FTTH終端接續技術及產品概述

劉健 洪眉 陳少賢

【摘要】 根據近年來FTTH終端接續技術的發展，對典型的FTTH終端接續產品——現場組裝光纖活動連接器和預制成端蝶形引入光纜在現網上的應用情況、性能比較、存在問題等方面進行了分析，并且對現網中使用日益趨多的預制成端蝶形引入光纜的回波損耗測試方法和指標要求的合理性進行了理論推導和測試驗證，提出了自己的看法。

【關鍵詞】 FTTH終端接續 現場組裝光纖活動連接器 預制成端蝶形引入光纜 回波損耗 測試

Review of the Technology and Products based on Terminal Connection of FTTH Liu Jian1，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： The 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 （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、國家發改委等七部委聯合下發《關于推進光纖寬帶網絡建設的意見》，提出2011年城市用戶及農村用戶的寬帶接入將分別實現8M及2M以上。2013年國務院發布“寬帶中國”戰略及實施方案，將“寬帶中國”計劃正式上升為我國國家戰略。今年年初，工信部公布了2015年寬帶戰略的年度目標：新增光纖到戶覆蓋家庭8000萬戶，新增1.4萬個行政村通寬帶，城市寬帶到達20M，部分大城市實現100M，推動一批城市率先成為“全光網城市”。 在上述政策的積極引導下， FTTH（光纖到戶）建設得到了大規模的投入，終端接續產品的需求量越來越大。

本文闡述了近年來FTTH終端接續技術的發展，從各類端接產品在現網上的應用情況、性能比較、存在問題等方面進行了總體分析。根據預制成端蝶形引入光纜的應用和測試情況，結合各運營商編制的技術規范書、YD/T1272系列光纖活動連接器的行業標準以及YD/T 1997.3-2015《通信用引入光纜 第3部分：預制成端光纜組件》等相關技術標準，詳細論證了該產品回波損耗的測試方法和指標要求的合理性。

二、FTTH終端接續技術

FTTH終端接續是指在用戶端進行光纖末端連接的過程。從技術上來講，FTTH用戶端所使用的光纖接續方式分熱熔和冷接兩種。

熱熔是傳統的光纖接續方式，采用有源熔接設備對光纖進行加熱熔接之后，再利用熱縮套管對光纖實施保護。熱熔技術早已大量應用在干線、城域匯聚光纜、戶外光纜施工中，其熔接之后的節點插入損耗小，回波損耗大，可靠性高，技術已經非常成熟。但是由于大部分FTTH用戶端受施工環境所限，操作空間狹小，用戶接入箱體的空間也有限，如果仍然使用傳統的有源熔接機進行光纖接續，其施工效率和簡便性就大為降低。因此，在FTTH終端接續時采用的熱熔型現場組裝光纖活動連接器，雖然從原理上來講跟傳統的熱熔方式沒什么區別，但其配套專業的熱熔機小巧，功能方面也設計得便于進行現場操作。

冷接是以非熔接的機械方式通過光耦合實現光纖或光纜固定接續，這種物理接續技術主要是靠V型槽和匹配液來實現的，其成本低，安裝速度快。也就是說，采用冷接的出發點是以光纖機械接續取代熔接機、以光纖插頭的現場制作，取代工廠制作的定長尾纖/跳線，以提高裝維效率。目前，在用戶端應用的冷接產品有預置型現場組裝光纖活動連接器、直通型現場組裝光纖活動連接器。

三、FTTH終端接續產品

近年來FTTH建設如火如荼地進行著，但由于用戶端接續不可避免地存在操作空間小、施工環境差、裝維人員數量和技能不足、室內末端光纖維護困難等現實因素，裝維人員經常反饋終端接續產品的組裝成功率低、損耗大、易斷纖，影響了業務的正常開通。光纖接續質量的好壞對通信鏈路的影響、對用戶感知的影響越來越大。近幾年來，運營商一直在努力尋求既能提高施工效率，又能保證接續質量的用戶端光纜接續方式。

下面分別對各FTTH終端接續產品投入現網的應用情況、性能指標和存在問題進行分析和比較。

3.1 現場組裝光纖活動連接器

3.1.1機械型現場組裝光纖活動連接器

冷接產品方面，運營商早期選用的是3M、藤倉等國外公司的預置型現場組裝光纖活動連接器。2008年開始，國內出現了第一代的直通型現場組裝光纖活動連接器。2010年起，銷售、生產預置型現場組裝光纖活動連接器的廠家漸漸增多。2012年，某電信運營商進行預置型現場組裝光纖活動連接器的第一次集采招標，參與廠家就超過了100個。

無論是直通型還是預置型現場組裝光纖活動連接器，投入現網應用后的效果并未能達到運營商的預期。究其原因，除了部分產品本身質量確實未達標，組裝后可靠性得不到保證外，還有一個原因就是這類產品需要由裝維人員現場組裝后投入使用，組裝的質量受到產品結構特殊性、工藝一致性、操作通用性、供貨廠家培訓及時性、裝維人員技術能力和自身素質等因素的綜合影響，導致產品的一次組裝成功率、產品的穩定性達不到要求。

