微型集束高密度光缆在降本增效方面的工艺创新探究

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作   者：王江山

公   司：宏安集团有限公司

摘要：随着信息技术的快速发展，光纤光缆通信在现代通信领域的作用日益凸显。微型集束光缆作为一种新型的光缆结构，在提高空间利用率、降低施工成本和提升通信效率等方面展现出显著优势。本论文深入探讨了微型集束光缆在降本增效方面的工艺创新，通过对材料选择、结构设计、制造工艺以及施工安装等环节的研究，分析了其实现成本降低和效率提升的途径与潜力，为光纤光缆通信行业的发展提供了有价值的参考。

关键词：高密度；微型集束；降本增效；工艺创新

一、 引言

光纤通信作为现代通信的主要手段之一，其性能和成本效益对于通信行业的发展至关重要。随着通信网络的不断扩展和密集化，对于光缆的容量、尺寸和施工便利性提出了更高的要求。微型集束光缆因其独特的结构和性能特点，成为满足这些需求的有效解决方案。在当前激烈的市场竞争环境下，降低成本、提高效率已成为企业生存和发展的关键。因此，研究微型集束光缆在降本增效方面的工艺创新具有重要的现实意义。

二、 产品设计方案

微型集束光缆是一种专为特定应用场景设计的小型化光缆产品，通常用于需要高密度集成光纤的应用场合，目前可以划分为气吹微型光缆、微束管集束光缆、套管+微束管集束光缆、光纤束铠装光缆等产品；下面将针对这四种微型集束光缆的产品设计方案进行介绍：

方案一：气吹微型光缆

图1 气吹微型高密度光缆

气吹微缆目前最大芯数可实现864芯，外径可控在9.8±0.3mm，使用200微米或180微米的微型光纤，每管芯数24或36芯，整体结构紧凑，密度大，外护材质使用PE或尼龙材质。

气吹微缆是一种利用压缩空气吹入微管中的光缆技术，它具有高密度、高效率和节省空间的特点。这种技术允许网络运营商随着需求增长有效地扩展其基础设施，特别适用于城市环境中空间受限和连接要求不断变化的场合。

气吹微缆的高密度特性主要体现在以下几个方面：

1.光纤组装密度高：通过布放可重复利用的子管，充分利用管孔资源，提高光纤的组装密度。

2.分批次吹入光缆：能够根据通信业务量增长的需求，分批次将微型无金属中心管式光缆气吹进子管中，及时满足需求。

3.节省管道资源：相对于传统光缆，气吹微缆直径小、重量轻，可以在节省管道资源的同时，提供更多的光纤芯数。

4.高纤芯密度：气吹微缆可以实现单管纤芯密度大于14.17芯/mm²，层绞式气吹微缆的纤芯密度大于8.47芯/mm²，极大节约了管孔资源。

5.施工效率高：微型光缆的气吹速度快且气吹距离长，光缆布放效率大幅提高。

6.环境适应性强：气吹微缆具有良好的抗侧压和抗曲挠设计，适应温度和湿度要求，适用于不同的安装环境。

7.成本效益：与传统室内光纤布线产品相比，产品成本优势突出，配套产品成熟，施工便捷。

8.特殊复合材料松套管：降低低温套管回缩，提高光缆性能稳定性。

方案二：微束管集束光缆

图2 微束管集束光缆

该产品目前可实现288芯，光纤使用200微米或180微米，每个微束管内最大设计为24/36个紧套光纤，绞合方式采用直拖或者以一定的节距绕包而成，外护套采用LSZH 料，该产品集束密度高。

微束管光缆是一种新型的光缆技术，它通过使用微型管道或微型缆槽来组织和保护光纤，实现更高的光纤密度和更灵活的布线方式。这种技术可以在有限的空间内容纳更多的光纤，提供更大的传输容量和更高的带宽，特别适用于数据中心、城域网和接入网等需要高密度布线和大容量传输的场景。

