王德清（公安縣電力局，湖北省，荊州，434300）
摘 要：通過對電力網(wǎng)資源的開發(fā)利用，產(chǎn)生一個依附于電力網(wǎng)本體的通信網(wǎng)，實現(xiàn)“四網(wǎng)合一”的寬帶接入夢想，同時催生出一個全國最大的公共傳輸網(wǎng)絡運營新型產(chǎn)業(yè)。
關鍵詞：電力網(wǎng)資源的再開發(fā)、再利用、再造福人類。
電力網(wǎng)作為電能輸送的專用網(wǎng)絡，是國家基礎網(wǎng)絡之一。其網(wǎng)絡的建設質(zhì)量、機械強度、路權(quán)通道、安全經(jīng)濟技術指標等都是經(jīng)過反復論證合理優(yōu)化的。它的覆蓋面之廣、容量之大是任何網(wǎng)絡都不能相比的。所以，這樣的電力網(wǎng)就是一種優(yōu)質(zhì)的不可多得的資源。如果對這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡資源（桿塔、導線、溝道、路由、通道、路權(quán)及其它金具材料等）進行充分的開發(fā)和利用，毫無疑問它將成為全社會的一個公共傳輸網(wǎng)絡。這一網(wǎng)絡資源可以說是一座待開發(fā)的“金礦”。
因此，全世界都在關注這一網(wǎng)絡資源，科學家們近幾年來一直在“整它”。像日本、德國、美國、以色列、韓國等發(fā)達國家己進行了數(shù)年的研究，我國也在此行列之中。大家為什么一直不遺余力的研究電力線網(wǎng)絡的再開發(fā)再利用技術，就是因為電力網(wǎng)這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡資源除了能給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的工作生活及全社會輸送強大的電能外，它還能同時作為一個十分優(yōu)質(zhì)的、且有很好各項指標的、高速寬帶通信網(wǎng)絡的基礎設施。如果真正做到了電力網(wǎng)的物盡其用，那么人類社會的信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡化建設就會更加高速、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)。同時會因此帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。所以，全世界都特別關注這一巨大而優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡資源，他們正在利用科學技術欲使電力網(wǎng)資源再次造福人類。
也就在這項技術攻關的特別歷史時期，國家知識產(chǎn)權(quán)局于2001年12月14日和2002年1月25日對兩項網(wǎng)絡新材料實用新型技術授予專利權(quán)。還有一項“四網(wǎng)合一”的寬帶接入技術發(fā)明專利，己于2002年2月1日初審合格，現(xiàn)己進入實質(zhì)審查程序。這三項技術是：“復合型電力傳輸導線”實用新型專利技術，“室內(nèi)外光纖復合電力線”實用新型專利技術及“電力、電信、電視和互聯(lián)網(wǎng)四網(wǎng)復合型寬帶接入傳輸網(wǎng)”發(fā)明專利技術。下面就如何利用這三項專利技術對電力網(wǎng)資源進行全面的科技開發(fā)和利用做出敘述：
這個系列方案的主要思想是：
雖然，世界范圍內(nèi)幾年來的研究有了很大的進展，很多機構(gòu)和公司都推出了各自先進的電力線通信技術（英文Power Line Communication），簡稱PLC，也就是我們一般所說的用電力線上網(wǎng)。電力線上網(wǎng)，實際上就是利用電力線載波通信技術和電力線的接戶功能來實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡化傳輸。但這種方式從傳輸媒質(zhì)上來講，與電話線上網(wǎng)并沒有區(qū)別，都是利用金屬導線作為傳輸媒質(zhì)，不同的只是兩者所適應的傳輸頻率不同(PLC一般為1.7~30MHz)。