王德清（公安縣電力局，湖北省，荊州，434300）
摘 要：通過對電力網資源的開發利用，產生一個依附于電力網本體的通信網，實現“四網合一”的寬帶接入夢想，同時催生出一個全國最大的公共傳輸網絡運營新型產業。
關鍵詞：電力網資源的再開發、再利用、再造福人類。
電力網作為電能輸送的專用網絡，是國家基礎網絡之一。其網絡的建設質量、機械強度、路權通道、安全經濟技術指標等都是經過反復論證合理優化的。它的覆蓋面之廣、容量之大是任何網絡都不能相比的。所以，這樣的電力網就是一種優質的不可多得的資源。如果對這一優質的網絡資源（桿塔、導線、溝道、路由、通道、路權及其它金具材料等）進行充分的開發和利用，毫無疑問它將成為全社會的一個公共傳輸網絡。這一網絡資源可以說是一座待開發的“金礦”。
因此，全世界都在關注這一網絡資源，科學家們近幾年來一直在“整它”。像日本、德國、美國、以色列、韓國等發達國家己進行了數年的研究，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絡的再開發再利用技術，就是因為電力網這一優質的網絡資源除了能給工農業生產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質的、且有很好各項指標的、高速寬帶通信網絡的基礎設施。如果真正做到了電力網的物盡其用，那么人類社會的信息產業網絡化建設就會更加高速、經濟、優質。同時會因此帶來巨大的社會效益和經濟效益。所以，全世界都特別關注這一巨大而優質的網絡資源，他們正在利用科學技術欲使電力網資源再次造福人類。
也就在這項技術攻關的特別歷史時期，國家知識產權局于2001年12月14日和2002年1月25日對兩項網絡新材料實用新型技術授予專利權。還有一項“四網合一”的寬帶接入技術發明專利，己于2002年2月1日初審合格，現己進入實質審查程序。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、電視和互聯網四網復合型寬帶接入傳輸網”發明專利技術。下面就如何利用這三項專利技術對電力網資源進行全面的科技開發和利用做出敘述：
這個系列方案的主要思想是：
雖然，世界范圍內幾年來的研究有了很大的進展，很多機構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。電力線上網，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多媒體數據的網絡化傳輸。但這種方式從傳輸媒質上來講，與電話線上網并沒有區別，都是利用金屬導線作為傳輸媒質，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射天線一樣對空間產生高頻電磁輻射，二是他與電信網的銅絞線一樣存在“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：電力線上網最高的理論速度可達每秒200兆比特。但也有資料指出：現在所有關于電力線上網速度的研究數據，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的多家國際化大公司最近突然宣布，擱置電力線上網項目的研究開發。據說是因為電力線上網不能實現高質量的數據傳輸。電力線上網就是銅線上網，在銅線上不可能無限制的提升傳輸數據通訊容量的潛能。所以，目前眾說紛紜的電力線上網技術，要想進入實用化、產業化還有較長的路要走。在我國現有技術條件下實現電力線上網，很難解決電網負荷多變、諧波干擾以及其它電磁信號和數據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的電磁幅射問題憂心忡忡，并在互聯網上制作了“反對電力線上網”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論。結論是，在目前的PLC調制解調器及電力線的前提下，對數Mbit/秒以上的高速PLC所需頻率進行商業開放存在困難，但是如果是用于試驗目的，將根據具體情況而定。等等。
因此，本技術方案就是繞過用純電力線上網這個還看不到前景和希望的技術方案，考慮用成熟的工業技術，將光纖和傳統的電力線復合成一種既能傳輸電能，又能傳輸電信、電視和因特網信號的新型導線，并充分利用電力網的桿塔、溝道、走廊、線纜、路權路由等特別優質的資源，將傳統的電力網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。
這項技術方案的可行性依據是：
──電力網、電信網、電視網和因特網這四個網的接入網即入戶網驚人的相似。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絡，此外，通電是使用其它三個網絡的基本條件。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。電力網是最基礎的網絡，它的規模之大，是任何其他網絡不可比擬的。據悉，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。假如以電線來構架互聯網絡將比現在敷設光纖的方式節省大量的人力和物力。因此，完全可以利用配電系統現有網絡資源和一根復合型導線，將四個網絡合并成一個依附于電力網的復合型傳輸公網。
——經反復論證，這種復合型傳輸網絡的拓樸結構，完全可以做到有機重合。且與現有的其他網絡技術完全兼容，可以同步發展，互相融合。
“四網融合”是網絡基礎建設發展的必然趨勢，網絡線路的架設、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，解決從互聯網的主干網到用戶桌面的一公里瓶頸現象，最佳的方案即是光纖入戶。這個方案之所以遲遲不能實現，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使光纖入戶，就可能節省整個光纖入戶網絡的投資，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。據多方面預測，將來的全光信號傳輸網的成本要低于電信號傳輸網，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，并為將來實現寬帶“流媒體”技術預留了一個切實可行的物理網絡平臺。使互聯網真正實現高速、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的相互絕緣問題。同時光信號的傳輸也不會和其它電磁信號相互干擾。
為了充分地開發和挖掘電力網資源這座待開發的“金礦”，必須將電力網改造成復合型公共傳輸網，要想獲得這樣的公共傳輸網，必須要有新的網絡材料。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、發設備，光電子器件及所有的大小計算機，所有的數據信息才能真正發揮它們的作用。所以，新型的網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（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的實現成為決定性的可能。
復合型傳輸公網的架構是：
