ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΕΞΕΛΙΞΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥΣ ΣΚΟΠΟΥΣ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΕΞΕΛΙΞΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥΣ ΣΚΟΠΟΥΣ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΕΞΕΛΙΞΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥΣ ΣΚΟΠΟΥΣ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ: ΚΑΤΣΑΟΥΝΗ ΙΩΑΝΝΗ ΦΟΙΤΗΤΗ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ: ΛΕΚΤΟΡΑΣ ΕΛΕΥΘΕΡΙΑ ΠΥΡΓΙΩΤΗ ΑΡΙΘΜΟΣ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: ΠΑΤΡΑ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2008

2 Πιστοποίηση Πιστοποιείται ότι η διπλωµατική εργασία µε θέµα: «ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΕΞΕΛΙΞΕΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΠΡΟΟΠΤΙΚΩΝ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ Ε ΟΜΕΝΑ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥΣ ΣΚΟΠΟΥΣ» του φοιτητή του τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΚΑΤΣΑΟΥΝΗ ΙΩΑΝΝΗ Α.Μ.: 4773 Παρουσιάστηκε δηµόσια και εξετάστηκε στο τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις 7 Φεβρουαρίου Η επιβλέπουσα Η Ο ιευθυντής του τοµέα Ε. Πυργιώτη Α. Αλεξανδρίδης Λέκτορας Καθηγητής 2

3 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερµά την επιβλέπουσα καθηγήτριά µου Λέκτορα κ. Ελευθερία Πυργιώτη για την καθοδήγησή µου όσον αφορά την εκπόνηση της διπλωµατικής εργασίας. Ευχαριστώ, την οικογένειά µου για την στήριξη που µου πρόσφερε σε όλη την διάρκεια της φοιτητικής µου πορείας. Ευχαριστώ τους φίλους µου και ιδιαιτέρως την κ. Ελευθερία Χατζή, που µε στηρίζουν σε όποια προσπάθεια και αν κάνω. 3

4 Εισαγωγή- Περίληψη Στις µέρες µας παγκοσµίως υπάρχει µια έντονη τάση και ανάγκη των επιχειρήσεων ηλεκτρικής ενέργειας για αυξανόµενες τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές. Οι εφαρµογές αυτές αφορούν είτε την εξυπηρέτηση των ιδίων αναγκών τους είτε την παροχή υπηρεσιών τηλεπικοινωνίας σε τρίτους. Η ικανοποίηση αυτής της τάσης οδηγεί τις Ε.Η.Ε. στην αξιοποίηση της υπάρχουσας υποδοµής για µετάδοση πληροφορίας αλλά και στην ανάπτυξη και εγκατάσταση νέων τεχνολογιών και υποδοµών. Η εισχώρηση των Ε.Η.Ε. στον τοµέα παροχής τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών σε τρίτους, διαφαίνεται ως φυσική ακολουθία των διεθνών συνθηκών που διαδραµατίζονται στην τηλεπικοινωνιακή αγορά και η διεκδίκηση ενός µεριδίου της παρουσιάζεται ως προσοδοφόρα προοπτική για τις Ε.Η.Ε.. Παράγοντες όπως η απελευθέρωση της αγοράς στον τοµέα της τηλεπικοινωνίας, η συνεχώς αυξανόµενη απαίτηση των καταναλωτών για ευρυζωνικές υπηρεσίες και χρήση του διαδικτύου, οι νέες ευκαιρίες και ερευνητικές εξελίξεις στην τεχνολογία των οπτικών ινών και η ύπαρξη ήδη διασυνδεδεµένων καταναλωτών οδηγούν τις Ε.Η.Ε. προς αυτή την κατεύθυνση. ιαθέτουν τα δικαιώµατα διέλευσης για τα δίκτυα µεταφοράς υψηλής τάσης, µέσης τάσης και χαµηλής τάσης. Το γεγονός αυτό καθιστά την εγκατάσταση οπτικών καλωδίων κατά µήκος των γραµµών µεταφοράς ως µια διαδικασία που προσεγγίζεται από όλες τις επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσµίως. Θεωρείται για τις ίδιες πιο οικονοµική και εύκολη συγκριτικά µε οποιαδήποτε προσπάθεια άλλης εταιρείας τηλεπικοινωνίας που επιδιώκει την εγκατάσταση τηλεπικοινωνιακού δικτύου από το µηδέν. Η εγκατάσταση οπτικών καλωδίων στα δίκτυα τάσης, που αποτελούν διεθνώς σε κάθε χώρα τα δίκτυα µε την υψηλότερη τοπολογικά κάλυψη, κάνουν εφικτή την εξυπηρέτηση οποιουδήποτε καταναλωτή, είτε βρίσκεται κοντά σε αστικό κέντρο είτε αποµακρυσµένος από αυτό, για τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες. Αντικείµενο αυτής της διπλωµατικής εργασίας είναι η ανάλυση των εξελίξεων και των µελλοντικών προοπτικών µε βάση ερευνητικά δεδοµένα στη χρήση των δικτύων υψηλής τάσης για τηλεπικοινωνιακούς σκοπούς. Στην πρώτη ενότητα αναλύεται διεξοδικά η χρήση των ηλεκτρικών δικτύων για τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές των ίδιων των επιχειρήσεων ηλεκτρικής ενέργειας για την εξυπηρέτηση των εσωτερικών αναγκών τους. Παρουσιάζονται οι τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες που ικανοποιούνται από την 4

5 εγκατάσταση οπτικών καλωδίων στο δίκτυο υψηλής τάσης είτε πρόκειται για τις παραδοσιακές τηλεπικοινωνιακές ανάγκες τους όπως π.χ. ο τηλεέλεγχος, η τηλεδιάσκεψη, η τηλεπροστασία κτλ. είτε πιο πρόσφατων αναγκών τους όπως ο έλεγχος και η λειτουργικότητα της κατανεµηµένης παραγωγής που απαιτεί τη συσσώρευση και τη διαχείριση τεράστιου µεγέθους πληροφορίας. Στη δεύτερη ενότητα της διπλωµατικής εργασίας παρουσιάζονται αναλυτικά οι εξελίξεις και οι προοπτικές όσον αφορά τις τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες που έχουν τη δυνατότητα να προσφέρουν οι Ε.Η.Ε. σε τρίτους, βασιζόµενες στην εκµετάλλευση των νέων τεχνολογιών στον τοµέα των οπτικών ινών, στην εγκατάσταση οπτικών καλωδίων κατά µήκος των γραµµών υψηλής τάσης. Παρουσιάζεται η ιδιαίτερη ικανότητα που αποκτούν οι Ε.Η.Ε. για εξυπηρέτηση των καταναλωτών µε ποικίλες τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες όπως π.χ. υψηλές ταχύτητες πρόσβασης στο διαδίκτυο, υπηρεσίες ψυχαγωγίας µέσω τεχνολογίας καλωδιακής τηλεόρασης CATV (Cable Television) και πολυδιαβλικής πολυσηµειακής υπηρεσίας διανοµής MMDS (Multi channel Multi point Distribution Service), εµπορικές κινητές υπηρεσίες, εξειδικευµένες ραδιοκίνητες υπηρεσίες κτλ. Περιγράφεται η προσπάθεια εισχώρησης των Ε.Η.Ε. στον απαιτητικό τοµέα των τηλεπικοινωνιών και η προοπτική που παρέχεται από την εκµετάλλευση του δικτύου Υψηλής Τάσης (Υ.Τ.) οριοθετώντας το ως ένα ιδιαίτερα αποδοτικό και επιτυχηµένο εγχείρηµα. Στην τρίτη ενότητα της εργασίας γίνεται εκτεταµένη ανάλυση των οπτικών ευρυζωνικών δικτύων που εφαρµόζονται παγκοσµίως. Εξετάζονται οι πλέον σηµαντικές κατευθύνσεις και προοπτικές είτε σε καθαρά ερευνητικό είτε σε εφαρµοσµένο ή πιλοτικό επίπεδο που αφορούν τη λειτουργική ικανότητα των οπτικών δικτύων που προκύπτουν από την εγκατάσταση καλωδίων οπτικών ινών στις γραµµές Υ.Τ. Παρουσιάζονται οι επιστηµονικές και ερευνητικές εξελίξεις για τα οπτικά ευρυζωνικά δίκτυα πρώτης, δεύτερης, τρίτης γενιάς καθώς και για τα οπτικά δίκτυα του µέλλοντος. Στην τέταρτη ενότητα αναλύονται λεπτοµερώς οι τεχνολογίες των οπτικών καλωδίων σε γραµµές υψηλής τάσης, καθώς και οι ερευνητικές εξελίξεις που αφορούν τη βελτίωση των συγκεκριµένων τεχνολογιών. Περιγράφεται συντόµως η αρχή λειτουργίας της οπτικής ίνας για µετάδοση πληροφορίας. Αναλύονται τα πλεονεκτήµατα των καλωδίων οπτικών ινών σε σύγκριση µε λοιπές ενσύρµατες τηλεπικοινωνιακές τεχνολογίες. Γίνεται εκτεταµένη ανάλυση των εφαρµόσιµων καλωδίων οπτικών ινών σε AC γραµµές Υ.Τ.. 5

6 Ενδεικτικά παρατίθεται σχηµατική απεικόνιση των οπτικών καλωδίων σε εναέριες γραµµές. Αναλύονται τα ηλεκτρικά και µηχανικά χαρακτηριστικά τους, οι τύποι και τα υλικά κατασκευής τους, ο τρόπος και το κόστος εγκατάστασής τους. Παρουσιάζεται ο παράπλευρος εξοπλισµός που απαιτείται για τη λειτουργία τους και τέλος γίνεται εκτεταµένη τεχνική και οικονοµική σύγκριση όσον αφορά την κατάλληλη επιλογή οπτικού καλωδίου ανάλογα µε το είδος της εφαρµογής. Στην πέµπτη ενότητα γίνεται αναφορά των µελλοντικών προοπτικών για εφαρµογή των οπτικών ινών και σε άλλα δίκτυα µε σκοπό την εξυπηρέτηση τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών προς τον καταναλωτή. Παρατίθεται επιστηµονική αναφορά της CIGRE για εφαρµογή οπτικών ινών σε αποχετευτικά δίκτυα, σε δίκτυα φυσικού αερίου και σε δίκτυα ύδρευσης. Στην έκτη ενότητα της διπλωµατικής εργασίας εκτίθενται οι κινήσεις της ΕΗ όσον αφορά την εισχώρησή στην τηλεπικοινωνιακή αγορά. Γίνεται αναφορά στα πλεονεκτήµατα της ΕΗ σε σύγκριση µε ανταγωνιστές που διεκδικούν µερίδιο στο συγκεκριµένο τοµέα. Περιγράφονται τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που χρησιµοποιεί η ΕΗ για την εξυπηρέτηση των ιδίων αναγκών της καθώς και οι προοπτικές και οι εξελίξεις στην εκµετάλλευση του ήδη υπάρχοντος τηλεπικοινωνιακού δικτύου της αλλά και στην ανάπτυξη και στην διεύρυνση του δικτύου οπτικών ινών στις γραµµές Υ.Τ. (Υψηλής Τάσης), Μ.Τ. (Μέσης Τάσης) και Χ.Τ. (Χαµηλής Τάσης). Τελικά περιγράφονται οι µελλοντικές κατευθύνσεις και τα ερευνητικά προγράµµατα που αποσκοπούν στην καθιέρωση και τη µονιµοποίηση της ΕΗ ως βασικής διεκδικήτριας σεβαστού ποσοστού της αγοράς στον τοµέα της παροχής ποικίλων τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών προς τους ήδη διασυνδεδεµένους καταναλωτές της. Η διπλωµατική εργασία ολοκληρώνεται µε την παράθεση οπτικούφωτογραφικού υλικού στο παράρτηµα. 6

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΤΑΙΡΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η αναγκαιότητα των επιχειρήσεων ηλεκτρικής ενέργειας για τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες Τηλεπικοινωνιακές ανάγκες εταιρειών ηλεκτρικής ενέργειας Σύστηµα Αυτοµατισµών Υποσταθµού ( SAS ) Λειτουργικές υπηρεσίες (Operational Services) Τηλεέλεγχος Τηλεπροστασία SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) Τηλεεντολές Τηλεφωνία Εποπτεία µε video (video surveillance) Άλλες λειτουργικές υπηρεσίες του ενεργειακού δικτύου Έλεγχος Κατανεµηµένης Παραγωγής Μέτρα για βέλτιστη λειτουργία της κατανεµηµένης παραγωγής (DG) µέσω των τηλεπικοινωνιακών δικτύων και των πληροφοριακών συστηµάτων των Ε.Η.Ε Τεχνολογία χρήσης της κατανεµηµένης παραγωγής ως αξιόπιστη πηγή µε τη βοήθεια κεντρικού ελέγχου Υπηρεσίες ιαχείρισης(administrative Services) Τηλεφωνικές Υπηρεσίες Συστήµατα και Υπηρεσίες εδοµένων Συστήµατα Μεταφοράς Εξωτερικά Κυκλώµατα Μεταφοράς Τηλεπικοινωνιακά Μέσα Μετάδοσης ιαχείριση Τηλεπικοινωνιακών ικτύων (ΤΜΝ) ΕΞΩΤΕΡΙΚΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ Ε.Η.Ε Υπηρεσίες που µπορούν να προσφέρουν οι Ε.Η.Ε Χρήση του δικτύου οπτικών ινών στα συστήµατα πρόσβασης Εκµισθώνοντας πρόσβαση σε ικαιώµατα ιέλευσης, εκµισθώνοντας εγκαταστάσεις υποδοµής και παρέχοντας συµπληρωµατικές υπηρεσίες Προµηθεύοντας Ολοκληρωµένες Τηλεπικοινωνιακές Υπηρεσίες Παράγοντες εισχώρησης Αναµενόµενη βάση πελατών Εγκαταστάσεις υποδοµών και Υπηρεσίες

8 2.7 Άλλοι ανταγωνιστές Απαιτούµενη εξειδίκευση Οφέλη από την είσοδο των Ε.Η.Ε. στην τηλεπικοινωνιακή αγορά ΟΠΤΙΚΑ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΓΙΑ ΤΙΣ Ε.Η.Ε ίκτυα Οπτικών Ινών Οπτικά δίκτυα πρώτης γενιάς Οπτικά δίκτυα δεύτερης γενιάς Οπτικά δίκτυα τρίτης γενιάς Οπτική Μεταγωγή Εκρηκτικής ροής (OBS) Οπτική Μεταγωγή Πακέτου (OΡS) Οπτική Μεταγωγή Ετικέτας (OLS) Τα Οπτικά δίκτυα του µέλλοντος 71 4 ΚΑΛΩ ΙΑ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΣΕ ΓΡΑΜΜΕΣ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ Οπτική ίνα Αρχή λειτουργίας Πλεονεκτήµατα-Μειονεκτήµατα των καλωδίων οπτικών ινών Ανάλυση των καλωδίων οπτικών ινών σε γραµµές AC υψηλής τάσης Οπτικός αγωγός γείωσης (OPGW) Οπτικός αγωγός φάσης (Optical Phase Conductor, OPPC) Προσαρτηµένα Καλώδια (Optical Attached Cables, OPAC) Αυτοφερόµενα καλώδια (AII-Dielectric Self-Supporting cables, ADSS) Υποβρύχια και Υπόγεια καλώδια Εγκατάσταση υποβρύχιων καλωδίων Υπόγεια καλώδια Εγκατάσταση υπόγειων καλωδίων Υλικά καλωδίων Κόστος δικτύων οπτικών ινών Τηλεπικοινωνιακά ίκτυα µε Οπτικές Ίνες Υπόλοιπος εξοπλισµός εναέριων οπτικών καλωδίων Εξαρτήµατα Οπτικοί Ενισχυτές

9 4.9.3 Συµπληρωµατικά Καλωδίου Έρευνες της CIGRE Πρότυπα και Συστάσεις (Standards and Recommendations) Τεχνική και οικονοµική σύγκριση των οπτικών καλωδίων ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΣΕ ΑΛΛΑ ΙΚΤΥΑ Χρήση υπαρχόντων υπηρεσιών για last mile πρόσβαση µε τη χρήση οπτικής ίνας Οπτική ίνα στους Ιαπωνικούς υπονόµους Εφαρµογή οπτικών ινών σε δίκτυα του Βερολίνου Εγκατάσταση από τον ίδιο τον άνθρωπο Οπτική ίνα στους σωλήνες φυσικού αερίου Ίνα στους σωλήνες πόσιµου νερού Η ΕΗ ΣΤΗΝ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΗ ΑΓΟΡΑ - ΣΗΜΕΡΙΝΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ- ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΕΙΣ Πλεονεκτήµατα έναντι ανταγωνιστικών εταιρειών Τηλεπικοινωνιακά δίκτυα για τις εσωτερικές ανάγκες της.ε.η Συστήµατα Tηλεχειρισµού Η ΕΗ στην Τηλεπικοινωνιακή Αγορά Ανάπτυξη και εκµετάλλευση του δικτύου οπτικών ινών Το ίκτυο της ΤΕLLAS Μελλοντικές κατευθύνσεις. 134 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ. 137 ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΩΝ ΟΡΩΝ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΤΑΙΡΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1.1 Η αναγκαιότητα των επιχειρήσεων ηλεκτρικής ενέργειας για τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες Συνεχώς αυξανόµενες είναι οι τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές και η χρήση της τεχνολογίας της πληροφορίας (IT - Information Technology) για τις ίδιες τις ηλεκτρικές εταιρίες. Η ανάγκη αυτή υπαγορεύεται από συγκεκριµένους παράγοντες τόσο για τις ίδιες τις εταιρίες και τους καταναλωτές όσο και από τη διεθνή αγορά. Οι επιχειρήσεις ηλεκτρισµού έχουν εγκαταστήσει και διαχειρίζονται δικά τους τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. Το γεγονός αυτό αποτελεί συνέπεια των ειδικών απαιτήσεων λειτουργίας που η διαχείριση του δικτύου ενέργειας επιβάλλει στην επιχείρηση. Η αυξανόµενη πολυπλοκότητα και διασύνδεση των ηλεκτρικών δικτύων έχει ως αποτέλεσµα τη συνεχή εφαρµογή και ανάπτυξη αυτών των δικτύων. Οι βασικοί λόγοι που οδηγούν τις επιχειρήσεις ηλεκτρισµού στην ανάπτυξη τηλεπικοινωνιακών δικτύων και στη χρήση της τεχνολογίας της πληροφορίας είναι: Η λειτουργία του ενεργειακού δικτύου αποτελεσµατικά και µε ασφάλεια, απαιτεί µια ποικιλία τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών υψηλής αξιοπιστίας, ασφάλειας και διαθεσιµότητας. Έχει φανεί πως τέτοιες υπηρεσίες γενικά δεν είναι διαθέσιµες από το δηµόσιο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο (Public Telecommunications Operators, ΡΤΟ) ή από τρίτους παροχείς (Third Party Cariers). Το οικοδόµηµα της αγοράς ηλεκτρικής ενεργείας απαιτεί και προϋποθέτει µια τεράστια ροή πληροφορίας τόσο για τις ίδιες τις εταιρίες όσο και για τη βέλτιστη εξυπηρέτηση των καταναλωτών. Το γεγονός αυτό επιβάλλει την κατάλληλη εγκατάσταση τηλεπικοινωνιακών δικτύων και πληροφοριακών συστηµάτων. Η ανάγκη όλων των εταιριών ηλεκτρικής ενέργειας παγκοσµίως να είναι ανταγωνιστικές και αποδοτικές προϋποθέτει τη χρήση αποτελεσµατικών τηλεπικοινωνιακών και πληροφοριακών συστηµάτων. 10

11 Απαραίτητη κρίνεται και η ανάγκη για επιπλέον υποστήριξη της υπάρχουσας υποδοµής για την βέλτιστη εξυπηρέτηση των καταναλωτών και η χρήση των τηλεπικοινωνιακών δικτύων για τη µεταφορά πληροφορίας αποτελεί το κλειδί για την ικανοποίηση του καταναλωτή προσφέροντας του καλύτερη υπηρεσία και πληροφορία. Η κατανεµηµένη παραγωγή και οι εναλλακτικές πηγές ενέργειας ως ιδιαίτερα ανερχόµενος φορέας παραγωγής ενέργειας για τις ηλεκτρικές εταιρίες προϋποθέτει την κατάλληλη χρήση των τηλεπικοινωνιακών δικτύων και των πληροφοριακών συστηµάτων ώστε να διατηρείται η σταθερότητα, η αξιοπιστία και η ποιότητα του Συστήµατος Ηλεκτρικής Ενέργειας. Σε καταστάσεις ανάγκης (πληµµύρες, σεισµοί κ.α.) δεν µπορούν να βασίζονται σε δίκτυα που τροφοδοτούν και άλλες επιχειρήσεις, και πιθανόν έχουν υπερφορτωθεί. υσκολίες σχετικές µε το δριµύ περιβάλλον στο οποίο λειτουργεί ο εξοπλισµός συστηµάτων ηλεκτρικής ενέργειας και την ηλεκτροµαγνητική συµβατότητα. Οι τηλεπικοινωνιακοί φορείς δεν παρέχουν συνήθως τις υπηρεσίες υψηλής προτεραιότητας (high priority services) µε οικονοµικά αποτελεσµατικό τρόπο 1.2 Τηλεπικοινωνιακές ανάγκες εταιρειών ηλεκτρικής ενέργειας Υπάρχουν συγκεκριµένες παραδοσιακές τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες για τη λειτουργία και τη διαχείριση των ενεργειακών δικτύων οι περισσότερες από τις οποίες συνοψίζονται στις σύγχρονες εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα ευρύτερο σύστηµα αυτοµατισµών του σταθµού (SAS - Substation Automation System) και περιλαµβάνουν: Τηλεέλεγχο (Telecontrol) Τηλεπροστασία (Teleprotection) Supervisory Control and Data Acquisition Systems (SCADA) Τηλεφωνία 11

12 Εποπτεία µε video (Video surveillance). Έλεγχος Κατανεµηµένης Παραγωγής Υπηρεσίες εδοµένων Τηλεδιάσκεψη Αποµακρυσµένος τηλεαναπρογραµµατισµός του εξοπλισµού προστασίας ηλεκτρικών γραµµών Αποµακρυσµένη παρακολούθηση συντήρησης βασικού εξοπλισµού του κλειστού δικτύου Μεταφορά φωτογραφικής απεικόνισης Μετεωρολογικές συνθήκες από αισθητήρες προσαρτηµένους πάνω στις γραµµές µεταφοράς 1.3 Σύστηµα Αυτοµατισµών Υποσταθµού (SAS) Το σύστηµα αυτοµατισµών υποσταθµού ηλεκτρικής ενέργειας περιλαµβάνει όλη τη δοµή της λειτουργίας, τον εξοπλισµό και τη ροή πληροφορίας που γίνεται είτε στο εσωτερικό του υποσταθµού είτε έξω από αυτόν. Απαρτίζεται από ένα δίκτυο διασυνδεδεµένων συσκευών µε σκοπό την προστασία, την παρακολούθηση και την λειτουργία του ηλεκτρικού δικτύου. Πολλές από τις παραπάνω ανάγκες των εταιριών για τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές είναι ενταγµένες στο σύστηµα αυτοµατισµών, το οποίο διαχειρίζεται τα δεδοµένα που φτάνουν σ αυτό σαν ένα κεντρικό σύστηµα πληροφοριών του υποσταθµού. Έτσι επιτυγχάνεται η βέλτιστη λειτουργικότητα των Ε.Η.Ε.. Στην βέλτιστη λειτουργία των SAS σηµαντικότατο ρόλο παίζει το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο της ίδιας της εταιρίας, το οποίο βασίζεται σε µεγάλο βαθµό στα καλώδια οπτικών ινών που είναι εγκατεστηµένα στα δίκτυα τάσης των εταιριών. Οι εσωτερικές ανάγκες των Επιχειρήσεων Ηλεκτρικής Ενέργειας χωρίζονται στις υπηρεσίες για τη λειτουργία του ενεργειακού συστήµατος (Operational Services) και στις υπηρεσίες που αφορούν στις διοικητικές ανάγκες της επιχείρησης (Administrative Services). Οι υπηρεσίες διαχείρισης δεν αφορούν τη λειτουργία του ενεργειακού δικτύου και περιλαµβάνουν τηλεεκτύπωση (teleprinting), τηλεοµοιοτυπία (facsimile), τηλεδιάσκεψη (teleconference) και άλλες υπηρεσίες δεδοµένων. Πιο αναλυτικά, τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα υποστηρίζουν τη µετάδοση διαφόρων σηµάτων απαραίτητων για: 12

13 σηµατοδότηση για παροχή συστήµατος (signaling) προστασίας του ενεργειακού φορέα σύνδεση των αποµακρυσµένων τερµατικών µονάδων (Remote Terminal Units) του συστήµατος SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition ) συλλογή στατιστικών δεδοµένων για την ανάπτυξη του ενεργειακού δικτύου τηλεφωνικά κυκλώµατα για τη λειτουργία και τη διαχείριση του ενεργειακού δικτύου ζεύξεις για ραδιοδίκτυα ανταλλαγή δεδοµένων µεταξύ τοπικών, περιφερειακών και εθνικών κέντρων ελέγχου. Για την εξ αποστάσεως εποπτεία (remote supervision) και επικοινωνία έχουν εισαχθεί στο δίκτυο κάποιες καινούριες δυνατότητες όπως: αισθητήρες αναρτηµένοι στις γραµµές µεταφοράς για τη συλλογή µετεωρολογικών δεδοµένων εξ αποστάσεως αναπρογραµµατισµός προστασίας των γραµµών ενέργειας του συστήµατος αργής σάρωσης video για παρακολούθηση µη επανδρωµένων τοποθεσιών εξοπλισµού. ιεθνείς οργανισµοί έχουν καθορίσει πρότυπα και κριτήρια για τον προσδιορισµό όλων των βασικών απαιτήσεων, όπως ρυθµοί µεταφοράς δεδοµένων, κρίσιµοι χρόνοι µετάδοσης και απαραίτητος εξοπλισµός. ιαδεδοµένες εφαρµογές υπηρεσιών δεδοµένων σε ηλεκτρικές εταιρείες, όπως εξ αποστάσεως έλεγχος (Remote Control), τηλεµέτρηση (telemetry), προειδοποιήσεις κινδύνων και αυτοµατισµοί διανοµής, χρησιµοποιούν ταχύτητες δεδοµένων της τάξης των 1.200, 2.400, 4.800, 9.600, και baud (1 baud= 2bits/s). Ωστόσο, µελλοντικές υπηρεσίες θα απαιτούν ακόµα υψηλότερους ρυθµούς µετάδοσης δεδοµένων. Γενικά, οι απαιτήσεις για τους συγκεκριµένους τύπους επικοινωνιακών υπηρεσιών προβλέπεται πως θα ενταθούν στο µέλλον. Οι τηλεφωνικές υπηρεσίες πρέπει να είναι ιδιαίτερα αποδοτικές, άµεσες, ειδικά σε επείγουσες περιπτώσεις, δίνοντας προτεραιότητα σε σηµαντικούς για την αντιµετώπιση της κατάστασης χρήστες. Η τηλεπροστασία βασίζεται σε σύστηµα µετάδοσης εντολών µέσω τηλεπικοινωνιακής ζεύξης µεταξύ των δύο άκρων της ενεργειακής γραµµής. 13