在降本增效方面，微束管光缆具有以下优势：

1.节省空间：微束管光缆的直径小、重量轻，可以在有限的空间内容纳更多的光纤，从而节省管网资源。

2.施工效率高：微束管光缆采用气吹敷设技术，施工方法更趋于自动化，劳动强度降低，施工效率高。

3.环保：微束管光缆大量减少纤膏的使用，更加环保。

4.材质柔软：微束管由热塑性聚酯弹性体材料制成，材质柔软易撕裂，方便施工。

5.弯曲性能优越：微束管在接头盒中盘留时降低了套管弯折和断纤的风险。

6.使用寿命长：微束管采用的热塑性聚酯弹性体材料收缩率低，长期使用不会因为套管收缩导致光纤冒出及纤膏溢出的问题。

7.分期扩容：用户可以根据发展需要分期扩容，将增加的光缆吹入已建线路的母管，从而实现分期布放光缆、分期投入。

8.技术标准化：超大芯数光缆的标准化工作对于产业发展是必要且可行的，有助于解决设计、测试以及安装方面的技术问题和挑战。

方案三：套管+微束管集束光缆

图3  套管+微束管光缆结构

套管+微束管光缆最大实现864芯，内部结构为微束管，外部设计为套管，每管芯数12芯或24芯，光纤尺寸200微米，外护材质使用LSZH或PE料。

套管加微束管光缆是一种创新的光缆结构设计，它通过在传统的套管内加入微束管，并在其中放入光纤，从而在不增加光缆外径的前提下，提高了光纤的集装密度和光缆的芯数。这种设计有助于降低成本和提高效率，具体体现在以下几个方面：

1.提高光纤密度：通过微束管技术，可以在有限的空间内容纳更多的光纤，从而提高光纤密度，减少对管道资源的占用。

2.节省管道资源：套管加微束管光缆的设计允许在同一根套管中装入更多的光纤，减少了对管道资源的需求，从而降低了网络扩展的基础设施成本。

3.施工效率高：微束管光缆的施工方法更趋于自动化，劳动强度降低，施工效率高，缩短了工程建设周期。

4.维护成本降低：由于光纤密度的提高，光缆接头数量相对减少，从而降低了维护成本。

方案四：光纤束铠装光缆

图4  光纤束铠装光缆

该产品采用每12纤为一束，每束用聚酯纱绕扎，绕扎方式为被动放线，套管内最大芯数可实现72芯或96芯，随着芯数的增加，聚酯纱线也需要使用不同颜色来进行区分或者是采用不同颜色的聚酯纱线两两组合进行绕扎区分，两两组合的方式可以实现66种组合，该设计在一定程度上提高了套管的集束密度，降低了套管的尺寸，在降本增效方面具有重大成效。

