原标题：【IBE】全光纤到桌面无源光局域网微管微缆布线技术要点及示范工程介绍
【导读】本文介绍了适用于全光纤到桌面无源光局域网的微管微缆气吹施工技术,分析了该技术应用的要点,通过两个示范工程,比较了这种技术相对于传统综合布线技术的优势,并对该技术的大规模应用给出建议。
无源光局域网(POL,Passive Optical LAN)是一种基于PON技术的新型局域网组网方式,其继承了PON网络的无源传输距离长、大带宽、高可靠性、易管理、易部署的技术优势,相比于以接入、汇聚、核心等多级交换为特性的传统局域网,其扁平化的网络结构更适合南北数据量大、低延时、云服务等现代网络的特点[1]。
自2013年国际上首次提出POL的理念起，POL就在许多超大项目上得以成功应用,迪拜哈利法酒店就是第一座采用POL技术建设信息网络的标志性建筑。我国自2017年也开启了POL相关标准和工程应用的研究,由中国勘察设计协会组织编写的《无源光局域网工程技术标准》 (T/CECA 20002-2009)已于2019年8月1日开始正式实施。2019年10月,在中国电子节能技术协会、中国勘察设计协会支持和指导下,华为、诺基亚贝尔等多家公司作为发起单位,成立了绿色全光网络技术联盟(ONA),不仅成功发布了《F5G全光园区技术应用白皮书》《智慧医院F5G全光网应用产业白皮书》等技术成果,还推广完成了数百个代表性工程[2-4]。在国际上,欧洲电信标准协会(ETSI)将POL相关技术定义为第五代固定通信网络(F5G),并在 2020年2月正式成立F5G工作组,加速光纤到户及光联万物工程的进程[5]。
在流行的POL网络结构中,核心交换机和OLT放置于核心机房中,一般采用两级分光或者一级分光。采用一级分光时,无源分光器放置于楼层弱电间中;采用两级分光时,上级分光设置于核心机房,下级分光设置于楼层弱电间内。ONU的设置位置尽可能靠近用户终端的位置,以4~8口的多端口ONU为常见,从ONU到各种用户终端采用以太网铜缆网线
近年来,在POL技术大规模推广应用的过程中,某些建筑体量较大、末端带宽需求高、网络物理隔离要求严且网络需集中灵活管理的园区或大型建筑,越来越青睐一种被称为“全光纤到桌面 POL”的POL方案。与常规POL方案不同,其具有以下特点。
一级分光,且分管器集中设置在核心机房,可以方便地通过在核心机房调配分光器的配置来灵活地改变每个现场ONU的带宽;(2)从核心机房到分出的干线光缆有
或者1数据+1语音的双口,外形和接入方式与传统的86 墙壁式面板一致,能很好地兼容用户的使用习惯。全光纤到桌面POL、常规POL、传统交换机组网，这三种局域网的构架的比较如图 1 所示。
1.2 全光纤到桌面POL方案需解决的布线可看出,相比于常规的POL方案，全光纤到桌面POL方案如果能在园区及超大建筑项目顺利实施，必须安全、经济、方便地解决光纤布线的以下新问题:
,传统管孔方案的管孔数量有限,受一孔一缆施工要求的限制,难以满足大数量管廊布线)终端布线环境狭小
,传统的线槽和穿管方案受安装环境限制,施工不便、施工人工费高;(3)光纤到桌面后,传统的末段
布线穿管暗敷方式限制了光纤路由灵活性的发挥,很难满足使用场所根据后期工作需求灵活增设光纤的需求。
因此,全光纤到桌面POL方案需要在传统的布线方式之外,采用更为合适的布线方式才能保障其顺利推广。1.3 课题立项背景基于以上需求,笔者所在单位协同相关公司于2021年申报立项了武汉市城建局《全光纤局域网工程建设技术导则》 编制研究课题( 以下简称《 导则》),对解决微管微缆布线方式解决全光纤到桌面POL方案的实用性和标准化进行研究。本课题组经过1年多的调研,以及几个样板工程的实践,积累了一些全光纤到桌面POL方案应用微管微缆布线技术的经验,本文将对其技术要点做总结介绍。
最初的城域光缆布线由于管道资源昂贵,光缆芯数按终期容量配置一次布线到位,但后期发现存在一次性投资过大
光缆芯数空闲且完好率低的问题。而且,随着技术的进步,原来大量预留的光纤的电气特性满足不了新技术传输指标的要求,造成了原先施工预留的大量光纤报废
布线管道虽然可以一次建设到位,但光缆一次布放到位并不是一个好的施工方案。基于这样的市场需求,气吹光缆施工技术应运而生[7]。
