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2010/06/30
作者：陈保平
一、发展历史
蝶型光缆，俗称皮线光缆，2001年起源于日本，由于该光缆设计新颖、尺寸精巧，因此在日本这个地震多发的国家非常适用于架空引入和室内布线。中国作为日本的邻国，在光通信领域与日本通信界交往非常频繁，自日本开始应用皮线光缆之后不到一年的时间里，与日本光纤光缆企业有密切合作关系的烽火、亨通、富通、中天等纷纷效仿并开发出类似的光缆，虽然早期名称各不相同，但光缆结构大抵类似，截止到2008年，这些企业以此为基础共获得实用新型或发明专利13项。
蝶型光缆的开发与应用同大多数光缆一样，也经历了一个引进、改良、试用、推广的过程。2005年之前，光缆厂家都在尝试用不同的材料、工艺进行光缆研究和应用性实验，由于2001-2003期间正好赶上国际光通信行业的萧条时期，蝶型光缆的实际应用每年不到500km；自2005年开始，运营商开始着力推进FTTx试点建设，同时G.657光纤技术已基本成熟，因此蝶型光缆获得了大力发展，以烽火通信为例，2006年仅青海油田一个项目蝶型光缆的用量就有近千公里！在接入网大力发展的最近5年，蝶型光缆的生产和应用均得到了普及：由于投资门槛低，许多非光缆行业的小厂也开始制造该光缆；2009年，蝶型光缆行标出台，广东电信首开先河集中招标7000km蝶型光缆并委托专业的检测机构进行品质验证；光缆价格大幅降低，以普通GJXV-1为例，从2006年的4000元/km降到最近的500元/km，价格仅有当初的1/8！
中国电信为了实现2010年发展FTTH用户50-100万户的目标，今年4月对蝶型光缆进行了集中招标，总量为33万芯公里；预计中国联通2010年的需求量为20万芯公里左右。从目前情况来看，蝶型光缆是FTTH最主流的接入段光缆。
二、蝶型光缆的应用
作为主流的接入段光缆，蝶型光缆有其自身技术特征和应用特点，最新的标准参照YD/T 2009《接入网用蝶型引入线光缆》，标准中对光缆型号、试验方法、检验规则等都做了详细规定。既然是‘接入网用’和‘引入线’，那么它就与骨干网、城域网、驻地网等网络中所使用的光缆有着明显区别，且要求应该更高，正如中国电信韦乐平先生所言“无论从规模来说，还是从投入来说，从事实难度来看，最大的问题都发生在接入网，故障最多、投入最多，问题最多，技术最落后，接入网的瓶颈主要是配线段和引入线。”可以看出，要想推进三网融合，推动接入网的大力发展，靠蝶型光缆来取代主导接入段一百多年之久的双绞线，一定会遇到各种制造、应用方面的问题。
下面就产品设计与制造、行业标准解析、施工与选用三个方面进行分析讨论。
1、蝶型光缆的设计与制造
蝶型光缆最初是自承式结构，应用于室外架空引入（图1），随着应用场景、使用条件的变化，其简化结构室内型更加普及。无论是室外型还是室内型，光缆的结构都是非常简单的，其结构组成包括加强件、护套层和光单元三个部分，室外型的吊线单元加强件通常和缆芯单元加强件有所区别，吊线单元采用金属加强件而缆芯单元采用金属与非金属均可。有关蝶型光缆的结构、型号种类在行标里有详细规定，这里讨论一下大家对光缆设计方面的几个争议点。
图1 早期自承式蝶型光缆在日本东京的应用
