高品质光纤活动连接器保障运营商FTTH业务发展

文｜ 3M中国有限公司

1 2011年至今FTTH部署现状

电信业内将2011年评为中国FTTH元年。2011年2月，中国电信启动“宽带中国·光网城市”战略，目标是三年内实现所有城市光纤化，用户的接入带宽将在3～5年内大幅提升至10M、20M，甚至100M，资费在3年左右迎来“跳变期”。为实现此战略，中国电信在上海、江苏、浙江、广州四省全力部署FTTH，其余省市也陆续开建。在此战略规划下，中国电信FTTH建设进入了快车道。11月，作为全国宽带建设的先行军，上海电信宣布FTTH用户超过100万。同期，中国电信FTTH用户接近400万，超过韩国，接近日本与美国。

就联通而言，将全面深入开展以“光网世界·沃宽天下”为主题的宽带普及提速工程，2012年中国联通将新增FTTH覆盖家庭超过1000万户。注定“FTTH光纤到户”成为了2011年和2012年的热门话题。

2 FTTH部署面临的挑战

虽然FTTH在2011年加速全力部署，但同时也面临着一些挑战。包括政策方面：目前国内还没有正式出台国家宽带网络政策，以及相关的支持政策；市场方面：三网合一业务仍然面临监管上的障碍；成本方面：终端成本仍然过高；ODN（OLT与ONU之间的无源光分配网络）网络的可靠性方面：由于复杂的建设环境以及低质量的光器件带来了负面的影响，比如部分无源器件的质量非常差，连接器的故障率也令人难以接受。

其中特别是ODN网络的可靠性问题在FTTH大规模部署中突显出来，其中ODN网络在最后100m的问题尤为突出。所谓最后100m，即是光缆布放到单元的楼道光分配箱之后，通过皮线光缆引入用户户内，一直延伸到ONU接口连接器的FTTH部署的最后一段。由于ODN末端部署靠近用户，产生故障的人为因素较多，并且由于涉及到入户维修，也给故障的修复增加了困难。

3 选用初装成功率高、运行可靠稳定的光纤连接器提高ODN网络可靠性

目前，绝大部分运营商在入户侧（楼道光纤分配箱至终端用户）都采用布放蝶形光缆的方式，皮线光缆采用现场组装型光纤连接器进行成端。

在FTTH规模部署的进程中，施工人员反映现场组装型光纤连接器在实际施工和部署完成的使用中遇到了如下的问题：

（1）现场组装型的光纤连接器操作的初次成功率太低，具体体现在现场测试的插入损耗值要远高于标准值，或有些光纤连接器容易夹断光纤。

（2）组装成功开通业务后，部分光纤连接器由于机械强度等性能指标没有达到相关标准，使用一段时间后，故障率升高，造成业务故障投诉。

以某地市电信运营商2012年初至3月的开通总数及故障率为例。该地FTTH开通总量为84808户，故障数为1733，故障率为2.82%。现场成端光纤连接器故障为292，占整个故障的17%，这个数值是比较高的。由于故障的现场成端连接器一般在用户家里，又给快速修复设置了障碍，最终造成了客户FTTH体验满意度的下降。

针对以上实际应用中发生的问题，3M研发中心进行了相关研究发现：

（1）造成现场组装型光纤连接器操作的初次成功率低的原因：

①端面没有经过研磨的直通型现场连接器，可能会出现在陶瓷芯端面上检测不到光纤的现象，这种情况会造成光缆端接失败。如图1所示。

图1 现场成端光纤连接器陶瓷芯端面放大图

②由于直通型快速连接器，没有工厂预制的光纤，而使用外径波动大的现场光纤直接穿通陶瓷芯，现场光纤外径可能同这类连接器的陶瓷芯孔径不匹配，导致光缆端接失败。如图2所示。

（2）造成一些连接器初装成功，而使用一段时间后，故障率升高的原因分析：

①部分现场成端连接器与皮线光缆之间的抗拉强度不够。用户沿用以前对于网线的使用习惯来使用入户光缆，容易将连接器内光纤拉断，甚至将皮线光缆从连接器内拉脱的现象。

图2 现场穿通光纤包层直径的分布

②一些低质量的现场连接器，初次检验时部分光学性能测试合格，但稳定性和重复性差。原因是这些连接器设计时就没有考虑环境温度变化对产品的影响，无法通过模拟长期使用环境的温度循环试验和重复插拔等试验。中国幅员辽阔，特别是在南方高温潮湿和北方寒冷的地区使用，故障率更高。

