湖北公安縣電力局 王德清
電力網作為電能輸送的專用網絡，是國家基礎網絡之一。該網絡的建設質量、機械強度、路權通道、安全經濟技術指標等都經過反復論證并合理優化。電力網的覆蓋面之廣、容量之大是一般網絡所不能相比的。所以，這樣的網絡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（包括桿塔、導線、溝道、路由、通道、路權及其它金具材料等）進行充分地開發和利用，毫無疑問它將成為全社會的一個公共傳輸網絡。目前這一網絡資源可以說是我國一座待開發的“金礦”。
全世界都在關注這一網絡資源，近幾年，科學家們一直在探索這一項目，像日本、德國、美國、以色列、韓國等發達國家已進行了數年的研究，我國也在此研究行列之中。大家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、高標準以及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。
就在這項技術攻關的特別時期，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開發和利用進行敘述。
一、該系列方案的理論依據
目前全世界范圍內幾年來對電力網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（簡稱PLC），也就是我們一般所說的電力線上網。但這種上網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1.7MHz～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；二是它與電信網的銅絞線一樣存在“最后一公里”或者“最后一百米”接入問題。盡管一些研究資料表明電力線上網最高理想速度可達到2Mbit/s，比ISDN方式快30倍左右，一些國家還認為電力線上網最高的理論速度可達200Mbit/s。但也有資料表明，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。有消息顯示，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。由于電力線上網采用銅線上網，在銅線上不可能無限制地提升傳輸數據通信容量的潛能。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。資料顯示，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。日本總務省于去年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，對幾Mbit/s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。因此，本文論述的技術方案就是繞過用純電力線上網（PLC技術）這個還看不到前景和希望的技術，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、帶寬十分理想的復合型電力、通信公共傳輸網。
二、方案的可行性建設分析
電力網、電信網、電視網和因特網這四個網絡的接入網（即入戶網）驚人地相似。其中，由于有無所不在的電力線，所以入戶量最大的是電力配電網絡。通電是使用其它三個網絡的基本條件，無論何種電器接入信息網首先必須接入電力網，即便是移動設備的蓄電池也必須在電力網上充電。在我國，用戶家里可以沒有5類線、CABLE、雙絞線，但是誰都不能離開電力線。據悉，我國目前固定電話用戶已近2億，但用電用戶已接近10億戶之巨。假如以電力線來構架電信、電視和互聯網的復合型光電公共傳輸網絡，將比現在單一敷設光纖方式節省大量的人力、物力和財力。因此，完全可以利用配電系統現有的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本體的復合型傳輸公網。
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，并可以同步發展，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）。將來對這樣的信息高速公路的運營管理可以像交通高速公路一樣，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即可。
該復合型公網真正解決了困擾人們的信息高速公路“最后一公里”的問題。其實，解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象，最佳的方案是光纖入戶。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，暫時被確定為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，僅僅將原來的電話線換成一根一線多用的復合導線而己(隨著技術的進步和市場需求，這根電話線遲早要更換)。這樣即做到了光纖廉價入戶又改造更新了電力網絡，是一種很好的網絡建設整合方案和方向。今后接入網的技術走勢是光纖入戶，三網合一。根據多方面預測，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達到1000Mbit/s以上，頻帶的最低限也比ADSL方式高100倍，并為下一代互聯網實現“海量信息”和寬帶“流媒體”技術預留了一個切實可行的物理網絡平臺，使互聯網真正具有高速、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。
由上可見，本技術方案的實施非常容易，不需要攻關期和較大的攻關資金，只要投入很少的費用把現有的技術進行適當整合和提升，就可以馬上實現光纖到戶和理想的寬帶接入。然后再考慮進一步優化和新的開發，提升后發優勢。同時，本技術方案與我國信息產業發展的各項政策、戰略步伐，與世界信息產業技術的發展方向是完全同步、完全融合的。
為了充分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全社會共享的復合型公共傳輸網，要想獲得這樣的公共傳輸網，必須要有新的網絡材料。其中一個很重要的工作就是要解決輸送（傳輸）的問題，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，本技術方案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。
三、復合型傳輸公網的架構模式
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。這一項目被稱為OPGW（Optical Fiber Overhead Grounding Wire）方案。盡管OPGW的初衷是對電力通信配置手段的升級，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電力線中的B相線路改造為光纖復合型電力傳輸導線（OFOW），并將其作為復合型公共接入網首端。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），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。可以想象，隨著光電子器件技術的日新月異和成品價格的大幅度下降，每戶家庭的室內電源插座將全部改造成復合型智能化插座，并將所有的數字家電和家用電器連接為一個家庭智能化局域網，給每一個電器都分配一個IP地址，使家庭生活真正實現網絡化。