（1）吊线的类型和尺寸怎样才合适？自承式蝶型光缆的吊线通常有三种选择：Ф1.2mm单圆钢丝、Ф1.0mm单圆钢丝、Ф1.2mm多股钢丝。实验证明，以上三种规格的吊线在拉伸特性、光缆尺寸方面都能满足标准要求。多股钢丝柔软性比单圆钢丝好，施工时与挂钩配合使用非常方便，缺点是抗拉强度比同规格的单圆钢丝低30%左右；单圆钢丝抗拉性能好，Ф1.2mm规格比Ф1.0mm规格拉伸强度大44%，但在挂钩处施工弯折时容易脆断，可见三种吊线各有优缺点。作者推荐采用Ф1.2mm单圆钢丝，施工时尽量减少弯曲，采用压接式的固定挂钩，这样可以最大限度地提高光缆的拉伸性能，当跨距较大时，光缆可靠性最高。
（2）光缆的外型是方型好还是圆型好？早期出于专利方面的考虑，室内型蝶型光缆的外型有的厂家采用圆型有的采用方型，无论哪种形状，只要工艺控制得当光缆性能都是接近的，在使用方面差别也不大。但是从生产成品率和工艺难度方面来看，当采用LSZH材料时，方型结构生产效率明显比圆型结构要高；虽然各生产厂家在材料选择、工艺习惯大不相同，但总的说来，就操作简便性来讲方型结构实现起来也要容易一些，因此推荐室内型采用方型结构，自承式蝶型光缆采用上圆下方的结构。
（3）光缆的颜色哪种最合适？室外型自承式蝶型光缆采用黑色防紫外线，这是大家的共识，但目前室内型蝶型光缆的颜色比较混乱，电信、联通以及各地区的运营商对颜色的规定不太明确，有的认为黑色好，有的偏爱白色等等。室内型蝶型光缆使用环境较好，通常采用线槽或穿管的方式予以保护，局部会沿墙体走线，因此不用考虑紫外线照射的问题，黑色是没有必要的。从视觉角度上讲，白色比较刺眼且更易污染，所以采用柔和的米黄色（一说米白色）比较妥当，建议运营商以后采购时颜色统一为米黄色。
蝶型光缆是专门为接入网设计的，在光缆具体型号选择、纤型选择、成本考虑等实际应用过程中有许多技巧和方法，后面有详细描述，总之一句话，最合适的才是最好的。
2、行业标准解析
《接入网用蝶型引入光缆》经过一年多的编撰与反复讨论，终于在2009年底形成正式文稿并获得工信部批准，在此期间相关科研院所、生产单位积极参与，在许多技术方面取得了共识，但正如其他标准一样，任何标准都不是十全十美的，随着时间的推移、技术的进步以及实际使用中暴露出来的问题，标准也需要改版和进步。
（1）光纤规格——本标准引用的相应国标或行标以IEC体系为主，实际使用过程中按照ITU-T的提法更为普遍，特别是在《ITU-T G657 2009/11》出台以后，对弯曲不敏感光纤进行了更进一步的细分，因此原有的提法B6反而给人产生不明确的感觉；
（2）《表5 成缆后的光纤衰减》——该规定偏松，在广泛采用弯曲不敏感光纤的情况下，成缆后的光纤衰减相比原始裸纤的衰减增加很小。比如，若衰减增加到0.5dB/km@1310nm，说明光纤在光缆内的受力状态已相当严重，该光缆的应用可靠性、寿命会大打折扣，而此光缆通过后续的型式实验不一定能检验出来；
（3）《表7 光缆允许拉伸力和压扁力》——针对非金属型引入光缆，光缆短期拉力为80N，因此只能采用较粗的FRP或KFRP，若采用典型的Ф0.58mmFRP，则使用时不易弯曲，若采用KFRP，则抗压性能要差一些，且由于比较柔软，穿管时不方便，同时成本偏高；该表中对非金属型缆及其自承式结构的短期压扁力分别规定为1000N和2200N，存在歧义，值得商榷和进一步有效验证。
（4）《表9 光缆的使用温度范围和允许温度附加衰减》——由于中国地域广阔，南北气候差异大，而运营商在采购招标时往往并不会明确光缆的具体使用地区，因此光缆的适用温度范围应该更宽，特别是低温，无论是室内型还是室外型，光缆在-20℃下都应该能够可靠工作。
根据行标的规定，光缆的可分离性、阻燃性能、拉伸性能、盘长等是制造过程中最容易出差错的环节，这些需要制造厂家持续努力，在生产过程中不断提高工艺水平、并与用户紧密沟通，保持标准的可操作性和有效性。
