接入网用蝶形引入光缆的设计研发

责任编辑:匿名 (未验证) 2010/07/29 作者:高宪武 苏秀娟 李广省
一、研发的背景
        随着互联网的持续快速发展以及各种实时网络通信工具的出现,人们对网络接入带宽的需求也在不断增加。而目前能打破铜缆接入一统天下僵局的唯有采取“光进铜退”。一方面它能在技术上保证用户在可接受成本下足以实现光纤接入,另一方面也满足了不断涌现的各种新业务对带宽的巨大潜在需求。于是在“技术进步”和“市场需求”两驾马车的合力作用下,FTTH即将进入一个大规模商用的崭新时代。
        自2003年以来,国内各大运营商对于FTTH的兴趣不断增长。从研讨到实验正在稳步前进。国内从事FTTH相关产品开发的企业也在不断增多,从组件模块到系统,再到运营网络和业务,国内的FTTP/FTTH的产业链正在逐步形成。FTTH/FTTP的建设正处于紧锣密鼓试验准备阶段,一旦启动,其市场规模将是空前的,必将带动整个通信行业进入新一轮的快速增长时期。
        针对目前的市场和技术需要,开发和研制专门针对FTTH用室内光缆是很有必要的,因此我公司于2007年下半年提出接入网用蝶形引入光缆的立项报告,经过一年多时间的研究、试制,于2009年1月予以批量生产,并成功销往山东联通、四川联通和部分通信设备集成商,取得了较大的销售业绩,尤其在山东联通得到较大的应用,并反馈信息良好。在2009年3月份申请国家专利,2010年3月份得到批复(专利号:200920025464.2)。
 
二、产品概述
        接入网用蝶形引入光缆是一种新型的室内光缆,俗称皮线光缆,主要适用于室内布线以及室内各种通信设备间、设备与仪表间、仪表与仪表间等经常需要弯曲光缆情况下的连接。因为该种光缆主要使用在室内,所以结构型式采用干式结构。接入网用碟形引入光缆除了满足必要的光传输、机械性能外,还必须要满足燃烧特性的要求,为了有效防止火灾事故,接入网用碟形光缆采用低烟无卤阻燃护套材料。同时该光缆可以根据现场使用数量的要求进行现场的裁剪和接续安装,极大的提高了工程施工效率。
        接入网用蝶形引入光缆是将光通信单元(光纤)处于中心,两侧放置两根平行非金属加强件(FRP)或金属加强构件,最后,挤制黑色或彩色聚氯乙烯(PVC)或低烟无卤材料(LSZH,低烟,无卤,阻燃)护套而成。护套中间设有“V”形槽,起到极好的保护光纤的作用,光缆经挤压、踩踏、弯曲后,不影响光信号的传输,易剥离,方便接续,简化安装和维护。
 
三、产品设计
 
图1  接入网用蝶形引入光缆结构示意图
        1、材料
        (1)光纤
        采用抗弯曲不敏感G.657接入网用弯曲不敏感单模光纤可以保证在安装过程中光信号不受损伤,提高更大带宽,增强网络传输性能。
        G.657接入网用不敏感单模光纤具有两个诱人的特性:极好的弯曲能力和低水峰,可充分利用2(-E-S-C-L波段(1260nm1625nm)传输。G.657光的抗弯曲性能在1800nm工作窗口范围内抑制附加损耗。不仅适合L波段使用,而且易于安装,尤其是在光纤到户的网络中,光纤的弯曲半径能满足沿最小的墙角敷设。不仅如此,G.657光纤的模场直径与标准的G.652单模光纤一致,这使其与G.652光纤一样具有低的连接损耗,包括熔接损耗和插损等。该光纤能充分满足网络对容量的特性要求。
        (2)护套料
        护套材料采用低烟无卤阻燃或聚氯乙烯护套料。耐环境开裂性能良好;无卤、无铅、无硫锑、低烟低蚀,符合绿色环保要求,更适宜于室内使用。
        (3)加强件
        加强件选用高碳钢丝绞合材料,能提供较高的抗拉强度和极佳的耐弯曲性能,且在光缆弯曲后可以自动返回原来位置,使光缆外护套和光纤不受任何的损伤。
        2、模具的设计
        模具的结构对生产速度、缆的外圆圆整度、表面光洁度以及缆芯是否偏心,都有很大的影响。为避免出现圆锥撕裂、针孔、裂缝、松包等缺陷,配模系数的选择在模具的设计中占有很重要的地位。首先应保证配模系数符合要求,在实际生产中,护套料我们选用阻燃聚氯乙烯,配模系数一般在1~1.1之间。其次,要考虑拉伸比的选取,我们常在2~3之间选取。下面为接入网用蝶形引入光缆结构示意图(如图2、图3、图4)。
 
