1、FTTH 终端接续技术及产品概述【摘要】 根据近年来 FTTH 终端接续技术的发展，对典型的 FTTH终端接续产品现场组装光纤活动连接器和预制成端蝶形引入光缆在现网上的应用情况、性能比较、存在问题等方面进行了分析，并且对现网中使用日益趋多的预制成端蝶形引入光缆的回波损耗测试方法和指标要求的合理性进行了理论推导和测试验证，提出了自己的看法。 【关键词】 FTTH 终端接续 现场组装光纤活动连接器 预制成端蝶形引入光缆 回波损耗 测试 Review of the Technology and Products based on Terminal Connection of FTTH Liu Jia
2、n1，Hong Mei2，Chen Shaoxian3（1、Guangdong Research Institute of China Telecom Co.， Ltd.，Guangdong Guangzhou 510630，China；2、China Telecom Corporation，Beijing 100032，China；3、China Telecom Group Guangdong Telecom Corporation Information Technology Laboratory，Guangdong Guangzhou 510630，China） Abstract： Th
3、e technological development about terminal connection of FTTH was described. The application status，performance comparison and the existing problems about the products， such as field-mountable optical fiber connectors and pre-terminated bow-type optical cables were analyzed. The optical return Loss
4、（ORL） test methods and the rationality of technical specifications based on the pre-terminated bow-type optical cable were also suggested. Key words： terminal connection of FTTH， field-mountable optical fiber connector， pre-terminated bow-type optical cable， optical return loss， test 一、引言 2010 年，工信部
5、、国家发改委等七部委联合下发关于推进光纤宽带网络建设的意见 ，提出 2011 年城市用户及农村用户的宽带接入将分别实现 8M 及 2M 以上。2013 年国务院发布“宽带中国”战略及实施方案，将“宽带中国”计划正式上升为我国国家战略。今年年初，工信部公布了 2015 年宽带战略的年度目标：新增光纤到户覆盖家庭 8000 万户，新增 1.4 万个行政村通宽带，城市宽带到达 20M，部分大城市实现 100M，推动一批城市率先成为“全光网城市” 。 在上述政策的积极引导下， FTTH（光纤到户）建设得到了大规模的投入，终端接续产品的需求量越来越大。 本文阐述了近年来 FTTH 终端接续技术的发展，从
6、各类端接产品在现网上的应用情况、性能比较、存在问题等方面进行了总体分析。根据预制成端蝶形引入光缆的应用和测试情况，结合各运营商编制的技术规范书、YD/T1272 系列光纤活动连接器的行业标准以及 YD/T 1997.3-2015通信用引入光缆 第 3 部分：预制成端光缆组件等相关技术标准，详细论证了该产品回波损耗的测试方法和指标要求的合理性。 二、FTTH 终端接续技术 FTTH 终端接续是指在用户端进行光纤末端连接的过程。从技术上来讲，FTTH 用户端所使用的光纤接续方式分热熔和冷接两种。 热熔是传统的光纤接续方式，采用有源熔接设备对光纤进行加热熔接之后，再利用热缩套管对光纤实施保护。热熔技