而電力線上網(wǎng)除了其它技術難題外，還有兩大問題始終得不到根本性的解決，一是無屏蔽措施的電力線在傳輸高頻電信號時會像發(fā)射天線一樣對空間產(chǎn)生高頻電磁輻射，二是他與電信網(wǎng)的銅絞線一樣存在“最后一公里”或者“最后一百米”問題。盡管一些研究資料稱：電力線上網(wǎng)最高理想速度可達到每秒2兆比特，比ISDN方式快30倍。一些國家還語出驚人：電力線上網(wǎng)最高的理論速度可達每秒200兆比特。但也有資料指出：現(xiàn)在所有關于電力線上網(wǎng)速度的研究數(shù)據(jù)，都只是一種理論值，而且指的是一種共享的帶寬，如果將這些資源分配到每一個具體的用戶桌面，就成了窄帶的概念。有消息稱：包括西門子公司在內(nèi)的多家國際化大公司最近突然宣布，擱置電力線上網(wǎng)項目的研究開發(fā)。據(jù)說是因為電力線上網(wǎng)不能實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。電力線上網(wǎng)就是銅線上網(wǎng)，在銅線上不可能無限制的提升傳輸數(shù)據(jù)通訊容量的潛能。所以，目前眾說紛紜的電力線上網(wǎng)技術，要想進入實用化、產(chǎn)業(yè)化還有較長的路要走。在我國現(xiàn)有技術條件下實現(xiàn)電力線上網(wǎng)，很難解決電網(wǎng)負荷多變、諧波干擾以及其它電磁信號和數(shù)據(jù)傳輸信號之間的互相干擾問題。有一份資料說：德國無線電愛好者對電力線上網(wǎng)的電磁幅射問題憂心忡忡，并在互聯(lián)網(wǎng)上制作了“反對電力線上網(wǎng)”的主頁。而且西方一些國家的法律，也對此做了相關限制性規(guī)定。日本總務省于7月31日召開了第5次“電力線傳輸通信設備研究會”，并對緩和電力線高速通信(PLC)限制議案做出了最終結(jié)論。結(jié)論是，在目前的PLC調(diào)制解調(diào)器及電力線的前提下，對數(shù)Mbit/秒以上的高速PLC所需頻率進行商業(yè)開放存在困難，但是如果是用于試驗目的，將根據(jù)具體情況而定。等等。
因此，本技術方案就是繞過用純電力線上網(wǎng)這個還看不到前景和希望的技術方案，考慮用成熟的工業(yè)技術，將光纖和傳統(tǒng)的電力線復合成一種既能傳輸電能，又能傳輸電信、電視和因特網(wǎng)信號的新型導線，并充分利用電力網(wǎng)的桿塔、溝道、走廊、線纜、路權(quán)路由等特別優(yōu)質(zhì)的資源，將傳統(tǒng)的電力網(wǎng)改造成全社會共享的覆蓋面最大的帶寬十分理想的復合型電力、通信公共傳輸網(wǎng)。
這項技術方案的可行性依據(jù)是：
──電力網(wǎng)、電信網(wǎng)、電視網(wǎng)和因特網(wǎng)這四個網(wǎng)的接入網(wǎng)即入戶網(wǎng)驚人的相似。其中因為有無所不在的電力線，入戶量最大的是電力配電網(wǎng)絡，此外，通電是使用其它三個網(wǎng)絡的基本條件。在我國，用戶家里可以沒有5類線，可以沒有CABLE，也可以沒有雙絞線，也可以沒有DDN，但是誰都不能離開電力線。電力網(wǎng)是最基礎的網(wǎng)絡，它的規(guī)模之大，是任何其他網(wǎng)絡不可比擬的。據(jù)悉，我國目前固定電話用戶已超過1.79億，但用電用戶已接近10億戶之巨。假如以電線來構(gòu)架互聯(lián)網(wǎng)絡將比現(xiàn)在敷設光纖的方式節(jié)省大量的人力和物力。因此，完全可以利用配電系統(tǒng)現(xiàn)有網(wǎng)絡資源和一根復合型導線，將四個網(wǎng)絡合并成一個依附于電力網(wǎng)的復合型傳輸公網(wǎng)。
——經(jīng)反復論證，這種復合型傳輸網(wǎng)絡的拓樸結(jié)構(gòu)，完全可以做到有機重合。且與現(xiàn)有的其他網(wǎng)絡技術完全兼容，可以同步發(fā)展，互相融合。
“四網(wǎng)融合”是網(wǎng)絡基礎建設發(fā)展的必然趨勢，網(wǎng)絡線路的架設、運行、維護、管理完全可以一次性同步完成，它的最大特點是大大的節(jié)約了資源（如人力、物力、財力、時間等）。對這樣的信息高速公路的營運管理如果像交通高速公路一樣的話，所有的網(wǎng)絡（信息）運營商就會像交通運輸商一樣買信息高速公路的門票上路。
