低時(shí)延高鐵干線光纜的建設(shè)與維護(hù)模式研究

陶 卓

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)是面向傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，在建設(shè)過程中未充分考慮時(shí)延要求，已不能滿足時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)的需要。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，云業(yè)務(wù)、電子交易/金融類行業(yè)用戶、4K/8K高清及虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）等高吞吐量業(yè)務(wù)、5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承載等業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延提出了苛刻的要求。DC間時(shí)延過長，同步操作導(dǎo)致性能下降，只能進(jìn)行異步備份，將嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延性能越來越重要，時(shí)延成為專線業(yè)務(wù)選擇網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因素[1-3]。

基于光網(wǎng)絡(luò)時(shí)延構(gòu)成的量化分析，光纖傳輸時(shí)延占據(jù)光網(wǎng)絡(luò)電路時(shí)延的90%以上。對(duì)于長途干線傳輸網(wǎng)絡(luò)來說，光纖引入的時(shí)延占比最大，是優(yōu)化時(shí)延的重中之重。每減少1 km的路由距離，業(yè)務(wù)雙向傳輸時(shí)延將減少10 μs。因此，非常有必要對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和低時(shí)延業(yè)務(wù)需求進(jìn)行深入分析，從而進(jìn)一步研究光傳送網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延優(yōu)化方案，以更好地滿足業(yè)務(wù)的需求。

1 與傳統(tǒng)建設(shè)模式對(duì)比

干線光纜的常規(guī)敷設(shè)方式為沿高速、國道新建管道或租用高速管孔，或采用直埋、新建架空桿路。若采用租用高速鐵路槽道的方式建設(shè)，工程的進(jìn)度、質(zhì)量等顯著提高，表1描述了干線光纜線路工程各建設(shè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 高鐵光纜搭建流程

建設(shè)流程：正式發(fā)函給高鐵產(chǎn)權(quán)方提出建設(shè)需求→高鐵產(chǎn)權(quán)方組織多方對(duì)接會(huì)→簽訂設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、維護(hù)單位意向書→設(shè)計(jì)單位勘察設(shè)計(jì)→高鐵產(chǎn)權(quán)方組織預(yù)會(huì)審→設(shè)計(jì)文件報(bào)鐵路局→鐵路局組織會(huì)審→通過設(shè)計(jì)方案，簽發(fā)會(huì)審紀(jì)要→簽訂設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、維護(hù)合同→采購甲供材，并送高鐵方認(rèn)可的第三方檢測(cè)中心檢測(cè)→施工單位編制施工組織方案報(bào)甲方和鐵路方→組織施工→施工驗(yàn)收→運(yùn)行。

注意事項(xiàng)：

（1）需把握高鐵的建設(shè)時(shí)機(jī)，一般要求靜態(tài)驗(yàn)收前完成施工，最好跟隨高鐵自有通信光纜同步實(shí)施；

（2）工程各參建單位應(yīng)符合鐵路建設(shè)要求；

（3）敷設(shè)在高鐵槽道中的光纜需滿足高鐵建設(shè)方的技術(shù)指標(biāo)要求，因此光纜采購前需確定光纜技術(shù)指標(biāo)；

（4）高鐵通道占用費(fèi)參考《關(guān)于中國移動(dòng)通信公司在鐵路用地范圍內(nèi)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的意見》（鐵運(yùn)〔2008〕184號(hào)）。

表1 干線光纜建設(shè)方式對(duì)比表

3 高鐵光纜敷設(shè)要求

高鐵主體部分光纜采用槽道敷設(shè)的方式，受槽道尺寸和槽道內(nèi)其他線纜共存情況的影響，在光纜和接頭材料選擇、預(yù)留、接頭固定和OA站選址上都和其他干線光纜的要求有所不同。根據(jù)高鐵產(chǎn)權(quán)方要求，一般選擇GYTZA53型號(hào)的光纜，選擇專用減震的接頭盒，同時(shí)在槽道內(nèi)預(yù)留“S”蛇形彎。此外，采用沙袋或槽道接頭盒專用固定支架輔助進(jìn)行接頭盒的固定。

3.1 高鐵槽道設(shè)置

（1）設(shè)置于鐵軌兩側(cè)，每側(cè)均分為強(qiáng)電槽道和弱電槽道，距離鐵軌約2.5 m，弱電槽道寬為350 mm，與強(qiáng)電槽道通過混凝土隔墻分割，隔墻厚度約為40 mm。槽道上方采用高強(qiáng)度輕質(zhì)復(fù)合鋼纖維蓋板覆蓋。