14 Οι χρόνοι µετάδοσης για εντολές τηλεπροστασίας σε ψηφιακά συστήµατα δεν πρέπει να ξεπερνούν τα 2 µε 4 ms, ανάλογα την εφαρµογή. 1.4 Λειτουργικές υπηρεσίες (Operational Services) Τηλεέλεγχος Ο τηλεέλεγχος περιλαµβάνει όλες της τηλεπικοινωνιακές λειτουργίες που αφορούν παρακολούθηση και έλεγχο του ενεργειακού δικτύου. Τα δίκτυα ενέργειας ελέγχονται από τα κέντρα ελέγχου τα οποία έχουν ειδικές ανάγκες για επικοινωνίες και έλεγχο. Τα κέντρα ελέγχου χρειάζονται να ανταλλάσσουν πληροφορία µε τους σταθµούς παραγωγής, υποσταθµούς, άλλα κέντρα ελέγχου, άλλες εταιρείες. Η πληροφορία που ανταλλάσσεται περιέχει πραγµατικού χρόνου και παρελθόντος χρόνου δεδοµένα παρακολούθησης του ενεργειακού συστήµατος συµπεριλαµβανοµένων δεδοµένων ελέγχου, χρονοπρογραµµατισµού και λογιστικής. Η λειτουργία µεγάλων δικτύων ενέργειας είναι σύνθετη και ο έλεγχος συχνά ασκείται από ένα πλήθος κέντρων ελέγχου. Τα κέντρα ελέγχου λειτουργούν σε διαφορετικές περιοχές ή σε διαφορετικά επίπεδα, της ιεραρχίας ελέγχου. Η δοµή υπαγορεύεται σε κάποιο βαθµό από την αρχιτεκτονική του ενεργειακού συστήµατος και από τη στρατηγική λειτουργίας που υιοθετείται από την επιχείρηση. Είναι δεδοµένη µια τριών βαθµίδων δοµή στην οποία έλεγχος ασκείται σε: εθνικό ή επίπεδο κοινοπραξίας, σε περιφερειακό ή µεγαλύτερης επιχείρησης επίπεδο και σε επίπεδο περιοχής ή διανοµής. Το µέγεθος των συστηµάτων τηλεελέγχου ποικίλει αξιοσηµείωτα, από µικρά συστήµατα µε λίγες από σηµείο προς σηµείο λειτουργίες παρακολούθησης και ελέγχου έως πολύ - λειτουργίες, από πολυεπίπεδα συστήµατα που εκτείνονται σε ευρείες γεωγραφικές περιοχές. Η αξιοπιστία της ηλεκτρικής παροχής εξαρτάται τελικά από την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήµατος τηλεελέγχου. Εποµένως, τα συστήµατα τηλεελέγχου χρειάζεται να είναι υψηλής ασφάλειας και αξιοπιστίας και να έχουν υψηλή διαθεσιµότητα. Ο εξοπλισµός τηλεελέγχου πρέπει να λειτουργεί 14

15 αποτελεσµατικά σε σταθµούς υψηλής τάσης κάτω από δριµείς περιβαλλοντικές συνθήκες Τηλεπροστασία Συστήµατα προστασίας που χρησιµοποιούν τηλεπικοινωνίες για ενίσχυση της απόφασης για κάθε λειτουργία είναι γνωστά ως συστήµατα τηλεπροστασίας. Οι τηλεπικοινωνίες χρησιµοποιούνται σε συνδυασµό µε συστήµατα προστασίας για τη µεταφορά σήµατος από τον εξοπλισµό προστασίας ενός σταθµού σε παρόµοιο εξοπλισµό σε αποµακρυσµένο σταθµό. Γενικά, η τηλεπροστασία απαιτεί τα σήµατα να µεταφέρονται σε αποµακρυσµένους σταθµούς µε την ελάχιστη καθυστέρηση, µέγιστη ασφάλεια έναντι αλλοίωσης των δεδοµένων και µέσω τηλεπικοινωνιακών καναλιών που έχουν υψηλή αξιοπιστία. Για αξιόπιστη λειτουργία ο εξοπλισµός τηλεπροστασίας πρέπει να έχει υψηλή ανεξαρτησία (πρέπει να λειτουργεί µόνο όταν απαιτείται) και µε υψηλή ασφάλεια (δεν πρέπει να λειτουργεί λανθασµένα). Οι απαιτήσεις χαµηλής καθυστέρησης, ανεξαρτησίας, ασφάλειας και αξιοπιστίας εξαρτώνται από τον τύπο του συστήµατος προστασίας που χρησιµοποιείται. Συστήµατα προστασίας που χρησιµοποιούν τηλεπικοινωνιακά κανάλια για την αποστολή σήµατος µπλοκαρίσµατος ή επιτρεπόµενου σήµατος µετάδοσης σε αποµακρυσµένα άκρα γραµµής µεταφοράς είναι γνωστά ως συστήµατα εντολών προστασίας. Τα σήµατα εντολών χρησιµοποιούνται κυρίως για τη µείωση των χρόνων µεταξύ των σφαλµάτων στα σηµεία τερµατισµού της γραµµής Η πληροφορία που µεταφέρεται σε συστήµατα εντολών προστασίας είναι σε πραγµατικό χρόνο για να διασφαλίσει τη σωστή προστασία, λειτουργία και αυτοµατοποίηση του υποσταθµού. Μπορεί να παρασταθεί από µια απλή αλλαγή της κατάστασης από ΟΝ σε OFF, ή το αντίστροφο. Με σύστηµα εντολών προστασίας µια γραµµής µεταφοράς, µπορεί να απαλλαχθεί από σφάλµατα σε λιγότερο από 100ms υποθέτοντας ένα γρήγορο διακόπτη ( < 40ms ) και χρόνο µετάδοσης δεδοµένων λιγότερο από 20ms. Η καθυστέρηση είναι ένας κρίσιµος παράγοντας της τηλεπροστασίας Οι καθυστερήσεις µετάδοσης δεν εξαρτώνται µόνο από την απόσταση αλλά και από τον τύπο της γραµµής και τον εξοπλισµό πολύπλεξης που χρησιµοποιείται. 15

16 Η CIGRE ( TΒ 13) προτείνει τους ακόλουθους χρόνους καθυστέρησης για συστήµατα εντολών τηλεπροστασίας: ιακοπή Επιτρεπόµενη διαδροµή Απ' ευθείας απελευθέρωση µηχανισµών 3-25 ms 8 10 ms ms Οι χρόνοι αναφέρονται ως οι πραγµατικοί χρόνοι τηλεπροστασίας καναλιού συµπεριλαµβανοµένου των χειρισµών του αποστολέα και δέκτη των σηµάτων τηλεπροστασίας SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) Εφ εφόσον η έκταση των δεδοµένων που απαιτούνται για παρακολούθηση και έλεγχο ποικίλει σύµφωνα µε το µέγεθος του δικτύου και τις λειτουργίες που εκτελούνται, οι SCADA απαιτήσεις για απόκτηση δεδοµένων και εξ' αποστάσεως έλεγχο παραδοσιακά περιέχουν τα ακόλουθα: Τηλεένδειξη Τηλεµέτρηση και τηλεϋπολογισµό Τηλεεντολές Σήµατα συγχρονισµού Τηλεπροειδοποίηση Τα δεδοµένα SCADA ανταλλάσσονται µεταξύ των αποµακρυσµένων τερµατικών µονάδων (Remote Terminal Units RTU), των απόµακρων σταθµών και των κέντρων ελέγχου. Λόγω του πραγµατικού χρόνου φύσης του τηλεελέγχου, υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για την ανταλλαγή των SCADA δεδοµένων. Αυτές περιλαµβάνουν υψηλής ολοκλήρωσης δεδοµένα, υψηλής ακρίβειας, µικρός χρόνος µεταφοράς πληροφορίας και µικροί χρόνοι απόκρισης. Τα τηλεπικοινωνιακά κανάλια στα οποίο µεταβιβάζονται τα SCADA δεδοµένα είναι κυρίως περιορισµένου εύρους ζώνης και σε πολλές περιπτώσεις, λειτουργούν σε δριµύ ηλεκτροµαγνητικό περιβάλλον που µπορεί να προκαλέσει παραµόρφωση του µεταδιδόµενου σήµατος. Σε τέτοιες καταστάσεις η ανάγκη για µετάδοση δεδοµένων σε όσο τα δυνατό µικρότερο χρόνο αντικρούεται µε την ανάγκη για δεδοµένα υψηλής ολοκλήρωσης. Η αύξηση της ολοκλήρωσης των δεδοµένων µπορεί να επιτευχθεί µόνο µε τη 16

17 µείωση της ταχύτητας ροής της πληροφορίας. Είναι απαραίτητος συνεπώς ένας συµβιβασµός µεταξύ αυτών. Οι απαιτήσεις µετάδοσης για SCADA εκφράζονται σε όρους της αξιοπιστίας µετάδοσης και της καθυστέρησης µετάδοσης. Η αξιοπιστία µετάδοσης καθορίζεται από τις πιθανότητες µη ανιχνεύσιµης λανθασµένη πληροφορίας (Παραµένων Λόγος Σφάλµατος) και µη ανιχνεύσιµης απώλειας πληροφορίας (Ρυθµός Παραµένουσας Απώλειας Πληροφορίας). Αυτές διαδοχικά εξαρτώνται από την ποιότητα του τηλεπικοινωνιακού κυκλώµατος και της κωδικοποίησης που χρησιµοποιείται. Η πιθανότητα παραµένουσας λανθασµένης πληροφορίας ή παραµένουσας µη ανιχνεύσιµης απώλειας πληροφορίας πρέπει να είναι µικρότερη από για Λόγο Λανθασµένων Bit Ειδικές µετρήσεις πραγµατοποιούνται για την εξασφάλιση των απαιτήσεων απόδοσης. Περιλαµβάνουν τη χρήση κωδικών µετάδοσης υψηλού πλεονασµού, υψηλής απόδοσης συστήµατα εντοπισµού σφαλµάτων και αυτόµατης αναµετάδοσης ή ανίχνευσης σφαλµάτων. Οι καθυστερήσεις µετάδοσης εξαρτώνται από τη σπουδαιότητα της πληροφορίας για τηλεέλεγχο. Υψηλής προτεραιότητας πληροφορία όπως καθορισµός θέσεων διακοπτών ισχύος και κύριοι συναγερµοί έχουν αυστηρότερες απαιτήσεις καθυστέρησης από ότι χαµηλής προτεραιότητας πληροφορίας όπως θέσεις αποζευκτών ή µικρότερης σηµασίας συναγερµοί. Η καθυστέρηση µετάδοσης καθορίζεται από 1 έως 5 δευτερόλεπτα, και εξαρτάται από την εφαρµογή Τηλεεντολές Η κρίσιµη φύση των τηλεεντολών απαιτεί να µεταδίδονται µε το υψηλότερο επίπεδο ανιχνεύσιµων σφαλµάτων που δεν πρέπει να υπερβαίνει το 10-2, για κάθε Λόγο Λανθασµένου Bit ακόµα και µε το χειρότερο λόγο σήµατος προς θόρυβο. Ειδικά µέτρα µπορούν να ληφθούν για την εξασφάλιση υψηλής - απόδοσης. Περιλαµβάνουν τη χρήση συστηµάτων ανίχνευσης σφαλµάτων: µετάδοσης πολλαπλού µηνύµατος ή τεχνικές εµπροσθογενούς ελέγχου, ήχους ή οπισθογενούς ελέγχου. 17

18 Η πιθανότητα απώλειας εντολών λόγω µη ανιχνεύσιµων σφαλµάτων πρέπει να είναι µικρότερη από µε Λόγο Λανθασµένου Bit Η καθυστέρηση µετάδοσης πρέπει να είναι της τάξεως των 1 ή 2 δευτερολέπτων ή και µικρότερη ανάλογα µε την εφαρµογή Τηλεφωνία Για λειτουργίες µεταγωγής δικτύου και διανοµής φορτίων απαιτούνται τηλεφωνικές επικοινωνίες υψηλής αξιοπιστίας και ασφάλειας. Στα κέντρα ελέγχου, στους σταθµούς παραγωγής και υποσταθµούς µεταφοράς, χρειάζονται τηλεφωνικές δυνατότητες, ώστε να επιτρέπεται στο προσωπικό λειτουργίας να επικοινωνεί γρήγορα και αποδοτικά. Σε περιπτώσεις διαταραχών του συστήµατος, η ανάγκη για επικοινωνία είναι άµεσης προτεραιότητας. Συνήθως απαιτείται ένα ιδιωτικό, υψηλής ασφαλείας λειτουργίας τηλεφωνικό σύστηµα. Τα λειτουργικά τηλεφωνικά συστήµατα διαθέτουν κάποιαν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, τα οποία τα διαχωρίζουν από απλά τηλεφωνικά δίκτυα: Περιορισµός πρόσβασης. Η χρήση του δικτύου τηλεφωνίας είναι γενικά για το προσωπικό λειτουργίας. Απαιτούνται περιορισµοί πρόσβασης σε µη εγκεκριµένους χρήστες. Υψηλή αξιοπιστία. Λόγω του κρίσιµου ρόλου στη λειτουργία του συστήµατος ενέργειας, τα τηλεφωνικά δίκτυα σχεδιάζονται µε τα υψηλότερα πρότυπα αξιοπιστίας και διαθεσιµότητας. Πολύ γρήγορη σύνδεση τηλεφωνικής κλήσης. Για ελαχιστοποίηση των καθυστερήσεων στην έναρξη των τηλεφωνικών κλήσεων, χρησιµοποιούνται ειδικά συστήµατα σηµατοδότησης, που είναι γρήγορα και αξιόπιστα µαζί. Τα πρωτόκολλα σηµατοδότησης που χρησιµοποιούνται είναι συνήθως ιδιόκτητα. Αναγνώριση γραµµής τηλεφωνικής κλήσεως. Για να επιτρέπεται στο µηχανικό ελέγχου να επιλέγει την εισερχόµενη κλήση υψηλότερης προτεραιότητας, πρέπει να είναι δυνατό να αναγνωρίζεται ο σταθµός κλήσης πριν την απάντηση. 18

19 υνατότητες µη διακοπής λειτουργίας. Απαιτείται σύστηµα µεταγωγής για την ελαχιστοποίηση του κινδύνου συµφόρησης. Εναλλακτική δροµολόγηση. Για την εξασφάλιση πως δεν χάνονται κλήσεις λόγω των απασχολήσεων κυκλωµάτων της πρώτης επιλογής διαδροµής, απαιτείται να µεταβαίνει η κλήση σε εναλλακτική γραµµή. Σε κατάσταση απασχόλησης όλων των δρόµων σε κάποιο κόµβο µεταγωγής πρέπει να παρέχεται προς τα πίσω ανά δροµολόγηση. Κλήσεις προτεραιότητας. Σε κατάσταση απασχόλησης όλων των διαδροµών, απαιτείται κύκλωµα αναγκαστικού τερµατισµού κλήσεων χαµηλής προτεραιότητας, ώστε να εξασφαλιστεί η διέλευση υψηλής προτεραιότητας κλήσεων. Αυτόνοµη Αριθµοδότηση. Για ευκολία των χρηστών στην πραγµατοποίηση κλήσεων απαιτείται ένα αυτόνοµο σύστηµα αριθµοδότησης. Είναι δυνατό ένας προκαθορισµένος συνδροµητής να καλείται µε τον ίδιο αριθµό κάθε φορά, άσχετα από πού προέρχεται η κλήση. Αυτό επιτρέπει οµοιογενές σύστηµα αριθµοδότησης που θα χρησιµοποιείται σε ολόκληρο το δίκτυο, βασισµένο σε καθορισµένους αριθµούς ψηφίων ώστε να αναγνωρίζεται ο εσωτερικός αριθµός τηλεφώνου και τα τηλεφωνικά κέντρα. Σε µεγάλα δίκτυα, επιλέγοντας έναν κωδικό περιοχής πρέπει να αναγνωρίζεται η επιθυµητή περιφέρεια. Αν η κλήση προέρχεται έξω από την περιοχή, ο κωδικός περιοχής συγκαλύπτεται από το κέντρο και µόνο οι εναποµείναντες αριθµοί χρησιµοποιούνται για την επιλογή του συνδροµητή. Έτσι επιτυγχάνεται η αύξηση της χωρητικότητας αριθµοδότησης. Όλο και συχνότερα παροχείς ενέργειας προχωρούν στο διαχωρισµό λειτουργικών και διοικητικών τηλεφωνικών συστηµάτων και χρησιµοποιούν σύστηµα απ' ευθείας τηλεφωνικών συνδέσεων για τις λειτουργικές τους ανάγκες. Οι απ' ευθείας τηλεφωνικές συνδέσεις διαθέτουν µόνιµα συνδεδεµένους εσωτερικούς αριθµούς, που χαρακτηρίζουν τις επιλεγόµενες κλήσεις. Ο εξοπλισµός αυτός εξυπηρετεί µικρά ιδιωτικά τηλεφωνικά συστήµατα µε σχετικά µικρό πλήθος εσωτερικών αριθµών και χαµηλής πυκνότητας φωνητικής κίνησης. Συνήθως χαρακτηριστικά όπως εναλλακτική αναδροµολόγηση δεν είναι διαθέσιµα στα συστήµατα απ' ευθείας σύνδεσης. 19

20 Άλλες ευκολίες που µπορούν να παρέχουν λειτουργικά τηλεφωνικά δίκτυα, περιλαµβάνουν: Μη - διακοπτόµενες κλήσεις, Επείγουσες κλήσεις, Απ' ευθείας τηλεφωνική σύνδεση, Κουδούνισµα ανεξάρτητα από τη θέση του άγκιστρου της συσκευής, Άµεση πρόσβαση και Πολλαπλή άµεση πρόσβαση. Η κίνηση που συνήθως έχει το τηλεφωνικό δίκτυο να διαχειριστεί δεν είναι υψηλή, αλλά είναι ζωτικής σηµασίας για την ασφάλεια της λειτουργίας του συστήµατος ενέργειας. Σε ειδικές περιπτώσεις οι απαιτήσεις επιβάλλουν αφιερωµένα τηλεφωνικά κυκλώµατα. Τηλεφωνικά κέντρα ενταµιευµένου προγράµµατος συνήθως εξασφαλίζουν τις παραπάνω απαιτήσεις Εποπτεία µε video (video surveillance) Οι Ε.Η.Ε χρησιµοποιούν τηλεοπτική επιτήρηση (video surveillance) για λόγους λειτουργίας του ενεργειακού δικτύου και ασφάλειας των θέσεων και κτηριακών εγκαταστάσεων. Ειδικότερα, χρησιµοποιούνται συστήµατα εξ' αποστάσεως παρακολούθησης και επίβλεψης των εγκαταστάσεων του ηλεκτρικού συστήµατος (γραµµές υψηλής τάσης, εισροής υδροηλεκτρικών µονάδων κ.ά.). Τηλεοπτική επιτήρηση χρησιµοποιείται εκτεταµένα σε εγκαταστάσεις ηλεκτρικών συστηµάτων µε ιδιαίτερες απαιτήσεις, όπως σταθµοί πυρηνικής ενέργειας, Συνήθως οι υπηρεσίες που εµπλέκουν video απαιτούν κανάλια ευρείας ζώνης (wide-band channels) και υψηλή συµπίεση (compression). ιάφορα πρότυπα έχουν αναπτυχθεί κατά καιρούς για τη συµπίεση και τη µετάδοση ψηφιακού video. Το JPEG πρότυπο (Joint Photographic Experts Group) ορίζει µεθόδους συµπίεσης και κωδικοποίησης για µετάδοση και το ΜPEG (Motion Picture Experts Group) video κωδικοποίηση για ψηφιακή αποθήκευση σε ρυθµούς απο1 Mbps ως 24 Mbps. Μια άλλη λειτουργία της συγκεκριµένης εφαρµογής είναι ότι αποτρέπει από φυσικούς κινδύνους του υποσταθµού και από µη εξουσιοδοτηµένη εισβολή του υποσταθµού Άλλες λειτουργικές υπηρεσίες του ενεργειακού δικτύου Άλλες λειτουργικές υπηρεσίες δεδοµένων περιλαµβάνουν ευρεία περιοχή δεδοµένων που µπορούν να αvταλλαγούν για αποτελεσµατική και αποδοτική 20

21 λειτουργία του ενεργειακού συστήµατος. Παραδείγµατα τέτοιων δεδοµένων παρατίθενται αµέσως: Εθνικό Κέντρο Ελέγχου σε άλλα κέντρα ελέγχου: Σχεδιασµός Παραγωγής / Μεταφοράς εδοµένα Υπολογισµού Ενέργειας ιαχρονικά Στοιχεία Λειτουργίας εδοµένα Συστήµατος Ροής Φορτίου εδοµένα Ανάλυσης ιακοπτών και Χρονοπρογραµµατισµού Στοιχεία Φορτίων Κέντρο ελέγχου προς Κέντρο Ελέγχου: Ανταλλαγή δεδοµένων ενεργειακών συστηµάτων εδοµένα Χρονοπρογραµµατισµού Παραγωγής / Μεταφοράς εδοµένα Υπολογισµού Ενέργειας ιαχρονικά Στοιχεία Λειτουργίας Στοιχεία Φορτίων Συστηµάτων Ενέργειας εδοµένα ιαχείρισης Κέντρο Ελέγχου Προς Υποσταθµούς: ιαµόρφωση εδοµένων στα RTU Προγραµµατισµός µονάδων Παραγωγής Προβλέψεις φορτίων εδοµένα ιαχείρισης Συστηµάτων Ενέργειας Προγραµµατισµός ιακοπών Ηλεκτροδότησης Περιορισµοί Λειτουργίας 1.5 Έλεγχος Κατανεµηµένης Παραγωγής Όλες οι σύγχρονες χώρες και οι εταιρίες ηλεκτρικής ενέργειας αντιλαµβάνονται την σηµασία των τηλεπικοινωνιακών δικτύων και των πληροφοριακών συστηµάτων για την γρήγορη ενσωµάτωση και επικράτηση της κατανεµηµένης παραγωγής (DG-distributed generation). Η εφαρµογή της µπορεί να διευρυνθεί µε την ύπαρξη σταθερότερων και πιο αξιόπιστων συστηµάτων µε επαρκή ποιότητα ενέργειας. Η οµαλή λειτουργία της 21

22 κατανεµηµένης παραγωγής και η χρήση των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας ως σηµαντικότατο τοµέα παραγωγής υπογραµµίζεται από τη χρήση πιο ενεργών επικοινωνιακών δικτύων Μέτρα για βέλτιστη λειτουργία της κατανεµηµένης παραγωγής (DG) µέσω των τηλεπικοινωνιακών δικτύων και των πληροφοριακών συστηµάτων των Ε.Η.Ε. Οι ανανεώσιµες πηγές ενέργειας λόγω της εξάρτισής τους από τις µετεωρολογικές συνθήκες έχουν την τάση να επηρεάζουν σηµαντικά την σταθερότητα της τάσης και της συχνότητας του συστήµατος. Η οµαλή ένταξή τους στο σύστηµα παραγωγής υπογραµµίζεται από συγκεκριµένες προϋποθέσεις: Τεχνολογία ανίχνευσης και αποφυγής αποµόνωσης Βέλτιστος τηλεέλεγχος της τάσης βασιζόµενος σε ενιαίο εσωτερικό έλεγχο του εξοπλισµού διανοµής του συστήµατος Τεχνολογία χρήσης της κατανεµηµένης παραγωγής ως αξιόπιστη πηγή µε τη βοήθεια κεντρικού ελέγχου Βέλτιστη διαµόρφωση του συστήµατος µεταφοράς ενέργειας για τη σωστή λειτουργία της κατανεµηµένης παραγωγής Τεχνολογία ανίχνευσης και αποφυγής αποµόνωσης Ένα από τα εµπόδια στη διασύνδεση της κατανεµηµένης παραγωγής στα συστήµατα µεταφοράς ενέργειας είναι η τεχνική πρόκληση της αποσύνδεσής της όταν το σύστηµα µεταφοράς αποµονώνεται από την παραγωγή του υποσταθµού κατά τη διάρκεια σφαλµάτων που συµβαίνουν στις γραµµές. Παρακάτω παρουσιάζεται ενδεικτικά τεχνολογία για προστασία απέναντι στην αποµόνωση. Η όλη ιδέα έγκειται στη χρήση της γραµµής µεταφοράς ως διαβιβαστή σήµατος ώστε να ελεγχθεί η συνδεσιµότητα της γραµµής µεταφοράς. Η βασική ιδέα παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήµα. 22

23 Σχήµα 1.1 : έλεγχος συνδεσιµότητας γραµµής µεταφοράς Αποτελείται από δύο συσκευές µία γεννήτρια σήµατος εγκατεστηµένη στο τµήµα τροφοδοσίας του υποσταθµού και από έναν ανιχνευτή σήµατος εγκατεστηµένο σε κάθε µονάδα κατανεµηµένης παραγωγής. Η γεννήτρια σήµατος µεταδίδει συνεχώς σήµα σε όλους τους τροφοδότες διανοµής ενέργειας µε προκαθορισµένη διαδικασία πρωτοκόλλου. Όταν ο ανιχνευτής σήµατος αποτύχει να ανιχνεύσει την παρεµβολή του σήµατος για συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα (π.χ. 200ms), το σύστηµα αντιλαµβάνεται την ανάπτυξη συνθηκών αποµόνωσης και άµεσα αποκόπτει την κατανεµηµένη παραγωγή (DG). Το προτεινόµενο σχέδιο είναι πλήρως διαφορετικό από τα υπάρχοντα σχέδια. Συνδυάζει τα πλεονεκτήµατα σχεδίων όπως είναι το σχέδιο µετάδοσηςδιακοπής (transfer-trip) και το σχέδιο τοπικής ανίχνευσης (local-detection). Το ίδιο το ηλεκτροφόρο καλώδιο χρησιµοποιείται ως µέσο επικοινωνίας. Ένα άλλο σηµαντικό χαρακτηριστικό γνώρισµα της προτεινόµενης τεχνολογίας είναι η δηµιουργία ενός µοναδικού σήµατος που µπορεί να ανιχνευθεί αξιόπιστα από τους ανιχνευτές σήµατος µε µόνο ένα ελάχιστο αντίκτυπο στην ποιότητα ενέργειας. Το σχέδιο εισάγει αρµονικά σήµατα στο σύστηµα σε επιλεγµένους κύκλους. Κάθε δεύτερος κύκλος σ αυτές τις κυµατοµορφές περιέχει µια µικρή διαστρέβλωση για να δείξει την παρουσία ενός σήµατος. Όταν ένας πιο αργός χρόνος απόκρισης είναι αποδεκτός, αυτή η διαστρέβλωση µπορεί να παραχθεί σε κάθε τρίτο ή κάθε τέταρτο κύκλο. 23

24 Βέλτιστος τηλεέλεγχος της τάσης βασιζόµενος σε ενιαίο εσωτερικό έλεγχο του εξοπλισµού διανοµής του συστήµατος Στα συµβατικά συστήµατα, η κατάλληλη τάση διατηρείται µε το σχεδιασµό λειτουργικού συστήµατος διανοµής στο οποίο η ενέργεια µεταφέρεται προς µια κατεύθυνση. Με την επικράτηση της κατανεµηµένης παραγωγής, η µέθοδος παραγωγής που απαιτεί την αντίστροφη ροή ισχύος, κάνει τη διανοµή τάσης πιο περίπλοκη καθώς η κατάλληλη τάση είναι δυσκολότερο να διατηρηθεί. Σκοπός των σύγχρονων Ε.Η.Ε. είναι να καθιερωθεί µια µέθοδο ελέγχου τάσης που θα βασίζεται στον κεντρικό έλεγχο των µετασχηµατιστών τάσης και συνολικά όλου του δικτύου. Ο σκοπός αυτός θα είναι εφικτός αφού θα χρησιµοποιεί δεδοµένα µετρήσεων της τάσης και του ρεύµατος που θα προέρχονται από αισθητήρες εγκαταστηµένους στο δίκτυο διανοµής. Αυτά τα µέτρα θεωρούνται ικανά να διατηρήσουν την τάση συστηµάτων διανοµής σε κατάλληλο επίπεδο ακόµα και όταν η διασύνδεση αφορά µεγάλης κλίµακας κατανεµηµένη παραγωγή ή αντίστοιχα οι µικρής κλίµακας κατανεµηµένη παραγωγή. Οι διακόπτες, εξοπλισµένοι µε αισθητήρες εγκαθίστανται σε τρεις έως πέντε θέσεις ανά τροφοδότη σε µια γραµµή διανοµής. Ο διακόπτης είναι εξοπλισµένος µε τριφασικές συσκευές καθορισµού θέσης (PDS-Position Determination System) στο τέλος της κάθε επαφής. Κάθε τερµατικό σηµείο είναι εξοπλισµένο µε µετασχηµατιστές ρεύµατος (CTs Current Transformers) για κάθε φάση, µαζί µε έναν υπάρχων µετασχηµατιστή τάσης. Με αυτούς τους αισθητήρες, η µονάδα αποµακρυσµένων τερµατικών (RTU- Remote Terminal Unit) µετρά τα στοιχεία, τα συντάσσει, τα αποθηκεύει, και τα στέλνει στον κεντρικό υπολογιστή µέσω του δικτύου οπτικών ινών. Τα στοιχεία µέτρησης στέλνονται σε σταθερά χρονικά διαστήµατα ενός λεπτού. Τα αποθηκευµένα στοιχεία µπορούν να µεταδοθούν κατά απαίτηση από το σύστηµα ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αυτοί οι διακόπτες εξοπλισµένοι µε αισθητήρες παρέχουν την ίδια λειτουργία τηλεελέγχου µε τους συµβατικούς αυτόµατους διακόπτες. Επιπλέον, υπάρχει η δυνατότητα για παροχή της υπηρεσίες παρακολούθησης της ποιότητας ισχύος(αρµονικές τάσης, ανισορροπία τάσης, βραχυκυκλώµατα κτλ.) 24