3、蝶型光缆的施工与选用
（1）施工过程中常见问题
随着蝶型光缆的大规模使用，一些应用性问题逐渐暴露出来。在此期间，施工单位、生产厂家积累了许多宝贵经验。
① 开剥方面的问题
对于室内型蝶型光缆，剥离性方面暴露出来的问题最多。
图2 撕裂法 图3 环切法
蝶型光缆的开剥通常采用撕裂法（图2），对于GJXH型号的光缆，由于金属、LSZH材料以及光纤之间的粘接力较小，因此采用环切法拉出护层（图3）也比较方便。采用撕裂法时，光缆的可分离性是一项重要指标，常见的问题有：（1）撕裂力过大。对于PVC类材料尤其明显；（2）撕裂时光纤不能完全暴露出来，总有1芯嵌在护层夹缝中；（3）撕裂时光纤着色层或一次涂层容易受护套料毛刺的损伤；（4）撕裂时加强件与护层分离，暴露的加强件给使用或测试带来不便；（5）有的使用单位在-5℃以下施工接续，光缆撕裂特性没法满足要求。
② 室内型蝶型引入光缆的柔软性问题
光缆的柔软性没有一个量化的概念，主要取决于施工方的使用习惯。光缆采用的加强件类型决定了柔软程度，当采用Ф0.58mm FRP、单圆钢丝时光缆的弯曲性能较差；采用多股钢丝、KFRP及较细的FRP时光缆柔软性较好，但采用柔软性好的材料时应保证光缆的拉伸特性。通常在与冷接组件、快速连接器配套使用时采用柔软性较好的光缆，而对弯曲半径要求不高的场合采用硬度较高、弹性较好的光缆穿管/布线比较方便。
③ 自承式蝶型光缆的跨距与金具选择
对于室外型蝶型光缆，国内实际应用的不多，除了日本之外，应用较多的是东南亚、南美地区。根据理论计算，在跨距为30米、风速达到30m/min、安装弧垂1%时，光缆最大受力为1100N，考虑到光缆受力时实际风向并不是完全垂直于光缆最大横截面，实际受力会小于1100N。虽然如此，为确保光缆能够可靠使用，必须遵循以下规则：
A 光缆制造采用Ф1.2mm单圆钢丝，尽量提高光缆拉伸强度；
B 安装时采用合适的光缆张紧器和挂钩，且应将吊线与缆芯分离（图4）；
C 有可能的情况下适当增加弧垂，可减小光缆受力；
D 光缆跨距不宜超过30米。
图4 自承式蝶型光缆的装挂
（2）室内型蝶型光缆的选择应用
虽然室内蝶型光缆的结构非常简单，但由于光缆材料、加强件类型、光纤种类、光缆颜色等变化因素，使得实际应用过程中的光缆种类非常多，给生产厂家造成了不必要的麻烦，反过来影响到光缆价格、交货期，对运营商也是不利的。中国电信2010年4月集中采购的经验可供我们借鉴与参考，首先，根据各地的实际应用情况，考虑到带纤结构实用性不如裸纤，确定了四中主打光缆型号GJXV、GJXFV、GJXH、GJXFH，其次确定了光纤类型，一律采用对接性好的G657A2光纤。
在此基础上，笔者认为还有优化的可行性：（1）关于金属型与非金属型的选择，蝶型光缆在室内应用时，由于建筑物本身金属含量很高，对于细小的蝶型光缆其导电性和防雷效果可不用考虑，同时金属型的抗拉、抗压强度是非金属型的2倍，还可以采用环切法开剥，因此，选择GJXH最佳；（2）光缆护套材料是PVC好还是LSZH材料好？通常，PVC材料耐低温特性不如LSZH，针对中国南北差异大的楼内应用环境，选择LSZH材料比较妥当；（3）加强件的选择。由于加强件种类多，运营商可综合考虑光缆拉伸特性、柔软度、接续方式、施工习惯等，确定每种蝶型光缆采用的加强件类型和具体规格，通过招标文件统一技术规范。
三、蝶型光缆的未来发展
作为一个优良的光缆品种，蝶型光缆的技术特性得到了实际工程应用的检验，随着光通信技术的深入发展，蝶型光缆的设计理念必将在以后的光缆设计中获得借鉴与参考。
