电信运营商租用高铁槽道敷设干线光缆可行性分析

摘  要：数字经济高速发展，数据存储、计算和应用提升，低时延、安全、绿色集约应用对干线光缆路由提出更高要求，四川是全国唯一有五种地形省份，蜀道建设困难，省内干线光缆建设降低时延困难，与蓬勃建设的高速铁路等同槽道敷设对降低时延有很大促进作用。

关键词：高铁;槽道敷设;省级干线

引言：

随着5G时代的来临，数字经济蓬勃发展，构建现代化经济体系、实现高质量发展，网络支撑作用不断凸显，对网络低时延的要求明显提高。电信运营商的干线光缆建设若利用高铁槽道敷设光缆和租用高铁光纤承载传输，对提高光缆可靠性、降低网络时延具有非常大的优势。

一、干线光缆结合高铁组网的可行性分析

1、全国高铁网规划

根据国家发改委《中长期铁路网规划》，可以看到我国高铁规划形成八横八纵。近中期规划：五纵六横七连线，从2010年起至2040年，用30年的时间，将全国主要省市区连接起来，形成国家网络大框架。远期规划：八横八纵，从2040年起到2100年前全部建成。实现东部加密、西部连通成网（即连通西部主要交通枢纽），连接全国主要交通节点城市和旅游景点，使西部地区主要城市可通达任何沿海省区。

从高铁网的规划可以看出，完全可以利用高铁网络推动电信运营商干线光缆网络的进一步完善，形成主要区域的多路由通道和光缆的通道切换。同时建设周期可以极大缩短。

2、工程建设难度的分析

（1）新建高铁同步建设光缆。

该类通信光缆建设完全受制于高铁的完工周期计划，以及高铁四电集成的施工安排。由于高铁线路新建周期很长，且运营商不可控，基本上只有依托与高铁的通信系统一起实施。

（2）高铁既有线新建光缆。

该类通信光缆建设实现周期比新建高铁相对快捷。但施工受多种安全因素影响，其施工必须在“天窗”点，单次计划施工最多240分钟（凌晨0-4点），需多组作业组同时施工，施工协调难度相对较大。需铁路段协商管理，基本上也只能由铁路专门的电气工程公司进行施工，且需要合理的计划安排和周密的施工部署。

由于高铁既有线建设年限、工艺技术、地形条件等不同，导致了不同铁路段新建光缆需解决的问题差异很大。工程需成立安全防护组、放线组、光缆敷设组、应急处置组等多个工作小组，各小组要求分工明确，职责清晰;为保障高铁和施工作业的完全，必要时还需要配置驻站防护员，并由驻站联络员与光缆作业组进行联系。例如，高铁曾在既有线敷设光缆40条公里，就涉及过轨2公里，电缆沟开挖3公里，盖板整治20公里等多种问题情况。

高铁既有线施工效率也有较大差异。例如，较顺利的情况下，单作业组每天敷设2公里的速度，一般計划240分钟，光缆敷设效率处于可控的理想状态，可缩短为180分钟。根据成蒲线铁路通信施工情况，通信专业200人同时施工赶工情况下，可实现一个天窗点敷设光缆30公里。

另外，在较难的情况下，曾有施工线路长度为16.5公里，就出现了涉及过轨较多、原有槽道堵塞、夜间施工多、上道作业人员多（80人）、铁路高架桥长（8公里长）、工期紧张等问题。

3、增加省级干线光缆建设成本

根据铁路总公司规定，高速铁路红线内施工需要缴纳“一次性接入费”，2008年中国移动与中国铁路总公司签署协议标准是10000元/公里。

高铁新建光缆采用铠装阻燃光缆，比普通通信光缆造价高。

高铁租用费用预计高于高速公路等。

4、对时延缩短的作用

从缩短路由分析，时延降低较明显。以成都重庆间、成都贵阳间路由为例：

成都重庆间采用高速铁路敷设光缆时延，较目前在网运行的成渝架空光缆低0.63ms，降低29%，符合全网降低时延的要求。

成都贵阳间采用高速铁路敷设光缆时延，较目前在网运行的成渝贵架空光缆低.0.97ms，符合全网降低时延的要求。

二、高铁通行时震动对光缆的影响分析

1、震动对色散的影响分析

由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因群速度不同互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤的色散是引起光纤带宽变窄的主要原因，光纤带宽变窄会限制光纤的传输容量，同时，也限制了光信号的传输距离。