（2）安裝于高鐵高架外側(cè)、采用SMC材質(zhì)的架空封閉槽道，槽道寬度約300 mm，深200 mm。光纜直接敷設(shè)于弱電槽道內(nèi)。

3.2 專用接頭盒

采用高鐵專用的防震接頭盒，防震光纖收容盤用于混凝土槽道內(nèi)的接頭安裝，避免列車高速運(yùn)行引起的震動(dòng)，進(jìn)而造成接頭盒緊固件松動(dòng)影響氣密性、光纖熔接部位損耗變大乃至通信中斷。受高鐵槽道空間限制，一般接頭盒最大支持288芯光纜的接續(xù)。

3.3 接頭盒固定

使用沙袋或槽道接頭盒專用固定支架輔助固定，對(duì)接頭盒位置進(jìn)行有效固定和保護(hù)，防止振動(dòng)對(duì)光纖造成機(jī)械損傷。

3.4 光纜預(yù)留

因槽道寬度和深度有限，光纜無法在滿足彎曲半徑的情況下做常規(guī)預(yù)留，預(yù)留應(yīng)使用“S”蛇形彎，不得使用“8”字型。光纜在槽道中應(yīng)用尼龍?jiān)鷰Ы壴潭ㄔ诓鄣酪粋?cè)，每500 m預(yù)留“S”蛇形彎，預(yù)留長度為3～5 m。接頭兩側(cè)不少于8 m預(yù)留。

3.5 橋梁段光纜引下

橋梁地段光電纜引下應(yīng)安裝不小于2 mm厚熱鍍鋅鋼槽防護(hù)，鋼槽應(yīng)固定在橋墩上，橋梁引下處設(shè)置排水轉(zhuǎn)彎半徑收容箱，鋼槽內(nèi)應(yīng)間隔不大于2 000 mm設(shè)置光電纜固定綁扎橫撐，橋墩底部砌筑2 500 mm高沙磚防護(hù)圍樁。

4 高鐵OA站設(shè)置

4.1 OA站設(shè)置思路

常規(guī)干線光纜采用縣級(jí)核心機(jī)房設(shè)置光放站，路由距離長，時(shí)延大。高鐵干線光纜采用就近設(shè)置光放站的方式或租用高鐵機(jī)房設(shè)OA站，就近設(shè)置可大大縮短干線光纜路由長度，有效降低雙向時(shí)延。這兩種光放站的設(shè)置方案對(duì)比如表2所示。

4.2 OA站選取步驟

（1）根據(jù)中繼距離畫圈。根據(jù)光放站間距要求，每隔80 km在主干路由上選擇一圓點(diǎn)，以10 km為半徑畫一圓圈區(qū)域。

表2 OA站設(shè)置方式對(duì)比表

（2）根據(jù)機(jī)房級(jí)別篩點(diǎn)。在圓圈區(qū)域內(nèi)，篩選出綜合業(yè)務(wù)接入機(jī)房及以上級(jí)別的站點(diǎn)作為光放站的備選站點(diǎn)，該備選站點(diǎn)須有獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)。

（3）根據(jù)機(jī)房條件選點(diǎn)。對(duì)比篩選出的站點(diǎn)，綜合考慮接入距離、路由穩(wěn)定性、機(jī)房面積及機(jī)房環(huán)境等因素，選取最優(yōu)的機(jī)房作為光放站點(diǎn)。

（4）對(duì)選取的機(jī)房通過改造，使其達(dá)到干線機(jī)房的維護(hù)要求。

5 高鐵光纜維護(hù)模式

5.1 鐵路通信站代維

與路局通信維護(hù)站簽訂光纜代維合同，約定維護(hù)界面以高鐵引下人手孔為界，高鐵主線由鐵路維護(hù)公司代維，引接段由運(yùn)營商自行維護(hù)。鐵路通信維護(hù)部門對(duì)于鐵路專網(wǎng)光纜的維護(hù)內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)和周期與干線要求基本一致，公網(wǎng)搭建光纜執(zhí)行相同的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