25 1.5.2 Τεχνολογία χρήσης της κατανεµηµένης παραγωγής ως αξιόπιστη πηγή µε τη βοήθεια κεντρικού ελέγχου Ο σκοπός αυτού του προγράµµατος είναι να ερευνηθεί η λειτουργική συµπεριφορά του δικτύου διανοµής µε µία µεγάλη συµµετοχή των µονάδων ανανεώσιµων πηγών ενέργειας RES (Renewable Energy Systems) και των συνδυασµένων µονάδων CHP (Combined Heat and Power). Παρακάτω παρουσιάζεται ένα παράδειγµα εξυπηρέτησης µιας αγροτικής περιοχής από µονάδα κατανεµηµένης παραγωγής. Ένα τµήµα δικτύου διανοµής των 20 kv σε µια αγροτική περιοχή επιλέχτηκε για να ελέγξει τη λειτουργία του δικτύου διανοµής. Το δίκτυο διανοµής εξυπηρετεί ένα χωριό µε κατοίκους, του οποίου το φορτίο αιχµής είναι 3,5 MW. Όσον αφορά στις εγκαταστάσεις παροχής ηλεκτρικού ρεύµατος, η κατανεµηµένη παραγωγή και οι µονάδες αποθήκευσης µπορούν να παραγάγουν µια µέγιστη ισχύ της τάξης των 2,77 MW. Επιπροσθέτως άλλα 2 ΜVΑ ισχύος µπορούν να παρασχεθούν µέσω του συζευκτήρα MVDC. Κατά συνέπεια, το δίκτυο µπορεί πλήρως να εξυπηρετήσει το χωριό κατά τη διάρκεια της διακοπής της λειτουργίας της γραµµής τροφοδοσίας. Καταρχήν, ήταν απαραίτητο να αναπτυχθούν και να χρησιµοποιηθούν τα προηγµένα εργαλεία προγραµµατισµού δικτύων για να ερευνηθεί η συµµόρφωση µε τα κριτήρια για τη σύνδεση δικτύων και την αξιοπιστία του δικτύου, που αναδοµήθηκαν µε την κατανεµηµένη παραγωγή, την αποθήκευση, και την ένωση. Η λεπτοµερής ανάλυση δικτύων απαιτεί πρότυπα προσοµοίωσης για τις νέες τεχνολογίες που να απεικονίζουν τη σταθερή τους ανάπτυξη και τη δυναµική συµπεριφορά τους. Αφετέρου, η αποστολή του DGSC (Distributed Generation System of Control) µέσα στα δίκτυα διανοµής είναι επίσης µια σηµαντική απαίτηση για τη µελλοντική σταθερή και οικονοµικώς αποδοτική λειτουργία του συστήµατος ισχύος όταν αυξηθεί σηµαντικά το µερίδιο κατανεµηµένης παραγωγής στην αγορά. Ένα σύστηµα αποκεντρωµένης διαχείρισης ενέργειας (DEM Decentralized Energy Management) απαιτείται για να επιτρέψει τον προγραµµατισµό και την ισορροπία ισχύος των δικτύων και έτσι να εξασφαλίσει µια διαδεδοµένη ένταξη της κατανεµηµένης παραγωγής στο σύστηµα λειτουργίας και µεταφοράς ενέργειας. Τα σύγχρονα συστήµατα διαχείρισης ενέργειας βασίζονται στην εγκατάσταση οπτικών καλωδίων σε όλο το δίκτυο διανοµής ενέργειας, ή στη χρήση των ήδη υπαρχόντων τηλεπικοινωνιακών δοµών των Ε.Η.Ε.. 25

26 Όσον αφορά τις τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές, η κατανεµηµένη παραγωγή δύναται να είναι εξαπλωµένη σε µια ευρεία περιοχή. Για οικονοµικούς λόγους, η υπάρχουσα υποδοµή πρέπει να χρησιµοποιηθεί για τηλεπικοινωνιακούς σκοπούς. Το παρακάτω σχήµα καταδεικνύει τις τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές που βασίζονται στις υπάρχουσες ικανότητες επικοινωνίας του εξοπλισµού. Σχήµα 1.2 : Παράδειγµα τηλεπικοινωνιακών εφαρµογών Βέλτιστη διαµόρφωση του συστήµατος µεταφοράς ενέργειας για τη σωστή λειτουργία της κατανεµηµένης παραγωγής Ο σκοπός αυτού του προγράµµατος είναι να χτιστεί ένα σύστηµα παροχής ηλεκτρικού ρεύµατος που να επιτρέπει την οµαλή εισαγωγή της κατανεµηµένης παραγωγής παρά τα διάφορα υπάρχοντα προβλήµατα, και να µεγιστοποιηθούν τα πλεονεκτήµατα που αποκοµίζονται µε τη διάδοση της DG (π.χ., αποθηκευµένη ισχύς, κατανεµηµένο φορτίο, και ελαχιστοποιηµένο ενεργειακό κόστος). 26

27 Το σύστηµα δηµιουργήθηκε σε µια δοµή βρόχων που εµποδίζει τη διακύµανση τάσης και εξασφαλίζει µια οµοιόµορφη ροή ισχύος για να καταστήσει δυνατή τη λειτουργικότητα της DG (σχήµα). Σχήµα 1.3 : Σχεδιάγραµµα παροχής τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών και διανοµής τάσης Το κεντρικό λειτουργικό σύστηµα συγκεντρώνει δεδοµένα για την τάση και το ρεύµα από τους διακόπτες οι οποίοι είναι εξοπλισµένοι µε αισθητήρες που εγκαθίστανται στο σύστηµα διανοµής, χρησιµοποιεί τις συγκεντρωµένη πληροφορία για να ελέγξει τη ροή ισχύος και την τάση µε τους ελεγκτές βρόχων που εγκαθίστανται σε κάθε κόµβο της γραµµής, και ανταλλάσσει πληροφορίες µε µια συσκευή (demand supply interface) εγκατεστηµένη σε κάθε καταναλωτή ή κατά µήκος της µονάδας κατανεµηµένης παραγωγής. Αυτή η διαµόρφωση επιτρέπει τον έλεγχο της DG βασισµένο στις άφθονες πληροφορίες αναφοράς και για τις δύο πλευρές προσφοράς και ζήτησης, προκειµένου να ελαχιστοποιηθούν οι οικονοµικές απώλειες των Ε.Η.Ε. και να βελτιστοποιηθούν οι καταστάσεις λειτουργίας τους. Αυτό το τηλεπικοινωνιακό και πληροφοριακό σύστηµα πρέπει να είναι προσαρµοστικό και αυτόνοµο εάν πρόκειται να αντιµετωπίσει αξιόπιστα τις επερχόµενες αλλαγές στις συνθήκες των δικτύων διανοµής παγκοσµίως. Επίσης πρέπει να είναι ικανό να λειτουργεί αρκετά γρήγορα ώστε να αποµονώνει τα σφάλµατα και βραχυκυκλώµατα που ενδέχεται να εµφανιστούν. 27

28 1.6 Υπηρεσίες ιαχείρισης (Administrative Services) Εκτός από τις τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες που χρειάζονται για το χειρισµό των εταιρειών ηλεκτρικής ενέργειας, απαιτούνται και τηλεπικοινωνίες για διοικητικές ανάγκες. Οι εταιρείες Ηλεκτρικής Ενέργειας γενικά λειτουργούν σε ευρείς γεωγραφικές περιοχές έχοντας γραφεία, σταθµούς, αποθήκες και άλλα κτίρια σε πολλές διαφορετικές τοποθεσίες. Για να οργανώνονται οι δραστηριότητές τους αποτελεσµατικά, απαιτείται επικοινωνία µεταξύ τους. Υπάρχει επίσης η ανάγκη για επικοινωνία µε πελάτες, προµηθευτές και άλλους φορείς και γι' αυτό το λόγο απαιτείται διασύνδεση των τηλεπικοινωνιακών τους δικτύων Τηλεφωνικές Υπηρεσίες Οι τηλεφωνικές υπηρεσίες είναι πρωταρχικής σπουδαιότητας για τις εταιρείες. Η χρήση των ΡΒΧ για διοικητικές ανάγκες είναι πλέον συνήθης. Το ΡΒΧ (Private Automatic Branch Exchange ) παρέχει τηλεφωνικές υπηρεσίες µέσω ενός δηµόσιου τηλεφωνικού δικτύου. Μια εναλλακτική µέθοδος, διαθέσιµη σε µικρά κράτη, είναι η CENTREX ( Central Exchange ) σύµφωνα. µε την οποία ιδιωτικές τηλεφωνικές υπηρεσίες προέρχονται από δηµόσια τηλεφωνικά κέντρα. Σύγχρονα ΡΒΧ παρέχουν ευρείας κλίµακας προηγµένες υπηρεσίες. Η χρήση Divert Dial Ιn (DDI), που επιτρέπουν στους χρήστες του δηµοσίου δικτύου να καλούν ΡΒΧ εσωτερικούς αριθµούς τηλεφώνου απ' ευθείας χωρίς τη µεσολάβηση χειριστών, αυξάνει συνεχώς. Όσο βελτιώνονται οι υπηρεσίες προς τους πελάτες, τα DDI έχουν το πλεονέκτηµα της µείωσης του αριθµού των χειριστών για την πραγµατοποίηση κλήσεων από δηµόσια δίκτυα. Άλλες δυνατότητες όπως προώθηση κλήσεων, εκτροπή κλήσεων και συντοµευµένες κλήσεις είναι διαθέσιµες στα σύγχρονα ΡΒΧ. Για µεγάλες εταιρείες, τα ΡΒΧ σε διαφορετικές τοποθεσίες χρειάζεται να διασυνδεδεθούν. Η δικτύωση των ΡΒΧ εξασφαλίζει τα πλεονεκτήµατα της διαφάνειας του δικτύου, αυτόνοµο σύστηµα αριθµοδότησης και χειριστές συγκεντρωµένους σε µια θέση. Οι εταιρείες ηλεκτρισµού απαιτούν αυτές τις υπηρεσίες για τη βελτιστοποίηση των τηλεφωνικών δικτύων. 28

29 Στις τηλεφωνικές υπηρεσίες συγκαταλέγονται: 1. Αποστολή Μηνυµάτων (Voice Messaging) Τα συστήµατα Φωνητικών Μηνυµάτων παρέχουν στους χρήστες δυνατότητες ηχογράφησης και ανάκτησης των µηνυµάτων δια µέσω των φωνητικών «mail boxes». Επιτρέπουν στους χρήστες να διορθώνουν τα µηνύµατα πριν την αποστολή, να τα στέλνουν σε ένα ή περισσότερα mail boxes ταυτόχρονα και να τα επανακτούν οποτεδήποτε. Πληροφορίες που ενδιαφέρουν τους πελάτες, µπορούν να προγραµµατιστούν στο σύστηµα, επιτρέποντας να τις ανακτούν καλώντας τον αριθµό του mail box που αντιστοιχεί γι' αυτό το σκοπό. 2. Αυτόµατη ιανοµή Κλήσεων (Automatic Call Distribution) Συστήµατα αυτόµατης διανοµής κλήσεων χρησιµοποιούνται για τη διαχείριση µεγάλου πλήθους εισερχόµενων κλήσεων. Με τα συστήµατα αυτά εξασφαλίζεται η ελαχιστοποίηση των χρόνων αναµονής και οι κλήσεις διανέµονται εξ' ίσου στο κέντρο κλήσης. Οι εταιρείες ηλεκτρισµού µπορούν να χειριστούν πολλές περιπτώσεις, κλήσεων πελατών όπως λογαριασµούς, αναφορές βλαβών, κ. α. Επίσης µπορούν να λειτουργήσουν και αντίστροφα, για κλήσεις προς τους πελάτες και ειδοποιήσεις εκπρόθεσµων λογαριασµών, telemarketing κ. α. 3. Computer Telephone Integration Τα ΡΒΧ µε συστήµατα υπολογιστών µπορούν να παρέχουν ενισχυµένες υπηρεσίες. Με κατάλληλο software και ISDN (Integrated Services Digital Network) διασυνδέσεις προσωπικοί υπολογιστές µπορούν να παρέχουν εικονοτηλέφωνο. Το τηλέφωνο και ο υπολογιστής µπορούν να διασυνδεθούν έτσι ώστε τα δεδοµένα που χαρακτηρίζουν την κλήση, αυτόµατα να αποτυπώνονται στην οθόνη, όταν πραγµατοποιείται η κλήση. 4. Video Conferencing και τηλεδιάσκεψη Η εισαγωγή των ISDN και DSL (Digital Subscriber Line) υπηρεσιών και η ευρεία χρήση των υπολογιστών οδηγεί σε γρήγορη αύξηση των χρηστών αυτής της τεχνολογίας. Συνήθως απαιτούνται αφιερωµένες ψηφιακές ζεύξεις 29

30 πάνω από 2Mbit/sec και επιτρέπουν συµµετοχή από δύο ή περισσότερες τοποθεσίες. Προσωπική τηλεδιάσκεψη ή εικονοτηλέφωνο είναι διαθέσιµα µε µικρότερο κόστος. Τα συστήµατα αυτά επιτρέπουν σε δύο χρήστες να βλέπουν ο ένας τον άλλο κατά τη διάρκεια της τηλεφωνικής συνοµιλίας. 5. Ασύρµατα ΡΒΧ Πολλά πλεονεκτήµατα απορρέουν από τη χρήση ασυρµάτων τηλεφώνων, τεχνολογίας DECT, από το προσωπικό, λόγω των κατανεµηµένων χώρων (αποθήκες, γραφεία, παραγωγή) στα οποία πρέπει να κινούνται Συστήµατα και Υπηρεσίες εδοµένων Οι εταιρείες ηλεκτρισµού εξαρτώνται από την τεχνολογία πληροφοριών, για τις διοικητικές τους ανάγκες. Απαιτούν δίκτυα πληροφοριών που θα χειρίζονται διαφορετικούς τύπους τηλεπικοινωνιακής κίνησης που εξαρτάται από το είδος εφαρµογής. 1. Ιστορικά δεδοµένα Απαιτείται πρόσβαση σε βάσεις δεδοµένων, όπως: Λογιστικές βάσεις δεδοµένων (Λογαριασµοί πελατών, µισθολόγια, κόστη εργασιών κ.α.) Προσωπικές βάσεις δεδοµένων (Κατάλογοι προσωπικού, θέσεις οργανωτικά κ. α.) Αγοραστικές βάσεις δεδοµένων (Προµηθευτές, υλικά παραγγελίες κ.α.) Γενικές βάσεις δεδοµένων (βιβλιοθήκες βάσεων δεδοµένων, εµπορικοί κατάλογοι) Ενώ µερικές βάσεις δεδοµένων υπάρχουν σε υπολογιστές που ανήκουν στην εταιρεία, άλλες ανήκουν σε εξωτερικούς υπολογιστές. Η πρόσβαση σε εξωτερικές βάσεις δεδοµένων απαιτεί τη διασύνδεση του τηλεπικοινωνιακού δικτύου δεδοµένων της εταιρείας µε τα δηµόσια τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. 30

31 1.7 Συστήµατα Μεταφοράς Μια βασική απαίτηση των τηλεπικοινωνιών είναι η σύνδεση µεταφοράς µεταξύ διαφόρων θέσεων. Οι εταιρείες ηλεκτρισµού χρησιµοποιούν εξοπλισµό εγκαταστηµένο από τις ίδιες ρητά για τους σκοπούς τους, και µαζί µισθωµένα κυκλώµατα από δηµόσιους τηλεπικοινωνιακούς φορείς. Για λειτουργικούς σκοπούς οι εταιρείες συνήθως προτιµούν να έχουν την κυριότητα του εξοπλισµού, έτσι ώστε η διαθεσιµότητα, των κυκλωµάτων να εξασφαλίζεται σε υψηλότερο επίπεδο, έναντι αυτού που συνήθως παρέχεται από δηµόσιους φόρους. Ωστόσο, σε πολλές χώρες νοµικοί περιορισµοί, αναγκάζουν τις εταιρείες να χρησιµοποιούν τη δηµόσια τηλεπικοινωνιακή υποδοµή και µπορούν να χρησιµοποιούν µισθωµένα κυκλώµατα για ορισµένες λειτουργικές ανάγκες Εξωτερικά Κυκλώµατα Μεταφοράς Κυκλώµατα εκµισθώνονται από ένα δηµόσιο τηλεπικοινωνιακό φορέα της χώρας / της περιοχής / έκτασης µπορούν να προδιαγράφουν για συγκεκριµένη ανάγκη, αλλά δεν είναι καθολικά δυνατό να καθοριστεί ο ειδικός τύπος µέσων µεταφοράς που θα χρησιµοποιηθούν. Οι περισσότεροι οργανισµοί και τηλεπικοινωνιακοί πάροχοι προσφέρουν κυκλώµατα για ενοικίαση σε µια «τεχνολογικά διάφανη» βάση ( ορατή από τους χρήστες) και αιτήσεις για κυκλώµατα µε απευθείας σύγχρονη σήµανση δεν είναι τώρα αποδεκτά. Αυτή η σύσταση των «δεύτερων φορέων» σε απελευθέρωση προχωρά, τροφοδοτεί εναλλακτικές µισθωµένα κυκλώµατα. Η ψηφιακή τεχνολογία, τα πιο πολύπλοκα δηµόσια δίκτυα µεταγωγής και η εισαγωγή των ISDN και DSL υπηρεσιών, έχουν επιφέρει µια αυξανόµενη προσφορά «ουσιαστικά κυκλωµάτων» για επινοικίαση και για µερικές προσφορές πραγµατικών αυτού του τύπου, παρακολούθηση του πελάτη και έλεγχος των συνιστωσών των δηµοσίων δικτύων. Αυτό δηµιουργεί νέες απαιτήσεις από τις ευκολίες δικτύου και υποδοµής της εταιρείας. Η διαχείριση δικτύου επίσης απευθύνεται σε µισθωµένα κυκλώµατα που κατέχει η εταιρεία προστίθεται στον τερµατισµό των κυκλωµάτων, εξ' αποστάσεως ελέγξιµος πολλαπλός εξοπλισµός. Σε µερικές χώρες, τυπικά για πολύ µεγάλες αποστάσεις, δορυφορική µετάδοση, έχει τη δυνατότητα να ξεκαθαρίσει µερικές προηγούµενες δυσκολίες ή προβλήµατα µε εφοδιασµό υπερβολικά ακριβών κυκλωµάτων. 31

32 Είναι ευρέως αποδεκτό στις εταιρείες ηλεκτρισµού πως η διάρκεια ύπαρξης του ενεργητικού της εταιρείας πρέπει να επεκταθεί ώστε να αποδώσει το µέγιστο της κεφαλαιουχικής δαπάνης Ως επακόλουθο, παλαιωµένα συστήµατα διατηρούνται ακόµα Τηλεπικοινωνιακά Μέσα Μετάδοσης Οι εταιρίες ηλεκτρικής ενέργειας χρησιµοποιούν µια σειρά από µέσα µετάδοσης για τις διάφορες τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές τους µε ποικίλα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα το καθένα από αυτά ως προς τη χρήση του. Συνεστραµµένο Ζεύγος Καλωδίων Χαλκού και οµοαξονικά καλώδια, ακόµα χρησιµοποιούνται εκτεταµένα ειδικά σε µητροπολιτικές περιοχές. Μολονότι αρχικά εγκαταστάθηκαν για υπηρεσίες που απαιτούσαν µεταλλική συνέχεια, τώρα µεταφέρουν πολυπλεγµένη πληροφορία, αναλογική και ψηφιακή µαζί. Η εισαγωγή υψηλής εποπτείας ψηφιακής πολύπλεξης εξοπλισµού στα καλώδια έχει κυρίως αυξήσει τη δυνατότητα αποµακρυσµένης παρακολούθησης των δυνατοτήτων. Ραδιοζεύξεις αποτελούν την πλειοψηφία των πολυκάναλων κοµιστών για περισσότερες από τρεις δεκαετίες. Μέχρι τις αρχές του' 80 αυτές οι συνδέσεις ήταν αναλογικές και αν και εκτεταµένα σήµαιναν συναγερµούς, γενικά δεν υπήρχε δυνατότητα για εξ' αποστάσεως εξέταση ή αναδιαµόρφωση. Με την εισαγωγή των ψηφιακών τεχνικών συγχρόνως στο σχεδιασµό ραδιοζεύξεων και στην πολύπλεξη καναλιών, µια ευρεία γκάµα αποµακρυσµένων εργαλείων διαχείρισης εξοπλισµού, έχει συµπεριληφθεί. Καλώδια οπτικών ινών έχουν βαθµηδόν εισαχθεί ως µέσο µετάδοσης µε µεγάλη σπουδαιότητα για τις επιχειρήσεις ηλεκτρισµού. Πάλι, η απαραίτητη ψηφιακή πολύπλεξη συσχετιζόµενη µε καλώδια οπτικών ινών παρέχει µεγάλη δυνατότητα για εξ' αποστάσεως παρακολούθηση και έλεγχο, αυτού του µέσου µετάδοσης. Αποτελεί σήµερα το καλύτερο µέσο µετάδοσης για υψηλής ικανότητας δίκτυα ικανό να ικανοποιήσει όχι µόνο τις ανάγκες των ίδιων των εταιριών ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και µέσω αυτών να προσφέρει υπηρεσίες στους καταναλωτές και σε άλλες εταιρίες. ιαµορφωµένοι φορείς γραµµών ενέργειας χρησιµοποιούνται εκτεταµένα ειδικά για προστασία γραµµών µετάδοσης (PLC) µεγάλων αποστάσεων και ανάγκες σήµανσης. Είναι χρήσιµο για τη διαµόρφωση των κυκλωµάτων όπου 32

33 είναι δεκτός ο µικρότερος αριθµός κυκλωµάτων ή όπου οικονοµικές δικαιολογίες αποκλείουν υψηλότερης χωρητικότητας φορείς. Μέχρι τώρα PLC µετάδοση ήταν αναλογική και η διάταξη του εξοπλισµού είχε µόνο ειδοποίηση αποτυχηµένων ή ελαττωµατικών (αδυναµιών) µονάδων. Ωστόσο, ψηφιακά PLC γίνονται διαθέσιµα και PLC έχει σταθερή θέση για µεγάλης απόστασης, χαµηλής χωρητικότητας δρόµους καθώς είναι πολλά τα πλεονεκτήµατα τους σε σχέση µε τα προϋπάρχοντα αναλογικά PLC όπως η µεγαλύτερη ικανότητα µετάδοσης καταλαµβάνοντας το ίδιο εύρος συχνοτήτων, µικρότερα ποσοστά θορύβου και πιο εύκολη διασύνδεση. Επιπρόσθετο πλεονέκτηµα των PLC σε σχέση µε τα υπόλοιπα µέσα µετάδοσης αποτελεί η προΰπαρξη δικτύου και η µη απαίτηση για εγκατάσταση καινούριου γεγονός που εξοικονοµεί πόρους για τις εταιρίες ηλεκτρικής ενέργειας. Η ασύρµατη επικοινωνία µας παρέχει µεγάλο εύρος ζώνης χωρίς το µειονέκτηµα της απαίτησης για αποµόνωση καθώς και το τη δυνατότητα χρήσης διαφορετικών δικτύων (GSM-Global System for Mobile Communications, GPRS-General Packet Radio Service). Για µετάδοση εντός των σταθµών ενέργειας χρησιµοποιούνται επίσης το ασύρµατο τοπικό LAN (Local Area Network) δίκτυο ακόµη και η τεχνολογία Bluetooth. ιασταυρωµένα Συστήµατα (Cross-Connect) Ψηφιακά διασταυρωµένα συστήµατα είναι τώρα διαθέσιµα να επιτρέψουν την αναδιάταξη των κυκλωµάτων στα δίκτυα µετάδοσης. Αναδιαµόρφωση στα διασταυρωµένα συστήµατα περιλαµβάνεται ώστε να ενισχύσει την ευκαµψία (εύκολη προσαρµογή), ιδιαίτερα σε περιόδους αποκατάστασης βλαβών ή διακοπές λόγω συντήρησης και αυτό σχεδόν πάντα παρέχεται µε εξ' αποστάσεως λειτουργία. Τοπολογία Μέσων Μετάδοσης: Η τοπολογία των διασυνδέσεων των µέσων µετάδοσης ποικίλει τόσο όσο η φαντασία µπορεί να δηµιουργήσει, συχνά συνενώνοντας παλιές και νέες τεχνολογίες, αναλογικό και ψηφιακό «φέρον» και εξοπλισµό στενής και ευρείας ζώνης. 33

34 Η διαµόρφωση του δικτύου συνήθως υπαγορεύεται από τις ειδικές απαιτήσεις και τη γεωγραφία της περιοχής που παρέχεται η υπηρεσία και του συσχετιζόµενου δικτύου ενέργειας. 1.8 ιαχείριση Τηλεπικοινωνιακών ικτύων (ΤΜΝ) Οι εταιρείες ηλεκτρισµού λειτουργούν σύνθετα, υψηλών απαιτήσεων δίκτυα, και χρειάζονται συστήµατα τηλεπικοινωνιακής διαχείρισης. Η ιαχείριση Τηλεπικοινωνιακών ικτύων (Telecommunication Management Network, ΤΜΝ), περιλαµβάνει τις απαιτήσεις διαχείρισης για σχεδιασµό, εγκατάσταση, συντήρηση και λειτουργία των τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Το πρότυπο OSI (Open System Interconnection) και τα πρωτόκολλα που το συνοδεύουν αποτελούν ένα υποσύνολο των διαχειριστικών δυνατοτήτων που παρέχει το ΤΜΝ. Η διαχείρισή τους χωρίζεται σε πέντε λειτουργικές καταστάσεις. Σφάλµα ιαµόρφωση Μέτρηση Λειτουργία Προστασία Αποτελούν σήµερα µια αξιόπιστη και οικονοµικά βέλτιστη λύση ιδιαίτερα για µικρότερα δίκτυα. Τα ψηφιακά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που λειτουργούν στο περιβάλλον των εταιρειών ηλεκτρισµού, βασίζονται σε interfaces και terminals µε κάποια ειδικά χαρακτηριστικά: ατρωσία σε ηλεκτροµαγνητική παρεµβολή προστασία από το δριµύ βιοµηχανικό περιβάλλον επιλογή από διάφορες παροχές τάσης τεχνικές προστασίας µεταγωγής. Επιπρόσθετα, ο τηλεπικοινωνιακό ς εξοπλισµός πρέπει να µεταφέρει πλήθος σηµάτων σε σχετικά µικρές ποσότητες σε κάθε σταθµό και να διατηρεί ελεύθερες διαδροµές για κρίσιµα σήµατα κατά τη διάρκεια ανεπιθύµητων περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως πλήγµατα κεραυνών και βραχυκυκλωµάτων στις γραµµές υψηλής τάσης. 34

