基于高速公路場景下的微管微纜技術應用研究

夏志朗，王 毅，寧志遠，侯 揚，李云霞

（中國移動通信集團設計院有限公司 湖南分公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

2021年，5G高質量發展，越來越多的5G應用落地開花。5G的加速發展對我國光纖傳輸網絡的安全、承載能力以及光纜覆蓋深度等方面提出了更高的要求[1]。高速公路作為傳輸網絡建設的重要一環，其光纜承載能力也變得越發重要。當前環境下，高速公路管道及光纖建設面臨著兩個突出問題：一是近年來高速公路管道租賃費用在大幅上漲，導致建設成本越來越高；二是面對爆發式增長的業務，高速公路上的纖芯資源格外緊張，有大量擴容需求。如何讓有限的高速公路管孔資源發揮最大的效應，實現降本增效便成為了當務之急[2]。

本文主要依托中國移動通信集團有限公司相關重點項目，分析研究微管微纜在高速公路場景下的應用，降低高速公路場景下相關工程的施工難度及建設成本，提升管道利用率，實現降本增效。

1 微管微纜場景下的結構分析

通常，微管微纜敷設場景下的系統結構主要由母管、微管、微纜、敷設設備以及輔件幾類組件構成[3,4]。

在微管微纜的敷設過程中，為了保護穿放有微纜的微管，通常將含有微纜的微管氣吹于HDPE硅芯管、波紋集束管以及PVC管等母管管材中[5]。微管就是利用HDPE材料制成的一種微型塑料管道，通常其作為微纜的載體應用于微管微纜技術場景下。一般情況下，微管內壁會模壓一層永久性固態潤滑劑作為內襯層，以便減少微纜敷設過程中的摩擦力。相較于傳統光纜而言，微纜具有尺寸小、重量輕、纖裝密度高以及節省管道資源等特點，不用開挖路面，通過氣吹安裝工藝敷纜的特性充分滿足了當前網絡環境下的實時擴容需求。在微管微纜施工過程中，常見的大型儀器有微管氣吹機、微纜氣吹機以及空氣壓縮機。氣吹機利用氣流效應，讓高速氣流在管道內產生的強大拖拽力實現微管與微纜的敷設。微管微纜施工過程中除了使用常見的大型器材外，還需要多種輔件的配合以實現微管的分歧、接續以及防水等系列操作。常見的相關輔件有直接頭、防水接頭、變徑接頭、堵頭、倒盤器、微纜接頭盒以及微纜盤留盒等。

2 微管微纜技術先進性及效益性分析

2.1 微管微纜技術先進性分析

微管微纜技術的采用，相較以往傳統管道及光纜的施工技術、建設周期、降本增效能力以及承載業務能力等多方面而言，具有極大的優勢與先進性，具體主要體現在以下幾個方面[6,7]。

一是管道利用率高。采用傳統管道方式，一根管道僅容納一根光纜或者幾個子管。而采用集束微管及微纜技術，可在一個管道中氣吹布放多根微型光纜，管道利用率提高數倍。在同等數量的管孔條件下，微纜的敷設芯數較普通光纜而言擴大了4～5倍。二是綜合造價低。由于微管微纜技術具有“一管多纜”的特性，使其具備較高的管道利用率，這些特性使得其整體綜合造價相較普通管道及光纜技術而言會大幅降低。測算結果表明，高速公路場景下，微管微纜技術比普通光纜每芯公里成本下降28.8%。三是建設周期短。由于微管和微纜的重量輕且彎曲性能好，采用氣吹技術布放微纜或微管時，速度可達60 m/min以上，其施工效率為普通光纜的9～10倍。

2.2 微管微纜技術效益性分析

為探究高速公路場景下微管微纜技術的效益性，接下來將針對高速公路場景下的微管微纜技術與普通管道及光纜技術在成本造價、投資效益及施工效益方面進行對比分析。

2.2.1 成本造價對比分析

普通光纜采取1根硅芯管和1根144芯普通光纜的建設模式。總成本=管道建設費+材料費+施工費=44 000+6 130+5 934=56 064（元）。總芯數 = 管孔數×單根光纖芯數=1×144=144（芯）。每芯公里綜合成本=總成本/總芯數=56 064/144≈389（元/芯）。

微型光纜采取1根硅芯管(含4根微管）和4根96芯氣吹微纜的建設模式。總成本=管道建設費+材料費+施工費=44 000+38 200+24 736=106 936（元）。總芯數=管孔數×單根光纖芯數=4×96=384（芯）。每芯公里綜合成本=總成本/總芯數=106 936/384≈278（元/芯）。

