高品質光纖活動連接器保障運營商FTTH業務發展

文｜ 3M中國有限公司

1 2011年至今FTTH部署現狀

電信業內將2011年評為中國FTTH元年。2011年2月，中國電信啟動“寬帶中國·光網城市”戰略，目標是三年內實現所有城市光纖化，用戶的接入帶寬將在3～5年內大幅提升至10M、20M，甚至100M，資費在3年左右迎來“跳變期”。為實現此戰略，中國電信在上海、江蘇、浙江、廣州四省全力部署FTTH，其余省市也陸續開建。在此戰略規劃下，中國電信FTTH建設進入了快車道。11月，作為全國寬帶建設的先行軍，上海電信宣布FTTH用戶超過100萬。同期，中國電信FTTH用戶接近400萬，超過韓國，接近日本與美國。

就聯通而言，將全面深入開展以“光網世界·沃寬天下”為主題的寬帶普及提速工程，2012年中國聯通將新增FTTH覆蓋家庭超過1000萬戶。注定“FTTH光纖到戶”成為了2011年和2012年的熱門話題。

2 FTTH部署面臨的挑戰

雖然FTTH在2011年加速全力部署，但同時也面臨著一些挑戰。包括政策方面：目前國內還沒有正式出臺國家寬帶網絡政策，以及相關的支持政策；市場方面：三網合一業務仍然面臨監管上的障礙；成本方面：終端成本仍然過高；ODN（OLT與ONU之間的無源光分配網絡）網絡的可靠性方面：由于復雜的建設環境以及低質量的光器件帶來了負面的影響，比如部分無源器件的質量非常差，連接器的故障率也令人難以接受。

其中特別是ODN網絡的可靠性問題在FTTH大規模部署中突顯出來，其中ODN網絡在最后100m的問題尤為突出。所謂最后100m，即是光纜布放到單元的樓道光分配箱之后，通過皮線光纜引入用戶戶內，一直延伸到ONU接口連接器的FTTH部署的最后一段。由于ODN末端部署靠近用戶，產生故障的人為因素較多，并且由于涉及到入戶維修，也給故障的修復增加了困難。

3 選用初裝成功率高、運行可靠穩定的光纖連接器提高ODN網絡可靠性

目前，絕大部分運營商在入戶側（樓道光纖分配箱至終端用戶）都采用布放蝶形光纜的方式，皮線光纜采用現場組裝型光纖連接器進行成端。

在FTTH規模部署的進程中，施工人員反映現場組裝型光纖連接器在實際施工和部署完成的使用中遇到了如下的問題：

（1）現場組裝型的光纖連接器操作的初次成功率太低，具體體現在現場測試的插入損耗值要遠高于標準值，或有些光纖連接器容易夾斷光纖。

（2）組裝成功開通業務后，部分光纖連接器由于機械強度等性能指標沒有達到相關標準，使用一段時間后，故障率升高，造成業務故障投訴。

以某地市電信運營商2012年初至3月的開通總數及故障率為例。該地FTTH開通總量為84808戶，故障數為1733，故障率為2.82%。現場成端光纖連接器故障為292，占整個故障的17%，這個數值是比較高的。由于故障的現場成端連接器一般在用戶家里，又給快速修復設置了障礙，最終造成了客戶FTTH體驗滿意度的下降。

針對以上實際應用中發生的問題，3M研發中心進行了相關研究發現：

（1）造成現場組裝型光纖連接器操作的初次成功率低的原因：

①端面沒有經過研磨的直通型現場連接器，可能會出現在陶瓷芯端面上檢測不到光纖的現象，這種情況會造成光纜端接失敗。如圖1所示。

圖1 現場成端光纖連接器陶瓷芯端面放大圖

②由于直通型快速連接器，沒有工廠預制的光纖，而使用外徑波動大的現場光纖直接穿通陶瓷芯，現場光纖外徑可能同這類連接器的陶瓷芯孔徑不匹配，導致光纜端接失敗。如圖2所示。

（2）造成一些連接器初裝成功，而使用一段時間后，故障率升高的原因分析：

①部分現場成端連接器與皮線光纜之間的抗拉強度不夠。用戶沿用以前對于網線的使用習慣來使用入戶光纜，容易將連接器內光纖拉斷，甚至將皮線光纜從連接器內拉脫的現象。

圖2 現場穿通光纖包層直徑的分布

②一些低質量的現場連接器，初次檢驗時部分光學性能測試合格，但穩定性和重復性差。原因是這些連接器設計時就沒有考慮環境溫度變化對產品的影響，無法通過模擬長期使用環境的溫度循環試驗和重復插拔等試驗。中國幅員遼闊，特別是在南方高溫潮濕和北方寒冷的地區使用，故障率更高。