35 Ένα τυπικό τηλεπικοινωνιακό σύστηµα που λειτουργεί στο δίκτυο των επιχειρήσεων ηλεκτρικής ενέργειας, συνήθως περιλαµβάνει τον εξής εξοπλισµό: αναλογικούς και ψηφιακούς πολυπλέκτες (multiplexer) και στοιχεία τερµατισµού της γραµµής για καλώδια χαλκού και οπτικές ίνες συστήµατα power line carrier αναλογικές και ψηφιακές ραδιοζεύξεις τοπικά δίκτυα οπτικούς ενισχυτές. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 35

36 ΕΞΩΤΕΡΙΚΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ Ε.Η.Ε. ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΙΚΤΥΟΥ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ Εξελίξεις όπως η απελευθέρωση των τηλεπικοινωνιών και η αναδιοργάνωση στον τοµέα της ενεργειακής παραγωγής καθώς και η δυνατότητα εκµετάλλευσής της από περισσότερες από µία σε κάθε χώρα, όσο και ο συνεχώς αυξανόµενος ρυθµός χρήσης του διαδικτύου από όλο και περισσότερο πληθυσµό παγκοσµίως έστρεψαν τις Ε.Η.Ε. προς αυτή την κατεύθυνση. Οι εταιρίες ηλεκτρικής ενέργειας ωθούνται να ενισχύσουν την παραγωγικότητα και αποτελεσµατικότητά τους. Στο ανταγωνιστικό περιβάλλον της ελεύθερης αγοράς οι Ε.Η.Ε. πρέπει να αντιδράσουν µε µεγαλύτερη ευελιξία, να µειώσουν τα λειτουργικά τους έξοδα και να αναµορφώσουν τη συνολική τους εικόνα. Η εξυπηρέτηση των ιδίων αναγκών τους δεν αποτελεί πλέον τον µοναδικό στόχο της τηλεπικοινωνιακής υποδοµής των Ε.Η.Ε.. Αντίθετα η χρήση τους στη διάθεση του καταναλωτή µε όποιο τρόπο µπορεί να του προσφέρει υπηρεσίες έχει γίνει µελλοντική προοπτική για καινούργιες επενδύσεις και εφαρµογές για τις περισσότερες Ε.Η.Ε. παγκοσµίως. Για να µπορούν να είναι ανταγωνιστικές σ αυτόν τον τοµέα της τηλεπικοινωνίας απαιτείται πλήρης αφοµοίωση και εκµετάλλευση των νέων τεχνολογιών, βέλτιστη χρήση της ήδη υπάρχουσας υποδοµής αλλά και εγκατάσταση νέας υποδοµής όπου κρίνεται αναγκαία και οικονοµικά προσοδοφόρα. Συγκεκριµένοι παράγοντες οδηγούν τις Ε.Η.Ε. στη διεκδίκηση ενός µεριδίου της αναπτυσσόµενης εµπορικά τηλεπικοινωνιακής αγοράς. Οι παράγοντες συνοψίζονται στα παρακάτω: απελευθέρωση της αγοράς ενέργειας απελευθέρωση της τηλεπικοινωνιακής αγοράς χρήση του διαδικτύου απαίτηση για περισσότερες ευρυζωνικές υπηρεσίες ζήτηση χωρητικότητας και νέων τηλεπικοινωνιακών προϊόντων πελάτες ήδη διασυνδεδεµένους 36

37 Η υπάρχουσα υποδοµή µε τα δίκτυα Υ.Τ. (Υψηλής Τάσης) και Μ.Τ. (Μέσης Τάσης) θέτει την εγκατάσταση οπτικών ινών σε αυτά µια σχετικά οικονοµική επένδυση. νέες ευκαιρίες από την τεχνολογία των οπτικών ινών. Οι Ε.Η.Ε. στο περιβάλλον της ελεύθερης αγοράς υπαγορεύεται να αυξήσουν την ανταγωνιστικότητά τους και να αυξήσουν την παραγωγικότητά τους. Για την ικανοποίηση των ιδιαίτερων αυτών απαιτήσεων οι Ε.Η.Ε πρέπει να αναπτύξουν ένα εκτεταµένο και αξιόπιστο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο που θα εγγυάται την αποτελεσµατικότητα των συστηµάτων προστασίας, ελέγχου, παρακολούθησης και επεξεργασίας στοιχείων. Οι Ε.Η.Ε. εγκαθιστούν τηλεπικοινωνιακά δίκτυα υψηλής προσαρµοστικότητας και σύγχρονου κατάλληλου εξοπλισµού, στοχεύοντας στη βελτίωση της ποιότητας των υπηρεσιών τους. Εν τω µεταξύ, τα νέα τηλεπικοινωνιακά προϊόντα και υπηρεσίες και η προβλεπόµενη εκθετική αύξηση της ζήτησης για χωρητικότητα, έχουν επιφέρει υψηλότατους ρυθµούς ανάπτυξης στην τηλεπικοινωνιακή βιοµηχανία. Επιπροσθέτως, οι εταιρείες ηλεκτρισµού έχουν πελάτες ήδη διασυνδεδεµένους στα δίκτυα διανοµής τους και "δικαιώµατα διέλευσης" για τις υπάρχουσες γραµµές υψηλής τάσης, κάτι που στο πλαίσιο της απελευθερωµένης αγοράς των τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών αποτελεί πηγή για πρόσθετα έσοδα. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας των οπτικών ινών για εφαρµογή τους σε γραµµές ενέργειας υψηλής τάσης, µπορεί να προσφέρει λύσεις που ικανοποιούν τις απαιτήσεις για ασφάλεια, ποιότητα και οικονοµία τόσο για το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας όσο και για τις τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες. Στην πορεία των Ε.Η.Ε. προς αυτόν τον τοµέα η υποδοµή οπτικών καλωδίων παρουσιάζεται ως ιδανικό σηµείο εκκίνησης. Παρά το γεγονός ότι αρχικά οι Ε.Η.Ε. εισήγαγαν τα καλώδια οπτικών ινών ως µέσο για την ανάπτυξη ενός εκτεταµένου δικτύου τηλεπικοινωνιακών εφαρµογών κυρίως για ιδία εσωτερική χρήση και εξυπηρέτηση των αναγκών τους µε απαιτήσεις χαµηλού εύρους ζώνης ( bandwidth ) πλέον γίνεται σαφές πως αποτελούν το εργαλείο για την εισαγωγή τους στην ευρύτερη τηλεπικοινωνιακή αγορά. Η Εθνική Επιτροπή Τηλεπικοινωνιών των ΗΠΑ, υποστηρίζει τις ευρυζωνικές υπηρεσίες µέσω των γραµµών µεταφοράς ως την πλέον πρωτοποριακή τεχνολογία τηλεπικοινωνιών στην αρχή του 21 ου αιώνα και υιοθετεί κανόνες για την αύξηση του ανταγωνισµού και την προώθηση των υπηρεσιών αυτών σε όλους τους πολίτες. Είναι ξεκάθαρη η προσπάθεια των Ε.Η.Ε παγκοσµίως για 37

38 εισχώρηση στον τοµέα των τηλεπικοινωνιών µε αξιοποίηση και επέκταση των δικτύων τους. 2.1 Υπηρεσίες που µπορούν να προσφέρουν οι Ε.Η.Ε. Υπάρχει ένα πλήθος τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών που µπορούν να προσφερθούν από εταιρείες ηλεκτρισµού που κατασκευάζουν δίκτυα οπτικών ινών: Εισαγωγή των Ε.Η.Ε. στις διάφορες υπηρεσίες του διαδικτύου µε τεχνολογίες όπως FTTH (Fiber To The Home) FTTC (Fiber To The Curb) FTTB (Fiber To The Building) και δηµιουργία διαφόρων δικτύων πρόσβασης βασιζόµενο σε µεγάλο βαθµό στην εγκατάσταση οπτικών καλωδίων. Ευρυζωνικές υπηρεσίες, µε την επένδυση των Ε.Η.Ε στη δηµιουργία οπτικών δικτύων για εξυπηρέτηση των αναγκών των καταναλωτών και διεκδίκηση µεριδίου της συγκεκριµένης αγοράς. Ενοικίαση υποδοµών (γραµµές, πυλώνες, στύλοι κλπ) και δικαιωµάτων διέλευσης (ζώνες δουλείας) των εναέριων γραµµών διανοµής και µεταφοράς για διέλευση τηλεπικοινωνιακών γραµµών. Υπηρεσίες συντήρησης δικτύων µέσω των οργανωµένων συνεργείων τους. Ενοικίαση ή παραχώρηση δοµών για εγκαταστάσεις κινητής τηλεφωνίας GSM, ή της εφεδρικής χωρητικότητας των κινητών τηλεπικοινωνιακών συστηµάτων που ήδη διαθέτουν σε VΗF /UHF. Υπηρεσίες συµβούλου στην κατασκευή τηλεπικοινωνιακών εγκαταστάσεων παροµοίων µ' αυτών που ήδη έχουν κατασκευάσει για δική τους χρήση. Υπηρεσίες τηλεπικοινωνιών µέσω οπτικών ινών εγκατεστηµένων είτε στο εσωτερικό των αγωγών προστασίας ή και των αγωγών και καλωδίων µεταφοράς και διανοµής ηλεκτρικής ενέργειας, είτε παράλληλα µ' αυτά. 38

39 Υπηρεσίες τηλεπικοινωνιών µε υβριδικό σύστηµα, δηλαδή µε συνδυασµό των γραµµών οπτικών ινών µε µερικούς συνδέσµους µικροκυµατικών ζεύξεων. Παροχές ψυχαγωγίας και άλλες υπηρεσίες µέσω καλωδιακής τηλεόρασης CATV (Cable Television), µέσω πολυδιαβλικής πολυσηµειακής υπηρεσίας διανοµής MMDS, και DBS (Direct Broadcast Satellite). Ειδικά µέσω CATV υπάρχει η δυνατότητα αµφίδροµων επικοινωνιών (φωνή και πληροφορία). Σχήµα 2.1 : Τύποι πρόσβασης των υπηρεσιών 2.2 Χρήση του δικτύου οπτικών ινών στα συστήµατα πρόσβασης Η οπτική ίνα αποτελεί σήµερα το µοναδικό τηλεπικοινωνιακό µέσο ικανό να προσφέρει υψηλό εύρος ζώνης χωρίς προβλήµατα παρεµβολής σήµατος από άλλες πηγές. Η τεράστια έκταση των χρηστών του διαδικτύου και η συνεχής ανάγκη για ταχύτατη ανταλλαγή πληροφοριών θέτει τις οπτικές ίνες ως τον δυνατότερο υποψήφιο επικράτησης στον τοµέα του διαδικτύου και προσφοράς υπηρεσιών στον καταναλωτή σε σύγκριση µε τις υπόλοιπες τεχνολογίες όπως xdsl, CATV, ασύρµατο δίκτυο ή PLC. 39

40 Πρόσφατα τα οπτικά καλώδια άρχισαν να χρησιµοποιούνται στα συστήµατα πρόσβασης ευρέως εξαιτίας της µείωσης στις τιµές των καλωδίων και την ανάπτυξη χαµηλού κόστους τηλεπικοινωνιακού εξοπλισµού οπτικών ινών για επικοινωνία από σηµείο σε σηµεία (point-to-multipoint communication). Εκτός από τις συµβατικές παραδοσιακές χρήσεις των καλωδίων οπτικών ινών, έχουν πλέον εισαχθεί στην εξυπηρέτηση και παροχή ποικίλης πληροφορίας προς ο\τους καταναλωτές όπως πχ το αυτόµατο σύστηµα µέτρησης και γενικά στην προσφορά υπηρεσιών προς τους καταναλωτές. Μια σηµαντική εφαρµογή του δικτύου οπτικών καλωδίων των Ε.Η.Ε. είναι η εισροή τους στην τηλεπικοινωνιακή αγορά µε τεχνολογίες όπως FTTH FTTC FTTB. Στην παρούσα κατάσταση η µέγιστη ταχύτητα µετάδοσης δεδοµένων µέσω της τεχνολογίας FTTH ξεπερνά τα 100 Mbits/s τόσο για upstream και downstream. Ο στόχος είναι η συνεχής αύξηση της ταχύτητας µετάδοσης σήµατος, µε αποτέλεσµα την όσο δυνατόν ταχύτερη ανταλλαγή πληροφορίας από την πλευρά των χρηστών και καταναλωτών. Η αύξηση των πληροφοριών µέσω των δικτύων πρόσβασης αποδίδεται στην τεράστια χρήση του ιαδικτύου. Ο αριθµός χρηστών έχει φθάσει σε 400 εκατοµµύρια, ο οποίος είναι 9% του παγκόσµιου πληθυσµού. Το ποσοστό αύξησης των χρηστών υπολογίζεται να διατηρηθεί µεταξύ 40 και 50% ετησίως για τα επόµενα έτη. Τα διάφορα δεδοµένα συµπεριλαµβανοµένου κειµένου, φωνής, και βίντεο ανταλλάσσονται ευρέως και σε τεράστια κλίµακα µέσω του ιαδικτύου. Οι υπηρεσίες ιαδικτύου επεκτείνονται από το σερφάρισµα, το ηλεκτρονικό ταχυδροµείο, και τη µεταφορά αρχείων στο εικονικό ιδιωτικό δίκτυο και το ηλεκτρονικό εµπόριο. Oι δηµοπρασίες ιαδικτύου είναι όλο και περισσότερο δηµοφιλείς. Τα κέρδη που παράγονται από τη χρήση του, εφιστούν την προσοχή όλων των σύγχρονων Ε.Η.Ε.. H κλίµακα µετάδοσης δεδοµένων για το ηλεκτρονικό εµπόριο αγγίζει το πολύ µερικά Mbits/s. Το ποσοστό µετάδοσης απαραίτητο για τα µελλοντικά δίκτυα πρόσβασης υπολογίζεται µεταξύ µερικών δεκάδων η εκατοντάδων Mbits/s, εξετάζοντας την κατάσταση όπου τεράστια video δεδοµένα, όπως κινηµατογραφικές ταινίες µπορούν να µεταφορτωθούν οµαλά. Τα µέσα που 40

41 είναι ικανά να προσφέρουν τέτοιες ταχύτητες σύνδεσης περιορίζονται στα οπτικά δίκτυα. Τα δίκτυα πρόσβασης αναµένονται να ταξινοµηθούν στα ακόλουθα έτη στις δύο αρχιτεκτονικές, παθητικού δικτύου διπλού αστέρα PDS (Passive Double Star) και µονού αστέρα SS (Single Star) χρησιµοποιώντας τους µετατροπείς µέσων. στις µακροπρόθεσµες, διάφορες τεχνολογίες συµπεριλαµβανοµένων εκείνων που τώρα αναπτύσσονται όπως Πολυπλεξία ιαίρεσης Μήκους Κύµατος WDM και OCDM. Το παθητικό δίκτυο ασύγχρονης µετάδοσης παροχής ταχυτήτων ως και 155- Mbits/s ATM-PDS (Asynchronous Transfer Mode Passive Double Star), τυποποιήθηκε από τις οργανώσεις FSAN (Full Service Access Network) και ITU (International Telecommunication Union), και το παθητικό οπτικό δίκτυο Gigabit ΡΟΝ (Passive Optical Network) συζητείται τώρα σε ΙΕΕΕ και FSAN. Αφ' ετέρου, οι ανέξοδοι µετατροπείς µέσων για αποκαλούµενο LΑΝ γίνονται ισχυροί υποψήφιοι για την πραγµατοποίηση FTTH µε τη χρησιµοποίηση της δοµής SS. Yπηρεσίες 100-Mbits/s που χρησιµοποιούν το µετατροπέα µέσων, έχουν αρχίσει ήδη στις µεγάλες πόλεις. Τα είδη των πληροφοριών που µεταδίδονται είναι σήµατα απαραίτητα για τα συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας και τις επιχειρήσεις. Εάν η αγορά και η πώληση της ηλεκτρικής ενέργειας απορυθµίζεται, η υψηλή αποδοτικότητα στην ανταλλαγή πληροφοριών µεταξύ της επιχείρησης ηλεκτρικής ενέργειας και των καταναλωτών θα ήταν απαραίτητη λόγω της αύξησης των επιλογών υπηρεσιών και της αυτόµατης ανάγνωσης µετρητών. Οι επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας καταβάλλουν προσπάθειες να κατασκευάσουν τα οπτικά δίκτυα πρόσβασης για τις δηµόσιες τηλεπικοινωνίες. Αυτά τα δίκτυα θα χρησιµοποιηθούν επίσης για τους διάφορους τύπους ηλεκτρονικού εµπορίου όπως περιγράφονται ανωτέρω. Τα διάφορα συστήµατα πρόσβασης είναι τώρα κάτω από συνεχή µελέτη και διάφορες επιλογές θα είναι διαθέσιµες στο εγγύς µέλλον. Σύγχρονης µετάδοσης παθητικό οπτικό δίκτυο µεταφοράς (STM-PON) Ευρυζωνικό-παθητικό οπτικό δίκτυο (Broadband- ΡON) Ethernet -παθητικό οπτικό δίκτυο (Ethernet - ΡΟΝ) Οπτικός Αυξοµειωτής multiplexer (οπτικός ADM) 41

42 Οπτικός ποµποδέκτης Μετάδοση Spatiallight Ραδιόφωνο µε την τεχνολογία ινών (ROF) Οπτική CATV τεχνολογία Σχήµα 2.2 : Παράδειγµα µετάδοσης δεδοµένων µε τη χρήση δικτύου µεταφοράς ισχύος Για τις επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας, παρουσιάζει πολύ υψηλό ενδιαφέρον η δυνατότητα να χρησιµοποιήσουν το υπάρχον δίκτυο διανοµής ισχύος χαµηλής τάσης τους για τη µετάδοση πληροφορίας. Η πρόσφατη πρόοδος στις τεχνολογίες επικοινωνιών έχουν καταστήσει την ευρυζωνική πρόσβαση µέσω του ηλεκτρικού ηλεκτροφόρου καλωδίου χαµηλής τάσης εφικτή. Ο συνδυασµός των οπτικών καλωδίων στα δίκτυα διανοµής µε τις τεχνολογίες FTTH/FTTC, µε τα PLC, είναι πολύ καρποφόρος δεδοµένου ότι οι πελάτες που απαιτούν τη χαµηλή ή µέση πρόσβαση εύρους ζώνης, µπορούν να συνδεθούν µέσω του οικονοµικώς αποδοτικού PLC, ενώ οι πελάτες όπως οι µεγαλύτερες επιχειρήσεις µπορούν να εξυπηρετηθούν µέσω της ίνας και του εξοπλισµού FTTH. Και για τους δύο τύπους πελατών, µπορεί να χρησιµοποιηθεί η ίδια οπτική υποδοµή δικτύων διανοµής. Η διασύνδεση της τεχνολογίας FTTH/FTTC µε την τεχνολογία PLC είναι µια πολύ ελπιδοφόρος προσέγγιση που επιτρέπει µια οµαλή ενσωµάτωση της FTTH στους πελάτες για την υψηλή ευρυζωνική πρόσβαση, συγχρόνως, προσφέροντας µια οικονοµικώς αποδοτική εναλλακτική λύση στους πελάτες που απαιτούν µικρότερο εύρος ζώνης. Η ολοκλήρωση είναι αρκετά απλή, 42

43 ακόµη και η διαχείριση δικτύων µπορεί χαρακτηριστικά να ενσωµατωθεί, δεδοµένου ότι και οι δύο τεχνολογίες εφαρµόζουν συνήθως την SNMP (Simple Network Management Protocol) διαµόρφωση και διαχείριση. Τα µελλοντικά δίκτυα πληροφοριών και επικοινωνίας αναµένονται να έχουν ως κύρια βάση τους τη χρήση του ιαδικτύου για συγκεκριµένες χρήσεις όπως η προστασία συστηµάτων, και τα δίκτυα πρόσβασης θα σχεδιαστούν από την αρχή για ένα IP ιαδίκτυο. Τα δίκτυα πρόσβασης θα έχουν δοµές διαφορετικές από εκείνους των κεντρικών δικτύων διανοµής επειδή θα χειρίζονται µια πληθώρα µέσων µετάδοσης(ιρ προσαρτηµένη στα πάντα), όπως η οπτική ίνα, το ασύρµατο δίκτυο, και το µεταλλικό καλώδιο, διαθέσιµο στους χρήστες για ποικίλους σκοπούς και υπυρεσίες. Θα έχουν ταχύτητες επικοινωνίας που θα κυµαίνονται από 100 Κbit/s ως την τάξη των Gbit/s. Μερικά ζητήµατα πρέπει να εξεταστούν για την παρεµβολή µεταξύ του κεντρικού δικτύου και του δικτύου πρόσβασης. Λόγω των περιορισµών στις ικανότητες στέγασης των αγωγών που επεκτείνονται από ένα κεντρικό γραφείο, τα καλώδια τροφοδοσίας πρέπει να είναι από ποικιλία υψηλής πυκνότητας. Τα καλώδια διανοµής πρέπει να είναι στην άριστη λειτουργία, επειδή τα καλώδια πτώσης απαιτούν πολλή εργασία για να καλωδιώσουν τα σπίτια µεµονωµένων συνδροµητών. Η καλωδίωση όλων των συνδροµητών απαιτεί µεγάλες ποσότητες καλωδίου πτώσης όπως το καλώδιο τύπου ράβδων αυλακώσεων οπτικών ινών για το καλώδιο τροφοδοσίας, το καλώδιο διανοµής, το µωνοµένο πολυβινυλικό καλώδιο πτώσης και το υπόγειο καλώδιο πτώσης. Ένα σηµείο σφάλµατος σε ένα οπτικό δίκτυο εντοπίζεται από το σύστηµα ανάλυσης και εντοπισµού σφαλµάτων οπτικών ινών OTDR (Optical Time Domain Reflectometer). Αλλά το σύστηµα OTDR δε θα µπορούσε να εφαρµοστεί σε ένα παθητικό δίκτυο PDS. Οι ακόλουθες τέσσερις προσεγγίσεις για να εντοπίζεται ένα σηµείο σφάλµατος σε ένα PDS δίκτυο αναπτύχθηκε και παρουσιάζεται: Μέθοδος ελέγχου µήκους ινών Μέθοδος ανακλαστήρων Μέθοδος δροµολόγησης µήκους κύµατος Μέθοδος λειτουργίας κυµατοειδούς µε ένα φίλτρο ελέγχου διέλευσης σήµατος 43

44 Προκειµένου να παρασχεθεί στους συνδροµητές ένα υψηλής ταχύτητας ΙΡ δίκτυο, ο εξοπλισµός µετάδοσης πληροφορίας όπως και ο οπτικός εξοπλισµός µετάδοσης, κλπ. είναι απαραίτητο να εγκατασταθεί στους κόµβους ή τους σταθµούς παραγωγής ηλεκτρικού ρεύµατος. Όταν τα συστήµατα τηλεπικοινωνιών για σταθερή παροχή ηλεκτρικού ρεύµατος και για την επιχείρηση τηλεπικοινωνιών εγκαθίστανται και χρησιµοποιούν το ίδιο καλώδιο ή το διάστηµα για να εγκαταστήσουν τον εξοπλισµό επικοινωνίας, διάφορα µέτρα σχετικά µε τις ίνες, τα καλώδια, τον τηλεπικοινωνιακό εξοπλισµό και άλλες σχετικές εγκαταστάσεις του σταθµού πρέπει να ληφθούν για να διατηρήσουν την ασφάλεια τους. Στο εγγύς µέλλον, οι επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας θα παροτρυνθούν να επεκτείνουν τις υπηρεσίες τους λόγω της αύξησης του ανταγωνισµού µεταξύ των ενεργειακών βιοµηχανιών. Η αγορά και πώληση ηλεκτρικής ενέργειας θα είναι ελεύθερη. Για να αντιµετωπιστεί αυτή η τάση, η απασχόληση της αυτόµατης λειτουργίας και ο έλεγχος της διανοµής ηλεκτρικής ενέργειας στους µεγάλους πελάτες έχει αρχίσει µε τους ακόλουθους στόχους για τις Ε.Η.Ε.: Γρήγορη αποκατάσταση από ένα ηλεκτρικό ατύχηµα από τον τηλεχειρισµό του διακόπτη σε ένα κόµβο διανοµής Αποδοτική λειτουργία του συστήµατος ηλεκτρικής ενέργειας βασιζόµενη στην επίβλεψη και τον έλεγχο Αποδοτικός έλεγχος της εξισορρόπηση του φορτίων υνατότητα Αποδοτικής ανάγνωσης µετρητών και έγκαιρη ειδοποίηση για αποτυχία του συστήµατος Ο απλούστερος τύπος είναι η παροχή πρόσβασης των «δικαιωµάτων διέλευσης» σε παροχείς τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Το δεύτερο επίπεδο είναι η προσφορά εγκαταστάσεων υποδοµής δικτύου. Η παροχή υπηρεσιών συµβούλων για το σχεδιασµό, την εγκατάσταση και τη λειτουργία των οπτικών ινών ως συµπληρωµατικές υπηρεσίες σε τρίτους φορείς είναι το επόµενο επίπεδο. Η τελευταία επιλογή από τις Ε.Η.Ε. είναι η παροχή ολοκληρωµένων τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών στους καταναλωτές. Αυτές περιλαµβάνουν φωνή, δεδοµένα, εµπορικές κινητές επικοινωνίες και υπηρεσίες ψυχαγωγίας, 44

45 όπως καλωδιακή τηλεόραση(cable tv, CATV). Αυτές απαιτούν και τη µεγαλύτερη επένδυση, αλλά επίσης επιστρέφουν και τα υψηλότερα κέρδη. 2.3 Εκµισθώνοντας πρόσβαση σε ικαιώµατα ιέλευσης, εκµισθώνοντας εγκαταστάσεις υποδοµής και παρέχοντας συµπληρωµατικές υπηρεσίες Εκµισθώνοντας Πρόσβαση σε ικαιώµατα ιέλευσης «ικαιώµατα ιέλευσης» ή «ιευκολύνσεις ιέλευσης ρόµων» είναι οι νοµικοί διακανονισµοί σύµφωνα µε τους οποίους οι Επιχειρήσεις Ηλεκτρικής Ενέργειας µπορούν να δοµήσουν τις εγκαταστάσεις των δικτύων τους, συµπεριλαµβανοµένων και των εγκαταστάσεων των τηλεπικοινωνιακών δικτύων, δια µέσου των ιδιοκτησιών κατόχων γης. Το χαµηλότερο επίπεδο εισόδου στην αγορά είναι εξασφαλίζοντας πρόσβαση στους Παροχείς Τηλεπικοινωνιακών Υπηρεσιών στα ηλεκτρικά συστήµατα δικαιωµάτων διέλευσης στη µεταφορά και διανοµή. Παροχείς Τηλεπικοινωνιακών Υπηρεσιών είναι φορείς που προσφέρουν τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες απ' ευθείας στους καταναλωτές ή σε τρίτους φορείς που τις διαθέτουν άµεσα στο κοινό, µε σκοπό το κέρδος. Περιλαµβάνονται φορείς όπως τοπικοί και µακρινής απόστασης παροχείς τηλεφωνικών υπηρεσιών, Ανταγωνιστικοί Παροχείς Πρόσβασης (που εξασφαλίζουν µη- µεταγώµενες εµπορικές υπηρεσίες σε ανταγωνισµό µε τοπικούς τηλεφωνικούς φορείς) και χειριστές εµπορικών κινητών υπηρεσιών (π.χ. GSM - Global System for Mobile Communications και PCN - Personal Communications Networks). Η υπηρεσία της παροχής των δικαιωµάτων διέλευσης κατά µήκος των εναέριων γραµµών ισχύος, µπορεί να εκµισθωθεί κατευθείαν σε φορείς τηλεπικοινωνίας. Ο τρίτος φορέας που εισέρχεται, συνήθως έχει την ευθύνη της εγκατάστασης και την κυριότητα των οπτικών καλωδίων αναρτηµένων στους πυλώνες των γραµµών. Ο πιο κατάλληλος τύπος οπτικών καλωδίων σε αυτή την περίπτωση είναι τα αυτοφερόµενα καλώδια, που εξασφαλίζουν ανεξαρτησία του ενεργειακού από το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο. Όταν το καλώδιο των οπτικών ινών συνυπάρχει σε στοιχεία του ενεργειακού δικτύου (αγωγούς γείωσης ή φάσης), επιβάλλεται στενή συνεργασία µεταξύ των 45