7、术早已大量应用在干线、城域汇聚光缆、户外光缆施工中，其熔接之后的节点插入损耗小，回波损耗大，可靠性高，技术已经非常成熟。但是由于大部分 FTTH 用户端受施工环境所限，操作空间狭小，用户接入箱体的空间也有限，如果仍然使用传统的有源熔接机进行光纤接续，其施工效率和简便性就大为降低。因此，在 FTTH 终端接续时采用的热熔型现场组装光纤活动连接器，虽然从原理上来讲跟传统的热熔方式没什么区别，但其配套专业的热熔机小巧，功能方面也设计得便于进行现场操作。 冷接是以非熔接的机械方式通过光耦合实现光纤或光缆固定接续，这种物理接续技术主要是靠 V 型槽和匹配液来实现的，其成本低，安装速度快。也就是说，采用冷
8、接的出发点是以光纤机械接续取代熔接机、以光纤插头的现场制作，取代工厂制作的定长尾纤/跳线，以提高装维效率。目前，在用户端应用的冷接产品有预置型现场组装光纤活动连接器、直通型现场组装光纤活动连接器。 三、FTTH 终端接续产品 近年来 FTTH 建设如火如荼地进行着，但由于用户端接续不可避免地存在操作空间小、施工环境差、装维人员数量和技能不足、室内末端光纤维护困难等现实因素，装维人员经常反馈终端接续产品的组装成功率低、损耗大、易断纤，影响了业务的正常开通。光纤接续质量的好坏对通信链路的影响、对用户感知的影响越来越大。近几年来，运营商一直在努力寻求既能提高施工效率，又能保证接续质量的用户端光缆接续
9、方式。 下面分别对各 FTTH 终端接续产品投入现网的应用情况、性能指标和存在问题进行分析和比较。 3.1 现场组装光纤活动连接器 3.1.1 机械型现场组装光纤活动连接器 冷接产品方面，运营商早期选用的是 3M、藤仓等国外公司的预置型现场组装光纤活动连接器。2008 年开始，国内出现了第一代的直通型现场组装光纤活动连接器。2010 年起，销售、生产预置型现场组装光纤活动连接器的厂家渐渐增多。2012 年，某电信运营商进行预置型现场组装光纤活动连接器的第一次集采招标，参与厂家就超过了 100 个。 无论是直通型还是预置型现场组装光纤活动连接器，投入现网应用后的效果并未能达到运营商的预期。究其原
10、因，除了部分产品本身质量确实未达标，组装后可靠性得不到保证外，还有一个原因就是这类产品需要由装维人员现场组装后投入使用，组装的质量受到产品结构特殊性、工艺一致性、操作通用性、供货厂家培训及时性、装维人员技术能力和自身素质等因素的综合影响，导致产品的一次组装成功率、产品的稳定性达不到要求。 随着市场竞争日益激烈，产品的价格急速下降。例如，预置型现场组装光纤活动连接器的价格从最初的六七十元一个到现在十几元、甚至几元都可买到。在这种情况下，厂家对产品成本的控制必然会加强，产品性能，尤其是稳定性和可靠性要得到进一步提升是比较困难的。 2013 年，参与该运营商集采投标的预置型现场组装光纤活动连接器厂家
11、虽不如 2012 年那么踊跃，但仍超过 80 家。到了 2014 年，参与集采投标的厂家不足 40 家，数量已经急剧下降了。 3.1.2 热熔型现场组装光纤活动连接器 伴随着对现场组装光纤活动连接器使用效果的质疑，2013 年，热熔型现场组装光纤活动连接器开始推向市场。由于之前市场需求不大，国内厂家真正投入研发的并不多，相当一部分厂家是仿韩国日新的。热熔型快速连接器现场组装时，大多数需要比预置型的连接器多切割一个光纤端面，还需要借助熔接机进行对接热缩，该产品也不可重复组装，因此现场组装难度比预置型快速连接器大，对操作人员要求高。如果操作人员对产品的结构不熟悉、热缩时操作不当、操作熟练程度不够的
