲半径。蝶形引入光缆穿墙保护方式如图20所示。

6 规模应用

自2009年6月上海电信启动“城市光网”行动计划以来，截至2012年2月底，完成的FTTH网络覆盖能力超过500万户，实际开通FTTH用户150万户。既有住宅建筑光缆入户技术和工艺的创新为上海电信FTTH的规模建设和发展起到了至关重要的作用，很大程度上也推动了国内FTTH网络的建设和发展，促进了FTTH产业链的成熟。

1 NTT公司.针对 “上海城市光网光缆入户技术研究与试点”咨询报告，2011