46 εµπλεκοµένων εταιρειών ενέργειας και τηλεπικοινωνιών, κατά την εγκατάσταση, λειτουργία και συντήρηση, ώστε σε διορθώσεις πιθανών βλαβών να εξασφαλιστεί η απρόσκοπτη παροχή της ηλεκτρικής ενέργειας. Ενδέχεται ως αµοιβή για τα δικαιώµατα διέλευσης, να παραχωρηθούν κάποιες οπτικές ίνες στην ηλεκτρική εταιρεία, για την κάλυψη των εσωτερικών της αναγκών. Χρησιµοποιώντας τα δικαιώµατα διέλευσης των υφιστάµενων ηλεκτρικών γραµµών ώστε να παρέχουν επίσης και τηλεπικοινωνίες, απαιτείται από τις ηλεκτρικές εταιρείες να επαναδιαπραγµατευτούν τις διευκολύνσεις που τους παρείχαν οι ιδιοκτήτες γης. Στο παρελθόν οι κτηµατίες επέτρεπαν διευκολύνσεις για τη διέλευση των ηλεκτρικών γραµµών µε σχετικά χαµηλές χρεώσεις, αφού αντιλαµβάνονταν τον ηλεκτρισµό περισσότερο ως δηµόσια εξυπηρέτηση παρά ως επιχειρηµατική ευκαιρία. Ωστόσο, όταν προσεγγίσθηκαν για να επιτρέψουν τέτοιες διευκολύνσεις και για τη µεταφορά πρόσθετων «υψηλής αξίας» τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών, οι κάτοχοι γης αντέδρασαν πολύ διαφορετικά. Βλέπουν τις τηλεπικοινωνίες ως πιο βαρύτιµες από τον ηλεκτρισµό, και ως εκ τούτου εύχονται να αποκτήσουν µεγαλύτερο µερίδιο σε αυτή την επιχειρηµατική δραστηριότητα. Η τάση είναι τώρα όλα τα καινούρια δικαιώµατα διέλευσης να αυξάνουν σε κόστος, άσχετα µε το αν πραγµατικά χρησιµοποιούνται για τις τηλεπικοινωνίες. Αυτός γενικά είναι προφανώς ο ευκολότερος τρόπος διείσδυσης των ηλεκτρικών εταιριών κοινής ωφέλειας στην τηλεπικοινωνιακή αγορά, ως γενικός ρόλος, χωρίς να απαιτείται ειδίκευση στη λειτουργία. Ωστόσο, εάν ένας από τους στόχους της εισόδου στην τηλεπικοινωνιακή αγορά είναι η παραγωγή ετήσιων αυξήσεων σε καινούριες εισροές εσόδων, τότε µακροπρόθεσµα δε θα επιτευχθεί µόνο από την παροχή εγκαταστάσεων υποδοµής. Απαιτείται η παροχή τηλεπικοινωνιακών και υπηρεσιών πληροφορικής. «Dark Fibre» Το επόµενο επίπεδο της εµπλοκής στο χώρο των τηλεπικοινωνιών είναι γνωστό ως διακανονισµός των «dark fibre». «Darkfibre» είναι καλώδιο οπτικών ινών χωρίς καθόλου ηλεκτρονικά (φωτοποµπούς και φωτοφωρατές). Σε µερικές περιπτώσεις οι ηλεκτρικές εταιρείες κοινής ωφέλειας κατασκευάζουν ένα σύστηµα οπτικών ινών για τις δικές τους εσωτερικές 46

47 απαιτήσεις διαχείρισης και λειτουργίας, αλλά κατασκευάζουν περισσότερες ίνες από εκείνες που χρειάζονται αρχικά, και µισθώνουν τις«dark fibre» σε τρίτους φορείς, όπως τους προµηθευτές τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Η σύγχρονη τεχνολογία των καλωδίων επιτρέπει αριθµό οπτικών ινών υπεραρκετό να εξυπηρετήσει τις Ε.Η.Ε. και τις τηλεπικοινωνιακές εταιρείες. Σε άλλες περιπτώσεις ένας προµηθευτής τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών επιθυµεί να κατασκευάσει οπτική ίνα πάνω σε µία διαδροµή κατά µήκος ενός ηλεκτρικού συστήµατος εναέριων γραµµών µεταφοράς ή διανοµής (πυλώνες ή κανάλι µεταφοράς), προσεγγίζει την ηλεκτρική εταιρεία και προσφέρεται να πληρώσει για την κατασκευή και τη χρήση του συστήµατος οπτικών ινών, εάν η εταιρεία ηλεκτρισµού κατασκευάσει και συντηρεί το σύστηµα. Ως αποζηµίωση, ο προµηθευτής εφοδιάζει την εταιρεία ηλεκτρισµού µε έναν αριθµό ινών, χωρίς ηλεκτρονικές διατάξεις µετατροπής «dark fibre» για την προσωπική του χρήση. Η αποζηµίωση µπορεί επίσης να είναι πληρωµή χρηµάτων ή παροχή χωρητικότητας του ηλεκτρονικού εξοπλισµού του οπτικού συστήµατος του προµηθευτή. Τελικά, διάφοροι διακανονισµοί µπορούν να επιτευχθούν µεταξύ των εµπλεκοµένων φορέων, όσον αφορά την εγκατάσταση και λειτουργία του συστήµατος. Σχήµα 2.3 : Χρήση Dark fiber 47

48 Υπηρεσίες Συµβούλου Μερικές εταιρείες ηλεκτρισµού έχουν αναπτύξει και λειτουργούν για δική τους εκµετάλλευση συστήµατα οπτικών ινών, µικροκυµατικά ή επίγεια συστήµατα κινητής ραδιοεπικοινωνίας, και µπορούν να παρέχουν υπηρεσίες συµβούλου στο σχεδιασµό, τις προδιαγραφές και την υλοποίηση τέτοιων συστηµάτων σε τρίτους φορείς. Εκµίσθωση των Στύλων Πυλώνων και Θέσεων Πολλές Ε.Η.Ε. προσκοµίζουν κέρδη από ενοικίαση ή παραχώρηση υποδοµών για εγκαταστάσεις κινητής τηλεφωνίας GSM ή της εφεδρικής χωρητικότητας των κινητών τηλεπικοινωνιακών συστηµάτων που ήδη διαθέτουν σε VHF /UHF. Υπηρεσίες Yπoστήριξης Μερικές εταιρείες έχουν καταλήξει πως νέες επιχειρήσεις που διεισδύουν στην τηλεπικοινωνιακή αγορά, έχουν πολύ µικρή εµπειρία στην τιµολόγηση και στις υπηρεσίες αποκατάστασης βλαβών στους πελάτες. Ως εκ τούτου, εµφανίζεται µία αγορά για τέτοιες υπηρεσίες από τα οργανωµένα συνεργεία που διαθέτουν οι ηλεκτρικές εταιρείες. Εκµισθώνοντας εφεδρική χωρητικότητα των Κινητών Τηλεπικοινωνιακών Συστηµάτων που ήδη διαθέτουν Μία άλλη επιλογή για εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας είναι η εκµίσθωση εφεδρικής χωρητικότητας των κινητών τηλεπικοινωνιακών συστηµάτων που ήδη διαθέτουν σε VHF /UHF για ικανοποίηση εσωτερικών αναγκών των εταιρειών. Σε πολλές περιπτώσεις δεν είναι δυνατό, λόγω του ότι τα κινητά συστήµατα είναι ισχυρά φορτωµένα από την τηλεπικοινωνιακή εσωτερική κίνηση. Επίσης, σε πολλές χώρες η χρήση του ραδιοφάσµατος από τις ηλεκτρικές εταιρείες αφορά µόνο «επείγουσες δραστηριότητες». Επιτρέποντας σε τρίτους φορείς τη χρήση θα ακολουθήσουν απαγορεύσεις από πολιτειακούς φορείς διαχείρισης του φάσµατος συχνοτήτων. Πρέπει, δηλαδή, να υπάρχουν άδειες και νοµοθετικοί περιορισµοί. 48

49 2.4 Προµηθεύοντας Ολοκληρωµένες Τηλεπικοινωνιακές Υπηρεσίες Οι Επιχειρήσεις Ηλεκτρικής Ενέργειας µπορούν να εγκαθιδρύσουν τηλεπικοινωνιακές εγκαταστάσεις για την παροχή ολοκληρωµένων τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Τα τηλεπικοινωνιακά αυτά δίκτυα περιλαµβάνουν εξ' ολοκλήρου τα συστήµατα πρόσβασης, µετάδοσης, µεταγωγής και ση- µατοδότησης. Οι προσφερόµενες υπηρεσίες περιλαµβάνουν υπηρεσίες φωνής, δεδοµένων, εµπορικές κινητές υπηρεσίες, video και διαλογική καλωδιακή τηλεόραση (interactive cable tv) κατευθείαν στους οικιακού ς καταναλωτές ή σε επιχειρήσεις. Με τον τρόπο αυτό οι Ε.Η.Ε. ανταγωνίζονται κατά µέτωπο τους υπάρχοντες παροχείς τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Η εµπλοκή αυτής της µορφής στην αγορά, απαιτεί τεράστια κεφαλαιουχική επένδυση και δέσµευση για αποδοτική λειτουργία. Επιβάλλει ρυθµιστικές αλλαγές για την απελευθέρωση της τηλεπικοινωνιακής αγοράς, αλλά ενδέχεται να επιφέρει σηµαντικά κέρδη. Σταθερή Τηλεφωνία Η προσφορά υπηρεσιών σταθερής τηλεφωνίας (ασύρµατης ή ενσύρµατης) σε άλλες επιχειρήσεις ή κατευθείαν σε οικιακούς καταναλωτές, αποτελεί την πρώτη προτεραιότητα των εταιρειών παροχής ηλεκτρικής ισχύος, που διαθέτουν την εµπειρία από τη λειτουργία των εσωτερικών τους τηλεφωνικών δικτύων. Η τεχνολογία των καλωδίων των οπτικών ινών επιτρέπει ρυθµούς µετάδοσης (transmission rate) που ξεπερνούν τα 2.5 Gbits/sec, ικανών για τη µετάδοση τεράστιας τηλεφωνικής κίνησης. Λόγω του µεγάλου γενικά κόστους για την εγκατάσταση τοπικών τηλεπικοινωνιακών δικτύων διανοµής, η πρώτη επιδίωξη των Ε.Η.Ε. είναι η διασύνδεση µεγάλων βιοµηχανιών και εταιρειών. Στη συνέχεια, και κυρίως αν υπάρχει το δίκτυο διανοµής, οι συνδέσεις επεκτείνονται και στους τοπικούς καταναλωτές. Κοινό τόπο, αποτελεί και η χρήση γραµµών ασύρµατης σταθερής τηλεφωνίας σε συνδροµητές. Εµπορικές Κινητές Υπηρεσίες Αν και υπάρχει µεγάλη ποικιλία εµπορικών κινητών επικοινωνιακών υπηρεσιών που παρέχονται σε όλο τον κόσµο, οι πρωταρχικές είναι οι εξής: Παγκόσµιο Σύστηµα για Κινητές Επικοινωνίες (GSM, Global System for 49

50 Mobile Communications) ή Ψηφιακό Κυτταρικό (Κυψελοειδές) (Digital Cellular), ίκτυα Προσωπικών Επικοινωνιών (Personal Communications Networks, PCN) και Εξειδικευµένες Κινητές Ραδιοϋπηρεσίες (Specialised Mobile Radio Services, SMRS). Το δίκτυο οπτικών ινών των επιχειρήσεων ηλεκτρισµού µπορεί να αποτελεί µέρος του σταθερού δικτύου κορµού (core network ή backbone), που θα υποστηρίζει την κινητή τηλεφωνία. GSM ή ψηφιακό κυτταρικό Το GSM είναι ένα ψηφιακό κυτταρικό σύστηµα που λειτουργεί στη συχνότητα των 900 ΜΗΖ. Είναι ένα πανευρωπαϊκό πρότυπο που προήλθε από πρωτοβουλία της CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) το Οι αρχικές προδιαγραφές συ- µπληρώθηκαν από το «Group Speciale Mobile», από το οποίο προήλθε και η ονοµασία. Αν και δεν αποτελεί το µόνο ψηφιακό κυτταρικό πρότυπο σε υπηρεσία, έχει γίνει το «de facto» πρότυπο εκτός από τις Ηνωµένες Πολιτείες της Αµερικής και την Ιαπωνία, λόγω της ευρείας του αποδοχής. Τα πλεονεκτήµατά του έναντι του αναλογικού κυτταρικού είναι: Καλύτερη φασµατική απόδοση, π.χ. περισσότεροι συνδροµητές ανά µονάδα περιοχής. Αυξανόµενο επίπεδο ασφάλειας, π.χ. η κίνηση ψηφιοποιείται και αποκρύπτεται. υνατότητα παροχής και άλλων υπηρεσιών ασύρµατης επικοινωνίας, π.χ. τηλεειδοποίηση. Η δυνατότητα να προσφέρει αυτόµατη περιαγωγή. Ένας συνδροµητής µπορεί να χρησιµοποιεί το κυτταρικό του τηλέφωνο για να καλεί και να δέχεται κλήσεις σε όλες τις χώρες που λειτουργούν GSM δίκτυα και έχουν νοµικές διευθετήσεις για περιαγωγή, π.χ. συνδροµητές της Ιρλανδικής Eircell GSM δικτύου µπορούν να χρησιµοποιούν τα κινητά τηλέφωνά τους σε 15 Ευρωπαϊκές χώρες, την Αυστραλία και τη Νότια Αφρική. Λόγω των προαναφερθέντων, η υιοθέτηση του GSM από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα και η δυνατότητα των κατασκευαστών να παράγουν µαζικά GSM 50

51 τηλεφωνικές συσκευές σε ανταγωνιστικές τιµές σε σχέση µε τις αναλογικές τηλεφωνικές συσκευές, έχουν αναδείξει το GSM ως τηνde facto πρώτη γενιά ψηφιακής δηµόσιας κυτταρικής τηλεφωνίας. Πολλές ηλεκτρικές εταιρείες παραχωρούν δοµές για GSM δίκτυα, π.χ. τοποθεσίες, χωρητικότητα συστηµάτων κ.ά. Οι εταιρείες ηλεκτρισµού κοινής ωφέλειας στη Γερµανία και την Ισπανία έχουν συµµετάσχει σε διεθνείς εταιρικές συνεργασίες για την ανάθεση δεύτερης εθνικής αντίστοιχα άδειας για GSM, η πρώτη ανεπιτυχώς και η δεύτερη επιτυχώς. Το GSM εισήχθηκε για εµπορική χρήση τον Ιούλιο του 1992 στην Ευρώπη. Περισσότερες από 77 χώρες διεθνώς (σε όλες τις ηπείρους) έχουν δεσµευθεί να χρησιµοποιούν αυτή την τεχνολογία, και 17 χώρες της υτικής Ευρώπης έχουν αδειοδοτήσει 27 εµπορικά συστήµατα. Το Μάιο του υτικοευρωπαϊκές χώρες είχαν εµπορικά συστήµατα σε λειτουργία. Σε λιγότερο από τρία χρόνια η κυτταρική τηλεφωνία σε αυτές τις χώρες έχει υπερτριπλασιαστεί σε 15.2 εκατοµµύρια συνδροµητές και ο ρυθµός αύξησης των συνδροµητών επεκτείνεται πέρα από 60% κάθε χρόνο. Υπηρεσίες εδοµένων (Data Services) Οι εµπορικές υπηρεσίες δεδοµένων, που συµπεριλαµβάνονται στις ISDN (Integrated Services Digital Network, ίκτυο Ενοποιηµένων Ψηφιακών Υπηρεσιών), µπορούν να προσφερθούν κατευθείαν στους πελάτες και υ- ποστηρίζονται από την ψηφιακή τεχνολογία που επικρατεί στο σχεδιασµό των δικτύων. ίκτυα Προσωπικών Επικοινωνιών (Private Communication Network) Τα PCN είναι ένας διαφορετικός τύπος πλεονεκτικών υπηρεσιών κινητής επικοινωνίας. Αυτά τα συστήµατα λειτουργούν σε ραδιοσυχνότητες γύρω από τα 2 GHz, και όπως τα κυτταρικά, παρέχουν υψηλής χωρητικότητας κανάλια σηµάτων οµιλίας, όπως επίσης δεδοµένων και video. Αυτή είναι µία σχετικά καινούρια υπηρεσία µε µερικά συστήµατα ήδη να έχουν αδειοδοτηθεί στο Ηνωµένο Βασίλειο, τη Γερµανία και τη Γαλλία και πολύ πρόσφατα αδειοδοτήθηκαν οι Ηνωµένες Πολιτείες. Στις Ηνωµένες Πολιτείες, πλήθος 51

52 ηλεκτρικών εταιρειών είναι µέλη διαφόρων διεθνών εταιρικών συνεργασιών και έχουν επιτυχηµένες προσφορές σε δηµοπρασίες PCN συστηµάτων. Τρεις υτικοευρωπαϊκές χώρες - το Ηνωµένο Βασίλειο, η Γερµανία και η Γαλλία - έχουν εκδόσει PCN άδειες. Όλα τα συστήµατα χρησιµοποιούν τεχνολογία βασισµένη σε παραλλαγές του GSM, του DCS 1800, το οποίο είναι τροποποιηµένη έκδοση του προτύπου GSM που λειτουργεί στα 1800 ΜΗz. Στις Ηνωµένες Πολιτείες µία άλλη παραλλαγή του αρχικού GSM προτύπου προωθήθηκε (DCS 1900) σε ανταγωνισµό µε τα CDMA (Code Division Multiple Access, Συστήµατα Πρόσβασης µε Επιµερισµό Κώδικα). Τα συστήµατα PCN και DCS 1800 προσφέρουν την δυνατότητα της κυψελοειδούς κινητής τηλεφωνίας καθιστώντας δυνατή τη χρήση µικρότερων και οικονοµικότερων τηλεφωνικών συσκευών. Στο Ηνωµένο Βασίλειο, έχουν επιτύχει, µέσω αποτελεσµατικού marketing, την πώληση τηλεφωνικών συσκευών χαµηλού κόστους και χωρίς δασµούς εισαγόµενων προϊόντων, τη διεύρυνση της συνολικής κυτταρικής τηλεφωνίας, ώστε να συµπεριλάβει εγχώριους και εντός κατοικιών χρήστες. Η υποδοµή που απαιτείται για την υποστήριξη ενός PCN/DCS 1800 δικτύου είναι πολύ ευρύτερη από αυτή ενός GSM, π. χ. οι θέσεις που απαιτούνται είναι πολλαπλάσιες από αυτές για GSM. Eξειδικευµένες Pαδιοκινητες Yπηρεσίες (SMRS) Πρόκειται για ένα συµβατικό σύστηµα καναλιών µε κυκλώµατα ραδιοσύνδεσης, που λειτουργεί στο εύρος των UHF συχνοτήτων, προσφέροντας υπηρεσίες τύπου µηνυµάτων στο κοινό. «Enchanced SMRS» είναι ένα ψηφιακό, ευρείας περιοχής SMRS σύστηµα µε υψηλότερες χωρητικότητες. Προµηθεύoντας Yπηρεσίες Οπτικών Ινών και Μικροκυµάτων Η εταιρεία ηλεκτρισµού µπορεί να προσφέρει υπηρεσίες τηλεπικοινωνιών µέσω οπτικών ινών εγκατεστηµένων στο εσωτερικό των αγωγών προστασίας ή και των αγωγών και καλωδίων µεταφοράς και διανοµής ηλεκτρικής ενέργειας, είτε παράλληλα µε αυτά. Επίσης, µπορεί να παρέχει υπηρεσίες 52

53 τηλεπικοινωνιών µε υβριδικό σύστηµα, δηλαδή µε συνδυασµό των γραµµών οπτικών ινών µε µερικούς συνδέσµους µικροκυµατικών ζεύξεων. Από ένα σηµείο προς πολλά µέσω µικροκυµάτων (point-to-multipoint microwave) Μερικές εταιρείες ηλεκτρισµού λειτουργούν µικροκυµατικά συστήµατα από ένα σηµείο προς πολλά για τον αυτοµατισµό των ηλεκτρικών συστηµάτων διανοµής και µπορούν να προσφέρουν τηλεπικοινωνιακή χωρητικότητα από τέτοια συστήµατα σε άλλους χρήστες, όπως ιδιωτικές εταιρείες προστασίας και συναγερµών διάρρηξης. Παρέχοντας Ψυχαγωγία και άλλες Υπηρεσίες µέσω CATV, MMDS και DBS Αν και CATV, MMDS και DBS αρχικά χρησιµοποιήθηκαν για να προσφέρουν ψυχαγωγία, µε µερικές δικαιοδοσίες οι παροχείς CATV µπορούν επίσης να προσφέρουν και «διαλογικό» video. Υπάρχει επίσης µία τάση, ειδικά µέσω CA TV, για αµφίδροµες επικοινωνίες (φωνή και δεδοµένα) Π.χ. στο Ηνωµένο Βασίλειο και τις Ηνωµένες Πολιτείες. Οι ηλεκτρικές εταιρείες συµµετέχουν σε τέτοιες επιχειρηµατικές δραστηριότητες µέσω οικονοµικής ενίσχυσης των υποδοµών. Μία ευκαιρία που τώρα µόλις διαφαίνεται σε µερικές χώρες για τις ηλεκτρικές εταιρείες είναι να επεκταθούν σε αγροτικές κοινότητες τοποθετώντας οπτικές ίνες στις γραµµές µεταφοράς που πηγαίνουν την ενέργεια εκεί, και να τις συνδέουν µε τα CATV δίκτυα στις πόλεις. Στις Ηνωµένες Πολιτείες Αµερικής, µερικοί αγροτικοί συνεταιρισµοί ηλεκτρισµού έχουν αναπτύξει βοηθητικές τηλεπικοινωνίες για την παροχή MMDS (χρησιµοποιείται για τη µετάδοση προγραµµάτων τηλεόρασης µέσω µικροκυµατικών συχνοτήτων) στους πελάτες ηλεκτρικής ενέργειας. Πλήθος αγροτικών ηλεκτρικών συνεργασιών στις Ηνωµένες Πολιτείες, έχουν σχηµατίσει «τηλεπικοινωνιακούς συνεταιρισµούς» ώστε να προσφέρουν DBS υπηρεσίες στους πελάτες τους. 53

54 2.5 Παράγοντες εισχώρησης Υπάρχει λοιπόν διεθνώς η τάση από επιχειρήσεις που κατέχουν και λειτουργούν δίκτυα καθώς και «δρόµους διέλευσης» (ηλεκτρικές, αερίου, ύδρευσης και εταιρείες σιδηροδροµικών δικτύων), να τα εκµεταλλεύονται για να προσφέρουν τηλεπικοινωνίες σε τρίτους φορείς, όπως Παροχείς Τηλεπικοινωνιακών Υπηρεσιών (Public Telecommunication Operators, ΡΤΟ) ή κατευθείαν σε οικιακούς καταναλωτές. Οι ποικίλοι διαφορετικοί τύποι υπηρεσιών που µπορούν να προσφερθούν εξαρτώνται από την έκταση στην οποία οι εταιρείες επιθυµούν να εισέλθουν στην τηλεπικοινωνιακή αγορά. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την εµπλοκή είναι: οι άδειες και η νοµοθεσία για τις τηλεπικοινωνιακές δραστηριότητες η ενδεχόµενη βάση πελατών και οι αναµενόµενοι ανταγωνιστές η τοπολογία του ενεργειακού δικτύου και η καταλληλότητά του να υποστηρίζει τηλεπικοινωνίες η οργανωτική δοµή της επιχείρησης και η πολιτική της όσον αφορά τις επενδύσεις, τους κινδύνους και τη διαποίκιλση των δραστηριοτήτων της. Ως αναµένεται, οι υψηλότερες αποδόσεις απαιτούν και τις µεγαλύτερες επενδύσεις σε κεφάλαιο και πόρους µαζί µε αυξηµένους κινδύνους. Επιπρόσθετα, πολιτικοί παράγοντες, η κατάσταση της αγοράς, σε συνδυασµό µε την διάθεση για επένδυση κεφαλαίου υψηλού κινδύνου µπορούν να ε- πηρεάσουν το επενδυτικό πρόγραµµα. Εκτός των οφελών που οι Επιχειρήσεις Ηλεκτρικής Ενέργειας µπορούν να αποκοµίσουν από την είσοδό τους στην τηλεπικοινωνιακή αγορά, κάποια δευτερεύοντα θέµατα πρέπει επίσης να εξεταστούν. Η επιχειρηµατική δραστηριότητα στο νέο χώρο των τηλεπικοινωνιών απαιτεί εξειδικευµένο επιστηµονικό και εργατικό προσωπικό, µε καλή γνώση και τεχνικές ικανότητες. 54

55 2.6 Αναµενόµενη βάση πελατών Εγκαταστάσεις υποδοµών και Υπηρεσίες Κάθε προµηθευτής τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών που χρειάζεται πρόσβαση στα δικαιώµατα διέλευσης, ή «dark fibre» στα ηλεκτρικά συστήµατα µεταφοράς και διανοµής, είναι ένας ενδεχόµενος πελάτης. Οι παροχείς CATV είναι επίσης ενδεχόµενοι χρήστες των δικτύων οπτικών ινών των ηλεκτρικών εταιρειών στις αστικές περιοχές. Οι διαχειριστές των Ψηφιακών Κυτταρικών GSM, όπως και οι διαχειριστές PCN συστηµάτων θα βρουν τα δίκτυα ινών και τα ψηφιακά µικροκυµατικά δίκτυα σε αστικές περιοχές, όπως και τους πυλώνες και ραδιοπύργους που ανήκουν στην ηλεκτρική εταιρεία, σηµαντικά για την ανάπτυξη των συστηµάτων τους. Τελικά, µεγάλες βιοµηχανίες, εµπορικοί ή κυβερνητικοί κρατικοί χρήστες που κατασκευάζουν τα µικροκυµατικά και οπτικών ινών συστήµατά τους, είναι επίσης πιθανοί πελάτες για εκµίσθωση τέτοιων εγκαταστάσεων υποδοµής. Εµπορικές Κινητές Επικοινωνίες Η πελατειακή βάση για Ψηφιακή Κυτταρική GSM, PCN και SMRS είναι το γενικό κοινό. ιαχειριστές των PCN πιστεύουν πως αυτά τα ασύρµατα συστήµατα θα αντικαταστήσουν τα τοπικά ενσύρµατων γραµµών τηλεφωνικά συστήµατα. Παραχώρηση Εφεδρικής Χωρητικότητας Παίρνοντας υπ' όψη την παραχώρηση εφεδρικής χωρητικότητας ενός σηµείου-προς-σηµείο µικροκυµατικού συστήµατος ή UHF/VHF κινητού συστήµατος, η πελατειακή βάση µπορεί να είναι χρήστες εντός των ορίων της διαδροµής του µικροκυµατικού συστήµατος ή εξειδικευµένοι χρήστες κινητών συστηµάτων, όπως άλλες εταιρείες ηλεκτρισµού µε ανταγωνιστικές απαιτήσεις. 55