③“预埋型”现场连接器的匹配液预置不足或者匹配液质量不过关。由于采用了预置切割面光纤，对预置匹配液的要求相应提高。由于工厂预置的光纤面为切割面，现场制备的光纤表面也为切割面，而且这两个面都有倾斜角度，中心通光点贴紧的概率不到万分之一，这就要求预置光纤现场连接器中的匹配液量要大，要有密封功能；由于结构问题，市面上的产品大多没有此功能，导致现场连接器在使用寿命期限内的接续性能逐年下降。还有使用成本低廉的匹配液，无法通过热重分析，难以保证长时间使用性能，造成插损增加甚至短路。如图3所示。

图3 不同材质匹配液的热重分析实验数据

另外，在有些地区实际施工过程中，发现一些“预埋型”的现场组装型连接器在压接过程中容易把光纤夹断。同时在后期维护的过程中，会发生曾经已经测试没问题的连接器衰耗逐渐变大；有些连接器在运维中还发现光缆固定处会断掉的情况。

针对以上实际应用中发生的问题，3M研发中心进行了相关研究发现：

目前“预埋型”的现场连接器多数都采用“V”型槽的压接技术，而“V”型槽的材质是直接影响光纤接续指标、后期稳定性的主要原因。3M“V”型槽采用的是铝合金材质，硬度比光纤略小且具有金属弹性，在接续压接时与光纤表面发生接触，受力的过程中，铝合金材质金属发生形变，从而将光纤固定；压接结束后，铝合金材质会对光纤有持续和稳定的压接力。而有些现场组装型的快速连接器“V”型槽采用塑料材质，塑料材质若比光纤硬度高，在接续压接时，则很容易把光纤压断；而塑料材质若比光纤硬度低，接续时，塑料发生形变后不易恢复；接续后，没有一个长时间、稳定的、持续的对光纤的压接力，极易在日后的运维中产生隐患。

就测试方法来说，目前较多的电信运营商在招标测试中，往往现场组装型的光纤连接器只有插入损耗值、初次安装成功率的测试，而忽略了重要的模拟长期使用环境的抗拉抗扭转测试、温度循环湿热测试以及重复插拔等测试项目。从目前实际工程情况来看，由于入户的现场组装型快速连接器使用环境较为复杂，较多实际工程都很不规范——不用面板而直接插到ONU端口上。这样皮线光缆终端连接器的抗拉抗扭转、重复插拔、温度循环等特性显得尤为重要；插入损耗仅仅是连接器性能指标值中最直观的一项，而不能代表快速连接器的综合性能。

另外测试样品的数量多寡，是可以判断光纤快速连接器生产质量是否稳定和操作成功率的重要指标。

现在大多数的招标检测，只测试10个连接器（5条测试线）即得出了各厂家的技术排名。如此小的抽样率虽然减少了测试的流程和时间，但10个连接器很难反映出实际的应用效果，造成了很多的随机小概率事件。同时不排除很多厂家准备同一批样品专供测试，而实际供货又是另一批产品。

图4 现场成端光纤连接器不同样品机械性能测试对比

很多地区现在连接器的招标测试数量都为50个以上，初次测试不合格可进行二次测试，但测试数量要加倍，且判定标准要提高。相对增加抽样基数，增加测试数量，会提高测试本身的准确性。

基于3M在冷接行业多年积累的研发生产经验，我们谨提出以下建议：通过引入多项能验证光纤连接器长期可靠性的测试，以及增加测试样品的数量可以有效地在招标测试中筛选出可靠的光纤连接器，大大减少后期的维护成本。如图4所示。

以上招标测试中的问题在某市电信的现场组装型光纤连接器2009年和2010年的招标中可以充分反映出来。2009年和2010年初的现场组装型光纤连接器招标测试中仅测试插损和初装成功率等少数指标且测试连接器数量也较少，之后在使用中发现一些招标入围连接器长期使用的可靠性得不到保证，大大增加了维护成本。之后在2010年底的招标中改进了测试方法，增加了评估连接器长期可靠性的指标（抗拉、重复插拔、振动、湿热及温度循环等），并且增加了测试样品的数量到50个，中标入围的可靠连接器在使用中维护费用明显降低。

4 结束语

光纤快速连接器产品虽小，其质量直接影响到整条ODN链路，产品的选型及测试应该是严谨而全面的，即便条件、时间有限，也应当选取必要的、足够的测试项目，特别是能模拟长期使用环境的测试项目。

技术的创新和质量的高要求是产品持续发展的源动力，如果罔顾质量而片面的追求低成本，工作的重心也自然转向如何偷工减料，不可避免的带来一个个掩人耳目的“豆腐渣”工程，最终损害的还是相关各方的根本利益。FTTH优质产业链的形成需要大家共同的努力，打造优质工程，严谨、求实的态度才是发展的根本。