──可以真正解決困擾人們的信息高速公路“最后一公里問題”。其實，解決從互聯(lián)網(wǎng)的主干網(wǎng)到用戶桌面的一公里瓶頸現(xiàn)象，最佳的方案即是光纖入戶。這個方案之所以遲遲不能實現(xiàn)，并不是技術問題，而是投資額巨大和利用率較低，暫時是一種大馬拉小車的超豪華方案。但如果利用電力復合型公共傳輸網(wǎng)使光纖入戶，就可能節(jié)省整個光纖入戶網(wǎng)絡的投資，而僅僅是將原來的電話線換成一根一線多用的復合導線而己。據(jù)多方面預測，將來的全光信號傳輸網(wǎng)的成本要低于電信號傳輸網(wǎng)，隨著技術的不斷進步，這種性價比差別會越來越大。
這種入戶方案最高的帶寬均可做到1000M以上，頻帶的最低限也比ADSL方式高100倍，并為將來實現(xiàn)寬帶“流媒體”技術預留了一個切實可行的物理網(wǎng)絡平臺。使互聯(lián)網(wǎng)真正實現(xiàn)高速、互動、個性化三大基本要素。
──光傳輸和電能傳輸屬于兩種不同類型的傳輸方式，不會產(chǎn)生對抗性電磁干擾；同樣，光纖和電力線屬于兩種不同類型的導體，兩種材料復合在一起無需考慮電力傳輸和光傳輸?shù)南嗷ソ^緣問題。同時光信號的傳輸也不會和其它電磁信號相互干擾。
為了充分地開發(fā)和挖掘電力網(wǎng)資源這座待開發(fā)的“金礦”，必須將電力網(wǎng)改造成復合型公共傳輸網(wǎng)，要想獲得這樣的公共傳輸網(wǎng)，必須要有新的網(wǎng)絡材料。大家都知道要將電力和光信號造福于人類，其中一個很重要的工作就是要解決輸送（傳輸）的問題。只有有了電力傳輸導線，發(fā)電廠、變電站及所有的電氣設備才有意義。只有有了光纖，光收、發(fā)設備，光電子器件及所有的大小計算機，所有的數(shù)據(jù)信息才能真正發(fā)揮它們的作用。所以，新型的網(wǎng)絡傳輸材料是大家都關心的事情，“最后一公里”銅線瓶頸還沒得到全面解決，緊接著“一百米”甚至“幾十米”的問題又擺在大家面前。可見傳輸媒質(zhì)（導線）的絕對重要性。所以，本技術研制的光電復合導線新材料使復合型公共傳輸網(wǎng)的實現(xiàn)成為決定性的可能。
復合型傳輸公網(wǎng)的架構(gòu)是：
我國的110kV及以上高壓輸電線路隨著大電網(wǎng)的互連，正在分步實施光纖復合型架空地線改造工程。這一項目被稱OPGW（Optical Fiber Overhead Grounding Wire）方案。盡管OPGW的初衷，是對電力通訊配置手段的升級，但隨著全國電力聯(lián)網(wǎng)加速，這一方案將會催生一個依附于全國電力聯(lián)合網(wǎng)的全國電力光環(huán)網(wǎng)。
我們將經(jīng)過OPGW改造后的電力骨干網(wǎng)定義為復合型電力公共傳輸網(wǎng)的主干網(wǎng)。
同時，將10kV電力線其中的B相線路，改造為光纖復合型電力傳輸導線OFOW（Optical Fiber Overhead Wire），并將其作為復合型公共的接入網(wǎng)首端。將380V低壓線路的零線改造為光纖復合電力傳輸導線OFOW，并將其作為接入網(wǎng)的中繼線。將220V電力線的零線改造為不需承力的室內(nèi)外光纖復合電力線OFW（Optical Fiber Wire），并將其定義為接入網(wǎng)的入戶端。
10kV電力線路在傳輸電能的同時，將通過OFOW方式分離出來的光信號，經(jīng)過復合導線的無源光分合器分離后按一種直復分配方式，通過光接續(xù)器，直線分配給每臺配電變壓器低壓側(cè)的380V電力線路的復合導線。具有中繼功能的380V線路再將光信號經(jīng)過無源光分合技術，以樹型和星型拓樸結(jié)構(gòu)方式，分配給具體的終端用戶。
在每一戶家庭或者辦公室中，通過一種特殊的多用插頭、插座，使用戶十分方便的獲得電力、視頻（電視）、語音（電信）和數(shù)據(jù)（因特網(wǎng)）四種服務。