12、话，产品的组装成功率都会受到影响。 从光学性能上比较，由于预置型现场组装光纤活动连接器是以机械方式进行对接，插头内部多了一个冷接点，所以从单个插头的插入损耗指标上看，热熔型现场组装光纤活动连接器比预置型的要求高： 1）热熔型的插入损耗平均值要求在 0.25dB 以下，机械型的插入损耗平均值要求在 0.3dB 以下； 2）热熔型的插入损耗最大值要求在 0.4dB 以下，机械型的插入损耗最大值要求在 0.5dB 以下； 3）环境和机械试验后热熔型的插入损耗变化量要求在 0.2dB 以下，机械型的插入损耗变化量要求在 0.3dB 以下。 也就是说，由于接续方式的不同，热熔型现场组装光纤活动连接器一旦
13、接续成功，其光学性能指标和长期稳定性都会比预置型现场组装光纤活动连接器要高，相应的后期维护成本就会低一些。但是在现网应用时，热熔型现场组装光纤活动连接器始终有如下三点障碍无法避开： 1、如果每个装维人员都要专门配备 FTTH 熔接机，那将是一笔大的费用； 2、装维人员有时受操作场所条件的限制，没有合适的平台来放置熔接机； 3、由于插头侧需要现场剥纤，两端的光纤熔接后需要提起再穿入热缩管，这个过程的组装成功率风险大。 因此 2013 年某运营商集采招标时，参与的热熔型现场组装光纤活动连接器厂家近 50 个，到了 2014 年第二次招标时，参与厂家数量不到前一年的一半。厂家参与度的降低一是因为该产
14、品实际采购量不大，二是该产品的利润空间不大。 3.2 预制成端蝶形引入光缆 FTTH 放装过程中熔接、成端等工作对仪表、工具、人员技能还是有较高的要求。由于现场施工环境、入户条件、操作人员等不确定因素的影响，不管是热熔型还是机械型的现场组装光纤活动连接器，其稳定性和可靠性始终达不到预期效果。现场成端存在的风险，是通信线路上的隐患，所以现网上采取预制成端蝶形引入光缆的应用渐渐增多。 预制成端蝶形引入光缆是在工厂按照光纤活动连接器的生产工艺，预先把连接器插头安装到蝶形光缆上，现场施工时蝶形光缆上已带有连接器插头。工厂预制成端是在可控的生产条件下进行的，其质量能得到较好的保证，比如：光学性能指标（插
15、入损耗和回波损耗）稳定并且在出厂前可得到验证。 另外，预制成端蝶形引入光缆施工时无需用到现场成端所需的切割刀或熔接机等工具、耗材，也降低了对装维人员现场成端的技能要求。因此，运营商对预制成端蝶形引入光缆的采购需求增长越来越快。例如，某运营商 2012 年的采购预估量为 628 万条，2013 年为 762 万条，2014年为 1000 万条，增长速度是相当快的。 3.2.1 预制成端蝶形引入光缆光学性能指标分析 预制成端蝶形引入光缆中最为常见的是带 SC 型连接器的，在行业标准未发布之前，生产厂家申请该产品的泰尔认证时，检测依据只能参照YD/T1272.3-2005光纤活动连接器第 3 部分：
16、SC 型的行业标准。而不管是电信、移动还是联通这三家运营商在编制集中采购技术规范书时，都是在 YD/T1272.3光纤活动连接器第 3 部分：SC 型和 YD/T 1997接入网用蝶形引入光缆的基础上，根据本企业的需求，对相应的测试项目、测试方法和技术指标进行规范。 但是，实际应用的预制成端蝶形引入光缆的长度通常为几十米、甚至一两百米，而传统的光纤活动连接器长度一般都小于十米，所以，考虑到光纤长度所引起的损耗和瑞利散射，预制成端蝶形引入光缆和光纤活动连接器相比较，在插入损耗、回波损耗上的含义和指标要求并不能等同。光纤活动连接器关注的是接头处的插入损耗和回波损耗，而预制成端蝶形引入光缆关注的是接
17、头处加上光纤本身所产生的综合插入损耗和整体回波损耗。如果按 0.36dB/km 光纤的损耗来考虑，在预制成端蝶形引入光缆超过 100 米时要修正其插入损耗指标要求（即每增加 100 米允许插入损耗指标增加 0.036dB） 。 在进行回波损耗测试时，如果采用的是传统的光回损测试仪，只能在蝶形光缆末端进行截止，那么，随着光缆长度的增加，回波损耗的测试值要满足光纤活动连接器的回波损耗指标要求是越来越困难的。 3.2.2 预制成端蝶形引入光缆回波损耗测试方法 回波损耗的测试在实验室中普遍采用 OCWR（Optical Continuous Wave Reflectometer）法和 OTDR（Opt