隨著市場競爭日益激烈，產品的價格急速下降。例如，預置型現場組裝光纖活動連接器的價格從最初的六七十元一個到現在十幾元、甚至幾元都可買到。在這種情況下，廠家對產品成本的控制必然會加強，產品性能，尤其是穩定性和可靠性要得到進一步提升是比較困難的。

2013年，參與該運營商集采投標的預置型現場組裝光纖活動連接器廠家雖不如2012年那么踴躍，但仍超過80家。到了2014年，參與集采投標的廠家不足40家，數量已經急劇下降了。

3.1.2熱熔型現場組裝光纖活動連接器

伴隨著對現場組裝光纖活動連接器使用效果的質疑，2013年，熱熔型現場組裝光纖活動連接器開始推向市場。由于之前市場需求不大，國內廠家真正投入研發的并不多，相當一部分廠家是仿韓國日新的。熱熔型快速連接器現場組裝時，大多數需要比預置型的連接器多切割一個光纖端面，還需要借助熔接機進行對接熱縮，該產品也不可重復組裝，因此現場組裝難度比預置型快速連接器大，對操作人員要求高。如果操作人員對產品的結構不熟悉、熱縮時操作不當、操作熟練程度不夠的話，產品的組裝成功率都會受到影響。

從光學性能上比較，由于預置型現場組裝光纖活動連接器是以機械方式進行對接，插頭內部多了一個冷接點，所以從單個插頭的插入損耗指標上看，熱熔型現場組裝光纖活動連接器比預置型的要求高：

1）熱熔型的插入損耗平均值要求在0.25dB以下，機械型的插入損耗平均值要求在0.3dB以下；

2）熱熔型的插入損耗最大值要求在0.4dB以下，機械型的插入損耗最大值要求在0.5dB以下；

3）環境和機械試驗后熱熔型的插入損耗變化量要求在0.2dB以下，機械型的插入損耗變化量要求在0.3dB以下。

也就是說，由于接續方式的不同，熱熔型現場組裝光纖活動連接器一旦接續成功，其光學性能指標和長期穩定性都會比預置型現場組裝光纖活動連接器要高，相應的后期維護成本就會低一些。但是在現網應用時，熱熔型現場組裝光纖活動連接器始終有如下三點障礙無法避開：

1、如果每個裝維人員都要專門配備FTTH熔接機，那將是一筆大的費用；

2、裝維人員有時受操作場所條件的限制，沒有合適的平臺來放置熔接機；

3、由于插頭側需要現場剝纖，兩端的光纖熔接后需要提起再穿入熱縮管，這個過程的組裝成功率風險大。

因此2013年某運營商集采招標時，參與的熱熔型現場組裝光纖活動連接器廠家近50個，到了2014年第二次招標時，參與廠家數量不到前一年的一半。廠家參與度的降低一是因為該產品實際采購量不大，二是該產品的利潤空間不大。

3.2 預制成端蝶形引入光纜

FTTH放裝過程中熔接、成端等工作對儀表、工具、人員技能還是有較高的要求。由于現場施工環境、入戶條件、操作人員等不確定因素的影響，不管是熱熔型還是機械型的現場組裝光纖活動連接器，其穩定性和可靠性始終達不到預期效果。現場成端存在的風險，是通信線路上的隱患，所以現網上采取預制成端蝶形引入光纜的應用漸漸增多。

預制成端蝶形引入光纜是在工廠按照光纖活動連接器的生產工藝，預先把連接器插頭安裝到蝶形光纜上，現場施工時蝶形光纜上已帶有連接器插頭。工廠預制成端是在可控的生產條件下進行的，其質量能得到較好的保證，比如：光學性能指標（插入損耗和回波損耗）穩定并且在出廠前可得到驗證。

另外，預制成端蝶形引入光纜施工時無需用到現場成端所需的切割刀或熔接機等工具、耗材，也降低了對裝維人員現場成端的技能要求。因此，運營商對預制成端蝶形引入光纜的采購需求增長越來越快。例如，某運營商2012年的采購預估量為628萬條，2013年為762萬條，2014年為1000萬條，增長速度是相當快的。

3.2.1預制成端蝶形引入光纜光學性能指標分析

預制成端蝶形引入光纜中最為常見的是帶SC型連接器的，在行業標準未發布之前，生產廠家申請該產品的泰爾認證時，檢測依據只能參照YD/T1272.3-2005《光纖活動連接器第3部分：SC型》的行業標準。而不管是電信、移動還是聯通這三家運營商在編制集中采購技術規范書時，都是在YD/T1272.3《光纖活動連接器第3部分：SC型》和YD/T 1997《接入網用蝶形引入光纜》的基礎上，根據本企業的需求，對相應的測試項目、測試方法和技術指標進行規范。