1、在主流规格进一步集中统一的同时，会演化出一些派生产品。根据前面讲到的各类蝶型光缆技术特点，以后的运营商在实际采购蝶型光缆时，GJXH等三、四个少数品种上会获得大量应用，而性价比相对较低的其他产品会逐渐没落。同时，由于应用场景的不同，管道型蝶型光缆等衍生品种在应用过程中会得到认可（图5）。
图5 管道型蝶型光缆
2、尺寸向小型化发展。由于管路资源有限，蝶型光缆有朝小型化发展的趋势。2009年，日本藤仓已开发出1.6*2.0mm的室内蝶型光缆，该光缆采用低摩擦系数护套材料，在普通Ф28mm波纹管内能够拐5个直角弯穿线30根。
3、为进一步提高使用的便利性，蝶型光缆的包装形式也会改进。图6是一种箱式包装，每箱500米，类似目前的五类线。
图6 包装形式改进
3、集成度提高。目前蝶型光缆的应用停留在楼内布线层面，当技术成熟时，该光缆可制成连接器，敷设时直接插拔，减少楼内熔纤施工的麻烦。
蝶型光缆，俗称皮线光缆，2001年起源于日本，由于该光缆设计新颖、尺寸精巧，因此在日本这个地震多发的国家非常适用于架空引入和室内布线。中国作为日本的邻国，在光通信领域与日本通信界交往非常频繁，自日本开始应用皮线光缆之后不到一年的时间里，与日本光纤光缆企业有密切合作关系的烽火、亨通、富通、中天等纷纷效仿并开发出类似的光缆，虽然早期名称各不相同，但光缆结构大抵类似，截止到2008年，这些企业以此为基础共获得实用新型或发明专利13项。
蝶型光缆的开发与应用同大多数光缆一样，也经历了一个引进、改良、试用、推广的过程。2005年之前，光缆厂家都在尝试用不同的材料、工艺进行光缆研究和应用性实验，由于2001-2003期间正好赶上国际光通信行业的萧条时期，蝶型光缆的实际应用每年不到500km；自2005年开始，运营商开始着力推进FTTx试点建设，同时G.657光纤技术已基本成熟，因此蝶型光缆获得了大力发展，以烽火通信为例，2006年仅青海油田一个项目蝶型光缆的用量就有近千公里！在接入网大力发展的最近5年，蝶型光缆的生产和应用均得到了普及：由于投资门槛低，许多非光缆行业的小厂也开始制造该光缆；2009年，蝶型光缆行标出台，广东电信首开先河集中招标7000km蝶型光缆并委托专业的检测机构进行品质验证；光缆价格大幅降低，以普通GJXV-1为例，从2006年的4000元/km降到最近的500元/km，价格仅有当初的1/8！
中国电信为了实现2010年发展FTTH用户50-100万户的目标，今年4月对蝶型光缆进行了集中招标，总量为33万芯公里；预计中国联通2010年的需求量为20万芯公里左右。从目前情况来看，蝶型光缆是FTTH最主流的接入段光缆。
二、蝶型光缆的应用
作为主流的接入段光缆，蝶型光缆有其自身技术特征和应用特点，最新的标准参照YD/T 2009《接入网用蝶型引入线光缆》，标准中对光缆型号、试验方法、检验规则等都做了详细规定。既然是‘接入网用’和‘引入线’，那么它就与骨干网、城域网、驻地网等网络中所使用的光缆有着明显区别，且要求应该更高，正如中国电信韦乐平先生所言“无论从规模来说，还是从投入来说，从事实难度来看，最大的问题都发生在接入网，故障最多、投入最多，问题最多，技术最落后，接入网的瓶颈主要是配线段和引入线。”可以看出，要想推进三网融合，推动接入网的大力发展，靠蝶型光缆来取代主导接入段一百多年之久的双绞线，一定会遇到各种制造、应用方面的问题。
下面就产品设计与制造、行业标准解析、施工与选用三个方面进行分析讨论。
1、蝶型光缆的设计与制造