高铁沿线敷设光缆对光缆色散的主要影响为，高铁产生的震动会引起光纤的双折射特性发生改变，造成光纤新的各向异性。但高铁线路本身已经采用了各类减震技术，线路震动本身较小;同时，现有的光缆制造技术已十分完善，光缆本身的机械特性已经能应对各种复杂外部环境，光缆自身对震动的隔绝作用也十分明显，根据工程经验初步判断，高铁沿线的震动对光缆的色散应该影响很小，不会引起整个传输系统性能的劣化。

2、震动对光缆衰减的影响分析

造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。

当光从光纤的一端射入，从另一端射出时，光的强度会减弱。这意味着光信号通过光纤传播后，光能量衰减了一部分。这说明光纤中有某些物质或因某种原因，阻挡光信号通过。这就是光纤的传输衰减。只有降低光纤衰减，才能使光信号畅通无阻。光纤衰减大致可分为光纤具有的固有衰减以及光纤制成后由使用条件造成的附加损耗。

高铁沿线敷设光缆对光缆衰减的主要影响为，高铁产生的震动可能会对采用填砂方式敷设的光缆产生挤压，造成光缆产生微小弯曲，引起衰耗增加;对于未采用填砂方式敷设的光缆，高铁产生的震动可能会造成沿途光缆的活动接头产生松动，引起衰耗增加。但这些影响均可通过规范施工工艺等方式予以解决，不会大面积影响传输网络整体性能。

三、四川及周边高铁对租用光缆的相关要求

前期与高速铁路建设单位进行过接触，其要求极其苛刻，提出根据《铁路安全管理条例》（中华人民共和国国务院令第639号）的规定，高速铁路范围内的设计、施工和维护均只能由铁路部门实施。主要要求如下：

根据《铁路安全管理条例》的规定，路网范围内的设计、施工须持有铁路电气化相关资质的单位承接，非通信勘察、设计、施工资质，因此租用槽道敷设光缆必须由持有铁路电气设计和施工资质的单位承接。

保证铁路运行安全，运营商维护人员不能进入铁路红线区，即使光缆产权属运营商，也只能由铁路电务维护人员代维;

租赁高速铁路槽道敷设光缆后，只能交由铁路电务段代维。根据铁路总公司指导意见，其维护费用按皮长公里计费，每皮长公里代维费每公里超过一万元/年。

出现障碍后，铁路部分根据高铁运行窗口期安排进入作业，非窗口期禁入。由铁路电务段代维光缆出现故障后，紧急情况提交书面报告后一周内批复，非紧急情况提交书面报告后，两周后批复。

四、论述总结

1、利用高速铁路敷设干线光缆降低时延明显

高铁建设中，逢水架桥、遇山隧道，路由距离长度优势胜于高速公路，更胜于架空、直埋等傳统建设方式，对降低光缆链路时延有最大优势。

2、建设投资会显著增加

根据前面的分析，综合光缆造价、租用高铁槽道费用、局站建设及后期铁路代维等费用，沿高速铁路敷设光缆成本较现有方式更高，投资更大。

3、维护障碍抢修时间不可控，完全受控于高铁方

高铁存在着通信系统维护天窗时段短，维护周期需按铁路的周期进度计划，以及抢修障碍协调周期长等问题。

4、建设存在的其他问题

新建高铁时建设光缆：一般需与高速铁路建设同步，高铁建设周期非常长，光缆建设时间不可控。

在网运营高铁建设光缆：需铁路段协调难度大，基本由铁路专门负责实施，需采取多种安全、施工和管理措施，并只能在“天窗”点实施，施工时间段短，工期紧。

参考文献：

[1]王加强、岳新全、李勇 《光纤通信工程》 北京邮电大学出版社

[2]中国铁路总公司《高速铁路通信工程施工技术规程》

[3]中国铁路总公司 铁总运〔2015〕322号 《高速铁路信号维护规则》中国铁道出版社

作者简介：

刘劲，本科，工程师，成都新网电子系统工程有限公司高级项目经理，具有20多年通信干线光缆网建设管理经验。