③“預埋型”現場連接器的匹配液預置不足或者匹配液質量不過關。由于采用了預置切割面光纖，對預置匹配液的要求相應提高。由于工廠預置的光纖面為切割面，現場制備的光纖表面也為切割面，而且這兩個面都有傾斜角度，中心通光點貼緊的概率不到萬分之一，這就要求預置光纖現場連接器中的匹配液量要大，要有密封功能；由于結構問題，市面上的產品大多沒有此功能，導致現場連接器在使用壽命期限內的接續性能逐年下降。還有使用成本低廉的匹配液，無法通過熱重分析，難以保證長時間使用性能，造成插損增加甚至短路。如圖3所示。

圖3 不同材質匹配液的熱重分析實驗數據

另外，在有些地區實際施工過程中，發現一些“預埋型”的現場組裝型連接器在壓接過程中容易把光纖夾斷。同時在后期維護的過程中，會發生曾經已經測試沒問題的連接器衰耗逐漸變大；有些連接器在運維中還發現光纜固定處會斷掉的情況。

針對以上實際應用中發生的問題，3M研發中心進行了相關研究發現：

目前“預埋型”的現場連接器多數都采用“V”型槽的壓接技術，而“V”型槽的材質是直接影響光纖接續指標、后期穩定性的主要原因。3M“V”型槽采用的是鋁合金材質，硬度比光纖略小且具有金屬彈性，在接續壓接時與光纖表面發生接觸，受力的過程中，鋁合金材質金屬發生形變，從而將光纖固定；壓接結束后，鋁合金材質會對光纖有持續和穩定的壓接力。而有些現場組裝型的快速連接器“V”型槽采用塑料材質，塑料材質若比光纖硬度高，在接續壓接時，則很容易把光纖壓斷；而塑料材質若比光纖硬度低，接續時，塑料發生形變后不易恢復；接續后，沒有一個長時間、穩定的、持續的對光纖的壓接力，極易在日后的運維中產生隱患。

就測試方法來說，目前較多的電信運營商在招標測試中，往往現場組裝型的光纖連接器只有插入損耗值、初次安裝成功率的測試，而忽略了重要的模擬長期使用環境的抗拉抗扭轉測試、溫度循環濕熱測試以及重復插拔等測試項目。從目前實際工程情況來看，由于入戶的現場組裝型快速連接器使用環境較為復雜，較多實際工程都很不規范——不用面板而直接插到ONU端口上。這樣皮線光纜終端連接器的抗拉抗扭轉、重復插拔、溫度循環等特性顯得尤為重要；插入損耗僅僅是連接器性能指標值中最直觀的一項，而不能代表快速連接器的綜合性能。

另外測試樣品的數量多寡，是可以判斷光纖快速連接器生產質量是否穩定和操作成功率的重要指標。

現在大多數的招標檢測，只測試10個連接器（5條測試線）即得出了各廠家的技術排名。如此小的抽樣率雖然減少了測試的流程和時間，但10個連接器很難反映出實際的應用效果，造成了很多的隨機小概率事件。同時不排除很多廠家準備同一批樣品專供測試，而實際供貨又是另一批產品。

圖4 現場成端光纖連接器不同樣品機械性能測試對比

很多地區現在連接器的招標測試數量都為50個以上，初次測試不合格可進行二次測試，但測試數量要加倍，且判定標準要提高。相對增加抽樣基數，增加測試數量，會提高測試本身的準確性。

基于3M在冷接行業多年積累的研發生產經驗，我們謹提出以下建議：通過引入多項能驗證光纖連接器長期可靠性的測試，以及增加測試樣品的數量可以有效地在招標測試中篩選出可靠的光纖連接器，大大減少后期的維護成本。如圖4所示。

以上招標測試中的問題在某市電信的現場組裝型光纖連接器2009年和2010年的招標中可以充分反映出來。2009年和2010年初的現場組裝型光纖連接器招標測試中僅測試插損和初裝成功率等少數指標且測試連接器數量也較少，之后在使用中發現一些招標入圍連接器長期使用的可靠性得不到保證，大大增加了維護成本。之后在2010年底的招標中改進了測試方法，增加了評估連接器長期可靠性的指標（抗拉、重復插拔、振動、濕熱及溫度循環等），并且增加了測試樣品的數量到50個，中標入圍的可靠連接器在使用中維護費用明顯降低。

4 結束語

光纖快速連接器產品雖小，其質量直接影響到整條ODN鏈路，產品的選型及測試應該是嚴謹而全面的，即便條件、時間有限，也應當選取必要的、足夠的測試項目，特別是能模擬長期使用環境的測試項目。

技術的創新和質量的高要求是產品持續發展的源動力，如果罔顧質量而片面的追求低成本，工作的重心也自然轉向如何偷工減料，不可避免的帶來一個個掩人耳目的“豆腐渣”工程，最終損害的還是相關各方的根本利益。FTTH優質產業鏈的形成需要大家共同的努力，打造優質工程，嚴謹、求實的態度才是發展的根本。