光缆结构与类型
光纤负责传光;光缆则负责让光纤穿过管道、土壤、空气、建筑物和数据中心桥架,同时不让光纤承受应力、进水、鼠害或火灾的影响。光缆是由若干层构成的整体,每一层解决一个问题,不同结构的区别就在于如何组合这些层。本页介绍各层的构成、主要光缆类型及其应用场景、室内光缆适用的阻燃等级、用于识别光纤的光纤和松套管色谱,以及如何读懂光缆数据表,使光缆、路由和链路预算三者相符。
各层结构
| 层 | 内容 | 作用 |
|---|
| 涂覆光纤 | 125 µm 玻璃光纤,外覆双层丙烯酸涂层至 250 或 200 µm,并着色 | 光传输通道(光纤是如何制造的) |
| 缓冲层 | 松套管——12 或 24 根光纤松弛地置于 2–3 mm 塑料套管中,套管内填充凝胶或干式阻水纱;紧套——每根光纤外覆 900 µm 塑料层 | 松套管使光纤与光缆应力和温度变化相隔离(光纤余长 0.1–0.5 %);紧套则便于光纤在室内直接操作 |
| 光纤带 | 4–24 根光纤以基质并排粘合而成;可卷曲光纤带采用间歇性粘合 | 批量熔接,极高密度 |
| 中心加强件 | 玻璃纤维增强塑料杆(FRP/GRP)或钢丝 | 防止屈曲,承受压缩力及部分张力 |
| 绞合 | 套管与填充绳围绕中心加强件绞合,通常采用 SZ 反向绞合方式 | 可在线路中间接入任意一根套管而无需剪断其余套管 |
| 外围加强件 | 芳纶纱、玻璃纤维纱、钢丝 | 承受敷设张力,使光纤本身不受力 |
| 阻水 | 套管和缆芯内的石油基凝胶,或干式高吸水纱线和阻水带 | 阻止水沿光缆纵向渗透并在光纤上结冰 |
| 铠装 | 皱纹钢带、钢丝铠装,或介质型玻璃纤维纱 | 抗压、防鼠、直埋;在雷击或感应电压不允许使用金属的场合采用介质铠装 |
| 护套 | 室外采用聚乙烯(HDPE/MDPE),室内采用 LSZH 或 PVC,特殊环境采用聚氨酯或尼龙 | 提供机械、紫外线和化学防护;决定室内燃烧性能 |
| 撕裂绳、标识 | 护套下的尼龙撕裂绳;印刷的米标、型号、芯数和日期 | 无需刀具即可打开护套;便于识别和计量长度 |
光缆类型
| 类型 | 结构 | 光纤芯数 | 应用场景 |
|---|
| 绞合松套管 | 6–12 根套管 × 每管 12 芯,围绕中心加强件 SZ 绞合,可为油膏型或干式,单护套或双护套 | 12–288 芯,采用 24 芯套管时可达 432+ 芯 | 最常用的室外光缆:管道敷设、带铠装直埋、随吊线架空 |
| 中心束管式 | 所有光纤置于一根大套管内,加强件位于护套中 | 2–96 | 小芯数,引入和配线,成本低 |
| 光纤带松套管式 | 12 芯光纤带堆叠置于多根套管或一根中心套管内 | 144–1 728 | 城域骨干网、超大规模互联 |
| 可卷曲光纤带式 | 间歇粘合的光纤带卷绕置于套管内;采用 200 µm 光纤 | 1 728–6 912 芯,直径 30–40 mm | 数据中心互联、高密度管道 |
| 微缆 | 细直径松套管或光纤带结构,采用 200 µm 光纤和薄护套 | 12–288 芯,直径 4–10 mm;432 芯约 12 mm | 气吹入子管(5/3.5 至 16/12 mm);占子管内径的 55–80 %(敷设) |
| 紧套分配式 | 900 µm 紧套光纤与芳纶纱共处一个 LSZH 护套内 | 2–144 | 室内主干、竖井、配线架;需配合分支套件或尾纤使用 |
| 分支式(扇出) | 每根光纤各自置于一根 2–3 mm 子缆内 | 2–24 | 直接成端、恶劣室内环境、短距离敷设 |
| 室内外两用 | 松套管结构,LSZH 护套,干式缆芯 | 12–144 | 从人孔到机柜一根光缆到底,无需过渡熔接 |
| ADSS(全介质自承式) | 松套管缆芯,芳纶纱按档距配置,靠近高压线时采用耐电痕护套 | 12–144 | 电力线走廊;档距 50–1 500 m;全程不含金属 |