鐵路的維修天窗期為晚上12點(diǎn)至次日4點(diǎn)間，“行車不上道，上道不行車”。天窗不是每天都有，依據(jù)年度、季度的檢修計(jì)劃安排。鐵路通信班組對(duì)于鐵路通信線路、電纜和通信桿路按照大修、中修、維修三個(gè)修程進(jìn)行維護(hù)。

大修是根據(jù)設(shè)備使用期限，為提高通信質(zhì)量和容量擴(kuò)充，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全面徹底地整修或更換。通信線路的大修年限為20年。

中修是按照一定周期集中進(jìn)行的提高通信設(shè)備、設(shè)施強(qiáng)度與性能的維護(hù)工作。鐵路通信線路的中修周期一般為7年，對(duì)處于易腐蝕的環(huán)境，可酌情縮短中修周期。原則上按區(qū)段連續(xù)進(jìn)行。

維修是指按時(shí)執(zhí)行維護(hù)計(jì)劃，充分利用網(wǎng)管及監(jiān)測(cè)設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題和故障隱患；保持設(shè)備完好，保證設(shè)備性能及功能符合指標(biāo)要求。維修包括日常檢修、集中檢修和重點(diǎn)整修。

5.2 各地市主動(dòng)維護(hù)

高鐵光纜須著重做好備纖測(cè)試，做好故障的主動(dòng)預(yù)防，同時(shí)對(duì)于高鐵光纜出現(xiàn)纖芯中斷的故障，應(yīng)急預(yù)案可考慮如下。（1）對(duì)于個(gè)別纖芯故障，通過高鐵光纜中其他正常纖芯進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度，同時(shí)敦促代維單位按合同條款，盡快完成故障點(diǎn)搶修。（2）對(duì)于所有纖芯故障，通過其他路由光纜進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度，同時(shí)敦促代維單位按合同條款，盡快完成故障點(diǎn)搶修。

6 高鐵光纜優(yōu)勢(shì)

6.1 高鐵光纜降低時(shí)延

高鐵與高速、國道相比，路由最為短捷，并通過就近設(shè)置OA站，大大縮短了光纜長度，降低了光纖引入的時(shí)延。表3為高鐵光纜較常規(guī)方式敷設(shè)長度對(duì)比表。

表3 高鐵光纜較常規(guī)方式敷設(shè)長度對(duì)比表

從表3可看出，高鐵光纜較高速光纜縮短約11%的光纜長度。

6.2 高鐵敷設(shè)縮短工期

以某項(xiàng)目為例，利用高鐵槽道265 km搭建干線光纜，光纜于2011年5月20日敷設(shè)，同年6月25日完工，而正常情況下265 km的自建管道光纜工程一般至少需要2年才能完成。與高速相比，高鐵光纜縮短了協(xié)調(diào)周期，租用高鐵槽道節(jié)約了新建管道所需的大量工期。

6.3 高鐵敷設(shè)節(jié)省維護(hù)費(fèi)用

高鐵光纜采用鐵路統(tǒng)一代維，同時(shí)，高鐵的高可靠性，節(jié)省了大量搶修、巡線、看護(hù)及光纜遷改等成本。

7 結(jié) 論

高鐵光纜須嚴(yán)格做好備纖測(cè)試，做好數(shù)據(jù)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)分析、處理。受高鐵施工天窗限制（晚12點(diǎn)至早4點(diǎn)），高鐵光纜的維護(hù)時(shí)限不能滿足目前運(yùn)營商的干線維護(hù)要求，可能會(huì)出現(xiàn)無法及時(shí)修復(fù)故障的情況，需提前準(zhǔn)備纖芯調(diào)度預(yù)案。

利用高鐵設(shè)施敷設(shè)干線光纜的機(jī)會(huì)稍縱即逝，受高鐵安全管控要求，在已投產(chǎn)高鐵上敷設(shè)光纜的可能性基本上不存在，光纜必須隨高鐵施工同步敷設(shè)。

高鐵光纜必須從指定橋墩引下，因此中繼站和引接路由的選擇可能會(huì)受一定限制。目前，高鐵路由周邊城市較為發(fā)達(dá)，可選站點(diǎn)較多，因此影響有限。

高鐵槽道作為一種新的干線光纜建設(shè)方式，在做好減震技術(shù)設(shè)計(jì)的同時(shí)，結(jié)合維護(hù)要求，與鐵路信號(hào)維護(hù)單位簽訂代維協(xié)議，是一種相對(duì)理想的建設(shè)方案。