蝶形引入光缆技术新进展

陈 鸿，刘 骋，白文杰，刘思源

(烽火通信科技股份有限公司，武汉 430073)

0 引 言

近年来，随着“宽带中国”战略的持续推进、第5代移动通信技术(5th Generation Mobile Networks,5G)的到来和数字化家庭概念的提出，光纤到户(Fiber To The Home, FTTH)工程中出现了一些新场景的应用，原有结构的蝶形引入光缆产品与这种新场景和新功能应用的适应性不好，故蝶形引入光缆在产品结构上依托原有蝶形引入光缆、自承式蝶形引入光缆以及管道用蝶形引入光缆为基本单元，衍生出了一些新的产品结构。同时，由于超高清视频、高清直播、在线业务、云以及虚拟现实(Virtual Reality，VR)等新应用的出现，对网速的要求越来越高，原有FTTH开始逐步向光纤到房间(Fiber To The Room, FTTR)升级，以实现光网络的无缝连接,这对原有的在FTTH工程中起主导作用的蝶形引入光缆产品而言，需要对相关产品进行升级，才能适应新形势的发展。故本次烽火通信科技股份有限公司牵头对蝶形引入光缆行标YD/T 1997.1进行修订，增加了相关的新产品及要求。

1 蝶形引入光缆的发展

蝶形引入光缆因其截面外形像蝴蝶而得名，该产品为嵌入式紧结构产品，光纤两侧的加强件具有抗压和抗拉的作用，而光缆中间的V型槽，既方便施工操作分离光纤使用，同时对于光纤所受上下面的压力也起到了缓冲作用，因此该产品结构对于光纤起到了完美的保护作用。该产品起源于日本，后传入世界各地，经历了几代的演变，从之前的单一结构，发展到现在数种产品结构。光纤由最初的G652D光纤变换为现在的G657A1和G657A2等弯曲损耗不敏感光纤；光纤的芯数有单芯、双芯以及多芯，现有结构最大芯数可达12芯；增强件的材料有镀锌钢丝、磷化钢丝、钢绞线、玻璃纤维增强塑料杆(Glass Fiber Reinforced Plastic rods，GFRP)和芳纶增强塑料杆(Aramid fiber Reinforced Plastic rods，KFRP)，加强件的材料有钢丝、GFRP、KFRP、玄武岩纤维增强塑料杆(Basalt fiber Reinforced Plastic rods，BFRP)和纤维增强塑料柔性杆(Flexible fiber Reinforced Plastic rods，FFRP)；蝶形引入光缆的结构有圆形、方形和椭圆形。这些部分组合起来，就形成了多种蝶形引入光缆产品。图1所示为蝶形引入光缆的几种典型结构示意图。

图1 蝶形引入光缆典型结构示意图

蝶形引入光缆的结构形式也由最初的蝶形引入光缆结构和自承式蝶形引入光缆结构两种基本结构，衍生出管道结构以及现有的光电混合缆结构、长跨距架空结构、并排结构和隐形光缆光单元结构等。这些新结构产品的引入，可以丰富蝶形引入光缆的应用场景。

2 YD/T 1997.1标准修订带来蝶形引入光缆的几点技术变化

YD/T 1997.1 蝶形引入光缆行标的修订在技术方面也带来了几点变化，主要是产品结构、原材料和烟密度测试方法等方面，下面具体从这3个方面来谈一下蝶形引入光缆的技术发展。

2.1 新型蝶形引入光缆的出现

(1) 隐形蝶形引入光缆

隐形蝶形引入光缆是指内含隐形光单元的蝶形引入光缆，主要适用于未事先敷设线管的室内场景。该光缆在楼道内主要使用蝶形引入光缆，室内使用隐形光缆，由于隐形光缆是透明的，对于室内的装修无破坏性影响，是现有建筑FTTR网络改造优先选择的光缆产品。图2所示为隐形蝶形引入光缆及隐形光缆的结构示意图。