18、ical Time Domain Reflectometer）法。 传统的回波损耗测试仪采用的是 OCWR 法，对瑞利散射和菲涅尔反射回损不作区分，测试时需要消除被测器件的末端反射。末端反射通常可以通过缠绕、接 APC 跳线、匹配膏等方法进行截止消除，从而得到器件的一个整体回波损耗值。 免缠绕的回波损耗测试仪采用的是 OTDR 法，能够区分瑞利散射和菲涅尔反射，测试时也无需消除被测器件的末端反射。 在免缠绕回损仪上，通过选择不同的测试区间，可以精确得到连接头处菲涅尔反射所引起的回波损耗，也可以得到某一段光纤中沿光纤长度上每一点所引起的瑞利背向散射所产生的回波损耗，还可以得到传统回波损耗测试仪所
19、能测到的在连接头和光纤本身影响下所产生的器件整体回波损耗值。 对于预制成端蝶形引入光缆而言，考虑到光缆长度的影响和光缆无法缠绕的因素，显然采用 OTDR 法的测试更为准确合理，也容易发现插头或者长段光缆中可能存在的异常反射。 3.2.3 预制成端蝶形引入光缆回波损耗指标要求的推导及验证 为了验证光缆长度对预制成端蝶形引入光缆回波损耗的影响，笔者用免缠绕回波损耗测试仪 MAP-200 对各品牌、不同长度的预制成端蝶形引入光缆进行了一系列测试，表 1 仅给出有代表性的一组数据。 此表中，RL1 是实测的预制成端蝶形引入光缆插头处因菲涅尔反射引起的回波损耗；RL2 是实测的对应长度光纤因瑞利散射引起
20、的回波损耗；RL3是将 RL1 和 RL2 通过公式 RL3=-10lg（10-RL1/10 +10-RL2/10）合成得到的估算回损值； RL3 是实测的包含插头回损和对应长度光纤回损的整体回波损耗。测试结果表明分段测试合成后的结果与实测的整体回波损耗值的偏差在仪表精度范围内。 单模光纤由于密度不均匀、本身的缺陷和掺杂成分不均匀所引起的瑞利背向散射与其长度存在对应的关系（表 2 的 RL2） ，而目前光纤活动连接器 UPC 插头的回波损耗指标要求为50dB（表 2 的 RL1） ，因此综合考虑连接器插头和光缆长度客观存在的回波损耗之后，可以计算出不同长度的预制成端蝶形引入光缆的回波损耗值（表
21、 2 的 RL3） 。显然，当光缆长度超过 20 米之后，预制成端蝶形引入光缆的回波损耗值依然要求50dB 是不合理的。 2015 年起，运营商发布的集中采购技术规范书对前几年直接引用光纤活动连接器指标的做法进行了修正，根据不同长度对插入损耗和回波损耗提出不同的指标要求。2015 年 4 月 30 日，业界期待已久的 YD/T 1997.3-2015通信用引入光缆 第 3 部分：预制成端光缆组件的行业标准正式发布，终于明确了对于不同长度的预制成端蝶形引入光缆，其插入损耗和回波损耗指标要求是不同的。 从表 3 可以看出，行业标准中的指标要求与笔者通过理论计算和试验验证所得的表 2 中的数据基本相
22、同。目前电信和移动的技术规范对回波损耗指标的要求相同，但均低于新发布的行业标准中的指标要求，相信基于上述理论和测试实验数据，2016 年运营商招标采购该产品的技术指标要求会相应提高。 四、结束语 在国家政策的积极引导下，经过了数年大规模投入的 FTTH 建设，无疑将会得到更加全面、快速的推进。因此，无论是标准编制单位、生产厂商、检测机构还是运营商，均需密切跟踪成端技术的发展、关注端接产品的质量，共同寻求既能降低入户施工成本、提高施工效率，又能保证接续质量、保证通信网络稳定性和长期可靠性的 FTTH 终端接续产品。 参 考 文 献 1吴仲君.光纤线路上多个插入器件产生的累计回波损耗的计算及实验J.光通信研究，1994（12） ：151-156 2 林学煌.光无源器件.北京：人民邮电出版社，2002
