Подключене к энергосетям, прокладка ВОЛС

Энергетика + связь = формула будущего?   Евгений Гаскевич
Перспективы навивной технологии
(Статья из журнала)

Технологический прорыв конца 90-х, когда мобильный телефон стал доступен школьнику, а соединение со скоростью 1 Гбит/с превратилось в доступную реальность, создал основу для массового охвата потребителей широкополосными каналами для подключения к сетям операторов. Причем под широкополосным подключением сегодня подразумеваются десятки и даже сотни мегабит в секунду, хотя совсем недавно скорость более 1 Мбит/c была по карману только богатым клиентам, как правило, корпоративным.
Наиболее успешным союзом, обеспечившим массовые широкополосные подключения, стало объединение технологий передачи данных с существующими технологиями передачи голоса: телефонная медь как кабельная инфраструктура объединилась с высокотехнологичными устройствами ADSL (ADSL2+, VDSL). Результат поражает своей эффективностью. Достижения в области высокочастотной модуляции цифровых потоков позволили сделать доступной широкую полосу каждому, кто имеет телефон. Объединение старой инфраструктуры с новыми технологиями обеспечило колоссальный количественный скачок – от модемов в 19,2 кбит/с до ADSL со скоростью 8 Мбит/с (три порядка!).
Аналогично DSL массовыми в США и Европе стали кабельные модемы. И здесь сработала та же формула: широкая полоса = существующая инфраструктура (сеть КТВ) + новые высокотехнологичные системы (кабельные модемы). Менее успешным является объединение существующих электрических распределительных систем с новой технологией PLC («Интернет из розетки»). Однако в некоторых странах Европы, например в Испании, эта технология дает шанс для развития провайдеров альтернативных компаний Telephonica de Espana, которая для широкополосного доступа использует DSL. Все три упомянутые технологии соответствуют формуле: существующая, всеохватывающая кабельная сеть + новое оборудование = массовые подключения широкополосными каналами.

Формула успеха?
Есть и принципиально другая формула: существующая, всеохватывающая «кабельная канализация» + новая кабельная сеть и оборудование = широкополосный доступ. Конечно, под новой кабельной сетью понимается волокно. В таком случае под широкополосностью подключения уже сегодня подразумевается скорость 1 Гбит/с, хотя недорогим оборудованием считаются медиаконверторы и PON со скоростью до 100 Мбит/с.
Под «кабельную волоконно-оптическую канализацию» сегодня пытаются приспособить все что только можно. Прежде всего, это телефонная канализация, где рядом с многопарниками укладывают волокно, а также водопроводные трубы, всевозможные столбы – ЛЭП 0,4 кВ, освещение, контактная сеть железных дорог, троллейбусов и трамваев, газовые трубы и дажеется создание канализации в асфальтовом покрытии (дороги – тоже существующая инфраструктура) – кабель укладывается в «траншею» шириной несколько миллиметров. Но это в городах. А что же за городом?
В России это контактная сеть железных дорог («ТрансТелеКом»), автодороги со столбами освещения и, конечно же, инфраструктура воздушных ЛЭП, наиболее всеохватывающая и надежная. Для загородной зоны в России практически всегда справедливо утверждение: туда, куда необходимо проложить связь, уже идет воздушная ЛЭП того или иного напряжения – надежная «кабельная канализация» для   ВОЛС . Казалось бы, достаточно связистам договориться с энергетиками, передав им часть волокон или трафика для технологической связи, или энергетикам построить  ВОЛС , продав связистам избыток волокна и быстро окупив затраты, и проблема загородной связи в России будет решена.
Однако существуют препятствия. Первое – косность в межведомственных отношениях. Обеим сторонам трудно ответить на вопрос – чей же это будет кабель, и кто несет ответственность за его обслуживание?
Второе – огромные расстояния. Несмотря на то, что ЛЭП идут наикратчайшим путем к потребителю электроэнергии, пересекая реки, дороги, ущелья, лесные массивы и т. п., – расстояния составляют десятки, сотни и тысячи километров, а плотность загородных потребителей услуг связи крайне низка. Если  ВОЛС  соединяет крупные города, то тем, кто находится на ее пути, повезло. У них есть шанс на современную связь. Отход в сторону зачастую невозможен – нерентабелен даже в долгосрочной перспективе. Страдает и корпоративная связь. Объект далеко и небольшой. Приходится использовать малоканальную, низкоскоростную транкинговую или даже спутниковую связь. Если первое препятствие может быть решено преодолением собственных амбиций – рынок все поставит на свои места, то второе – только созданием новых, экономичных, высокоэф-фективных технологий, которые должны обязательно использовать то, что построено предыдущими поколениями, – существующую инфраструктуру, в первую очередь наиболее привлекательную – ЛЭП.
Другой довод в пользу ЛЭП – социально-политический. Как связать Россию, кроме как усилением вертикали власти? Ответ – взаимной интеграцией регионов. Сети железных и автодорог,  энергосети  (Федеральная сетевая компания), газопроводы, нефтепроводы и... телекоммуникационные сети – вот та «паутина», которая, находясь под контролем государства, скрепляет регионы, давая им интеграционный экономический выигрыш. Государство, предоставляя людям дороги, электроэнергию, топливо и связь, может ожидать, что они начнут кормить себя сами и содержать госструктуры. Иными словами, наряду с Федеральной сетевой компанией хорошо было бы иметь федеральную сетевую телекоммуникационную компанию, пронизывающую своими кабелями все «закоулки» нашей страны. И если бы каждый серьезный оператор мог за небольшую ренту получить свою спектральную полосу в такой всеобъемлющей паутине волокон – проблема магистральной и зоновой связи была бы решена. При ется использование CWDM и DWDM – волнового мультиплексирования, которое позволяет передавать по волокну до терабита в секунду.
DWDM – это прежде всего физика и лишь потом – электроника. Россия все еще сильна физиками, и сети CWDM и DWDM можно строить на отечественном оборудовании. DWDM-магистрали – МКАД в мире связи. Дайте операторам недорогую и очень широкую «дорогу» – и современные услуги связи начнут распространяться по регионам России так же, как растут склады, заправки и супермаркеты вдоль МКАД. Такая «дорога» может пройти по сетям энергетиков.