图2 隐形蝶形引入光缆及隐形光缆结构示意图

隐形蝶形引入光缆的特性主要在于所使用光纤为G657A2甚至是G657B3，抗弯特性更好，更适合室内弯折更小的环境。同时，由于隐形光缆采用热塑性聚氨酯(Thermoplastic urethanes，TPU)或尼龙透明材料生产，用于室内装修较美观，能够隐形。

(2) 小尺寸小基站用蝶形引入光缆

随着5G技术的发展，基站数量成倍增加，但基站却越来越小，原有光电混合缆尺寸已不能满足现在基站的需求，故需要更小尺寸的光电混合缆，因此也就需要将光电混合缆中蝶形引入光缆做得更小一些。

1.6 mm×2.1 mm小尺寸蝶形引入光缆产品的性能与2.0 mm×3.0 mm蝶形引入光缆基本一致，故该蝶形引入光缆与电源线一起组合成的小尺寸光电混合缆成为了目前5G建设过程中使用的主流产品。

(3) 长跨距耐候性蝶形引入光缆

农村FTTH入户施工的环境较复杂，使用距离较长，悬挂点较多，普通蝶形引入光缆在该种环境下使用时容易出现断纤等问题。因此需要一种跨距更长和更耐磨的蝶形引入光缆产品，而长跨距耐候性蝶形引入光缆是在管道用蝶形引入光缆的基础上衍生出的一种长跨距架空用蝶形引入光缆，可以满足该场景的应用。图3所示为型号为GJYXFCHP和GJYXFC8H03的长跨距耐候性蝶形引入光缆的结构示意图。

图3 型号为GJYXFCHP和GJYXFC8H03的长跨距耐候性蝶形引入光缆结构示意图

表1所示为长跨距耐候性蝶形引入光缆的拉伸性能。如表所示，该光缆的抗拉性能与普通蝶形引入光缆相比而言，有显著提高。

表1 长跨距耐候性蝶形引入光缆拉伸性能

该产品承受的拉力值较大，可适用于150～200 m以上的跨距应用。护套采用聚乙烯(Polyethylene，PE)材质，比普通蝶形引入光缆的低烟无卤护套更耐磨。对于农村长跨距施工，适用性更好。

(4) 低摩擦蝶形引入光缆

老小区FTTH施工过程中，由于管道大小及弯折状态的限制，普通蝶形引入光缆施工较难进行，而低摩擦蝶形引入光缆刚好可以解决这方面问题。低摩擦蝶形引入光缆施工时较容易穿管，施工穿管较省力，且同一口径大小的管道，可穿多根低摩擦蝶形引入光缆。

低摩擦蝶形引入光缆采用低摩擦护套材料生产，生产出的蝶形引入光缆动摩擦系数较小。普通蝶形引入光缆及低摩擦蝶形引入光缆的动摩擦系数如表2所示。

表2 蝶形引入光缆动摩擦系数

(5) 并排结构的蝶形引入光缆

在中国广播电视信息网络有限公司的FTTH施工过程中，需要同步用到两根光缆，一根传输电视信号，一根传输数据信号。而一根并排结构蝶形引入光缆就可以满足该要求，且只需要进行一次施工，节约了施工的人工成本。

该结构光缆由两根光缆组合而成，抗拉性能更好，使用跨距更长。图4所示为并排结构蝶形引入光缆和并排自承式蝶形引入光缆的结构示意图。

图4 并排结构蝶形引入光缆和并排自承式蝶形引入光缆示意图

(6) 全介质蝶形引入光缆

有时候，普通自承式蝶形引入光缆架空使用，需要与电力电缆一起施工，但当普通自承式蝶形引入光缆护套破皮时就会有导电的风险。而全介质自承式蝶形引入光缆(即蝶形引入光缆的增强件和加强件均采用非金属材质)不导电，即使出现护套破皮的情况也不会出现导电的问题。