光纤束铠装光缆是一种在光缆外部增加了保护性铠装层的光缆，主要用于满足特殊环境下防鼠咬、防潮湿等要求。它在降本增效方面的优势主要体现在以下几个方面：

1.提高光缆的耐用性和可靠性：铠装层增加了光缆的机械强度，使其能够抵抗外界的物理损害，如啃咬、压力和湿气侵蚀，从而减少了光缆更换和维修的频率和成本。

2.适应恶劣环境：铠装光缆的设计使其能够适应严酷的室外环境，如河床、海底等，这样可以减少对特殊环境条件下额外保护措施的需求，降低工程实施的复杂性和成本。

3.减少纤芯预留：合理的设计可以减少纤芯的预留，避免浪费，提高光纤的使用效率。

4.提高施工效率：铠装光缆的施工方法更趋于自动化，劳动强度降低，施工效率高，缩短了工程建设周期。

5.分期扩容：用户可以根据发展需要分期扩容，将增加的光缆吹入已建线路的母管，从而实现分期布放光缆、分期投入，有效控制初期投资成本。

6.标准化生产：铠装光缆的标准化生产有助于提高生产效率，降低单位成本。

7.抗拉性能：铠装光缆的金属铠使其具备更高的抗拉强度，这对于在恶劣环境中敷设光缆或需要跨越长距离的应用非常重要，减少了额外加固的成本。

8.价格效益：虽然铠装光缆的初期投资成本可能高于非铠装光缆，但其长期的耐用性和低维护成本可以抵消这部分额外投资，从而在整个使用周期内实现成本效益。

三、 微型集束光缆的技术特点与优势

微型集束光缆在降本增效方面的工艺创新技术特点与技术优势主要体现在以下几个方面：

1.高光纤密度与小尺寸设计：微型集束光缆能够在较小的直径内提供高光纤芯数，如康宁的MiniXtendHD微型光缆，使用SMF-28Ultra 200光纤且光纤芯数高达288芯，同时比标准的微型光缆尺寸小20%，这有助于在有限的管道空间内容纳更多的光纤，提高网络的带宽容量，同时减少管道资源的占用，降低网络扩展的成本。

2.快速接入技术：采用无绑扎纱快速接入FastAccess技术，去除了绑扎纱、阻水纱、阻水带，使光缆接入速度提高了70%，并降低了松套管损伤的风险，这有助于缩短施工周期，提高施工效率，从而降低施工成本。

3.气吹安装技术：微型集束光缆通常设计有良好的气吹安装性能，可以通过气吹技术安装在微小的管道中，无需开挖路面，这在城市环境中尤其有用，可以显著减少施工对交通和环境的影响，降低施工成本。

4.节省成本：由于尺寸小和重量轻，微型集束光缆的安装成本相对较低，同时也减少了对管道资源的需求，有助于降低网络建设和维护的总体成本。

5.技术升级便捷：微型集束光缆的设计允许网络运营商根据需要轻松升级网络，而无需更换整个光缆系统，这有助于降低网络升级的成本和技术难度。

6.环境适应性：微型集束光缆能够在不同的环境条件下稳定工作，包括高温和低温环境，以及在湿气重的条件下也能保持性能，这有助于减少因环境因素导致的维护成本。

7.路面微槽敷设技术：采用路面微槽敷设微管微缆技术，可以在完全无管道资源情况下完成通信网络的建设，为管道资源紧张的通信企业解决燃眉之急，同时具有路由建设及光缆敷设效率高、施工成本低、管孔利用率高、对道路交通阻碍和环境污染少、对现有管线或路面设施破坏小的特点。

8.工艺创新：通过工艺创新、攻关优化、流程改进，针对各类技术难点、痛点、关键点、瓶颈点开展提升工作，如精益布局迭代优化工艺流程、进行知识库累计规范工艺过程、瞄准瓶颈攻坚克难、以模拟器代替实物降本增效、发展数字化工艺技术等，有效推进降本提质增效。

综上所述，微型集束光缆通过其独特的设计和工艺创新，在降本增效方面展现出显著的技术优势，有助于通信网络的高效建设和运营。

四、 微型集束光缆技术的国内外最新发展现状

国外发展现状：

技术创新：国外在微型集束光缆的技术研发方面不断创新。例如，研发出具有更小弯曲半径的光纤，提高了光缆对宏观弯曲和微观弯曲的容限，允许实现尺寸更小的光缆设计，同时不影响信号传输质量。这种技术创新使得光缆可以在更狭窄的空间内敷设，如城市密集区域的管道等，提升了网络部署的灵活性。

应用拓展：微型集束光缆在国外的应用范围持续拓展。除了在传统的电信网络中使用，如骨干网、接入网等，还在一些新兴领域得到应用，如智能电网、物联网等。在智能电网中，微型集束光缆用于实现电力设备之间的高速通信和数据传输，提高电网的智能化水平和运行效率；在物联网领域，用于连接各种智能设备，满足海量设备的通信需求。