起源于欧洲,以往欧洲的城域网大多采用直埋光缆方式,一条干线一条干线地重复建设,待管道技术方案出现后,则通过预埋空管后逐级拉线来实现光缆升级。而气吹光缆施工技术,则是先敷设光缆的母管管束,然后根据客户不同时期的需求分别将不同类型的光缆吹进这些微管中,以有效地解决运营商一次性投资成本高、管道资源紧缺等问题。作为一项已经成熟的技术,气吹光缆技术自1998年起开始正式商用,迄今为止已经有超过三十多年的历史,在欧洲、美洲的长途网以及城市接入网工程中都有大规模应用,国外建成的最长线km的长途干线年,气吹光缆技术一经引入,即受到我国通信、石化、铁路、公路行业的青睐,广泛应用于骨干网、城域网、接入网、专业通信网中。2005年,中石化长岭-仪征的石油管道工程中,采用同沟敷设方式,沿输油管道同沟在1根Φ33的母管中气吹2根 Φ8的微管,一孔预留做以后升级,另一孔微管中全程气吹1根24芯的微缆,满足前期整个项目所有通信的需要,全长约1000km,建成时为当时世界最长的气吹微缆线路,大大降低投资成本的同时保障了良好的使用效果。通过这次成功的尝试,利用输油管道同沟敷设微管微缆气吹技术已成为中石油、中石化通信建设的一种固有模式,已在西气东输、中缅输油管道等诸多超大工程的通信线路得以成功应用, 经受了各 种气候条件和使用工况的考验[9]。
传统的气吹钢缆施工方式针对的是最小内径33mm的布管,这种管路即使对小芯数的光缆,也只能一条管孔吹送一条,浪费管廊资源,而且普通光缆长距离施工需依靠逐个人(手)孔井倒盘拉线实现,施工难度大、专业性要求较高,不适合园区和建筑的民用场景。
是起源于气吹光缆技术的一项微光缆气吹布放新技术,是气吹光缆方式适应园区网多根小芯数光缆布线等特定使用场景的改进型应用,其改进包括以下几个方面:
(2)发明了Y芯管路可以解决园区和建筑内光纤链路复杂路由的需求;(3)用最少芯数为2芯微光缆
微缆是一种专用于气吹微管微缆系统的光缆,承担从干线到用户的微缆网络系统的光信号传输任务。微缆由G657光纤及填充件按一定排列固化到光敏树脂后再挤出一层特殊的低摩擦护套形成,具有弯曲不敏感特性,可以不借助工区弯曲,相比于G652光纤,具有更小的弯曲半径,其最小弯曲半径分别为10mm(G657A1)、7.5mm(G657A2)、5mm(G657B3)。而典型的六类电缆,其标准弯曲半径则应大于50mm。市场上常见的有高性能气吹光纤束、中心管式气吹微缆、松套层绞式气吹微缆、小型化气吹微型光缆等类型,都可用于全光纤到桌面的POL系统的气吹施工。其气吹距离有0.8km、1km、1.2km、2km。设计网络路由时,应注意核对气吹距离,留有裕量,最好不超过标准值的80%
工程上的微缆宜采用低烟无卤阻燃型,燃烧性能不低于B1级,国内大厂各种类型的微缆都有相应的产品满足此要求。
,以全光纤到桌面POL项目中常用小芯数微缆代表中心管式气吹微缆,以及大芯数微缆为代表的松套层绞式气吹微缆为例,其主要规格参数见表1~2。
从表1~2可以看出,应用于末端布线时,气吹微缆比铜缆更有综合优势;应用于干线布线时,气吹微缆比传统光缆更能节省布线通道,也具有综合优势。
微管又称为硅芯管,弹性适中,具有较高的强度但又可不使用特殊工具进行弯曲。其以弹性高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料,采用塑料同步挤出工艺制作,制造时硅胶被同步挤压进高密度聚乙烯管道内壁,形成固体的永久性固体润滑硅芯层。气吹微管为两层结构,其内壁为永久固体润滑层(硅芯层) ,可使管内壁摩擦系数低于0.10~0.15,比一般塑料管的摩擦系数减少60%~70%及以上。
微管具有防水自洁的特性,通过在微缆气吹前吹扫可快速清洗内部污物,方便微缆气吹敷设。其内壁有平滑内壁或带级向导流槽的内壁两种形式,都非常适合微缆气吹施工。
当母管为传统的金属管、非金属管时,都可采用传统的人工拉线牵引穿管施工方案,在一根母管内牵引3~5根微管或微管束以达到管路扩容的目的。
《综合布线系统工程设计规范》GB 50311-2016第7.6.5第5款规定,缆线布放槽盒内时槽盒内的截面利用率应为30%~50%。《民用建筑电气设计标准》GB 51348-2019 也有类似要求,一般都会在设计中作为计算桥架(槽盒)容量的依据,以便于维护和更换。但微管在桥架内敷设与线缆在槽盒等桥架内敷设的情况是不一样的,