我國的110kV及以上高壓輸電線路隨著大電網的互連，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，但隨著全國電力聯網加速，這一方案將會催生一個依附于全國電力聯合網的全國電力光環網。
我們將經過OPGW改造后的電力骨干網定義為復合型電力公共傳輸網的主干網。
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，并將其作為接入網的中繼線。將220V電力線的零線改造為不需承力的室內外光纖復合電力線OFW（Optical Fiber Wire），并將其定義為接入網的入戶端。
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，通過光接續器，直線分配給每臺配電變壓器低壓側的380V電力線路的復合導線。具有中繼功能的380V線路再將光信號經過無源光分合技術，以樹型和星型拓樸結構方式，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）和數據（因特網）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電源插座全部改造成復合型智能化插座，并將所有的數字家電連接為一個家庭智能化局域網，使家庭生活真正實現網絡化生存。
完成這個過程，利用專利技術設計了三個具體接入方案，即“低壓配電網式寬帶接入網”，“低壓配電網式全光纖寬帶接入傳輸網”和“低壓配電網式無線寬帶接入傳輸網”。這三個方案與其它電力線上網方案相比具有很好的技術前景和重要的現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的技術非常成熟，進入的門檻十分低，不需任何風險型開發性投入。這種復合型導線新材料可以節約大量的鋼材、塑料等物資資源。而我國未來可持續發展面臨的人口、資源、環境等重大問題之一就是資源問題，節約資源、綜合開發、綜合利用資源是重要的發展戰略之一。因此，電力線的改造實驗一旦進入商業化階段，將會對中國電信市場改革和互聯網的發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、新結構，一改線纜制造工藝百年不變的歷史，提高線纜生產制造中的科技含量。
──據初步論證，這個方案的實施，將會為我國的基礎設施建設節約近萬億元的直接成本。
──由于“四網合一”、“一線四用”的結果，將基本消除各類傳輸網絡因明線架設而造成的黑色污染（視覺污染）。現在全國無論大小城市都有這種嚴重的架空線路混亂現象，人民日報7月21日刊登了合肥市區的《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》。
──這樣的公共傳輸網建成后，展現給人們的是一個綠色、環保的通信網絡，它最大限度的削減了電磁幅射源，完全符合電磁兼容標準。現在電磁污染已成為第四大污染。
同時，給今后的電力網絡提出了新的技術要求，賦予了新的使命，提高了電力網絡的高科技含量。
──每一個家庭“四網”入戶的總投入將從3000元下降到560元左右，但卻預留了實現家庭電器智能化、人性化的網絡平臺。
——復合型電力公共傳輸網技術是自主知識產權技術，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市場，更應該有廣闊的國際市場。隨著它的繼續發展和技術的逐步成熟還會形成全世界唯一的公共傳輸網絡系列標準。就這一點而言，在加入WTO后顯得十分重要，這一系列的知識產權將是我國的巨大財富。
——復合型電力公共傳輸網技術的實施可以給當前不太景氣的光纖纜制造業和電線電纜制造業因電力兩網改造后的大部分關、停、轉產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技術可以使電力網絡技術與通信網絡技術做到相互促進、相互補充、相互加強、共同發展，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象嚴重的局面。
——復合型電力公共傳輸網技術的實施可以促進我國光電子通信產業的快速發展，因為它的優選方案是全光纖網絡為主的技術方案。同時還有依附在該網絡上的小功率、低輻射、密布點、無空白覆蓋的無線寬帶接入網。無線站點的收發設備可以根據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絡生活。
——國家電力公司利用自有資源優勢，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營權，為英國國家電網公司所擁有的 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家電力公司聯合組建了一個“美國光纖公司”，利用電力系統的資源，在全美建設光纖網絡，出租光纖、電路帶寬，經營網絡等業務。今年3月29日，日本東京電力公司也開始在東京的三個區正式開展通信業務，其采用的技術為光纖到戶(FTTH ) ，通信速度為每秒100M字節。在即將開展的業務中，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成為了NTT公司最大的挑戰者。目前，日本東京電力公司開展光纖入戶業務所需的電線桿數目要優于日本NTT公司。此外，在人口稠密的關東地區，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，其電力用戶數目前遠超過NTT東日本公司通信用戶數。
但無論如何，四網合一的實現，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：“實現四個現代化，那一化也離不開信息化”可見其重大的現實意義。再是全社會共享了這一優質廉價的資源。同時是網絡運營商和廣大的網絡消費者用戶，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的另一個重要意義，即是這個網絡的形成，會使占全國國有資產六分之一的2.5萬億元的電力資產迅速增值，而且其增值速度會令人瞠目。這個網絡所具有的天然特殊性，將會使整個電力企業搖身變成全國最大的公共傳輸網絡運營商，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絡平臺。同時，這個網絡的出現，還將催生出一系列與之相關的新興工業產業。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這一技術極有可能成為中國互聯網接入方式的一次革命，從而改變中國信息產業的格局及走勢。
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、電視和互聯網等行業所一貫遵循的操作和運行規程的變化；同時，還會涉及使相關傳統產業的生產模式發生變化；更重要的是它要舉全國之力來實現這個技術方案。
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，現從事電力物資工作。
參考文獻：
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