该光缆不抗弯折，使用跨距较小，使用时需配合金具安装使用。图5所示为全介质蝶形引入光缆金具安装示意图。

图5 全介质蝶形引入光缆金具安装示意图

(7) 铠甲蝶形引入光缆

在一些环境较差的地方，老鼠大量出没，容易对FTTH光缆造成不同程度的破坏，给用户和后期维护造成了极大的困扰。

因此需要采用一种方式来解决老鼠对FTTH光缆的破坏。由于FTTH光缆需要接入用户家中，对光缆的环保性提出了一定的要求，传统的化学防鼠护套光缆显然不能满足该要求。FTTH光缆需要具有良好的抗拉、抗压和弯曲特性，而螺旋铠甲蝶形引入光缆融合了蝶形引入光缆抗拉、抗压的特性和螺旋铠甲的弯曲性能，能够完全解决该场景下FTTH光缆存在的问题。图6所示为铠甲蝶形引入光缆示意图。

图6 铠甲蝶形引入光缆示意图

铠甲蝶形引入光缆由于有螺旋铠甲的保护，在抗压特性方面较普通蝶形引入光缆要好，能满足3 000 N以上的压扁力，最重要的是，该光缆具有良好的防鼠性能。

螺旋铠甲抗破坏的强度远大于常规老鼠的最大咬力值50 N,对铠管内的紧套光纤具有良好的保护作用。将普通蝶形引入光缆和铠甲蝶形引入光缆分别放入鼠笼中观察14天，图7所示为防鼠对照试验结果。

图7 蝶形引入光缆防鼠试验对比

2.2 新型蝶形引入光缆材料

(1) 涂胶钢丝

涂胶钢丝即在钢丝的表面涂覆一层树脂，来保证钢丝加强件或增强件与护套之间的粘附力，使用涂胶钢丝的蝶形引入光缆，护套与钢丝是融为一体的，在抗拉性能和弯曲性能方面会更好。

(2) BFRP

BFRP为以玄武岩纤维无捻粗纱作为增强材料，以树脂为基体材料复合而成的圆形杆状材料。该材料与GFRP的性能基本一致，可以完全替代GFRP。

(3) FFRP

FFRP是以玻璃纤维纱、玄武岩纤维纱、芳纶纱或其他合适的非金属纤维纱作为增强材料，以热塑性树脂为基体材料高温复合而成，柔软性好，弯折后力学性能下降不明显，因而使用FFRP加强件的蝶形引入光缆在施工过程中不易因折断损伤光纤。FFRP材料及其他非金属加强件材料性能对比如表3所示。

表3 蝶形引入光缆不同非金属材料加强件材料性能对比

2.3 烟密度测试方法的更新

由于GB/T 17651.2-1998中对于扁平缆的烟密度测试没有明确规定，故对于蝶形引入光缆这种扁平式结构光缆烟密度的测试，各检测机构都按照自己对该标准的理解来进行，导致测试结果差异很大。随着IEC 61034-2：2013标准的更新发布，其中对于扁平式结构电缆或光缆的烟密度测试有了明确的规定，蝶形引入光缆烟密度的测试方法才进一步明晰。

YD/T 1997.1标准修订时，参照IEC 61034-2：2013标准，对蝶形引入光缆烟密度测试的根数及捆扎方式进行了相应规定。以2.0 mm×5.0 mm为例，GB/T 17651.2-1998与IEC 61034-2：2013对比情况如表4所示。

表4 国标与IEC标准规定测试蝶形引入光缆烟密度方法对比

3 结束语

自2005年国内FTTH商用开始，FTTH的发展已经过去了16年，行业也得到了很大的发展，各种光缆结构产品层出不穷。蝶形引入光缆产品作为FTTH中的主导产品，同期也经历了一些演变和发展，YD/T 1997.1标准的修订，统一了这些新光缆产品型号的命名及相应的产品性能要求，对新一代蝶形引入光缆的设计、生产和检测具有规范和指导作用。同时对原标准中的一些性能要求进行了更新，对于规范行业的发展，助力我国FTTH向FTTR的升级，实现数字化家庭建设起到了进一步的促进作用。