蝶型光缆最初是自承式结构，应用于室外架空引入（图1），随着应用场景、使用条件的变化，其简化结构室内型更加普及。无论是室外型还是室内型，光缆的结构都是非常简单的，其结构组成包括加强件、护套层和光单元三个部分，室外型的吊线单元加强件通常和缆芯单元加强件有所区别，吊线单元采用金属加强件而缆芯单元采用金属与非金属均可。有关蝶型光缆的结构、型号种类在行标里有详细规定，这里讨论一下大家对光缆设计方面的几个争议点。
图1 早期自承式蝶型光缆在日本东京的应用
（2）光缆的外型是方型好还是圆型好？早期出于专利方面的考虑，室内型蝶型光缆的外型有的厂家采用圆型有的采用方型，无论哪种形状，只要工艺控制得当光缆性能都是接近的，在使用方面差别也不大。但是从生产成品率和工艺难度方面来看，当采用LSZH材料时，方型结构生产效率明显比圆型结构要高；虽然各生产厂家在材料选择、工艺习惯大不相同，但总的说来，就操作简便性来讲方型结构实现起来也要容易一些，因此推荐室内型采用方型结构，自承式蝶型光缆采用上圆下方的结构。
（3）光缆的颜色哪种最合适？室外型自承式蝶型光缆采用黑色防紫外线，这是大家的共识，但目前室内型蝶型光缆的颜色比较混乱，电信、联通以及各地区的运营商对颜色的规定不太明确，有的认为黑色好，有的偏爱白色等等。室内型蝶型光缆使用环境较好，通常采用线槽或穿管的方式予以保护，局部会沿墙体走线，因此不用考虑紫外线照射的问题，黑色是没有必要的。从视觉角度上讲，白色比较刺眼且更易污染，所以采用柔和的米黄色（一说米白色）比较妥当，建议运营商以后采购时颜色统一为米黄色。
蝶型光缆是专门为接入网设计的，在光缆具体型号选择、纤型选择、成本考虑等实际应用过程中有许多技巧和方法，后面有详细描述，总之一句话，最合适的才是最好的。
2、行业标准解析
《接入网用蝶型引入光缆》经过一年多的编撰与反复讨论，终于在2009年底形成正式文稿并获得工信部批准，在此期间相关科研院所、生产单位积极参与，在许多技术方面取得了共识，但正如其他标准一样，任何标准都不是十全十美的，随着时间的推移、技术的进步以及实际使用中暴露出来的问题，标准也需要改版和进步。
（1）光纤规格——本标准引用的相应国标或行标以IEC体系为主，实际使用过程中按照ITU-T的提法更为普遍，特别是在《ITU-T G657 2009/11》出台以后，对弯曲不敏感光纤进行了更进一步的细分，因此原有的提法B6反而给人产生不明确的感觉；
（2）《表5 成缆后的光纤衰减》——该规定偏松，在广泛采用弯曲不敏感光纤的情况下，成缆后的光纤衰减相比原始裸纤的衰减增加很小。比如，若衰减增加到0.5dB/km@1310nm，说明光纤在光缆内的受力状态已相当严重，该光缆的应用可靠性、寿命会大打折扣，而此光缆通过后续的型式实验不一定能检验出来；
（3）《表7 光缆允许拉伸力和压扁力》——针对非金属型引入光缆，光缆短期拉力为80N，因此只能采用较粗的FRP或KFRP，若采用典型的Ф0.58mmFRP，则使用时不易弯曲，若采用KFRP，则抗压性能要差一些，且由于比较柔软，穿管时不方便，同时成本偏高；该表中对非金属型缆及其自承式结构的短期压扁力分别规定为1000N和2200N，存在歧义，值得商榷和进一步有效验证。
（4）《表9 光缆的使用温度范围和允许温度附加衰减》——由于中国地域广阔，南北气候差异大，而运营商在采购招标时往往并不会明确光缆的具体使用地区，因此光缆的适用温度范围应该更宽，特别是低温，无论是室内型还是室外型，光缆在-20℃下都应该能够可靠工作。