| OPGW(光纤复合架空地线) | 光纤置于不锈钢管内,外部为铝包钢绞线 | 12–144 | 替代高压线路的避雷线;电力系统骨干网 |
| 8 字形 | 光缆与钢质吊线一体成型 | 12–144 | 电杆间快速架空敷设 |
| FTTH 引入缆 | 扁平型 2 × 5 mm,内含两根 FRP 杆,或圆形 3–5 mm;采用 G.657 光纤 | 1–4(12) | 从电杆或管道引入住户;室内引入线 2–3 mm;公寓内“隐形”引入线 0.9 mm |
| 海底光缆 | 钢管光纤单元、钢丝铠装层、铜导体供电、聚乙烯绝缘;近岸段加铠装 | 4–24 对光纤 | 洲际和沿海系统 |
| 混合/复合缆 | 光纤加铜质电源线或同轴电缆 | 不限 | 射频拉远单元、摄像头、PoE 延伸设备 |
| 战术/可部署式 | 加固型聚氨酯护套,2–12 芯,扩束式或加固型 LC 连接器 | 2–12 | 广播电视、军用、临时性活动 |
| 预端接干线 | 12–144 芯,采用 MPO/MTP 预端接并配备牵引头,出厂测试合格 | 12–144 芯(成束可达 3 456 芯) | 数据中心——数小时内安装完毕,无需现场熔接(光纤网络拓扑) |
室内阻燃等级
| 体系 | 等级 | 含义 |
|---|
| 美国/NEC | OFNP(风道用,NFPA 262)、OFNR(竖井用,UL 1666)、OFNG/OFN(通用,UL 1685);内含金属导体时为 OFC | 决定光缆可敷设的场所:空调风道、垂直竖井、一般场所 |
| IEC/LSZH | IEC 60332-1-2(单根电缆燃烧)、60332-3(成束电缆燃烧)、61034(烟密度)、60754(卤酸气体) | 低烟无卤——北美以外地区室内护套的默认选择 |
| 欧盟/CPR(EN 50575) | 欧洲等级 Aca、B1ca、B2ca、Cca、Dca、Eca、Fca,附加 s1–s3 发烟等级、d0–d2 燃烧滴落等级、a1–a3 酸度等级 | 自 2017 年起永久性安装光缆须强制申报;典型要求为 Cca-s1b,d1,a1 或 Dca |
| 俄罗斯/欧亚经济联盟 | GOST 31565-2012 标识:нг(A)、нг(A)-LS(低烟)、нг(A)-HF(无卤,约等于 LSZH)、нг(A)-FRLS/FRHF(耐火)、LTx(低毒) | 规定各类建筑允许使用的光缆类型 |
室外聚乙烯护套光缆可燃,必须在建筑物入口处终止(通常在 15 m 以内或第一个熔接点处),除非光缆具备室内外两用双重认证。
光纤与松套管色谱
| 位置 | TIA-598-C / IEC 60304 颜色 | 位置 | 颜色 |
|---|
| 1 | 蓝色 | 7 | 红色 |
| 2 | 橙色 | 8 | 黑色 |
| 3 | 绿色 | 9 | 黄色 |
| 4 | 棕色 | 10 | 紫色 |
| 5 | 灰色 | 11 | 粉红色 |
| 6 | 白色 | 12 | 天蓝色 |
24 芯套管中第 13–24 根光纤重复上述颜色序列,并加印黑色示踪条纹(黑色光纤本身则加印黄色示踪条纹)。套管颜色遵循相同序列;填充绳为本色或灰色。光缆中的光纤编号 = (套管序号 − 1)× 12 + 光纤位置序号。此外还存在其他色谱方案——德国 DIN VDE 0888 序列(红、绿、蓝、黄、白、灰、棕、紫、青绿、黑、橙、粉)以及俄罗斯和亚洲光缆中厂商自定义、光纤本身不着色的方案——因此熔接记录必须注明该光缆采用的色谱方案(文档与标识)。
护套颜色:单模为黄色,OM1/OM2 为橙色,OM3/OM4 为天蓝色,OM5 为青柠色,室外光缆(任意光纤类型)为黑色;室内颜色属于约定俗成,并非强制标准(标签与颜色代码)。
读懂光缆数据表
| 参数 | 典型值(室外松套管光缆) | 重要原因 |
|---|