微管在桥架内敷设后,气吹安装微缆或气吹拆除微缆时,并不需要对微管本身进行施工而要求额外的桥架内操作空间裕量,因此微管在桥架内的填充率可达到 100%。参照《民用建筑电气设计标准》 GB 51348-2019 第8.5.7条,配电线路(电缆) 在电缆桥架内可无间距敷设。
因此本《导则》相应规定明确为：微管在电缆桥架、托盘、槽盒内等场所可无间距敷设。
微缆气吹机用于在微管(或微管束的一孔) 中用气吹的方式敷设最大芯数288芯(在14/12mm微管中)的微缆,气吹速度可达100m/min。气吹机的推进机构把微缆推进微管,同时气吹机附属的空气压缩机把强大的气流输送进微管,微管内高速流动的气体在光缆的表面形成一种向前的推力,促使光缆前进。图3所示为微缆气吹施工示意图。图3 微缆气吹施工示意图
微管微缆的气吹施工要求基本类似,都能提供多种施工方案以满足现场条件的不同需求,下面以气吹微缆施工说明不同气吹方案的特点。5.2.1
中间气吹施工方案是在气吹线路的中间使用一台气吹机实现向两端气吹,在向一端气吹数设微继完毕后,用气吹机将继盘上的剩余微缆导入倒盘器中,再将微缆的内圈端头引出,然后向另一端气吹敷设微缆。施工方案适合有且只有一台气吹机时实现敷设距离翻倍。5.2.3
蛙跳气吹施工方案是利用一台气吹机和一个倒盘器逐段实现气吹敷设,累计实现长距离敷缆。其具体操作是将倒盘器安装在气吹点的下游,从气吹点直接将微缆吹入倒盘器,第一段的气吹完成后打开倒盘器,取出微缆将微缆的内圈端头引出,然后将气吹机转移到第一段的倒盘点,将倒盘器转移到下一段气吹段的下游后开始第二段的气吹,如此重复,直到微缆数设完毕。该施工方案适合只有一台气吹机时实现长距离敷缆。
示范工程简介在本课题的完成过程中,课题组选用了两个项目作为应用示范,均取得了较好的施工效果。
湖北省新华医院(湖北省中西医结合医院) 是一家始建于1953年的三甲医院,其新建的职业病大楼30层,建筑面积约4.4万m²,床位395张,医护定员300人。其微管微缆技术应用基本数据见表5。
²,是武汉市重要的标志性、景观性建筑。经过10年运行,因政务工作日益繁琐,对于网络要求也明显提高,因此2021年对其网络进行了升级改造。微管微缆技术应用基本数据见 6。
经过本课题的研究以及两个示范项目的验证,微管微缆布线方案相比于传统的布线方式有以下优点。
微管微缆布线相比于传统的布线方式有较好的经济性,在新建项目造价有较大优势,在改建项目优势更大。在新建项目中,以同为敷设1根48芯的微管微缆方案与普通光缆造价比较见表8。
可以看出,虽然同样芯数的微缆造价要高于普通光缆20%,但微管微缆方案占用管道及施工费用比普缆方案低80%,微管微缆方案总体造价有较大优势。
再以升级改造项目为例,若原有管孔资源不足,采用传统方式敷设管路,干线根硅芯管),而采用气吹微管技术的扩容成本(气吹微管和微缆造价减去气吹同芯数普缆造价)尚不足2000元/km,因此微管微缆方案更具备成本上的优势。
在建筑物综合布线系统的竖井和水平干线敷设中,线槽敷设是主要敷设方式,微管微缆方式相比传统的线缆敷设方式有较高的管槽通道利用率,可以较大地节省线槽空间,且有较大的发展裕量。具体比较见表9。
在两个示范项目中,楼层布线主要是在吊顶、暗埋、轻钢结构这类场所。以往采用常规的 SC15、JDG20 等小管径金属管做综合布线时,因为要考虑到逐级拉线,必须要预留大量的检修口、拉线盒,以及足够的操作空间。但采用微管微缆方式的两个项目,从楼层竖井到末段面板只需一次气吹完成全程施工,与装修、机电等其他专业的交叉作业少,中间的那些拉线盒和操作空间都可节省,能极大地方便施工且节省吊顶内的安装空间。
采用微管微缆方式施工,可以方便地将布管和穿线两道工序分开,待装修全部完成后再气吹穿线,不干扰内装施工,相互不交叉,且成品保护较好。特别是装修完成后的调整,对整个布线通道区域正常工作几乎没有影响,从电气竖井气吹一次到工作位插座,这是传统的施工方式难以做到的。8
微管微缆气吹布线在城域网工程中是一项成熟的技术,但在园区及建筑工程的综合布线中应用还较少,建筑电气及智能化设计人员只有充分掌握了这种布线方式的技术要点,并在工程实际中灵活应用,才能更好地推广以光纤到桌面POL为代表的全光网络应用工程。
[[1]熊江,邹晓斌,黄琦等.全光纤到桌面无源光局域网微管微缆布线技术要点及示范工程介绍[J].智能建筑电气技术,2022,16(05):76-81+108.
声明：该文观点仅代表作者本人，搜狐号系信息发布平台，搜狐仅提供信息存储空间服务。发布于：山西省