56 Θεωρώντας την παραχώρηση εφεδρικής συχνότητας των εταιρειών ηλεκτρισµού, οι ενδεχόµενοι πελάτες µπορεί να είναι ιδιωτικές εταιρείες προστασίας και ειδοποίησης κλοπών, τράπεζες για µηχανές αυτόµατης καταµέτρησης, εταιρείες ύδρευσης και αερίου για αυτόµατες αναγνώσεις µετρήσεων και έµποροι λιανικής πώλησης για συναλλαγές µε πιστωτικές κάρτες. Οπτική / Μικροκυµατική Χωρητικότητα Οι πελάτες για οπτικά ή υβριδικά/ψηφιακά µικροκυµατικά συστήµατα και τη χρήση της χωρητικότητας τους µπορούν να είναι νέοι εισερχόµενοι στην τοπική και ευρείας απόστασης τηλεφωνική αγορά, που χρειάζονται τηλεπικοινωνιακή χωρητικότητα, αλλά δεν µπορούν να δικαιολογήσουν κατασκευή δικών τους δικτύων ή ακόµα και εκµίσθωση «dark fibre». Άλλοι πιθανοί πελάτες µπορεί να είναι προµηθευτές πληροφοριακών υπηρεσιών και διαχειριστές CATV. Επίσης, µεγάλοι εµπορικοί, βιοµηχανικοί και κρατικοί χρήστες είναι ενδεχόµενοι πελάτες για τέτοιου είδους χωρητικότητα. Καλωδιακή τηλεόραση και υπηρεσίες ψυχαγωγίας Οι τελικοί καταναλωτές και κάποιες επιχειρήσεις (π. χ. bars, εστιατόρια) είναι οι ενδεχόµενοι πελάτες των υπηρεσιών ψυχαγωγίας. 2.7 Άλλοι ανταγωνιστές ικαιώµατα ιέλευσης και Υπηρεσίες Ανταγωνιστές των ηλεκτρικών εταιριών για πρόσβαση σε δρόµους διέλευσης και κατασκευών «dark fibre» µπορεί να είναι άλλοι κάτοχοι δικαιωµάτων διέλευσης, όπως εταιρείες σιδηροδρόµων, ύδρευσης, φυσικού αερίου. Λαµβάνοντας υπ' όψη την παροχή πελατειακή ς τιµολόγησης και υπηρεσίες αποκατάστασης βλαβών από οργανωµένα συνεργεία, οι ανταγωνιστές είναι εταιρείες ύδρευσης και αερίου, τηλεφωνικές εταιρείες και εµπορικοί οίκοι επεξεργασίας δεδοµένων. 56

57 Σε πολλές περιπτώσεις κατασκευαστές ραδιοκινητού και µικροκυµατικού εξοπλισµού, κατέχουν ή ελέγχουν θέσεις και πύργους κεραιών, και ως εκ τούτου µπορούν να αποτελούν ανταγωνιστές για τις ηλεκτρικές εταιρείες. Για µικροκυτταρικά συστήµατα, όπως τα PCN, ωστόσο, οι ηλεκτρικοί στύλοι και ο δηµοτικός φωτισµός παρέχουν επίσης θέσεις για εγκατάσταση εξοπλισµού. Κινητές Υπηρεσίες Υπάρχει πληθώρα υπαρχόντων και πιθανών διαχειριστών εµπορικών κινητών υπηρεσιών, που σε πολλές περιπτώσεις είναι βοηθητικές ή τµήµατα των TSP. Λόγω της υψηλής κεφαλαιουχικής εµπλοκής που απαιτείται τόσο για Ψηφιακή Κυτταρική GSΜ όσο και PCN τεχνολογία, οι υπάρχοντες ανταγωνιστές είναι µε πολύ καλούς οικονοµικούς πόρους. Οπτική Μικροκυµατική Χωρητικότητα Οι αρχικοί ανταγωνιστές που θα κληθεί να αντιµετωπίσει µια εταιρεία ηλεκτρισµού µε την είσοδό της σε αγορά οπτικής ή από σηµείο σε σηµείο τηλεπικοινωνιακής χωρητικότητας, είναι οι παροχείς υπηρεσιών τηλεφωνίας TSP(Telephony Service Provider). Άλλη οµάδα που θα κληθεί να αντιµετωπίσει είναι οι διαχειριστές CATV, αφού έχουν αρχίσει να προσφέρουν αµφίδροµες υπηρεσίες πληροφοριών ή τηλεφωνικές υπηρεσίες. Ψυχαγωγία Για τις υπηρεσίες ψυχαγωγίας, οι µεγαλύτεροι ανταγωνιστές είναι οι υπάρχοντες εν δυνάµει διαχειριστές CATV, MMDS και DBS καθώς και αναµεταδότες ευρείας εκποµπής. 2.8 Απαιτούµενη εξειδίκευση Κτίρια Υπηρεσιών και Υπηρεσίες Πρώτα απ' όλα πρέπει να υπάρξει καλή γνώση της αξίας του ενεργητικού της ηλεκτρικής εταιρείας στην τηλεπικοινωνιακή αγορά. εύτερον, υπάρχει 57

58 ανάγκη για αποτελεσµατικές τεχνικές ικανότητες, ειδικά αν η υπηρεσία παρέχεται ως συµβουλευτική για το σχεδιασµό, την ειδίκευση και υλοποίηση των ινών, µικροκυµατικών ή επίγειων κινητών συστηµάτων. Επίσης, πρέπει να υπάρχουν ισχυρές διαπραγµατευτικές ικανότητες, ειδικά σε συναλλαγές µε «dark fibre» κατασκευές για TSP, γιατί στις περισσότερες περιπτώσεις τα στελέχη που εκπροσωπούν τους TSP διαθέτουν εµπειρία διαπραγµάτευσης και συµβάσεων (σε µερικές περιπτώσεις µε ζηµιά για τις εταιρείες ηλεκτρισµού που συµµετέχουν). Αυτές οι γνώσεις βιοµηχανικής εµπειρίας και συµβάσεων παροχής dark fibre είναι σηµαντικές σε συνδυασµό µε ρυθµιστικές και νοµικές ικανότητες. Επίσης, απαιτείται ειδίκευση σε διαχείριση και εξυπηρέτηση πελατών σε σχέση µε τις υπηρεσίες. Ενώ λίγοι TSP είναι γενικά ενήµεροι της αξίας των ενεργητικών της ηλεκτρικής εταιρείας, στις περισσότερες περιπτώσεις επιτυχής αύξηση αποδοτικότητας κεφαλαίου από τα ενεργητικά και συµβουλές ειδικών αποτελούν µεθόδους δράσης της επιχειρηµατικής προσπάθειας από µέρους των εταιρειών ηλεκτρισµού. Εµπορικές Κινητές Υπηρεσίες, Οπτικών Ινών και Μικροκυµατικών Χωρητικοτήτων Με την πιθανή εξαίρεση της περιορισµένης εκµίσθωσης εφεδρικής χωρητικότητας κινητών συστηµάτων των VHF/UHF ή µικροκυµατικών, που ανήκουν στην ηλεκτρική εταιρεία, η είσοδος σε αυτή την αγορά των χωρητικοτήτων απαιτεί επιχειρηµατική διαχείριση µε ουσιαστική εµπειρία σε ισχυρά ανταγωνιστική επιχείρηση, που απαιτεί άµεση, τολµηρή δράση για να αντικρούσει τις διεκδικήσεις των ανταγωνιστών και να διασφαλίσει το µερίδιο της αγοράς. Ψυχαγωγία Εισχωρώντας στο ψυχαγωγικό τµήµα της αγοράς απαιτείται όχι µόνο επιχειρηµατική διαχείριση, αλλά επίσης εµπειρία στον προγραµµατισµό και το marketing εντός σπιτιού ψυχαγωγίας. 58

59 2.9 Οφέλη από την είσοδο των Ε.Η.Ε. στην τηλεπικοινωνιακή αγορά Οι εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να εκµεταλλευτούν τις ευκαιρίες της τηλεπικοινωνιακής αγοράς, γιατί, αν σχεδιασθούν και υλοποιηθούν σωστά, τέτοιες επιχειρηµατικές δραστηριότητες µπορούν να βελτιώσουν την κεφαλαιουχική αξία παρέχοντας νέες υπηρεσίες και δηµιουργώντας νέες εισροές εσόδων. Οι κάτοχοι (µέτοχοι ή φορολογούµενοι) έχουν το πλεονέκτηµα, εφ' όσον οι διοικήσεις των Ε.H.Ε. έχουν µεγαλύτερη ευελιξία στον έλεγχο των υπηρεσιών κοινής ωφέλειας και µπορούν να παρέχουν προστιθέµενης αξίας υπηρεσίες στους πελάτες τους (π.χ. ηλεκτρονική ταχυπληρωµή και µεταφορά λογαριασµών, νέες τηλεφωνικές και υπηρεσίες δεδοµένων, video), µπορούν να εισάγουν τους πελάτες σε ανταγωνιστικό κλίµα και να διευρύνουν τις επιχειρηµατικές επεκτάσεις τους. Οι πελάτες έχουν καλύτερη χρήση και έλεγχο της ενέργειας που καταναλώνουν, επιλογές για τη µείωση των ενεργειακών τους δαπανών, και βελτίωση της ποιότητας ζωής από προστιθέµενης αξίας υπηρεσίες. Οι θεσµοθέτες µπορούν να εισάγουν τον ανταγωνισµό στην τηλεπικοινωνιακή αγορά, ο οποίος παράγει νέα προϊόντα και τελικά υπηρεσίες προς τους καταναλωτές σε χαµηλότερες τιµές. Τα στελέχη των εταιρειών έχουν περισσότερες επαγγελµατικές ευκαιρίες ανέλιξης. Μία άλλη προσέλκυση για τις ηλεκτρικές εταιρείες είναι πως η τηλεπικοινωνιακή βιοµηχανία τελευταία αναπτύσσεται µε πολύ γρήγορους ρυθµούς και το ίδιο θα συνεχιστεί και στο άµεσο µέλλον. Για παράδειγµα, η αγορά κυψελοειδούς κινητής επικοινωνίας, είχε µία αύξηση 60% κάθε χρόνο έως το 1998, και τριπλασιάστηκε έως το Κι ενώ τα εµπόδια για µη τηλεπικοινωνιακές εταιρίες είναι πολλά, π.χ. τεράστιες επενδύσεις σε εγκαταστάσεις υποδοµής, νοµοθετικά φράγµατα και εξειδικευµένη αγορά, οι ηλεκτρικές εταιρείες µε ευρέως κατανεµηµένες εγκαταστάσεις υποδοµής έχουν ένα αυτόµατο πλεονέκτηµα, ξεπερνούν το επενδυτικό άχθος και είναι σε θέση να προσελκύσουν ειδικευµένα στελέχη ή συνεταίρους για να ανταπεξέλθουν τα εµπόδια των κανονισµών και της αγοράς. 59

60 Οι κυβερνήσεις όλο και περισσότερων κρατών, αναγνωρίζουν πως λειτουργούµε σε µια ισχυρά ανταγωνιστική παγκόσµια αγορά, και αναγνωρίζουν επίσης πως το κλειδί για την επιτυχηµένη οικονοµικά ανάπτυξη, αν όχι επιβίωση, µιας χώρας σε αυτό το παγκόσµια ανταγωνιστικό σκηνικό, είναι η δυνατότητα στους πολίτες να έχουν πρόσβαση σε νέες, χαµηλού κόστους τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες, που απορρέουν από τη γρήγορη εφαρµογή της νέας τεχνολογίας. Αυτές οι νέες υλοποιήσεις καθιστούν τις παλιές µονοπωλιακές δοµές απαρχαιωµένες. Για αυτό το λόγο, υπάρχει µία αυξανόµενη τάση από τις κυβερνήσεις: να διαχωρίζουν τις τηλεπικοινωνιακές ρυθµιστικές αρχές από την παροχή υπηρεσιών, να καταστήσουν εµπορικά βιώσιµους, υπό κρατική κατοχή µονοπωλιακούς παροχείς τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών και να δηµιουργήσουν ένα ανταγωνιστικό περιβάλλον για την παροχή τηλεπικοινωνιακής υποδοµής, υπηρεσιών και εγκαταστάσεων εξυπηρέτησης πελατών. Αναγνωρίζοντας την σηµαντική συνεισφορά που οι ενεργειακές εταιρείες κοινής ωφέλειας µπορούν να έχουν στη βελτίωση των εγκαταστάσεων υποδοµής και υπηρεσιών, ένας αυξανόµενος αριθµός κυβερνήσεων τις ενθαρρύνει, καθώς και άλλους φορείς που κατέχουν έλεγχο δικαιωµάτων διέλευσης, για είσοδο και ενεργοποίησή τους στην τηλεπικοινωνιακή αγορά. Ωστόσο, ο ανταγωνισµός αυξάνεται ραγδαία και υπάρχει ένα στενό χρονικό περιθώριο ώστε οι επιχειρήσεις να επωφεληθούν των ευκαιριών. 60

61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΟΠΤΙΚΑ ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΓΙΑ ΤΙΣ Ε.Η.Ε. Η απελευθέρωση στον τοµέα των τηλεπικοινωνιών καθώς και η συνεχώς αυξανόµενη ζήτηση των καταναλωτών και χρηστών του διαδικτύου για ευρυζωνικότητα και διαφόρων ειδών ευρυζωνικές υπηρεσίες έχει οδηγήσει τις Ε.Η.Ε. να εισέλθουν σ αυτόν τον τοµέα µε ότι τηλεπικοινωνιακό δίκτυο διαθέτουν για δικές τους υπηρεσίες (PLC, ραδιοζεύξεις- ασύρµατο δίκτυο, δίκτυο οπτικών ινών). Έχει αποδειχτεί ότι η οπτική ίνα αποτελεί το καλύτερο µέσο µετάδοσης πληροφοριών και οι επενδύσεις των Ε.Η.Ε. στρέφονται στην βέλτιστη εκµετάλλευση του µέσου αυτού, στην όσο το δυνατόν καλύτερη χρήση της υπάρχουσας υποδοµής οπτικών δικτύων αλλά και στην υλοποίηση καινούριων ώστε να µπορούν να είναι ανταγωνιστικές σε µια αγορά που συνεχώς διευρύνεται. Η αξιοποίηση και η αφοµοίωση των νέων τεχνολογιών για οπτικά ευρυζωνικά δίκτυα αποτελεί έναν από τους βασικότερους στόχους των σύγχρονων Ε.Η.Ε. παγκοσµίως. 3.1 ίκτυα Οπτικών Ινών Τα δίκτυα οπτικών ινών µε την εµφάνισή τους δεν έκαναν άµεσα αισθητή διαφορά στο τηλεπικοινωνιακό τοπίο αλλά χρειάστηκαν να αναπτυχθούν διάφορες τεχνικές για την εξέλιξή τους και την ολοένα και περισσότερο καλύτερη εκµετάλλευση των δυνατοτήτων τους. Μερικές από τις εξελίξεις που κατέστησαν αντιληπτό ότι είναι δυνατό εκτός από τη µετάδοση, που ήταν ήδη γνωστό, να γίνει και η µεταγωγή στο οπτικό επίπεδο ήταν οι Οπτικοί Ενισχυτές Ίνας Ερβίου (EDFA) και τα Οπτικά Στοιχεία διασύνδεσης (OXC) µε αποτέλεσµα την τεχνολογία Πολυπλεξίας διαίρεσης Μήκους Κύµατος (WDM) στην οποία στηρίζεται και η δεύτερη γενιά των οπτικών δικτύων. Ωστόσο η αρχιτεκτονική αυτή που περιγράφεται παρακάτω αντιµετωπίζει αρκετά προβλήµατα όσον αφορά την αποδοτική εκµετάλλευση του παρεχόµενου από τη φυσική τοπολογία εύρους ζώνης του δικτύου. Το γεγονός αυτό οδήγησε στην ανάγκη υιοθέτησης µιας διαφορετικής αρχιτεκτονικής η οποία µοιάζει πολύ µε την σηµερινή αρχιτεκτονική των ηλεκτρονικών δικτύων και ακολουθεί τις βασικές αρχές της. 61

62 3.2 Οπτικά δίκτυα πρώτης γενιάς Στα πρώιµα στάδια ανάπτυξης των οπτικών δικτύων η οπτική ίνα χρησιµοποιήθηκε απλά σαν µέσο µετάδοσης ενώ όλος ο υπόλοιπος εξοπλισµός ήταν ηλεκτρονικός. Η υιοθέτηση αυτής της αρχιτεκτονικής εκµεταλλεύεται την οπτική ίνα ως ένα ιδιαίτερα αξιόπιστο µέσο µετάδοσης για µεγάλες αποστάσεις αλλά λόγω του ότι χρησιµοποιεί οπτοηλεκτρονική µετατροπή (O/E/O conversion) για 3R(Αναδιαµόρφωση (Reshape), Επανασυγχρονισµός (Retime), Επανενίσχυση (Reamplify)) αναγέννηση του σήµατος σε ενδιάµεσες και σχετικά µικρές αποστάσεις αυξάνει δραµατικά το κόστος. Η αρχιτεκτονική αυτή φαίνεται στο παρακάτω σχήµα: Σχήµα 3.1 : Η δοµή ενός συστήµατος 3R Έτσι λοιπόν προέκυψε η ανάγκη για επεξεργασία του σήµατος σε αµιγώς οπτικό επίπεδο. Η ανάπτυξη του οπτικού ενισχυτή ίνας ερβίου (Erbium Doped Fiber Amplifier) έφερε επανάσταση στην µετάδοση µε οπτικές ίνες. Με τη βοήθεια των ενισχυτών αυτών αυξάνεται η απόσταση επανενίσχυσης του σήµατος ενώ η υιοθέτηση αυτής της προσέγγισης δεν απαιτεί αναδιαµόρφωση (Reshape) και επανασυγχρονισµό (Retime) των οπτικών παλµών αφού δεν εµπλέκεται ηλεκτρονικό τµήµα στην µετάδοση και άρα δεν έχουµε εισαγωγή στο σήµα επιδράσεων µη γραµµικής διάδοσης που επιφέρει η προηγούµενη προσέγγιση. Επιπλέον ειδικά σε WDM συστήµατα ο µη διαχωρισµός στα επιµέρους µήκη κύµατος είχε σαν αποτέλεσµα τη σηµαντική µείωση του κόστους σε συστήµατα µεγάλης κλίµακας αφού οι EDFA συµπεριφέρονται σε όλα τα µήκη κύµατος το ίδιο και είναι αποτέλεσµα του τεράστιου εύρους ζώνης που παρέχουν. Η αρχιτεκτονική αυτή φαίνεται παρακάτω: Σχήµα 3.2 : Η δοµή ενός συστήµατος µε ενίσχυση 62

63 Ωστόσο τα πρώτα συστήµατα αυτά υλοποιούσαν τις λειτουργίες της µεταγωγής (switching) σε ηλεκτρονικό επίπεδο µε αποτέλεσµα όλα τα µειονεκτήµατα που αναφέρθηκαν προηγουµένως. Μερικά χαρακτηριστικά παραδείγµατα των παραπάνω πρώτης γενιάς οπτικών δικτύων είναι τα πρότυπα SDH (Synchronous Digital Hierarchy) και SONET (Synchronous Optical NETwork) που χρησιµοποιήθηκαν κατά κόρον και εξακολουθούν να χρησιµοποιούνται µέχρι και σήµερα. 3.3 Οπτικά δίκτυα δεύτερης γενιάς Την υιοθέτηση των οπτικών δικτύων ως δικτύων κορµού για µετάδοση µεγάλου όγκου δεδοµένων σε µεγάλες αποστάσεις ακολούθησε η µεταφορά κάποιων λειτουργιών από το ηλεκτρονικό τµήµα στο οπτικό τµήµα του δικτύου όπως για παράδειγµα η µεταγωγή (switching)/ δροµολόγηση (routing) ή τουλάχιστον κάποιες λειτουργίες τους. Με την ολοένα και αυξανόµενη ζήτηση για εύρος ζώνης τα υπάρχοντα δίκτυα έπρεπε να αναβαθµιστούν σε επίπεδα υψηλότερα από εκείνα που µπορούσαν να προσφέρουν οι ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες. Η επιπλέον ταχύτητα που προσφέρει η αµιγώς οπτική λογική (alloptical) σε συνδυασµό µε τεχνικές πολυπλεξίας όπως οι WDM (Wavelength Division Multiplexing) και OTDM (Optical Time Division Multiplexing) µπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις της δεύτερης γενιάς οπτικών δικτύων : Σχήµα 3.3 : Τεχνικές πολυπλεξίας για αύξηση της χωρητικότητας µετάδοσης (b) WDM 63

64 Η γενική αρχιτεκτονική των οπτικών δικτύων δεύτερης γενιάς αποτελείται από ορισµένα βασικά δοµικά συστήµατα και φαίνεται στο παρακάτω σχήµα: Σχήµα 3.4 : Αρχιτεκτονική δικτύου WDM δροµολόγησης µήκους κύµατος. Οι χρήστες του δικτύου µπορούν να είναι IP routers ή τερµατικά SONET. Τα παραπάνω δίκτυα έχουν υιοθετήσει την τεχνική πολυπλεξίας WDM ενώ η τεχνική OTDM αναµένεται να χρησιµοποιηθεί σε µελλοντικά δίκτυα αφού χρειάζεται 3R αναγέννηση του σήµατος. Βασικά δοµικά χαρακτηριστικά των δικτύων αυτών είναι τα οπτικά τερµατικά γραµµής (OLT), οι οπτικοί πολυπλέκτες προσθήκης/αφαίρεσης (OADM) και τα οπτικά στοιχεία διασύνδεσης (OXC) ενώ απαραίτητοι είναι και οι EDFA για την περιοδική ενίσχυση των σηµάτων. Σχήµα 3.5 : Αρχιτεκτονική δικτύου DWDM 64

65 Ένα OLT χρησιµοποιείται για να πολυπλέξει διάφορα µήκη κύµατος σε µία οπτική ίνα και να αποπολυπλέξει τα διάφορα µήκη κύµατος από µια ίνα σε επιµέρους ίνες. Όπως φαίνεται και στο παραπάνω σχήµα τα OLTs χρησιµοποιούνται στα άκρα µιας από σηµείο σε σηµείο σύνδεσης εκεί όπου µπορεί να τερµατίζεται το οπτικό µέρος του δικτύου µε αποτέλεσµα να εκτελούν και Ο/Ε µετατροπή. Ένας OADM επιλεκτικά µπορεί να αφαιρεί κάποια από τα κανάλια που καταλήγουν σε αυτόν ή/και να προσθέτει κάποια άλλα σε µια ζεύξη. Αντίστοιχη είναι και η λειτουργία των OXCs αλλά η διαφορά τους είναι ότι λειτουργούν σε πολύ µεγαλύτερη κλίµακα αφού µπορούν να χειρίζονται αρκετά περισσότερα κανάλια. Έτσι βλέπουµε πως αυτή η αρχιτεκτονική έχει µια ιεραρχική δοµή που ξεκινά από τα OLTs που είναι παρόντα στα σηµεία εισόδου και εξόδου του δικτύου και επιτελούν τις διασυνδέσεις µε άλλα δίκτυα. Στη συνέχεια οι OADMs συγκεντρώνουν την κίνηση από και προς διάφορα OLTs απορρίπτοντας ή προσθέτοντας τα αντίστοιχα κανάλια και διασυνδέονται µε τα OXCs τα οποία είναι υπεύθυνα για την κίνηση στο δίκτυο σε µακροσκοπική κλίµακα. Για την υλοποίηση τους έχουν προταθεί διάφορες τεχνικές που χρησιµοποιούν 2x2 διακόπτες µεταγωγής υλοποιηµένους µε οπτικούς ενισχυτές ηµιαγωγού (SOA), συµβολόµετρα Mach-Zender (MZI), δροµολογητές σχάρας κυµατοδηγού (WGR), οπτικές διατάξεις στερεάς κατάστασης όπως ηλεκτροοπτικούς και ακουστοοπτικούς διαµορφωτές και µικροηλεκτροµηχανικές διατάξεις (MEMS) που χρησιµοποιούν καθρέπτες (mirror based). Η συγκεκριµένη αρχιτεκτονική έχει ορισµένα αξιοσηµείωτα χαρακτηριστικά που την καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστική: Επαναχρησιµοποίηση µήκους κύµατος (wavelength reuse): Στα δίκτυα αυτής της αρχιτεκτονικής πολλές διαδροµές µήκους κύµατος χρησιµοποιούν το ίδιο µήκος κύµατος για τη ζεύξη αρκεί να µην υπάρχει σύγκρουση κάπου µέσα στην διαδροµή. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα µε µερικά περιορισµένα µήκη κύµατος να έχουµε πολλές συνδέσεις. Μετατροπή µήκους κύµατος (wavelength conversion): Η διαδικασία αυτή επιτρέπει την απευθείας στο οπτικό επίπεδο µετατροπή µιας ροής δεδοµένων που χρησιµοποιεί για τη µετάδοση της έστω ένα συγκεκριµένο µήκος κύµατος λ1 σε ένα άλλο µήκος κύµατος λ2. ιαφάνεια (Transparency): Η έννοια της διαφάνειας των οπτικών δικτύων είναι εξαιρετικά σηµαντική και βασίζεται στο γεγονός ότι κάθε µήκος κύµατος που αποτελεί και ένα 65

66 ξεχωριστό κανάλι µπορεί να µεταφέρει διαφορετικό ρυθµό δεδοµένων χρησιµοποιώντας διαφορετικό πρωτόκολλο. Αυτή είναι µια σπουδαία καινοτοµία των οπτικών δικτύων αφού η δροµολόγηση γίνεται στο οπτικό (φυσικό) επίπεδο του δικτύου και επιπλέον δεν απαιτεί συγχρονισµό. Έτσι στα άκρα του δικτύου µπορούµε να έχουµε δροµολογητές IP αλλά και τερµατικά SONET. Μεταγωγή κυκλώµατος (Circuit switching): Οι συνδέσεις σε αυτού του τύπου τα δίκτυα παραµένουν σταθερές αφού εδραιωθούν. Έτσι µπορεί µια σύνδεση να είναι ανοιχτή για µεγάλα χρονικά διαστήµατα. Στα µελλοντικά δίκτυα θα δούµε αυτή τη διαδικασία να είναι περισσότερο δυναµική. Επιπλέον η µεταγωγή πακέτου σε οπτικό επίπεδο είναι ακόµη σε στάδιο εξέλιξης και όπου αυτή απαιτείται γίνεται από υψηλότερα στρώµατα του δικτύου (ATM και IP). Ανθεκτικότητα (Survivability) Τα δίκτυα αυτά έχουν την δυνατότητα σε περιπτώσεις σφάλµατος να επαναδροµολογούν τα δεδοµένα από εναλλακτικές διαδροµές. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό που προσδίδει αξιοπιστία στο δίκτυο. Τοπολογία οπτικών διαδροµών (Lightpath topology) H τοπολογία αυτή είναι αυτή που φαίνεται από τα υψηλότερα στρώµατα του δικτύου και λειτουργεί ως λογική σύνδεση µεταξύ δροµολογητών ΙΡ σε ένα δίκτυο ΙΡ. Σε πλήρη αντιστοιχία µε την υιοθέτηση της πολυπλεξίας µήκους κύµατος είναι δυνατόν να χρησιµοποιηθεί και πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (OTDM). Οι απαιτήσεις ωστόσο σε εξοπλισµό είναι διαφορετικές αφού απαιτείται η προσθήκη και αφαίρεση bits αλλά και η 3R οπτική αναγέννηση του σήµατος µε τη βασική προϋπόθεση ότι µπορεί να επιτευχθεί η ανάκτηση του σήµατος ρολογιού στο βασικό ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων. Αν εξετάσουµε όλα τα χαρακτηριστικά των δικτύων δεύτερης γενιάς µπορούµε να συµπεράνουµε ότι µπορούν να διαχειριστούν συγκεντρωτικά ένα πολύ µεγάλο όγκο δεδοµένων που διέρχεται από αυτά και την απευθείας δροµολόγηση των δεδοµένων αυτών στο οπτικό επίπεδο. Ωστόσο τα δίκτυα αυτά δεν µπορούν χειριστούν αποδοτικά δεδοµένα µικρού όγκου και εκρηκτικής ροής αφού η απόδοση του εύρους ζώνης σε κάθε σύνδεση είναι στατική και επιτελούν µεταγωγή κυκλώµατος. Για τους λόγους αυτούς και για το γεγονός ότι υπάρχει απαίτηση για δίκτυα που να µπορούν να εκµεταλλεύονται το διαθέσιµο εύρος ζώνης κατά το βέλτιστο δυνατό τρόπο 66