完成這個過程需要利用專利技術設計三個具體接入方案，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優勢和重要的現實意義，它還具有廣闊的市場前景。
四、該項技術方案的重要意義
有關復合型電力傳輸導線的生產技術非常成熟，廠商的進入門檻也很低，不需任何風險型開發性投入，而且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。面對我國未來可持續發展面臨的人口、資源、環境等重大問題，節約資源、綜合開發及綜合利用資源是重要的發展戰略之一。
同時，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發展空間，而且還為線纜行業的精細制造技術提出了新工藝、新結構要求。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。
“ 四網合一”和“一線四用”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。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，復合型電力導線絕對不會像“PLC”及其它技術那樣產生高頻電磁幅射，完全沒有“EMC”及可靠性等一系列錯綜復雜的技術問題和頻率管制問題。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，提升了電力網絡在今后的學科理論、研發制造、建設運行中的高科技含量。
由此看來，每一個家庭“四網”入戶的總投入將從3000元下降到560元左右，并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，到目前為止，世界范圍暫沒有發現第二例相關技術報道。它不僅具有很好的國內市場，還有廣闊的國際市場。預計隨著該網絡技術的不斷發展和成熟，它將會形成全世界惟一的公共傳輸網絡系列標準，這一系列的知識產權也將成為我國巨大的物質財富。
（1）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線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、賣的不良局面帶來新的制造商機。
（2）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，真正實現電力網絡和信息網絡的優勢互補與資源共享。不需要各自到處破路挖溝埋纜、穿墻鑿洞打眼，只要隨著電力線在建筑物內布線，復合型電力公共傳輸網絡就會隨時延伸到建筑物的每一個角落和房間甚至每一個電源插頭。這樣就在很大程度上解決了資金短缺和惡性重復建設且造成的干擾社區群眾正常生活的現象。
（3）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，PON技術將是首選技術，特別是EPON技術將得到廣泛的應用。
（4）復合型電力公共傳輸網的另一項技術就是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，這也是今后網絡發展的主要方向之一。無線接入基站（點）的收發信設備可以根據不同的需要隨意安裝在通過精心設計的電力桿、路燈桿上，因為電力桿或路燈桿無處不在，通過精心巧妙的設計可以將基站模塊、天線、電力桿、路燈桿等之間實現優美的工藝組合，像工藝品一樣點綴美麗的城市，同時省掉了造價不低且龐大的天線支架系統。這樣以復合型電力公共傳輸網為主、支干線路，以小功率、低輻射、密布點、低價格為無線接入的組網方案也十分適應偏遠地區和廣大農村地區的通信需求。到那時人人都可享受到無線寬帶的網絡生活。當然，這也是下一代網絡發展的重點。
（5）復合型電力公共傳輸技術可以使電力網現有的電信資源得到充分的利用和增值。就當前而言，電力網的電信資源富余量是很大的，實施該技術可以全面盤活電力網的所有電信資源。同時，這一技術的實施可以全面提升電力網自身的信息化水平，就連每一個終端用戶的抄表、收費、供用電管理、優質服務等工作都可以實現網絡信息化管理和作業。
（6）該方案的成功實施將使電力網可以做大型網絡運營商。國家電網公司利用自有資源優勢參與電信市場的競爭，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的電通公司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成一家“美國光纖公司”，該公司利用電力系統的資源在全美建設光纖網絡，并出租光纖、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100Mbit/s字節。在開展業務當中，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，該區所有家庭都是東京電力公司的電力用戶，其電力用戶數目遠超過NTT在東京的通信用戶數。因此，電網公司一旦進入電信市場，就當前的技術條件和其它優勢，在該領域具有絕對的競爭優勢。只要電力人努力做好該項服務就可能獲得巨大的成功！
（7）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“實現四個現代化，哪一化也離不開信息化”，可見其重大的現實意義。其次是全社會共享了這一優質廉價的公共網絡資源，同時，信息運營商和廣大的網絡消費者因為多了一個參與競爭的網絡運營商而大大的降低了他們的運營成本和消費成本，也獲得了更優質的服務，并同時擁有了理想而豐富的寬帶接入平臺。
需要說明的是，本技術方案是一種簡單、經濟的復合方案，可以在很短的時間內實現規模性產品轉化。就復合本身而言，它本身沒有很高的技術含量。但它是對兩大產業的整合，整合的結果將產生一系列全新的技術、產品、工藝、標準和服務（這是人們最看好的），真正實現電力網絡和信息網絡的優勢互補、資源共享。整合的背景是以光電子信息和電力網絡兩大高精尖技術領域為基礎的，整合的目的就是要把高深的現代科技產品通過簡單的方法呈現在消費者面前，實現高新技術、高科技產品與普通老百姓之間的互動和人性化溝通，使人類十分容易的享受高科技帶來的工作和生活（如傻瓜照相機現象）上的便利，使科學技術走向民眾，走向社會，同時節約了自然資源，降低了社會成本。
（8）復合型電力公共傳輸網的另一個重要意義，即是該網絡的形成會使占全國國有資產1/6的2.5萬億元的電力資產迅速增值，而且其增值速度令人瞠目。這個網絡所具有的天然壟斷性，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產業。這樣的公共傳輸網一旦實現，它將在國際電信市場的競爭中勢不可擋，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。