| 光纤类型与芯数 | G.652.D / G.657.A1,12–288 芯;室内为 OM4 | 关系到链路预算和连接器方案(光纤类型) |
| 成缆衰减 | 1310 nm 处 ≤ 0.36 dB/km,1550 nm 处 ≤ 0.22 dB/km(最大值);设计时应采用这些数值,而非裸纤数值 | −40 °C 环境下成缆光纤的表现不同于线盘上的裸纤(链路预算) |
| 抗拉强度 | 敷设时 1 500–2 700 N(ADSS 按档距为 10–30 kN);长期允许值 600–1 000 N | 决定牵引和气吹的极限;光纤长期应变须保持在 0.2 % 以下(可靠性与老化) |
| 抗压强度 | 每 100 mm 长度 1 000–3 000 N(IEC 60794-1-21 E3) | 直埋、桥架、卡具 |
| 冲击、扭转、反复弯曲 | 按 IEC 60794-1-2 通过测试 | 现场施工操作 |
| 最小弯曲半径 | 受张力时为 20 × 外径,安装后为 10 × 外径(部分产品为 15 × / 10 ×) | 管道弯头、接头盒入口、桥架转角 |
| 温度 | 敷设 −10 … +50 °C;运行 −40 … +70 °C(寒冷地区有 −60 °C 型号);存储 −40 … +70 °C | 低温敷设会导致护套开裂;低温运行会增加微弯损耗 |
| 渗水性 | 1 m 水头,24 小时,3 m 范围内不渗漏(IEC 60794-1-22 F5) | 接头盒仍须密封——光缆本身只能阻止水沿纵向流动 |
| 直径与重量 | 8–20 mm,60–300 kg/km | 管道占用率、盘具尺寸、电杆载荷 |
| 铠装与护套 | CST、SWA、介质型;HDPE、LSZH、防白蚁尼龙 | 取决于环境(敷设) |
| 阻燃等级 | 见上文 | 室内路由 |
| 盘长 | 通常 2–6 km,微缆最长可达 12 km | 决定线路上的熔接点数量 |
| 标准 | IEC 60794-3(室外)、60794-2(室内)、60794-4(沿电力线架空)、60794-5(子管道);Telcordia GR-20;俄罗斯 GOST R 52266 | 招标文件中应写明的内容(标准索引) |
光缆选型
| 场景 | 选用 | 避免 |
|---|
| 管道敷设、长距离、预留增长空间 | 144–288 芯绞合松套管光缆,或子管道配气吹微缆 | 室外使用紧套室内光缆 |
| 直埋 | 铠装松套管光缆(CST 或介质型),双护套 | 在鼠患地区使用无铠装光缆 |
| 沿高压线路或架设于其上 | 按档距和电场强度选型的 ADSS,或安装在避雷线位置的 OPGW | 在高压线附近使用任何含金属光缆 |
| 电杆、快速部署 | 8 字形光缆或短档距 ADSS | 将室内光缆捆绑在吊线上 |
| 从建筑物入口到机柜 | 室内外两用干式 LSZH 松套管光缆 | 让室外 PE 光缆在建筑物内敷设 50 m |
| 室内竖井与水平布线 | 紧套分配式 LSZH/OFNR 光缆,风道场所选用风道级 | 在垂直方向使用油膏型光缆(油膏会流淌) |
| 数据中心列间 | 预端接 MPO 干线,机房之间采用可卷曲光纤带高芯数光缆 | 现场熔接数百芯光纤 |
| FTTH 最后 50 m | 扁平或圆形引入缆,采用 G.657.A2/B3 光纤 | 在室内小弯曲半径处使用 G.652 光纤 |
| 恶劣环境临时使用 | 战术型聚氨酯光缆,配加固型连接器 | 在室外使用普通跳线 |
在 CodingBox 中
光模块的存储器中没有任何字段描述光缆本身,但其中两个字段会与光缆选型相互影响:模块的传输距离指标是基于标准光缆的成缆衰减给出的,而连接器代码必须与干线端接方式匹配——并行光学采用 MPO,双工采用 LC。CodingBox 会同时显示这两项信息,使光缆、配线架和光模块作为一个整体来配置(检测光模块、拆分与 MPO 布线)。