魏 澎,华春阳,沈敬忠(.中讯邮电咨询设计院有限公司,北京00048;.吉林大学长春电信工程设计院股份有限公司,吉林 长春 300)
作为通信系统载体,光缆的实际应用史已逾30年。按应用环境光缆可分为很多种类。大多数通信设计者对陆地光缆的种类都已十分熟悉,但海底光缆却了解较少。随着我国经济社会的持续快速发展,海底光缆工程的建设将会越来越多,通信设计者有必要对海底光缆作进一步了解。本文主要介绍几种常用的海底光缆类型。
按应用范围海底光缆可分为:海底轻型光缆(LW)、海底轻型保护光缆(LWP)、海底轻型铠装光缆(LWA)、海底单层铠装光缆(SA)和海底双层铠装光缆(DA),其应用范围分述如下。
a)LW。一般适用于1 000~8 000 m水深区域的布放、回收和再利用。
b)LWP。一般适用于1 000~8 000 m水深区域的布放、回收和再利用,应具有一定的抗磨损和防鱼咬能力。
c)LWA。一般适用于20~1 500 m水深区域的布放、埋设、回收和再利用。若只敷设于海底表面,则可适用于2 000 m水深区域的布放、回收和再利用。
d)SA。一般适用于20~1 500 m水深区域的布放、埋设、回收和再利用。
e)DA。一般适用于500 m以下水深区域的布放、埋设、回收和再利用,应提供此深度内所需的保护能力,应拥有一定重量防止受潮汐波浪冲击而移动。
上述5种海底光缆的比较见表1。
表1 5种海底光缆的比较
不同应用环境对应着不同的海底光缆结构。不同的光缆结构主要体现在常规永久张力(NPTS)、常规工作张力(NOTS)、常规短时张力(NTTS)、光纤断裂张力(FBL)和光缆断裂张力 (CBL)(有时用最大光缆张力(UTS)代替)等几个重要指标上。
a)NPTS。光缆/光纤寿命期内可承受的张力。
b)NOTS。海缆船完成3次正常接头周期内可承受的张力,即使海缆回收后张力也不应有显著变化。
c)NTTS。累计 1 h内,在不影响 NPTS、NOTS情况下可承受的张力(主要是回收时的典型张力)。
d)FBL。可使光纤立刻断裂的张力。
e)CBL。可使光缆立刻断裂的张力。
需特别说明的是,目前全球可生产海底光缆的厂家较少,尚无可循的海底光缆规范,尚缺乏NPTS、NOTS、NTTS、FBL 和 CBL(或 UTS)等指标的规范建议值。表2是国际3家主流厂商海底光缆的张力指标。
由表2可知,海底光缆的张力要比陆地光缆大很多。即使是LW的NTTS,最低也为50 kN,某些厂家甚至达到了80 kN。而陆地水缆的NTTS最大为8 kN,亦即只有过长江时才有可能选用8 kN水线。之所以海底光缆的张力要远高于陆地光缆,主要是由于海底光缆施工、回收和再利用均需在船上实施机械操作,对张力要求较高所致。
海底光缆光纤除陆缆常用的G.652、G.655外,还有专用的G.654,其主要性能指标见表3。
由表3可知,G.654、G.652光纤的色散和偏振模色散系数相同,只是G.654光纤的衰减系数略小一些。需指出的是:G.654是纯硅光纤,由于与其他光纤接续衰耗很大,所以通常在1个跨段内是不与其他光纤混用的;由于G.654光纤长时间暴露在空气中衰耗会逐渐增大,所以最好是存放在水中,这也是G.654光纤只能应用于海缆的基本原因。
表2 主流厂商海底光缆的张力指标
表3 海底光缆光纤的主要性能指标
海底光缆可按其传输系统是否有中继器分为中继型海底光缆和无中继型海底光缆。二者主要的区别是,中继型海底光缆结构内有专供远供系统使用的铜导体,而无中继型海底光缆则无需此铜导体。
海底光缆与陆地光缆相比,既有很多相似之处,也有不少独特之处。本文对海底光缆只窥豹一斑。欲对海底光缆作进一步的详细了解,还需在海底光缆工程设计和建设中不断予以总结。