電信運營商租用高鐵槽道敷設干線光纜可行性分析

摘 ?要：數字經濟高速發展，數據存儲、計算和應用提升，低時延、安全、綠色集約應用對干線光纜路由提出更高要求，四川是全國唯一有五種地形省份，蜀道建設困難，省內干線光纜建設降低時延困難，與蓬勃建設的高速鐵路等同槽道敷設對降低時延有很大促進作用。

關鍵詞：高鐵;槽道敷設;省級干線

引言：

隨著5G時代的來臨，數字經濟蓬勃發展，構建現代化經濟體系、實現高質量發展，網絡支撐作用不斷凸顯，對網絡低時延的要求明顯提高。電信運營商的干線光纜建設若利用高鐵槽道敷設光纜和租用高鐵光纖承載傳輸，對提高光纜可靠性、降低網絡時延具有非常大的優勢。

一、干線光纜結合高鐵組網的可行性分析

1、全國高鐵網規劃

根據國家發改委《中長期鐵路網規劃》，可以看到我國高鐵規劃形成八橫八縱。近中期規劃：五縱六橫七連線，從2010年起至2040年，用30年的時間，將全國主要省市區連接起來，形成國家網絡大框架。遠期規劃：八橫八縱，從2040年起到2100年前全部建成。實現東部加密、西部連通成網（即連通西部主要交通樞紐），連接全國主要交通節點城市和旅游景點，使西部地區主要城市可通達任何沿海省區。

從高鐵網的規劃可以看出，完全可以利用高鐵網絡推動電信運營商干線光纜網絡的進一步完善，形成主要區域的多路由通道和光纜的通道切換。同時建設周期可以極大縮短。

2、工程建設難度的分析

（1）新建高鐵同步建設光纜。

該類通信光纜建設完全受制于高鐵的完工周期計劃，以及高鐵四電集成的施工安排。由于高鐵線路新建周期很長，且運營商不可控，基本上只有依托與高鐵的通信系統一起實施。

（2）高鐵既有線新建光纜。

該類通信光纜建設實現周期比新建高鐵相對快捷。但施工受多種安全因素影響，其施工必須在“天窗”點，單次計劃施工最多240分鐘（凌晨0-4點），需多組作業組同時施工，施工協調難度相對較大。需鐵路段協商管理，基本上也只能由鐵路專門的電氣工程公司進行施工，且需要合理的計劃安排和周密的施工部署。

由于高鐵既有線建設年限、工藝技術、地形條件等不同，導致了不同鐵路段新建光纜需解決的問題差異很大。工程需成立安全防護組、放線組、光纜敷設組、應急處置組等多個工作小組，各小組要求分工明確，職責清晰;為保障高鐵和施工作業的完全，必要時還需要配置駐站防護員，并由駐站聯絡員與光纜作業組進行聯系。例如，高鐵曾在既有線敷設光纜40條公里，就涉及過軌2公里，電纜溝開挖3公里，蓋板整治20公里等多種問題情況。

高鐵既有線施工效率也有較大差異。例如，較順利的情況下，單作業組每天敷設2公里的速度，一般計劃240分鐘，光纜敷設效率處于可控的理想狀態，可縮短為180分鐘。根據成蒲線鐵路通信施工情況，通信專業200人同時施工趕工情況下，可實現一個天窗點敷設光纜30公里。

另外，在較難的情況下，曾有施工線路長度為16.5公里，就出現了涉及過軌較多、原有槽道堵塞、夜間施工多、上道作業人員多（80人）、鐵路高架橋長（8公里長）、工期緊張等問題。

3、增加省級干線光纜建設成本

根據鐵路總公司規定，高速鐵路紅線內施工需要繳納“一次性接入費”，2008年中國移動與中國鐵路總公司簽署協議標準是10000元/公里。

高鐵新建光纜采用鎧裝阻燃光纜，比普通通信光纜造價高。

高鐵租用費用預計高于高速公路等。

4、對時延縮短的作用

從縮短路由分析，時延降低較明顯。以成都重慶間、成都貴陽間路由為例：

成都重慶間采用高速鐵路敷設光纜時延，較目前在網運行的成渝架空光纜低0.63ms，降低29%，符合全網降低時延的要求。

成都貴陽間采用高速鐵路敷設光纜時延，較目前在網運行的成渝貴架空光纜低.0.97ms，符合全網降低時延的要求。

二、高鐵通行時震動對光纜的影響分析

1、震動對色散的影響分析

由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現象稱為色散。光纖的色散是引起光纖帶寬變窄的主要原因，光纖帶寬變窄會限制光纖的傳輸容量，同時，也限制了光信號的傳輸距離。