图2  接入网用蝶形引入光缆模芯结构示意图
 
图3  接入网用蝶形引入光缆模套结构示意图
 
图4  接入网用蝶形引入光缆模芯/模口结构示意图
        3、各部件的基本结构及原理
        (1)非金属加强芯放线装置
        此放线装置与传统放线结构相似,采用液压摆臂式结构,线盘的升降由液压机构自动实现,线盘的夹紧采用操作快捷方便的无轴顶尖机构,芯线的放线张力由磁粉制动器控制,调整磁粉制动器电流大小就可以控制芯线的放线张力。
        (2)光纤放线装置
        由交流变频电机通过蜗轮蜗杆减速器驱动放线盘,实现主动放线,摆臂式张力控制器控制调整放线电机的转速,实现张力在生产过程中的稳定,放线张力的大小通过调整配重砝码的大小或其摆臂上的位置来满足生产工艺的要求。
        (3)挤塑机及机头
        挤塑机采用SJ45*25,螺杆长颈比为25:1,并配有上料装置、烘干装置以及色母料混料装置,机头采用十字自定心机头,温控系统具有上下限报警,超温后自动启动风机冷却等功能。
        (4)水槽、水箱
        上产线配有4m活动温水槽、0.2㎡温水箱和12m冷水槽冷却水箱,均采用不锈钢制作。中间有保温层,并有温水自动控制系统,控制精度±2℃。水槽和水箱内的热水或冷水可循环利用,由此节约能源和用水量。
        (5)吹干装置
        吹干装置采用哈夫式结构,固定在冷却槽的最后一个下水斗上,这样可保证吹出的水全部流向下水斗内,具有吹干效果好、用气量小和噪声低的优点。
        (6)线径测试仪
        外购进口线径测试仪,精度为±0.001mm。
        (7)喷码印字机
        外购进口喷码印字机,确保字体清晰耐磨。
        (8)牵引装置
        轮式压带牵引由Φ500mm牵引轮。皮带压紧装置、计米装置以及动力装置组成。牵引动力由交流变频电机通过减速器驱动实现,汽缸调节皮带的张紧。
        (9)收线张力控制器
        为实现收线牵引的同步,该机配备了储线张力控制装置。该装置有两导柱和固定导轮以及滑动导轮组成,最大储线长度为10米。收线张力可通过改变配重砝码的重量自由调节,张力范围在5N~50N,通过滑轮的上下滑动,可带动电位器的转动来控制收线电机的转速,从而实现速度的同步。
        4、生产流程及生产线的主要技术指标
        (1)生产流程
        首先将护套料抽入挤塑机料斗内,把色母料加入色母料混料斗内,设定好挤塑料烘干温度以及挤塑机和机头、温水箱的加热温度和冷水箱的温度,根据缆的工艺要求分别设定FRP加强件张力、光纤放线张力、收线张力的值。达到设定的温度后,将FRP加强件、光纤从各自的线盘上拉出,依次穿过各并线模,与牵引线扎紧后,穿过模芯、模套从机头中拉出,将缆芯同挤制外护套一起经过温水槽、冷水槽、吹干装置。线径测试仪和喷码印字机送至牵引装置上,经过收线张力装置最后把光缆卷绕在收线盘上,控制系统状态设定为联动状态至此进入正常的生产状态。到了所需生产段长后,计算机会给出信号,结束整个生产。
        (2)生产线的主要技术指标
        生产线速度160m/min;非金属加强芯放线张力:10~60N,适用缆盘Φ400mm,加强件直径:Φ0.8mm~Φ1.0mm;光纤放线张力0.3~0.5N;收线张力:5~50N;收线线盘规格:Φ800mm~Φ1250 mm。
 
四、结束语
        由于中国电信和中国网通已经在各地进行了FTTH工程的试点。而皮线光缆的护套材料采用LSZH材质,具有较好的低烟无卤阻燃特性。易于撕裂的护套结构和较小的允许弯曲半径使得光缆的安装施工十分方便,这种光缆采用了小弯曲半径光纤,使得这种光缆的最小弯曲半径可以小至15mm甚至10mm,尤其适宜于室内布线中需要急剧转弯的场合,如墙柱拐角和室内顶棚等。皮线光缆的轻便,灵活,易敷设等特点,是FTTH光缆布线解决方案中末端布线的备选产品之一。
        菏泽网通公司建设部正在进行EPON方案的设计,有皮线光缆的需求,已经向我们提出要光缆样品和相关的资料。

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