67 οδηγηθήκαµε στην Τρίτη γενιά οπτικών δικτύων που ωστόσο δεν έχει γίνει εµπορική τεχνολογία ακόµη. 3.4 Οπτικά δίκτυα τρίτης γενιάς Στα οπτικά δίκτυα τρίτης γενιάς γίνεται ερευνητικά µεγάλη προσπάθεια για να αποκτήσουν αυτά τα δίκτυα κάποια επιθυµητά χαρακτηριστικά που δεν υποστήριζαν οι προηγούµενες γενιές όπως η βέλτιστη εκµετάλλευση του παρεχόµενου εύρους ζώνης, η αποδοτική διαχείριση της κίνησης εκρηκτικής ροής και ο καλύτερος δυνατός χειρισµός πακέτων µικρού µεγέθους. Οι τεχνικές και οι βασικές αρχές που µπορούν να χρησιµοποιηθούν δεν διαφέρουν από την πραγµατικότητα των δικτύων που βασίζονται σε ηλεκτρονική επεξεργασία της µεταδιδόµενης πληροφορίας. Οι κύριες τεχνικές αυτές είναι η Οπτική Μεταγωγή Εκρηκτικής Ροής (Optical Burst Switching), η Οπτική Μεταγωγή Πακέτου (Optical Packet Switching) και µια παραλλαγή αυτής που είναι η Οπτική Μεταγωγή Επικεφαλίδας (Optical Label Swapping). Οι τεχνικές αυτές εξετάζονται παρακάτω: Οπτική Μεταγωγή Εκρηκτικής ροής (OBS) Η οπτική µεταγωγή εκρηκτικής ροής πληροφορίας αποτελεί µια παραλλαγή της οπτικής µεταγωγής πακέτου µε ορισµένες βασικές διαφοροποιήσεις. Η βασική αρχή της τεχνικής αυτής είναι η συγκέντρωση στους κόµβους που βρίσκονται στα άκρα του αµιγώς οπτικού δικτύου των πακέτων που ακολουθούν την ίδια διαδροµή µέσα στο δίκτυο σε µια ριπή (burst), η προσθήκη επικεφαλίδας σε αυτή και η µετάδοση στο δίκτυο της πληροφορίας µε εκρηκτικό τρόπο. Ωστόσο θα πρέπει να έχει προηγηθεί η δέσµευση εύρους ζώνης από το δίκτυο ώστε να αποφευχθεί η σύγκρουση δύο διαφορετικών πακέτων µέσα σε αυτό αφού η αρχιτεκτονική αυτή δεν χρησιµοποιεί χώρο αποθήκευσης (RAM, buffers, κτλ.) στους ενδιάµεσους κόµβους χάριν απλότητας του δικτύου, µείωσης του κόστους και βελτίωσης της επίδοσης κατά τη µετάδοση. Μια σηµαντική διαφορά που παρατηρείται σε σχέση µε τα οπτικά δίκτυα µεταγωγής πακέτου είναι το γεγονός ότι το µέγεθος του πακέτου ριπής είναι γενικά µεγαλύτερο από ότι σε αυτά και είναι µεταβλητού και σίγουρα όχι προκαθορισµένου µεγέθους. Ένα σχετικά απλό σχήµα που προτείνεται χρησιµοποιεί δύο διαφορετικά κανάλια για την επικεφαλίδα (header) και την πληροφορία (payload) κάθε ριπής. 67

68 Σχήµα 3.6 : Σχηµατική αναπαράσταση δικτύου µεταγωγής εκρηκτικής ροής Η επικεφαλίδα στέλνεται πριν τα δεδοµένα, που έρχονται µε µια καθυστέρηση, στον προορισµό έτσι ώστε µέσα σε αυτό το συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα να είναι δυνατή η επεξεργασία της επικεφαλίδας και η δέσµευση εύρους ζώνης για τη µετάδοση της πληροφορίας που θα ακολουθήσει. Ο όρος που έχει επικρατήσει για αυτή την αρχιτεκτονική είναι Just-Enough-Time (JET). Σε µια άλλη υλοποίηση επιχειρείται η απόδοση Ποιότητας Υπηρεσίας (Quality of Service) στο δίκτυο χρησιµοποιώντας γραµµές καθυστέρησης οπτικής ίνας (Fiber Delay Lines). Ακόµη και σε αυτή την υλοποίηση δεν είναι αναγκαίο να χρησιµοποιηθούν στοιχεία µνήµης Οπτική Μεταγωγή Πακέτου (OΡS) Στα οπτικά δίκτυα µεταγωγής πακέτου η πληροφορία µεταδίδεται σε ανεξάρτητα πακέτα χωρίς να χρειάζεται η συγκέντρωση σε µεγαλύτερου µήκους τµήµατα πληροφορίας όπως προηγουµένως. Έτσι κάθε πακέτο αποτελείται από την επικεφαλίδα (header) και το φορτίο (payload) της πληροφορίας. Σε αυτό τον τύπο δικτύων η µεταγωγή δροµολόγηση είναι δυνατόν να επιτελούνται απευθείας στο οπτικό επίπεδο ενώ κάθε κόµβος επεξεργάζεται το κάθε πακέτο ξεχωριστά. Έτσι λοιπόν τα δίκτυα αυτά δεν διαφέρουν σε τίποτα από τα κλασικά δίκτυα µεταγωγής πακέτου εκµεταλλευόµενα ωστόσο τις τεράστιες ταχύτητες που τους δίνει η οπτική τεχνολογία. Το σηµαντικό πλεονέκτηµα της τεχνολογίας αυτής είναι η διαχείριση του εύρους ζώνης κατά βέλτιστο τρόπο 68

69 προσφέροντάς το κατά ζήτηση (on demand). Επιπλέον αυτός ο τύπος δικτύων µπορεί να προσφέρει διάφορους τύπους υπηρεσίας στα ανώτερα στρώµατα και για το λόγο αυτό αποκτά διαφάνεια (transparency) ως προς το ρυθµό µετάδοσης και το πρωτόκολλο. Επιπλέον, µπορεί να υποστηριχθεί είτε κίνηση προσανατολισµένη σε σύνδεση (connection - oriented) ΤCP, είτε χωρίς σύνδεση (connectionless) UDP. Παρόλα αυτά, στα οπτικά δίκτυα µεταγωγής πακέτου υπάρχουν δυσκολίες που πρέπει να αντιµετωπίζονται όπως: i. Υπερβολικά µεγάλο µέγεθος πινάκων δροµολόγησης µε αποτέλεσµα την αύξηση της πολυπλοκότητας της δροµολόγησης. ii. Η µη αποδοτική εξεύρεση λύσης για αποθήκευση των πακέτων ώστε να αποφεύγονται συγκρούσεις. Ωστόσο ως τώρα δεν υπάρχει κάποια αξιόλογη πρόταση για αµιγώς οπτική αποθήκευση δεδοµένων και για το λόγο αυτό η οπτική µεταγωγή πακέτου δεν έχει αποδειχθεί αποτελεσµατική. Μια εναλλακτική λύση σε αυτό σίγουρα αποτελεί η µεταγωγή εκρηκτικής ροής αλλά και η τεχνική της µεταγωγής ετικέτας η οποία λύνει µερικώς το πρόβληµα αυτό αφού απλοποιεί και µειώνει την πολυπλοκότητα της δροµολόγησης Οπτική Μεταγωγή Ετικέτας (OLS) Στα δίκτυα µεταγωγής πακέτου η επικεφαλίδα που προστίθεται σε κάθε πακέτο έχει καθολική σηµασία µέσα στο δίκτυο, δηλαδή περιέχει µια καθολικής σηµασίας διεύθυνση αποστολής και µια προορισµού. Αυτό αναγκάζει κάθε κόµβο του δικτύου να είναι αναγκασµένος να γνωρίζει που αντιστοιχεί κάθε διεύθυνση µέσα στο δίκτυο και σύµφωνα µε τον αλγόριθµο δροµολόγησης που ακολουθείται να καθορίζεται ο επόµενος κόµβος (next hop) που θα δροµολογηθεί το κάθε πακέτο. Τα πρωτόκολλα δροµολόγησης χωρίζονται σε αυτά που επιτελούν δροµολόγηση µέσα στο ίδιο Αυτόνοµο Σύστηµα (Autonomous System) όπως είναι τα OSPF (Open Shortest Path First), RIP (Routing Information Protocol) και σε αυτά που επιτελούν δρoµολόγηση µεταξύ Αυτόνοµων Συστηµάτων όπως το BGP (Border Gateway Protocol). Αυτή είναι η πραγµατικότητα που εφαρµόζεται σήµερα στα δίκτυα δροµολόγησης ΙΡ. Ωστόσο η λογική αυτή αναγκάζει τους δροµολογητές να συντηρούν ένα µεγάλο όγκο πληροφορίας για να δροµολογούν τα εισερχόµενα πακέτα σύµφωνα µε τον πίνακα δροµολόγησης. 69

70 Μια αρχιτεκτονική που έχει προταθεί και εφαρµοστεί σε υπάρχοντα ηλεκτρονικά δίκτυα και αναµένεται ότι οι βασικές αρχές του θα επικρατήσουν και στα αµιγώς οπτικά δίκτυα µεταγωγής πακέτου είναι το πρωτόκολλο MPLS (Multi Protocol Label Switching). Σχήµα 3.7 : Σχηµατική αναπαράσταση δικτύου µεταγωγής ετικέτας MPLS. Ένα πρωτόκολλο αντίστοιχο µε το MPLS που έχει προταθεί και αναµένεται να επικρατήσει είναι το AOLS (All-Optical Label Swapping). Το πρωτόκολλο αυτό ουσιαστικά υλοποιεί τις λειτουργίες του MPLS σε αµιγώς οπτικό επίπεδο. Η βασική αρχή αυτής της τεχνικής µεταγωγής είναι ότι κατά την είσοδο ενός πακέτου µέσα στο αµιγώς οπτικό δίκτυο ανατίθεται σε αυτό µια επικεφαλίδα (label) η οποία καθορίζεται από την διαδροµή του πακέτου µέσα στο δίκτυο και µπορεί να έχει είτε τοπική είτε καθολική σηµασία. Αυτό σηµαίνει ότι στο πακέτο µπορεί είτε να ανατίθεται µια επικεφαλίδα κατά την είσοδο στο δίκτυο, είτε αυτή η επικεφαλίδα να αλλάζει σε κάθε διαδροµή µεταξύ δύο κόµβων. Αυτό που δίνει στη µεταγωγή επικεφαλίδας συγκριτικό πλεονέκτηµα έναντι των άλλων τεχνικών είναι το γεγονός ότι απλουστεύεται η πληροφορία δροµολόγησης που πρέπει να διατηρεί ο κάθε ενδιάµεσος κόµβος στο δίκτυο (πίνακες δροµολόγησης) σε σηµαντικό βαθµό αφού το ζεύγος διεύθυνση Αποστολέα διεύθυνση Προορισµού αντιστοιχίζεται σε µια επικεφαλίδα που καθορίζει αυτή τη διαδροµή. 70

71 3.5 Τα Οπτικά δίκτυα του µέλλοντος Οι πρώτες προοπτικές των αµιγώς οπτικών δικτύων έβλεπαν την χρήση των οπτικών στοιχείων διασύνδεσης (OXCs) σαν διατάξεις που απλά θα είχαν την ικανότητα να ενώσουν τους ήδη υπάρχοντες κόµβους δικτύων SDH/SONET και ΙΡ διαµορφώνοντας έτσι το οπτικό επίπεδο το οποίο είναι υπεύθυνο για τη δροµολόγηση µέσα σε αυτό. Με την πάροδο του χρόνου όµως και λόγω της ολοένα και αυξανόµενης ζήτησης για περισσότερο εύρος ζώνης διαµορφώθηκε ένα διαφορετικό µοντέλο αµιγώς οπτικού δικτύου. Στο δίκτυο κορµού πλέον οι κόµβοι συνδέονται µεταξύ τους µε οπτικές γραµµές µε περιοδική ενίσχυση του σήµατος (ίσως και αναγέννηση). Τα οπτικά στοιχεία διασύνδεσης έχουν την ικανότητα να προσθέτουν και να αφαιρούν µήκη κύµατος από και προς τα στοιχεία υπηρεσίας (Service Elements) τα οποία µπορούν να είναι µεταγωγείς δροµολογητές ΙΡ/MPLS, SDH/SONET DXCs ή οπτικός µεταγωγέας πακέτου/ριπής. Στο άκρο του δικτύου η κίνηση µορφοποιείται στις αντίστοιχες δικτυακές υπηρεσίες µέσω δροµολογητών που µπορεί να υποστηρίζουν διεπαφές είτε δικτύου προς χρήστη (UNI) είτε δικτύου προς δίκτυο (NNI). Ένα άλλο χαρακτηριστικό των µελλοντικών οπτικών δικτύων είναι το γεγονός ότι θα έχουν την ικανότητα να λειτουργούν σε υψηλότερους ρυθµούς µετάδοσης. Τα υπάρχοντα συστήµατα σήµερα που είναι σε λειτουργία υποστηρίζουν ρυθµούς µετάδοσης µέχρι 10Gbps ενώ σύντοµα θα είναι εµπορικά διαθέσιµα και συστήµατα µε ρυθµούς µετάδοσης 40 Gbps και ίσως στο µέλλον να δούµε και συστήµατα στα 160 Gbps. Το βασικό πλεονέκτηµα για τη µετάβαση σε υψηλότερους ρυθµούς µετάδοσης είναι ότι τα συστήµατα απαιτούν µικρότερου µεγέθους κλιµάκωση, που αυξάνει σηµαντικά το κόστος, αφού πολλές από τις λειτουργίες του φυσικού στρώµατος, εκτός της ενίσχυσης κατά τη µετάδοση, λειτουργούν για ένα µήκος κύµατος. Σε αντίθεση µε τα παραπάνω έρχονται τα όσα µειονεκτήµατα εµφανίζονται και αφορούν αυξηµένες απαιτήσεις διαχείρισης και εξάλειψης φαινόµενων διασποράς και άλλων µη γραµµικών φαινόµενων. Για το λόγο αυτό εξετάζονται διάφορες µέθοδοι κωδικοποίησης, όπως για παράδειγµα DPSK, που µέχρι τώρα δεν υπήρχε ανάγκη να εφαρµοστούν. Όσον αφορά τη µεταγωγή της πληροφορίας µέσα στο δίκτυο, σε οποιαδήποτε µορφή και αν είναι αυτή (συνεχής ροή µε δεσµευµένο κύκλωµα, πακέτα, ριπές), σε πρώτη φάση αυτό που εφαρµόζεται είναι η αυτόµατη µεταγωγή κυκλώµατος, όπως περιγράφηκε και προηγουµένως. Σε αυτή την προοπτική 71

72 τα υπάρχοντα δίκτυα SDH/SONET συνυπάρχουν και αποτελούν το βασικό δοµικό στοιχείο του δικτύου πρόσβασης. Σε δεύτερη φάση προβλέπεται να εφαρµοστεί η οπτική µεταγωγή εκρηκτικής ροής ριπής προσανατολισµένη περισσότερο στις ανάγκες του χρήστη µε την εφαρµογή ενός γενικευµένου πρωτοκόλλου µεταγωγής ετικέτας (GMPLS). Σηµαντική εξέλιξη σε αυτή την τεχνολογία θα είναι η ευελιξία στην υποστήριξη µικρών πακέτων δεδοµένων (granularities). Το τελικό στάδιο, το οποίο είναι και το πλέον δύσκολο και χρονικά τελευταίο, είναι η οπτική µεταγωγή πακέτου η οποία βελτιστοποιεί τη χρήση των πόρων του δικτύου όντας η βέλτιστη τεχνική µεταγωγής. Σηµαντική εξέλιξη στο µέλλον των οπτικών δικτύων θα είναι και η µετάβαση από την υπάρχουσα υποδοµή σε υποδοµές που επιβάλλουν τεχνολογίες του τύπου FTTx. Αυτού του τύπου οι τεχνολογίες υποστηρίζουν τη ιδέα του Παθητικού Οπτικού δικτύου (Passive Optical Network). Τα PONs βασίζονται σε διατάξεις όπως ο συζεύκτης παθητικού αστέρα (passive star coupler) και έχουν την ικανότητα να προσφέρουν κάθε τύπου υπηρεσία (voice, data, video) ενώ µπορούν και να υποστηρίξουν διάφορα πρωτόκολλα. Τα δίκτυα αυτά µπορούν είτε να αφορούν τοπικά δίκτυα (LANs) είτε οικιακούς χρήστες. ιάφορες τεχνικές και λύσεις έχουν προταθεί που αφορούν κυρίως πολυπλεξία µήκους κύµατος (WDM), αλλά και περισσότερο παραδοσιακών λύσεων (ATM/TDM) στα πρότυπα του ISDN. Το προφανές πλεονέκτηµα των τεχνικών αυτών είναι η άρση των περιορισµών σε ρυθµό µετάδοσης (last mile problem) των οικιακών χρηστών που σήµερα, στις περισσότερες περιπτώσεις, βασίζεται στον εξοπλισµό του σταθερού τηλεφωνικού δικτύου (χάλκινα καλώδια). Εναλλακτικές τεχνικές που έχουν προταθεί υιοθετούν ασύρµατη πρόσβαση στο δίκτυο υπηρεσιών µε όποια επακόλουθα συνεπάγονται από αυτή την τεχνολογία. Όλες οι παραπάνω καινοτοµίες που θα εφαρµοστούν στο µέλλον θα αλλάξουν την επικρατούσα κατάσταση στα δίκτυα των παρόχων και θα µπορέσουν να προσφέρουν καινοτόµες υπηρεσίες που φαίνεται πως έχουν ολοένα και αυξανόµενη ζήτηση. Η ουσιαστική αύξηση του παρεχόµενου εύρους ζώνης είναι επιτακτική ανάγκη για την επιτυχή εφαρµογή των ιδιαίτερα απαιτητικών υπηρεσιών αυτών. 72

73 Σχήµα 3.8 : επιλογές εφαρµογής οπτικών ινών 73

74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΚΑΛΩ ΙΑ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ ΣΕ ΓΡΑΜΜΕΣ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ Πολλά σύγχρονα δίκτυα τηλεπικοινωνιακών εφαρµογών χρησιµοποιούν την τεχνολογία των οπτικών ινών. Οι οπτικές ίνες αποτελούν το βασικό ενσύρµατο µέσο στο υπεραστικό και ζευκτικό τµήµα του δικτύου ενώ η εισαγωγή τους στο αστικό δίκτυο είναι µαζική, µε την οπτική ίνα να φτάνει µέχρι τον εξωτερικό κατανεµητή (F.T.T.C. Fibre To The Curb), την εισαγωγή της οικοδοµής (F.T.T.B Fibre To The Building) και σε ειδικές περιπτώσεις µέχρι τον συνδροµητή (F.T.T.H Fibre To The Home ή ακόµη F.T.T.D. Fibre To The Desk). Οι οπτικές ίνες παρουσιάζουν σηµαντικά πλεονεκτήµατα σε σύγκριση µε τους χάλκινους αγωγούς των συµβατικών τηλεπικοινωνιακών καλωδίων. 4.1 Οπτική ίνα Μια οπτική ίνα (ή ίνα) είναι γυάλινη ή πλαστική ίνα σχεδιασµένη να καθοδηγεί το φως κατά το µήκος της εγκλωβίζοντας όσο το δυνατόν περισσότερο φως σε µια συγκεκριµένη µορφή διάδοσης. Στις ίνες µε µεγάλη διάµετρο πυρήνων, η διάδοση του φωτός βασίζεται σε ολική εσωτερική αντανάκλαση. Σε ίνες µικρότερων διαµέτρων πυρήνων, (που χρησιµοποιούνται ευρέως για τις περισσότερες επικοινωνιακές ζεύξεις µεγαλύτερες των 200 µέτρων) η διάδοση του φωτός στηρίζεται στην καθιέρωση ενός κυµατοδηγού. Οι οπτικές ίνες χρησιµοποιούνται ευρέως για τηλεπικοινωνιακές εφαρµογές, καθώς επιτρέπουν τη µετάδοση σε µεγαλύτερες αποστάσεις και για υψηλότερο ποσοστό συχνοτήτων σε σχέση µε άλλες µορφές ενσύρµατης και ασύρµατης επικοινωνίας. Η οπτική ίνα µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως τηλεπικοινωνιακό µέσο σε δίκτυα επειδή είναι εύκαµπτη και µπορεί να συσσωρευθεί σε καλώδια. Τα καλώδια οπτικών ινών άρχισαν να χρησιµοποιούνται παγκοσµίως στις αρχές της δεκαετίας του 80. λόγω της σταδιακής µείωσης του κόστους τους και των τεχνολογικών βελτιώσεων που έγιναν εν τω µεταξύ τόσο στις οπτικές ίνες όσο και στον παρελκόµενο εξοπλισµό µετάδοσης δεδοµένων (transmitter, receiver, multiplexer κλπ.) η χρήση τους έχει γίνει ραγδαία τα τελευταία χρόνια. Τα καλώδια οπτικών ινών είναι ιδιαίτερα συµφέροντα για επικοινωνίες µεγάλων αποστάσεων, επειδή το φως διαδίδει µέσω της ίνας µε πολύ 74

75 λιγότερη εξασθένηση σήµατος έναντι αυτής των ηλεκτρικών καλωδίων. Αυτό επιτρέπει τη χρήση λίγων επαναληπτών για µετάδοση σήµατος σε µεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, το σήµα διαδίδεται στην ίνα σε τεράστιο εύρος ζώνης συχνοτήτων που µπορεί να φτάσει µέχρι και τα 40 Gbits/s, και κάθε ίνα µπορεί να απαρτίζεται από πολλά ανεξάρτητα κανάλια, κάθε ένα από τα οποία να µεταδίδει σήµα διαφορετικού µήκους κύµατος. Στο σύνολο του ένα καλώδιο οπτικών ινών µπορεί να µεταφέρει πληροφορία σε εύρος συχνοτήτων ως και Tb/s. Σε µικρές αποστάσεις, όπως η δικτύωση µέσα σε ένα κτήριο, η ίνα εξοικονοµεί χώρο για τους αγωγούς καλωδίων επειδή µια ίνα µπορεί να µεταδόσει πολύ περισσότερη πληροφορία από ένα ηλεκτρικό καλώδιο. Επίσης η οπτική ίνα µένει ανεπηρέαστη από ηλεκτρικές παρεµβάσεις και έτσι αποτρέπει τη διασταύρωση µεταξύ των σηµάτων διαφορετικών καλωδίων όπως επίσης και τη λήψη θορύβου από το περιβάλλον. Εξαιτίας του γεγονότος ότι τα καλώδια οπτικών ινών είναι µη διηλεκτρικά µειώνεται ο κίνδυνος ανάφλεξής τους από εξωτερικούς παράγοντες Αρχή λειτουργίας Μια οπτική ίνα είναι µια κυλινδρική διηλεκτρική κυµατοδηγός που διαβιβάζει το φως κατά µήκος του άξονά του, µε τη διαδικασία συνολική εσωτερική αντανάκλαση. Η ίνα αποτελείται από έναν πυρήνα που περιβάλλεται από µια στρώση επένδυσης. Για να περιορίσει το οπτικό σήµα στον πυρήνα, ο διαθλαστικός δείκτης του πυρήνα πρέπει να είναι µεγαλύτερος από αυτόν της επένδυσης. Το όριο µεταξύ του πυρήνα και της επένδυσης διαχωρίζει την οπτική ίνα σε step-index fiber ή graded-index fiber. Σχήµα 4.1 : Τρόπος µετάδοσης σήµατος εντός οπτικής ίνας µε βάση την ολική ανάκλαση 75

76 Η επένδυση των καλωδίων οπτικής ίνας είναι συνήθως προστατευµένη µε µια αντίσταση ρητίνης, ένα στρώµα µονωτών, και συνήθως από ένα επιπλέον περίβληµα πλαστικού. Αυτές οι επιστρώσεις προσδίδουν αντοχή στην οπτική ίνα χωρίς να παρεµβάλλονται στις οπτικές ιδιότητες του κυµατοδηγού. Στις άκαµπτες ζεύξεις των οπτικών ινών τοποθετείται πολλές φορές ειδικό γυαλί απορρόφησης φωτός (dark glass) για να αποτραπεί η διαρροή σήµατος από τη µία ίνα στην άλλη. Αυτό µειώνει τη διασταύρωση του σήµατος των ινών µεταξύ τους. Σε εσωτερικές εφαρµογές, η οπτική ίνα καλύπτεται επιπροσθέτως από µία ελαφριά πλαστική επίστρωση από Twaron ή Kevlar για τη διαµόρφωση ενός απλού καλωδίου. Στο τέλος κάθε καλωδίου υπάρχει ένας ζεύκτης που του επιτρέπει να συνδεθεί και να αποσυνδεθεί εύκολα από οποιοδήποτε εξοπλισµό. Σχήµα 4.2 : Μονότροπη οπτική ίνα Για χρήση οπτικών καλωδίων σε πιο σκληρά περιβάλλοντα απαιτείται µια πιο ανθεκτική κατασκευή τους. Γι' αυτό και χρησιµοποιούνται οπτικές ίνες µε χαλαρά διατεταγµένους σωλήνες έναντι συµπαγών προστατευτικών διατάξεων που επιτρέπουν στο καλώδιο να τεντωθεί χωρίς όµως να τεντωθεί η ίδια η ίνα που θα αποτελούσε πιθανή αιτία κατάρρευσης της, γεγονός που µπορεί να προκληθεί από τις κλιµατολογικές αλλαγές. Εναλλακτικά η ίνα µπορεί να ενσωµατωθεί σε ένα εναλλακτικό πολυµερές περίβληµα. Αυτές οι µονάδες ινών περιβάλλονται από τµήµα χάλυβα σε ελικοειδή µορφή έτσι ώστε να είναι επιτρεπτή η διαστολή και η συστολή τους. 76

77 Μια σοβαρή ανησυχία για τα καλώδια οπτικών ινών είναι η προστασία τους από το νερό, καθώς το υδρογόνο και τα ιόντα υδροξυλίου µπορούν να εισέλθουν στην ίνα, και να προκαλέσουν αύξηση της εξασθένησης του σήµατος. Το νερό διατηρείται εκτός του καλωδίου µε τη χρήση χάλκινων αγωγών, υδροαπωθητικής ζελατίνας, ή πιο πρόσφατα χρησιµοποιώντας ειδική σκόνη απορρόφησης ύδατος που περιβάλλει την ίνα. Τέλος, το καλώδιο µπορεί να είναι θωρακισµένο για να το προστατευτεί από περιβαλλοντικούς κινδύνους. Τα υποθαλάσσια καλώδια είναι καλύτερα θωρακισµένα σε περιοχές κοντά σε ακτές και λιµάνια για να τους προστατευτούν από τις άγκυρες καραβιών, ή ακόµη και από καρχαρίες, οι οποίοι µπορούν να προσελκυστούν από τα ηλεκτροµαγνητικά σήµατα. Τα σύγχρονα καλώδια ινών µπορούν να περιέχουν µέχρι χίλιες ίνες σε ένα ενιαίο καλώδιο, έτσι η απόδοση των οπτικών δικτύων προσαρµόζεται εύκολα ακόµη και στις σηµερινές απαιτήσεις για µεγάλο εύρος ζώνης. Εντούτοις, υπολογίζεται ότι λιγότερος από το 1% της οπτικής ίνας που έχει ήδη δικτυωθεί αποδίδει το µέγιστο των δυνατοτήτων της. Παρακάτω παρατίθεται ανάλυση της τεχνολογίας οπτικών καλωδίων σε γραµµές υψηλής τάσης. 4.2 Πλεονεκτήµατα-Μειονεκτήµατα των καλωδίων οπτικών ινών Οι οπτικές ίνες τα τελευταία χρόνια αντιπροσωπεύουν το κύριο µέσο µετάδοσης τηλεπικοινωνιακών σηµάτων. Τα κύρια πλεονεκτήµατα έναντι των οµοαξονικών ή καλωδίων χαλκού, τα οποία καθιστούν τις οπτικές ίνες ως την καλύτερη επιλογή για τις επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας, είναι τα παρακάτω: Τεράστιο εύρος ζώνης (bandwidth), που σηµαίνει µεγάλη ικανότητα µετάδοσης δεδοµένων. Το θεωρητικό όριο της συχνότητας για µετάδοση σε υλικό µε συντελεστή διάθλασης n=1.5, µε µήκος κύµατος λ=1500nm είναι fmax =c/λν περίπου 130 THz. Στην πράξη, η επίδοση ανά ζεύξη υπερβαίνει τα 10 Gb/s, επιτρέποντας την ταυτόχρονη µετάδοση άνω των τηλεφωνικών συνδιαλέξεων από ένα ζευγάρι οπτικών ινών. Η χωρητικότητα της ίνας µπορεί να πολλαπλασιαστεί µε χρήση πολλών φερουσών ακτινοβολιών σε διαφορετικά µήκη κύµατος, σύµφωνα µε την τεχνική πολυπλεξίας µε ιαίρεση Μήκους Κύµατος (W.D.M.- Wavelength Division Multiplexing). Σήµερα αν και οι περισσότερες εφαρµογές 77