Особенности «кабельной канализации»
Допустим, автор убедил вас в том, что инфраструктура воздушных ЛЭП – наиболее подходящий «кандидат» на загородную «кабельную канализацию» для  ВОЛС . Что же конкретно может быть использовано в качестве канализации?
Самый надежный способ – использование «внутренности» грозотроса ЛЭП от 110 кВ и выше. Однако это требует, во-первых, замены существующих грозотросов на волоконные, во-вторых, весьма значительных затрат, особенно учитывая осложнения, связанные с отключением ЛЭП. Минимальные затраты – 10–15 тыс. долл. за километр, не считая издержек на отключения, укрепление грозостоек, переходов через широкие реки.
Следующий способ – использование в качестве «канализации» опор ЛЭП и протяжка между ними самонесущего диэлектрического волоконно-оптического кабеля (ADSS). Эта технология эффективна на ЛЭП 35 и 110 кВ. Самонесущий кабель может прожигаться при подвешивании на ЛЭП 220 кВ и практически не применяется на ЛЭП 330 кВ и выше. Редко используется ADSS и на ЛЭП 6-10 кВ, где он часто является объектом для вандализма, так как висит под токоведущими проводами на расстоянии около 1 м от них. Отключения желательны, но можно обойтись и без них. Проблемы возникают на широких пролетах (пересечениях рек, дорог и т. п.). Стоимость  ВОЛС  на основе самонесущего кабеля – 6–8 тыс. долл. за километр.
И наконец, присоединенные кабели, использующие в качестве «канализации» поверхность грозотроса и фазных проводов. Наиболее экономичный метод – навивка оптического кабеля на провод. Эта технология применима к ЛЭП любого класса напряжений от 6 до 750 кВ. На ЛЭП 6-10-35 кВ навивка осуществляется на один из фазных проводов, на ЛЭП 110 кВ – фаза или грозотрос, на ЛЭП 220 кВ и выше – грозотрос. Причем навивку на грозотрос можно производить без отключений, что особенно важно для ЛЭП 500 и 750 кВ, где отключения сопряжены с многочисленными технологическими трудностями и зачастую не могут продолжаться более недели в месяц. Переходы ЛЭП через препятствия для навивки – не проблема: навивочная машинка использует провод как дорогу. Достаточно запустить двигатель, и машинка навьет кабель хоть на километр. Для линий 6–10–35 кВ кабель всегда навивается на фазовый провод и находится под напряжением, имея таким образом антивандальную защиту. Причем он практически не увеличивает ветрогололедные нагрузки на ЛЭП (кабель на 12 волокон имеет диамсвет под проводами.
На линиях 220 кВ и выше навивка может быть применена для создания магистралей. Навивной кабель рассматривается как резервный, а грозотрос с волокном – основной. Исходя из экономичности способа и высокой скорости  прокладки  сначала может быть построен резерв, затем основная магистраль. Увеличив сметную стоимость линии связи на 20–30%, сложные участки  ВОЛС  можно вводить в эксплуатацию на годы раньше – проходя их сначала навивным кабелем. Это наиболее эффективно для линий 500–750 кВ и переходов через широкие препятствия, где ЛЭП имеет два грозотроса.
Особый интерес представляют линии 110 кВ – «хребет» региональных энергосистем. Навивать оптический кабель можно на фазу – это наиболее надежный провод, он не подвержен ни ударам молний, ни значительным перегрузкам по току. По надежности навивка на фазный провод ЛЭП 110 кВ сравнима с  прокладкой  грозотроса с волокном. Стоимость  ВОЛС  на основе навивного кабеля – 3,5–5 тыс. долл. за километр, что в два раза ниже цены ВОЛС на основе самонесущего кабеля и в 3–4 раза меньше затрат на грозотрос с волокном. Этот показатель может быть снижен до 2 тыс. долл. за километр и даже более для программ сельской связи, если масштаб инсталляций составит тысячи километров и будут использоваться ЛЭП 6–10–35 кВ.
Недостатком ВОЛС на основе навивной технологии является малое число волокон. Например, мономодульный кабель 4 мм может содержать до 12 волокон, а четырехмодульный кабель диаметром 6,5 мм – до 24 волокон. Однако лучше создать всеохватывающую паутину маловолоконных кабелей, чем ограниченную магистраль с 48 волокнами за те же деньги. Экономические преимущества навивной технологии как одного из типов маловолоконных технологий рассмотрены в статье. Уже сейчас можно передать весь трафик между Москвой и Санкт-Петербургом по двум волокнам. Технологии передачи по волокну становятся все более эффективными и дешевыми, значительно опережая потребности.

ЛИТЕРАТУРА
1. Гаскевич Е. Б. Навивная технология. Экономичное строительство загородных ВОЛС по ЛЭП // Connect! 2004. №7. C.64-66.
2. Петренко И. И., Убайдуллаев Р. Р. Пассивные оптические сети PON. Часть 1. Архитектура и стандарты // Lightwave Russian Edition. 2004.
№ 1. C.22-28.
3. Гаскевич Е. Б., Шевцов С. Л., Убайдуллаев Р. Р. Маловолоконные кабельные системы – новая концепция для оптических последних миль // Lightwave Russian Edition. 2003.
№ 2. C.28-34.