但是，實際應用的預制成端蝶形引入光纜的長度通常為幾十米、甚至一兩百米，而傳統的光纖活動連接器長度一般都小于十米，所以，考慮到光纖長度所引起的損耗和瑞利散射，預制成端蝶形引入光纜和光纖活動連接器相比較，在插入損耗、回波損耗上的含義和指標要求并不能等同。光纖活動連接器關注的是接頭處的插入損耗和回波損耗，而預制成端蝶形引入光纜關注的是接頭處加上光纖本身所產生的綜合插入損耗和整體回波損耗。如果按0.36dB/km光纖的損耗來考慮，在預制成端蝶形引入光纜超過100米時要修正其插入損耗指標要求（即每增加100米允許插入損耗指標增加0.036dB）。

在進行回波損耗測試時，如果采用的是傳統的光回損測試儀，只能在蝶形光纜末端進行截止，那么，隨著光纜長度的增加，回波損耗的測試值要滿足光纖活動連接器的回波損耗指標要求是越來越困難的。

3.2.2預制成端蝶形引入光纜回波損耗測試方法

回波損耗的測試在實驗室中普遍采用OCWR（Optical Continuous Wave Reflectometer）法和OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）法。

傳統的回波損耗測試儀采用的是OCWR法，對瑞利散射和菲涅爾反射回損不作區分，測試時需要消除被測器件的末端反射。末端反射通常可以通過纏繞、接APC跳線、匹配膏等方法進行截止消除，從而得到器件的一個整體回波損耗值。

免纏繞的回波損耗測試儀采用的是OTDR法，能夠區分瑞利散射和菲涅爾反射，測試時也無需消除被測器件的末端反射。

在免纏繞回損儀上，通過選擇不同的測試區間，可以精確得到連接頭處菲涅爾反射所引起的回波損耗，也可以得到某一段光纖中沿光纖長度上每一點所引起的瑞利背向散射所產生的回波損耗，還可以得到傳統回波損耗測試儀所能測到的在連接頭和光纖本身影響下所產生的器件整體回波損耗值。

對于預制成端蝶形引入光纜而言，考慮到光纜長度的影響和光纜無法纏繞的因素，顯然采用OTDR法的測試更為準確合理，也容易發現插頭或者長段光纜中可能存在的異常反射。

3.2.3預制成端蝶形引入光纜回波損耗指標要求的推導及驗證

為了驗證光纜長度對預制成端蝶形引入光纜回波損耗的影響，筆者用免纏繞回波損耗測試儀MAP-200對各品牌、不同長度的預制成端蝶形引入光纜進行了一系列測試，表1僅給出有代表性的一組數據。

此表中，RL1是實測的預制成端蝶形引入光纜插頭處因菲涅爾反射引起的回波損耗；RL2是實測的對應長度光纖因瑞利散射引起的回波損耗；RL3′是將RL1和RL2通過公式RL3′=-10lg（10-RL1/10 +10-RL2/10）合成得到的估算回損值；

RL3是實測的包含插頭回損和對應長度光纖回損的整體回波損耗。測試結果表明分段測試合成后的結果與實測的整體回波損耗值的偏差在儀表精度范圍內。

單模光纖由于密度不均勻、本身的缺陷和摻雜成分不均勻所引起的瑞利背向散射與其長度存在對應的關系（表2的RL2），而目前光纖活動連接器UPC插頭的回波損耗指標要求為≥50dB（表2的RL1），因此綜合考慮連接器插頭和光纜長度客觀存在的回波損耗之后，可以計算出不同長度的預制成端蝶形引入光纜的回波損耗值（表2的RL3）。顯然，當光纜長度超過20米之后，預制成端蝶形引入光纜的回波損耗值依然要求≥50dB是不合理的。

2015年起，運營商發布的集中采購技術規范書對前幾年直接引用光纖活動連接器指標的做法進行了修正，根據不同長度對插入損耗和回波損耗提出不同的指標要求。2015年4月30日，業界期待已久的YD/T 1997.3-2015《通信用引入光纜 第3部分：預制成端光纜組件》的行業標準正式發布，終于明確了對于不同長度的預制成端蝶形引入光纜，其插入損耗和回波損耗指標要求是不同的。

從表3可以看出，行業標準中的指標要求與筆者通過理論計算和試驗驗證所得的表2中的數據基本相同。目前電信和移動的技術規范對回波損耗指標的要求相同，但均低于新發布的行業標準中的指標要求，相信基于上述理論和測試實驗數據，2016年運營商招標采購該產品的技術指標要求會相應提高。

四、結束語

在國家政策的積極引導下，經過了數年大規模投入的FTTH建設，無疑將會得到更加全面、快速的推進。因此，無論是標準編制單位、生產廠商、檢測機構還是運營商，均需密切跟蹤成端技術的發展、關注端接產品的質量，共同尋求既能降低入戶施工成本、提高施工效率，又能保證接續質量、保證通信網絡穩定性和長期可靠性的FTTH終端接續產品。

參 考 文 獻

[1]吳仲君.光纖線路上多個插入器件產生的累計回波損耗的計算及實驗[J].光通信研究，1994（1～2） ：151-156

[2] 林學煌.光無源器件.北京：人民郵電出版社，2002