普通光纜和微型光纜在高速公路場景下造價成本的詳細測算過程請參如表1所示。

表1 高速公路場景下方案造價成本對比

通過上述比較可以看出，在高速公路場景下，采用微管微纜技術的總投資較采用普通管道及光纜技術而言，每芯公里綜合成本將有效降低389-278=111（元/芯）。

2.2.2 投資效益對比分析

普通光纜的1孔φ40/33 mm硅管中一般可放置1根96芯或144芯普通光纜。微型光纜的1孔φ40/33 mm硅管中一般可以可放置4～5根10/8 mm微管，每根微管又可利用氣吹法相應敷設1根96芯光纜，即1孔φ40/33 mm硅管中可氣吹4～5根96芯微纜。

通過上述比較可以看出，在同等數量的管孔條件下，微纜的敷設芯數較普通光纜而言擴大了約4～5倍，光纖芯數的提升將為往后大批量業務的開通提供保證，并大幅提高后期的投資效益率。

2.2.3 施工效益對比分析

普通光纜施工過程中，平均每80 m需要建一個人/手井，平均每千米要建設12個人/手井。光纜牽引敷設1 km至少需要3 h，施工效率約為0.33 km/h。微型光纜施工過程中，平均每500 m建一個人/手井，平均每千米建設兩個人/手井。氣吹微纜方式施工1 km只需 20 min左右，施工效率為 3 km/h。

通過上述比較可以看出，微型光纜不僅在施工投資成本及施工復雜度上遠小于普通光纜，而且在施工效率上，微型光纜的施工效率為普通光纜的9～10倍。因此，從成本造價、投資效益以及施工效益上看，采用微管微纜微技術的效益性遠高于采用普通光纜的方案。

3 微管微纜技術推廣性研究

3.1 應用場景推廣

由于微管微纜技術具有管道利用率高、施工方式簡單高效以及彈性擴容能力高等一系列優點，其不僅可以適用于高速公路場景，還能適用于骨干網、城域網、接入網等場景[8,9]。本文接下來將列舉幾個可將微管微纜技術進行后續推廣的具體場景，供讀者參考。

一是無法新建普通管道的特殊場景，當城區建設沒有管道且無法開挖建設時，可通過集束管采用路槽敷設氣吹光纜。二是隧道場景，沿隧道壁掛敷設一根4×12/10 mm的集束管，集束管內每根微管可敷設1根144芯光纜，光纖芯數共576芯。隧道分歧點少，距離長，氣吹微纜一次性可氣吹1 km以上，提高了施工效率，降低了綜合成本。三是采用傳統PVC管道敷設微管微纜場景，郊區中心機房至干線段的線路分歧點少，平均每千米1～2個人/手井，而氣吹微纜一次性可氣吹1 km以上，一方面可提高施工效率，另一方面可節省建造成本。

3.2 施工經驗推廣

基于前期微管微纜相關項目的工程經驗積累，本文接下來將結合以往施工經驗，針對后續微管微纜施工過程給出以下幾點施工建議[10]。

一是由于微管管孔的利用率受現有管道管孔的形變狀態所影響，因此在施工過程中應保證現有管道的建設質量，減少現有管道管孔形變的產生。二是微纜直徑小、重量輕、機械強度低，容易因外部因素受損，需謹慎施工，且設置明顯標識標牌，避免微纜意外損傷。三是由于進行氣吹微纜施工時對施工人員的專業性要求較高，因此在施工前必須對施工人員進行專業化培訓，了解施工規范，掌握施工技巧，學會氣吹設備等儀器的使用等。四是當施工過程中沒有配套的微纜接頭盒時，必須要采用普通光纜接頭盒進行接續。由于普通接頭盒進線孔經較微纜纜經偏大，因此建議在接續過程中采用特定橡膠堵頭材料將微纜固定在接頭盒進線孔中，增加接頭盒進線孔與微纜之間的壓力，讓微纜在接頭盒內能更好的固定。

4 結 論

本文通過對比分析微管微纜技術與普通管道光纜技術在高速公路場景下的先進性和效益性，證明了微管微纜技術在高速公路場景下應用的可能性和有效性，并針對后續其他應用場景和施工經驗兩個方面進行了推廣分析。相信未來光纖傳輸網絡在微管微纜的加持下，能更好地保證數據傳輸效率及客戶用網質量，靈活滿足傳輸網絡實時擴容需求，大幅促進我國現代化通信事業的發展。