然后，可以進一步預測：隨著光電子器件技術的日新月異和價格的大幅度下降，可將每戶家庭的室內(nèi)電源插座全部改造成復合型智能化插座，并將所有的數(shù)字家電連接為一個家庭智能化局域網(wǎng)，使家庭生活真正實現(xiàn)網(wǎng)絡化生存。
完成這個過程，利用專利技術設計了三個具體接入方案，即“低壓配電網(wǎng)式寬帶接入網(wǎng)”，“低壓配電網(wǎng)式全光纖寬帶接入傳輸網(wǎng)”和“低壓配電網(wǎng)式無線寬帶接入傳輸網(wǎng)”。這三個方案與其它電力線上網(wǎng)方案相比具有很好的技術前景和重要的現(xiàn)實意義及廣闊的市場前景。
這項技術方案的重要意義是：
──有關復合型電力傳輸導線生產(chǎn)的技術非常成熟，進入的門檻十分低，不需任何風險型開發(fā)性投入。這種復合型導線新材料可以節(jié)約大量的鋼材、塑料等物資資源。而我國未來可持續(xù)發(fā)展面臨的人口、資源、環(huán)境等重大問題之一就是資源問題，節(jié)約資源、綜合開發(fā)、綜合利用資源是重要的發(fā)展戰(zhàn)略之一。因此，電力線的改造實驗一旦進入商業(yè)化階段，將會對中國電信市場改革和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來極大的想象空間。同時重要的是給線纜制造技術注入了新工藝、新結(jié)構(gòu)，一改線纜制造工藝百年不變的歷史，提高線纜生產(chǎn)制造中的科技含量。
──據(jù)初步論證，這個方案的實施，將會為我國的基礎設施建設節(jié)約近萬億元的直接成本。
──由于“四網(wǎng)合一”、“一線四用”的結(jié)果，將基本消除各類傳輸網(wǎng)絡因明線架設而造成的黑色污染（視覺污染）。現(xiàn)在全國無論大小城市都有這種嚴重的架空線路混亂現(xiàn)象，人民日報7月21日刊登了合肥市區(qū)的《事故隱患：電線桿上“搭車”》的新聞照片，上海市專門制定了《城市架空線路管理辦法》。
──這樣的公共傳輸網(wǎng)建成后，展現(xiàn)給人們的是一個綠色、環(huán)保的通信網(wǎng)絡，它最大限度的削減了電磁幅射源，完全符合電磁兼容標準。現(xiàn)在電磁污染已成為第四大污染。
同時，給今后的電力網(wǎng)絡提出了新的技術要求，賦予了新的使命，提高了電力網(wǎng)絡的高科技含量。
──每一個家庭“四網(wǎng)”入戶的總投入將從3000元下降到560元左右，但卻預留了實現(xiàn)家庭電器智能化、人性化的網(wǎng)絡平臺。
——復合型電力公共傳輸網(wǎng)技術是自主知識產(chǎn)權(quán)技術，目前為止，世界范圍還沒有第二例報道。它不僅具有很好的國內(nèi)市場，更應該有廣闊的國際市場。隨著它的繼續(xù)發(fā)展和技術的逐步成熟還會形成全世界唯一的公共傳輸網(wǎng)絡系列標準。就這一點而言，在加入WTO后顯得十分重要，這一系列的知識產(chǎn)權(quán)將是我國的巨大財富。
——復合型電力公共傳輸網(wǎng)技術的實施可以給當前不太景氣的光纖纜制造業(yè)和電線電纜制造業(yè)因電力兩網(wǎng)改造后的大部分關、停、轉(zhuǎn)產(chǎn)的不良局面帶來更深更廣的制造商機。
——復合型電力公共傳輸網(wǎng)技術可以使電力網(wǎng)絡技術與通信網(wǎng)絡技術做到相互促進、相互補充、相互加強、共同發(fā)展，共同降低成本。再也不要各自到處破路挖溝埋纜、穿墻鑿洞打眼。從很大程度上解決一面是資金短缺又一面是惡性重復建設的亂費現(xiàn)象嚴重的局面。
——復合型電力公共傳輸網(wǎng)技術的實施可以促進我國光電子通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，因為它的優(yōu)選方案是全光纖網(wǎng)絡為主的技術方案。同時還有依附在該網(wǎng)絡上的小功率、低輻射、密布點、無空白覆蓋的無線寬帶接入網(wǎng)。無線站點的收發(fā)設備可以根據(jù)不同的需要隨意安裝，可以裝在隱蔽處，也可以通過精心設計后與電桿、路燈桿有機的組裝在一起，當然必須是優(yōu)美的工藝組合。確實沒有支持物的地方可以單獨設計十分美觀的天線桿，到那時人人都可享受到無線寬帶的網(wǎng)絡生活。