市场竞争：国际市场上，微型集束光缆的竞争较为激烈。一些知名的光缆制造商，如美国康宁、欧洲的普睿司曼集团等，凭借先进的技术和丰富的经验，在全球范围内积极争夺市场份额。同时，为了提高竞争力，这些企业不断加大研发投入，推出性能更优、更符合市场需求的产品。

国内发展现状：

产业发展：中国的微型集束光缆产业发展迅速，已经形成了较为完整的产业链，涵盖了原材料供应、光缆制造、设备研发等环节。国内的一些大型光缆企业，如长飞光纤、亨通光电等，在微型集束光缆的生产制造方面具备较强的实力，产品不仅满足国内市场需求，还大量出口到国外市场。

技术突破：国内企业在微型集束光缆技术上取得了不少突破。比如，在光缆的结构设计方面进行创新，提高了光缆的集成度和密度，使得在相同的空间内可以容纳更多的光纤；在光缆的材料研发上取得进展，开发出性能优良、成本较低的新型材料，降低了光缆的生产成本。此外，国内在气吹微管微缆技术方面也取得了显著成果，该技术能利用最少的初期投资使得对现有及将来的管道资源进行最大的利用和扩容，适用范围十分广泛。

政策支持：中国政府对光纤通信产业给予了大力支持，出台了一系列政策鼓励产业发展，包括加大对研发的投入、支持企业进行技术改造和升级、推动光纤网络的建设等。在“新基建”等政策的推动下，微型集束光缆作为光纤通信网络的重要组成部分，迎来了新的发展机遇。例如，在 5G 网络建设中，微型集束光缆被广泛应用于基站之间的连接以及室内分布系统等场景，为 5G 网络的快速部署提供了有力支撑。

总体而言，微型集束光缆在国内外都呈现出良好的发展态势，技术不断创新，应用领域逐渐扩大，市场需求持续增长。未来，随着 5G、物联网、智能电网等领域的快速发展，微型集束光缆的市场前景将更加广阔。

五、 面临的挑战与应对策略

微型集束光缆面临的一些技术挑战包括：

1.空间限制：由于尺寸微型化，如何在有限的空间内容纳更多的光纤芯，并确保良好的光学性能和机械性能是一个难题。

2.抗弯性能：需要具备良好的抗弯能力，以适应复杂的布线环境和频繁的弯曲操作，同时避免信号衰减。

3.连接与接续：微型化导致连接和接续的难度增加，需要高精度的连接技术来保证低损耗和高稳定性。

4.散热问题：在高密度的光纤集成下，可能会产生较多热量，需要有效的散热措施来保证光缆的正常工作。

5.材料选择：要选用合适的材料来满足微型化、高强度、耐磨损等多种要求。

针对这些挑战，可以采取以下技术应对策略：

1.优化光缆结构设计：采用多层结构、紧凑排列等方式，提高空间利用率。

2.研发新型光纤：例如采用抗弯性能优越的特种光纤。

3.改进连接技术：采用高精度的熔接或冷接技术，配合专门设计的微型连接器。

4.增强散热设计：采用导热性能好的护套材料，或者优化光缆的通风结构。

5.精心选材：选用高强度、耐高温、低损耗的材料，并进行严格的质量检测。

六、 结论与展望

微型集束光缆在降本增效方面的工艺创新具有重要的意义和广阔的应用前景。通过材料优化、结构设计创新、制造工艺改进和施工安装方法创新等途径，能够有效地降低成本、提高效率，为光纤光缆通信行业的发展带来新的机遇。然而，在工艺创新的过程中也面临着技术难题、标准化问题和市场接受度等挑战，需要通过加大研发投入、推动标准化进程和加强市场推广等策略来应对。未来，随着技术的不断进步和市场需求的持续增长，微型集束光缆有望在通信领域发挥更加重要的作用，为构建高速、稳定、经济的通信网络做出更大的贡献。

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