高鐵沿線敷設光纜對光纜色散的主要影響為，高鐵產生的震動會引起光纖的雙折射特性發生改變，造成光纖新的各向異性。但高鐵線路本身已經采用了各類減震技術，線路震動本身較小;同時，現有的光纜制造技術已十分完善，光纜本身的機械特性已經能應對各種復雜外部環境，光纜自身對震動的隔絕作用也十分明顯，根據工程經驗初步判斷，高鐵沿線的震動對光纜的色散應該影響很小，不會引起整個傳輸系統性能的劣化。

2、震動對光纜衰減的影響分析

造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等。

當光從光纖的一端射入，從另一端射出時，光的強度會減弱。這意味著光信號通過光纖傳播后，光能量衰減了一部分。這說明光纖中有某些物質或因某種原因，阻擋光信號通過。這就是光纖的傳輸衰減。只有降低光纖衰減，才能使光信號暢通無阻。光纖衰減大致可分為光纖具有的固有衰減以及光纖制成后由使用條件造成的附加損耗。

高鐵沿線敷設光纜對光纜衰減的主要影響為，高鐵產生的震動可能會對采用填砂方式敷設的光纜產生擠壓，造成光纜產生微小彎曲，引起衰耗增加;對于未采用填砂方式敷設的光纜，高鐵產生的震動可能會造成沿途光纜的活動接頭產生松動，引起衰耗增加。但這些影響均可通過規范施工工藝等方式予以解決，不會大面積影響傳輸網絡整體性能。

三、四川及周邊高鐵對租用光纜的相關要求

前期與高速鐵路建設單位進行過接觸，其要求極其苛刻，提出根據《鐵路安全管理條例》（中華人民共和國國務院令第639號）的規定，高速鐵路范圍內的設計、施工和維護均只能由鐵路部門實施。主要要求如下：

根據《鐵路安全管理條例》的規定，路網范圍內的設計、施工須持有鐵路電氣化相關資質的單位承接，非通信勘察、設計、施工資質，因此租用槽道敷設光纜必須由持有鐵路電氣設計和施工資質的單位承接。

保證鐵路運行安全，運營商維護人員不能進入鐵路紅線區，即使光纜產權屬運營商，也只能由鐵路電務維護人員代維;

租賃高速鐵路槽道敷設光纜后，只能交由鐵路電務段代維。根據鐵路總公司指導意見，其維護費用按皮長公里計費，每皮長公里代維費每公里超過一萬元/年。

出現障礙后，鐵路部分根據高鐵運行窗口期安排進入作業，非窗口期禁入。由鐵路電務段代維光纜出現故障后，緊急情況提交書面報告后一周內批復，非緊急情況提交書面報告后，兩周后批復。

四、論述總結

1、利用高速鐵路敷設干線光纜降低時延明顯

高鐵建設中，逢水架橋、遇山隧道，路由距離長度優勢勝于高速公路，更勝于架空、直埋等傳統建設方式，對降低光纜鏈路時延有最大優勢。

2、建設投資會顯著增加

根據前面的分析，綜合光纜造價、租用高鐵槽道費用、局站建設及后期鐵路代維等費用，沿高速鐵路敷設光纜成本較現有方式更高，投資更大。

3、維護障礙搶修時間不可控，完全受控于高鐵方

高鐵存在著通信系統維護天窗時段短，維護周期需按鐵路的周期進度計劃，以及搶修障礙協調周期長等問題。

4、建設存在的其他問題

新建高鐵時建設光纜：一般需與高速鐵路建設同步，高鐵建設周期非常長，光纜建設時間不可控。

在網運營高鐵建設光纜：需鐵路段協調難度大，基本由鐵路專門負責實施，需采取多種安全、施工和管理措施，并只能在“天窗”點實施，施工時間段短，工期緊。

參考文獻：

[1]王加強、岳新全、李勇 《光纖通信工程》 北京郵電大學出版社

[2]中國鐵路總公司《高速鐵路通信工程施工技術規程》

[3]中國鐵路總公司 鐵總運〔2015〕322號 《高速鐵路信號維護規則》中國鐵道出版社

作者簡介：

劉勁，本科，工程師，成都新網電子系統工程有限公司高級項目經理，具有20多年通信干線光纜網建設管理經驗。