——國家電力公司利用自有資源優(yōu)勢，參與通信市場的競爭，這在國外早有成功的先例。在電力通信改革卓有成效的英國，1993年正式組建并具有電信經(jīng)營權(quán)，為英國國家電網(wǎng)公司所擁有的 ENERGIS 通信公司，在與當時英國兩大電信運營公司的競爭中，以最新的技術、最可靠的網(wǎng)絡、最高的性能贏得了英國廣播電視公司BBC的一項為期10年的合同。為此， ENERGIS 公司躋身于英國最富競爭力的電信公司行列。去年年底，美國最大的7家電力公司聯(lián)合組建了一個“美國光纖公司”，利用電力系統(tǒng)的資源，在全美建設光纖網(wǎng)絡，出租光纖、電路帶寬，經(jīng)營網(wǎng)絡等業(yè)務。今年3月29日，日本東京電力公司也開始在東京的三個區(qū)正式開展通信業(yè)務，其采用的技術為光纖到戶(FTTH ) ，通信速度為每秒100M字節(jié)。在即將開展的業(yè)務中，日本NTT的 Internet 接入費每月為11000 日元，而東京電力僅收9800日元月租費。事實上，日本東京電力公司已經(jīng)成為了NTT公司最大的挑戰(zhàn)者。目前，日本東京電力公司開展光纖入戶業(yè)務所需的電線桿數(shù)目要優(yōu)于日本NTT公司。此外，在人口稠密的關東地區(qū)，東京電力公司光纖分布密度要超過日本NTT公司。另外，所有家庭都是東京電力公司的電力用戶，其電力用戶數(shù)目前遠超過NTT東日本公司通信用戶數(shù)。
但無論如何，四網(wǎng)合一的實現(xiàn)，受益的終歸還是我國的政府和廣大用戶。
——復合型電力公共傳輸網(wǎng)技術的實施是一個四贏的技術方案，首先是我國的政府，江總書記說：“實現(xiàn)四個現(xiàn)代化，那一化也離不開信息化”可見其重大的現(xiàn)實意義。再是全社會共享了這一優(yōu)質(zhì)廉價的資源。同時是網(wǎng)絡運營商和廣大的網(wǎng)絡消費者用戶，大大的降低了他們的運營成本和消費成本，并同時共同擁有了理想的寬帶平臺。
復合型電力公共傳輸網(wǎng)的另一個重要意義，即是這個網(wǎng)絡的形成，會使占全國國有資產(chǎn)六分之一的2.5萬億元的電力資產(chǎn)迅速增值，而且其增值速度會令人瞠目。這個網(wǎng)絡所具有的天然特殊性，將會使整個電力企業(yè)搖身變成全國最大的公共傳輸網(wǎng)絡運營商，為全社會提供一個運營與消費都十分廉價的真正的寬帶網(wǎng)絡平臺。同時，這個網(wǎng)絡的出現(xiàn)，還將催生出一系列與之相關的新興工業(yè)產(chǎn)業(yè)。這同時也孕育著一個潛在的巨大的電信運營商的誕生。有專家分析，復合型電力公共傳輸網(wǎng)這一技術極有可能成為中國互聯(lián)網(wǎng)接入方式的一次革命，從而改變中國信息產(chǎn)業(yè)的格局及走勢。
但這會不會只是一個夢想呢？
因為這一技術方案，可能會引起電力、電信、電視和互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)所一貫遵循的操作和運行規(guī)程的變化；同時，還會涉及使相關傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式發(fā)生變化；更重要的是它要舉全國之力來實現(xiàn)這個技術方案。
國家的行政意志會支持這件事情嗎？
其實，歷史和現(xiàn)實往往驚人的相似。
大概是在18世紀，當時的火車車廂窄得只能坐下兩個人，火車的軌道像腸子一樣細長。后來有人提出了將車廂加寬的設想。車廂加寬當然是一個不錯的想法，但隨之而來的是鐵軌需要加寬，而且站臺、車站幾乎所有列車的運行流程都要隨之變化。所以這個想法在當時受到了人們普遍的抵制。
可后來，人們還是抵擋不住寬敞車廂的誘惑，鐵軌才從窄軌變成了今天的寬軌。
但愿復合型電力公共傳輸網(wǎng)會演繹出一個同樣的故事。
（由于篇幅有限，本文不作具體技術方案論述，具體技術方案見專利說明書）
作者簡介：王德清（1955—），男，湖北公安人，原從事電力通信運行維護工作，現(xiàn)從事電力物資工作。
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