根据行标的规定，光缆的可分离性、阻燃性能、拉伸性能、盘长等是制造过程中最容易出差错的环节，这些需要制造厂家持续努力，在生产过程中不断提高工艺水平、并与用户紧密沟通，保持标准的可操作性和有效性。
3、蝶型光缆的施工与选用
（1）施工过程中常见问题
随着蝶型光缆的大规模使用，一些应用性问题逐渐暴露出来。在此期间，施工单位、生产厂家积累了许多宝贵经验。
① 开剥方面的问题
对于室内型蝶型光缆，剥离性方面暴露出来的问题最多。
图2 撕裂法 图3 环切法
② 室内型蝶型引入光缆的柔软性问题
光缆的柔软性没有一个量化的概念，主要取决于施工方的使用习惯。光缆采用的加强件类型决定了柔软程度，当采用Ф0.58mm FRP、单圆钢丝时光缆的弯曲性能较差；采用多股钢丝、KFRP及较细的FRP时光缆柔软性较好，但采用柔软性好的材料时应保证光缆的拉伸特性。通常在与冷接组件、快速连接器配套使用时采用柔软性较好的光缆，而对弯曲半径要求不高的场合采用硬度较高、弹性较好的光缆穿管/布线比较方便。
③ 自承式蝶型光缆的跨距与金具选择
对于室外型蝶型光缆，国内实际应用的不多，除了日本之外，应用较多的是东南亚、南美地区。根据理论计算，在跨距为30米、风速达到30m/min、安装弧垂1%时，光缆最大受力为1100N，考虑到光缆受力时实际风向并不是完全垂直于光缆最大横截面，实际受力会小于1100N。虽然如此，为确保光缆能够可靠使用，必须遵循以下规则：
A 光缆制造采用Ф1.2mm单圆钢丝，尽量提高光缆拉伸强度；
B 安装时采用合适的光缆张紧器和挂钩，且应将吊线与缆芯分离（图4）；
C 有可能的情况下适当增加弧垂，可减小光缆受力；
D 光缆跨距不宜超过30米。
图4 自承式蝶型光缆的装挂
虽然室内蝶型光缆的结构非常简单，但由于光缆材料、加强件类型、光纤种类、光缆颜色等变化因素，使得实际应用过程中的光缆种类非常多，给生产厂家造成了不必要的麻烦，反过来影响到光缆价格、交货期，对运营商也是不利的。中国电信2010年4月集中采购的经验可供我们借鉴与参考，首先，根据各地的实际应用情况，考虑到带纤结构实用性不如裸纤，确定了四中主打光缆型号GJXV、GJXFV、GJXH、GJXFH，其次确定了光纤类型，一律采用对接性好的G657A2光纤。
在此基础上，笔者认为还有优化的可行性：（1）关于金属型与非金属型的选择，蝶型光缆在室内应用时，由于建筑物本身金属含量很高，对于细小的蝶型光缆其导电性和防雷效果可不用考虑，同时金属型的抗拉、抗压强度是非金属型的2倍，还可以采用环切法开剥，因此，选择GJXH最佳；（2）光缆护套材料是PVC好还是LSZH材料好？通常，PVC材料耐低温特性不如LSZH，针对中国南北差异大的楼内应用环境，选择LSZH材料比较妥当；（3）加强件的选择。由于加强件种类多，运营商可综合考虑光缆拉伸特性、柔软度、接续方式、施工习惯等，确定每种蝶型光缆采用的加强件类型和具体规格，通过招标文件统一技术规范。
三、蝶型光缆的未来发展
作为一个优良的光缆品种，蝶型光缆的技术特性得到了实际工程应用的检验，随着光通信技术的深入发展，蝶型光缆的设计理念必将在以后的光缆设计中获得借鉴与参考。
1、在主流规格进一步集中统一的同时，会演化出一些派生产品。根据前面讲到的各类蝶型光缆技术特点，以后的运营商在实际采购蝶型光缆时，GJXH等三、四个少数品种上会获得大量应用，而性价比相对较低的其他产品会逐渐没落。同时，由于应用场景的不同，管道型蝶型光缆等衍生品种在应用过程中会得到认可（图5）。
图5 管道型蝶型光缆
3、为进一步提高使用的便利性，蝶型光缆的包装形式也会改进。图6是一种箱式包装，每箱500米，类似目前的五类线。
图6 包装形式改进