78 W.D.M.βασίζονται σε 8 ή 16 µήκη κύµατος, διατίθενται συστήµατα D.W.D.M. (Dense Wavelength Division Multiplexing) µέχρι 64 µηκών κύµατος. Επίσης ερευνητές της N.T.T., πέτυχαν πρόσφατα, σε εργαστηριακό περιβάλλον µετάδοση δεδοµένων σε ρυθµούς 3 Tb/s σε µήκος ίνας 40 km. Συγκεκριµένα µια µονότροπη οπτική ίνα (ο πλέον συνήθης τύπος οπτικών ινών), εξωτερικής διαµέτρου 250 µm, έχει πρακτικά απεριόριστη ικανότητα µετάδοσης δεδοµένων, η οποία εξαρτάται από τα υπόλοιπα στοιχεία του οπτικού συστήµατος. Έτσι, η ικανότητα µετάδοσης ανάλογα µε τον εξοπλισµό, αρχίζει από 2 Mbits/sec (που αντιστοιχεί σε 30 τηλεφωνικά κανάλια των 64 kbits/sec) ενώ µπορεί να φθάσει π.χ. τα 100 Gbits/sec (σύµφωνα µε συστήµατα που έχουν τυποποιηθεί στη Γερµανία) ή και περισσότερο. Επίσης λειτουργούν µε πολύ µικρό Bit Εrrοr Rate και προσφέρουν υψηλή ποιότητα και αξιοπιστία συστήµατος. Μικρή απόσβεση του οπτικού σήµατος στις οπτικές ίνες (της τάξης των db/km, λόγω της οποίας για µήκη οπτικής ίνας της τάξης των km (ανάλογα µε την ποιότητα των συνδέσεων, που αποτελούν τις κύριες αιτίες απόσβεσης) δεν απαιτείται ενδιάµεσος ενισχυτής. Η µείωση σε στοιχεία του εξοπλισµού, µειώνει το κόστος και την πολυπλοκότητα του συστήµατος. Στη χώρα µας, η ζεύξη Λαγονήσι-Χανιά καλύπτει απόσταση 285 km χωρίς να απαιτείται ενδιάµεση ενίσχυση. Η χρήση ενδιάµεσων ενισχυτών οπτικών ινών µπορεί να πενταπλασιάσει την απόσταση αυτή, επιτρέποντας υποβρύχιες ζεύξεις άνω των 1000km. Μικρή διατοµή και µικρό βάρος (π. χ. εναέριο καλώδιο 6 οπτικών ινών έχει εξωτερική διάµετρο mm και βάρος της τάξης των gr/m). Μεγάλο πλεονέκτηµα για εταιρείες µε χιλιάδες καλώδια και σωλήνες γεµάτους µε καλώδια. Τόσο ο όγκος, όσο και το βάρος, των οπτικών ινών είναι σηµαντικά µικρότερος από άλλα καλώδια. Για παράδειγµα, χάλκινο καλώδιο µε εύρος ζώνης 50 ΜΗz και µήκους 500 µέτρων ζυγίζει περίπου 4 τόνους (4000 κιλά), ενώ το αντίστοιχο οπτικό καλώδιο ζυγίζει λιγότερο από 45 κιλά προσφέροντας παράλληλα µεγαλύτερο εύρος ζώνης. Ένα από τα βασικά κίνητρα για τη χρήση οπτικών ινών στο τηλεφωνικό σύστηµα είναι απλώς η έλλειψη χώρου για άλλα οµοαξονικά καλώδια. Στην Ιαπωνία έχουν κατασκευαστεί καλώδια µέχρι και 2000 ινών σε δοµή ταινίας (Ribbon Fibres). 78

79 Προστασία µεταδιδόµενου σήµατος, επειδή οι ίνες δεν ακτινοβολούν και είναι δύσκολο να διακλαδωθούν. Σε συστήµατα που απαιτείται υψηλή ασφάλεια, οι υποκλοπείς είναι δύσκολο να συνδεθούν στο δίκτυο. Το πολύ χαµηλό κόστος (ανεξάντλητη διαθεσιµότητα γυαλιού), σε σύγκριση µε το κόστος τηλεπικοινωνιακών καλωδίων από χαλκό ή οµοαξονικών ίσης ικανότητας µετάδοσης δεδοµένων. Για παράδειγµα ένα καλώδιο 6 οπτικών ινών, εναέριο ή υπόγειο, έχει κόστος της τάξης των 3 ευρώ/m. Ηλεκτρική αποµόνωση (Electrical isolation). Οι οπτικές ίνες επιτρέπουν πλήρη ηλεκτρική αποµόνωση των στοιχείων του συστήµατος. Λόγω του ότι δεν άγουν τον ηλεκτρισµό, και δε δηµιουργούν ground loops, µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε περιβάλλον εξοπλισµού υψηλής τάσης και γραµµών ενέργειας. Εντός της ίνας ο µόνος φορέας που µεταδίδεται είναι το φως (light), και ως εκ τούτου δεν µπορεί να σχηµατιστεί σπινθήρας από µια σπασµένη ίνα. Ακόµα και σε ακραίες ατµοσφαιρικές καταστάσεις, δεν υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς ή ηλεκτροπληξίας στο προσωπικό των συνεργείων επισκευής. Εφόσον το κύριο υλικό κατασκευής είναι το γυαλί, δεν υπάρχει κίνδυνος καταστροφής από χηµικά διαβρωτικά στον αέρα. Ατρωσία σε παρεµβολές και διαφωνία. Οι ίνες εµφανίζουν απόλυτη ατρωσία σε όλα τα είδη των παρεµβολών. Τα συστήµατα των οπτικών ινών είναι απαλλαγµένα από Ηλεκτροµαγνητικές Παρεµβολές (Electromagnetic Interference), Παρεµβολή Ραδιοσυχνότητας (RadioFrequency Interference) και Ηλεκτροµαγνητικούς Παλµούς (Electromagnetic Pulses), προερχόµενους από µεταβατικά φαινόµενα του ηλεκτρικού δικτύου. Η διαφωνία είναι αµελητέα, παρά το γεγονός ότι πολλές ίνες καλωδιώνονται µαζί. ιαφωνία ( crosstalk) είναι η ανεπιθύµητη µεταβίβαση ενέργειας από ένα κανάλι σε άλλο, λόγω ηλεκτρικών, µαγνητικών ή γαλβανικών συζεύξεων µεταξύ των καναλιών. Μόνωση Η οπτική ίνα αποτελείται από διηλεκτρικό υλικό, και ως εκ τούτου δε µεταφέρει ηλεκτρικό ρεύµα που µπορεί να προκαλέσει ηλεκτρικό σπινθήρα µε κίνδυνο 79

80 έκρηξης ή πυρκαγιάς. Για το λόγο αυτό ένα ινοοπτικό καλώδιο µπορεί να διατρέχει τοξικά η εκρηκτικά περιβάλλοντα (π.χ. σωληνώσεις αποβλήτων ή υγρών καυσίµων), όπου η χρήση ηλεκτρικών καλωδίων κρίνεται απαγορευµένη. Επίσης, η χρήση εξ ολοκλήρου διηλεκτρικού ινοοπτικού καλωδίου παρέχει στις τηλεπικοινωνιακές ζεύξεις προστασία από κεραυνούς. Κάποια αρχικά µειονεκτήµατα, σχετικά µε την πολυπλοκότητα στη σύνδεση, διακλάδωση και βυσµάτωση των µονότροπων οπτικών ινών, έχουν σήµερα ξεπεραστεί πλήρως µε την κατάλληλη τεχνογνωσία. Οι διαδικασίες έχουν απλοποιηθεί και αυτοµατοποιηθεί µε αποτέλεσµα να επιτυγχάνονται τυπικές τιµές 0.1 db/ συγκόλληση και 0.3dB/ βυσµάτωση. Σύγκριση ISDN Σύρµα χαλκού DSL Καλώδια οπτικών ινών Μέσο µετάδοσης Συνεστραµµένο Οµοαξονικό καλώδιο Συνεστραµµένο Οπτική ίνα ζεύγος ζεύγος Ικανότητα µετάδοσης ιαθεσιµότητα 128Kbps 2 X 64Κbps (2 κανάλια) 1 x 16Κbps (4 κανάλια- δυνατότητα τηλεφωνικής κλήσης κατά τη διάρκεια σύνδεσης στο διαδίκτυο) Μόνο µετά από αίτηµα καταναλωτή Θεωρητική ικανότητα αρκετά υψηλότερη σε σύγκριση µε το συνεστραµµένο ζεύγος. Μικρή ικανότητα µετάδοσης δεδοµένων ιαθεσιµότητα από όλους Ασφάλεια Υψηλή ασφάλεια Τα δεδοµένα που µεταφέρονται µπορεί εύκολα να γίνουν αναγνώσιµα από οποιονδήποτε γι αυτό και απαιτείται κρυπτογράφηση της γραµµής Αξιοπιστία Υψηλή αξιοπιστία Σε περίπτωση διακοπής παροχής ισχύος έχουµε προσωρινό τερµατισµό Πλεονεκτήµατα Μειονεκτήµατα -Μόνιµη συνδεσιµότητα -Παροχή µόνο µετά από αίτηση καταναλωτή συστήµατος -Ευρεία διαθεσιµότητα -Μικρές ταχύτητες µετάδοσης -Υψηλό κόστος εγκατάστασης -Μεγάλες διαστάσεις Ικανότητα µετάδοσης δεδοµένων 48Mbps και άνω Ικανότητα παροχής της ονοµαστικής ταχύτητας σε ποσοστό 80% ιαθεσιµότητα µόνο σε χρήστες που βρίσκονται κοντά (ως 8km) στο διακοµιστή Πρόκειται για ένα από σηµείο-σε σηµείο µέσο µετάδοσης µε εγγυηµένη ασφάλεια Υψηλή αξιοπιστία -Καλή απόδοση -Μόνιµη συνδεσιµότητα -Υψηλές ταχύτητες -Το µέγεθος των τοπικών βρόγχων επηρεάζει την απόδοση -Περιορισµένη γεωγραφική κάλυψη Ικανότητα µετάδοσης δεδοµένων 100Mbps και περισσότερο υνατότητα παροχής αρκετά υψηλή καθώς τα δίκτυα Υ.Τ., Μ.Τ., Χ.Τ. έχουν µεγάλη τοπολογική κάλυψη Υψηλή ασφάλεια για µετάδοση δεδοµένων και επιπλέον κρυπτογράφηση Υψηλή αξιοπιστία -Πολύ υψηλές ταχύτητες µετάδοσης -Πολύ καλή απόδοση -Μεγάλη γεωγραφική κάλυψη -Ακόµα σε αναπτυσσόµενο επίπεδο -Σχετικά µικρή βάση καταναλωτών µέχρι στιγµής Πίνακας 4.1: σύγκριση τεχνολογίας οπτικών ινών µε άλλες τεχνολογίες παροχής τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών 80

81 4.3 Ανάλυση των καλωδίων οπτικών ινών σε γραµµές AC υψηλής τάσης Αφού τα οπτικά καλώδια αποτελούν την προτεραιότητα της ζήτησης για χρήση από εταιρείες ηλεκτρισµού, ερευνητές και κατασκευαστές διεθνώς, σχεδιάζουν και αναπτύσσουν διάφορους τύπους για εφαρµογές µε συγκεκριµένες απαιτήσεις στις γραµµές Υψηλής Τάσης. Οι γραµµές AC (Alternative Current) υψηλής τάσης αποτελούνται από εναέριους αγωγούς, υποβρύχια και υπόγεια καλώδια. Ως συνέπεια, οι τεχνολογίες των οπτικών ινών ενσωµατωµένων (built-in) σε γραµµές AC υψηλής τάσης είναι οι παρακάτω: Οπτικά καλώδια για εναέριες γραµµές υψηλής τάσης. Οπτικές ίνες συγχωνευµένες σε υποβρύχια καλώδια Υπόγεια οπτικά καλώδια. Μεταξύ των τεχνολογιών που υφίστανται επί του παρόντος για εναέρια καλώδια κατάλληλα για εφαρµογές σε γραµµές ισχύος, τα πιο σηµαντικά είναι τα ακόλουθα: Οπτικός αγωγός γείωσης (Optical Ground Wire, OPGW) Προσαρτηµένα καλώδια (Optical Attached Cables, ΟΡAC) Αυτοφερόµενα καλώδια (All Dielectrical Self Supporting, ADSS) Σχήµα 4.3 : Σχεδιάγραµµα εναέριων οπτικών καλωδίων σε γραµµές υψηλής τάσης Οι εναέριες γραµµές αποτελούν τον κύριο κορµό (backbone) της εταιρείας ηλεκτρισµού, ενώ τα υπόγεια και υποβρύχια καλώδια συµπληρώνουν το φάσµα των διαθέσιµων τεχνολογιών, ειδικά στα άκρα τερµατισµού (end points) του συνολικού δικτύου. Τα καλώδια αυτά έχουν διαφορετική απόδοση, 81

82 οπτικά χαρακτηριστικά και καταστάσεις κανονικής λειτουργίας, ενώ µπορούν να εγκατασταθούν σε ποικίλες περιβαλλοντικές συνθήκες. Στο σύνολό τους όµως κατασκευάζονται για να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις για τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες υψηλής αξιοπιστίας και ποιότητας. Συνήθως οι ηλεκτρικές εταιρείες δεν περιορίζονται στη χρήση ενός µόνο τύπου, αλλά στο ίδιο δίκτυο µπορούν να χρησιµοποιηθούν διαφορετικά είδη καλωδίων, ειδικά δε σε δίκτυα προστασίας. Αν όλα τα τµήµατα έχουν κατασκευαστεί µε τον ίδιο τύπο καλωδίου, υπάρχει πάντα το ενδεχόµενο µιας ολικής κατάρρευσης του συστήµατος Οπτικός αγωγός γείωσης (OPGW) Γενική περιγραφή Ο οπτικός αγωγός γείωσης (OPGW), είναι ένας σύνθετος αγωγός, όπου οι οπτικές ίνες συνυπάρχουν µε τον µεταλλικό αγωγό γείωσης. Τα οπτικά συνιστώντα µέρη περιέχονται εντός των συρµάτων της γείωσης. Το OPGW καλώδιο αντικαθιστά τον παραδοσιακό αγωγό γείωσης και µόλις εγκατασταθεί εκπληρώνει το διπλό ρόλο, του καθιερωµένου αγωγού γείωσης και του τηλεπικοινωνιακού καλωδίου. Για οικονοµικούς λόγους, ο συγκεκριµένος τύπος µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε νέες ανεγειρόµενες γραµµές ή σε υπάρχουσες όπου ο αγωγός γείωσης πρέπει να αντικατασταθεί ή να ανασυρµατωθεί λόγω κακής κατάστασης ή όταν έχει ξεπεράσει τον χρόνο λειτουργίας του. Η τεχνολογία των OPGW αποτελεί την κύρια ζήτηση από τις επιχειρήσεις ηλεκτρισµού και εκατοντάδες παγκοσµίως. 82

83 Σχήµα 4.4 : Τυπική διατοµή ενός OPGW καλωδίου για εγκατάσταση σε γραµµές υψηλής τάσης Τύποι κατασκευών Ένα πλήθος εναλλακτικών σχεδίων λόγω των ποικίλων δοµών και µορφών της οπτικής µονάδας του καλωδίου είναι διαθέσιµα, όπως: Χαλαρά διατεταγµένοι σωλήνες έναντι συµπαγών προστατευτικών διατάξεων Στα καλώδια αυτού του τύπου οι ίνες τοποθετούνται χαλαρά(δηλαδή µε περίσσεια µήκους) µέσα σε ένα η περισσότερους κεντρικούς σωλήνες. κάθε σωληνίσκος έχει εξωτερική διάµετρο 2-3 mm και µπορεί να φέρει από 2 εως 12 ίνες σε χαλαρή διάταξη. Οι σωληνίσκοι µπορεί να περιέχουν κατάλληλο πληρωτικό υλικό, συµβατό µε τα λοιπά υλικά του καλωδίου, υπό τη µορφή γέλης για να εµποδίζεται η εισροή νερού στο σωληνίσκο που µπορεί είτε παγώνοντας να δηµιουργήσει εστίες µικρόκαµψης, είτε να ελευθερώσει υδρογόνο, προκαλώντας βαθµιαία αύξηση των απωλειών. Στα OPGW καλώδια ο σωλήνας χαλαρής δοµής αποµονώνει τις οπτικές ίνες από την 83

84 επίδραση των εξωτερικών µηχανικών τάσεων που ασκούνται πάνω στο καλώδιο. Το µήκος των οπτικών ινών εντός του σωλήνα είναι µεγαλύτερο από το µήκος του καλωδίου, έτσι ώστε το καλώδιο να υφίσταται εφελκυσµό. Η διαφορά αυτή σε µήκος πρέπει να λαµβάνεται υπόψη κατά τη διάρκεια µετρήσεων µε OTDR προκειµένου να καθοριστεί το ακριβές µήκος του καλωδίου. Μεταλλικοί έναντι πλαστικών σωλήνων Στην περίπτωση των συγκεκριµένων καλωδίων οι οπτικές ίνες τοποθετούνται σε κεντρικό σωλήνα κατάλληλων διαστάσεων, ο οποίος είναι µεταλλικός και εξασφαλίζει µηχανική, χηµική και φυσική προστασία των οπτικών ινών. Ο κεντρικός αυτός σωλήνας περιβάλλεται από άλλους σωλήνες συνήθως κατασκευασµένους από Kevlar. Ελικοειδής περίπλεξη πολλαπλών ινών έναντι µονού σωλήνα, τα οποία έχουν ελαφρώς διαφορετική απόδοση. Τα σχέδια αυτά εξαρτώνται από την έφεση και την εξειδίκευση των κατασκευαστών καθώς και τις προτιµήσεις των επιχειρήσεων ηλεκτρισµού. Οι παραπάνω έχουν εγκατασταθεί και λειτουργούν εναλλακτικές επιλογές εξασφαλίζουν την οπτική απόδοση των ινών και τις ηλεκτρικές και µηχανικές απαιτήσεις των µεταλλικών µερών των καλωδίων. Τα OPGW καλώδια πρέπει να αντεπεξέρχονται στις καταπονήσεις που υπόκεινται (από το περιβάλλον και τα σφάλµατα ρεύµατος) και ως εκ τούτου η παράταξη των οπτικών ινών µέσα στο καλώδιο αποτελεί µιας ζωτικής σηµασίας παράµετρο για το σχεδιασµό. Μια τυπική διατοµή ενός OPGW καλωδίου, περιλαµβάνει: Στο κέντρο του καλωδίου βρίσκεται στοιχείο από συνθετικό υλικό µεγάλης ακαµψίας, το οποίο καθιστά το καλώδιο δύσκαµπτο. Γύρω από το στοιχείο αυτό, είναι διατεταγµένοι οι προστατευτικοί κύλινδροι (buffer ή tubes). Οι προστατευτικοί κύλινδροι (tube) είναι συγκολληµένοι ή από εξελασµένο µέταλλο. Το πλεονέκτηµα των µεταλλικών σωλήνων είναι πως το καλώδιο είναι στεγανό από διείσδυση νερού και υδρογόνου. Αλλά τελικώς, εάν παραγωγή υδρογόνου βρίσκεται σε εξέλιξη εντός, είναι εγκλωβισµένη και δεν 84

85 µπορεί να διαφύγει εκτός. Από την άλλη πλευρά, οι πλαστικοί σωλήνες είναι ευπρόσβλητοι στη διείσδυση νερού και απαιτούν την υιοθέτηση ειδικών προληπτικών ενεργειών. Τέτοιες είναι η κατάλληλη επιλογή του υλικού, των συστατικών γέµισης των κενών και η περιορισµένη τάνυση των ινών. Στις περισσότερες κατασκευές χρησιµοποιείται ένα ειδικό θιξοτροπικό µείγµα σε πολτώδη µορφή, που εξασφαλίζει τη διαµήκη ερµητικότητα του σωλήνα από διείσδυση νερού. Οι ίνες εντός των σωλήνων είναι χαλαρά ή σφικτά τοποθετηµένες. Στη διάταξη των σφικτά τοποθετηµένων ινών, αυτές περιβάλλονται εξωτερικά από κατάλληλο προστατευτικό µανδύα, και ο σχεδιασµός χρησιµοποιείται σε καλώδια τερµατισµού, αφού η "προστατευµένη" ίνα µπορεί να τερµατιστεί µέσα στους συνδετήρες (connectors). Το πλεονέκτηµα είναι η µικρή διάµετρος του τελικού καλωδίου. Στη σχεδίαση µε τη χαλαρή διάταξη, απαιτείται ένα περιθώριο για την ελεύθερη µετατόπιση των ινών. Ο σωλήνας εντός του οποίου τοποθετούνται, έχει διάµετρο µεγαλύτερη από αυτήν της ίνας να προστατεύεται από µηχανικές τάσεις σε ενδεχόµενη τάνυση του καλωδίου. Επειδή το καλώδιο υπόκειται σε πλήθος δυνάµεων (εφελκυστικών, ελαστικών, κ.ά.) κατά τη φάση της εγκατάστασης αλλά και σε αυτές που αναµένονται υπό δυσµενείς συνθήκες, οι ίνες εντός των σωλήνων έχουν περισσότερο µάκρος από αυτό του σωλήνα. Λόγω της περίσσειας µήκους, όταν το καλώδιο βρίσκεται υπό µηχανική τάση και επιµηκύνεται, η ίνα µπορεί να εκτείνεται έως κάποιου σηµείου, χωρίς παραµορφώσεις. Όταν το καλώδιο περιλαµβάνει αρκετούς χαλαρά διατεταγµένους σωλήνες, αυτοί είναι συνήθως ελικοειδώς περιπλεγµένοι στο κέντρο του. Οι οπτικές ίνες παρατάσσονται εντός των παραπάνω προστατευτικών κυλίνδρων (buffers). Σε κάθε buffer µπορούν να τοποθετηθούν 24 µονότροπες (single mode) ίνες. Ο µέγιστος αριθµός των ινών αυξάνει σταθερά. Τελευταίας τεχνολογίας καλώδια µπορούν να φέρουν 4 buffers, οπότε το καλώδιο τελικώς φέρει µέχρι 96 ίνες. Το καλώδιο τελικά περιβάλλεται από µανδύα από αλουµίνιο, κράµατα αλουµινίου, γαλβανισµένο χάλυβα, συρµάτων από σύνθετο κράµα µετάλλων ή συνδυασµών τους, που εγκαθίστανται σε ένα ή περισσότερα επίπεδα. Τα µεταλλικά σύρµατα προσδίδουν την αγωγιµότητα των OPGW καλωδίων, ώστε να µεταφέρουν τα ρεύµατα σφάλµατος, καθώς και την αντοχή σε 85

86 µηχανικές καταπονήσεις. Το παχύρρευστο συστατικό (gel) που καταλαµβάνει τον ενδιάµεσο χώρο, παρέχει προστασία από διείσδυση υγρασίας. Εκτός της παραπάνω περιγραφής, πλήθος άλλων καλωδίων χρησιµοποιούνται, ύστερα από προσεκτική αποτίµηση του ηλεκτρικού δικτύου στο οποίο εγκαθίστανται, και σχετίζονται µε το χρόνο διόρθωσης σφαλµάτων κ.ά. Οι συχνά χρησιµοποιούµενοι τύποι είναι: 1. Τύπος 1 µε 17 ka ρεύµα βραχυκυκλώµατος, 0.3 sec χρόνο αποκατάστασης σφάλµατος και 15 mm διάµετρο. 2. Τύπος 2 µε 25 ka ρεύµα βραχυκυκλώµατος, 0.3 sec χρόνο αποκατάστασης σφάλµατος και 17 mm διάµετρο. Ένας ευρέως χρησιµοποιούµενος τύπος ανάµεσα από την ποικιλία των διαθέσιµων σχεδίων, είναι αυτός που εικονίζεται ακολούθως. Οι ίνες παρατάσσονται σε χαλαρά τοποθετηµένους σωλήνες που περιέχουν το gel γέµισης. Η ελικοειδή ς διάταξη των ινών στους σωλήνες και η σχετική περίσσεια µήκους, προσδίδει ενίσχυση στις καταπονήσεις. Ο µεταλλικός µανδύας που το περιβάλλει εξωτερικά εµποδίζει τις αυξήσεις της θερµοκρασίας. Ο καλωδιακός πυρήνας περιβάλλεται από µανδύα αλουµινίου που προκύπτει από τη διαµόρφωση σε κύλινδρο ταινίας αλουµινίου ονοµαστικού πάχους 0.15mm και λειτουργεί ως φράγµα υγρασίας. Γύρω από τον καλωδιακό πυρήνα χρησιµοποιείται µια στρώση λεπτού, κυµατοειδή χαλυβδοµανδύα από πλαστικοποιηµένη λεπτή χαλυβδοταινία, ονοµαστικού πάχους 0.2mm, τοποθετηµένη κατά διαµήκη τρόπο µε επικάλυψη. Όπως και τα περισσότερα καλώδια οπτικών ινών έτσι και τα OPGW περιέχουν κάτω από το µανδύα του καλωδίου ένα ισχυρό λεπτό νήµα, το αποσχιντήριο νήµα που χρησιµοποιείται κατά το άνοιγµα του µανδύα, χωρίς βλάβη του καλωδιακού πυρήνα. Ηλεκτρικά και Μηχανικά χαρακτηριστικά Ο πρωταρχικός στόχος στο σχεδιασµό του OPGW καλωδίου είναι η διατήρηση των ηλεκτρικών και µηχανικών χαρακτηριστικών του καλωδίου γείωσης που αντικαθιστά, και συνάµα των οπτικών χαρακτηριστικών. Τα κύρια χαρακτηριστικά του καλωδίου OPGW είναι: 86

87 Υψηλή µηχανική αντοχή Ικανότητα µεταφοράς ρεύµατος βραχυκυκλώµατος Πλήθος οπτικών ινών Αντικεραυνική προστασία Μικρή δυνατότητα επιµήκυνσης, γεγονός που εξασφαλίζει µεγάλη αξιοπιστία Η πρόκληση στο σχεδιασµό, την κατασκευή και την εγκατάσταση είναι η βελτιστοποίηση των µηχανικών, ηλεκτρικών και µετάδοσης δεδοµένων χαρακτηριστικά και ιδιότητες ώστε να ικανοποιούνται όλες οι απαιτήσεις σχεδιασµού εναερίων γραµµών. Τα OPGW καλώδια συνήθως τοποθετούνται υπεράνω όλων των αγωγών φάσης, στο υψηλότερο σηµείο της δοµής των γραµµών υψηλής τάσης, και ως εκ τούτου είναι εκτεθειµένα σε αιολικούς κραδασµούς, ευπαθή σε φορτία πάγου και αέρα, καθώς και καλπασµούς λόγω αυτών, και κεραυνικά πλήγµατα. Ο καλπασµός του καλωδίου είναι δόνηση µε χαµηλή συχνότητα και υψηλό πλάτος και προέρχεται από αεροδυναµική αστάθεια λόγω επισώρευσης πάγου και αέρα, µε συνέπεια πιθανή καταστροφική κατάρρευση του καλωδίου. Τα καλώδια OPGW τεχνολογίας κατασκευάζονται να ανθίστανται σε τάνυση φορτίου προκαλούµενη κατά τη διάρκεια της χείριστης περίπτωσης καιρικών συνθηκών κατά 50% της απόλυτης αντοχής τάνυσης. Αυτό µεταφράζεται σε ένα συντελεστή ασφάλειας τουλάχιστον 2:1 κάτω υπό κανονικές συνθήκες. Το OPGW καλώδιο κατασκευάζεται να αντεπεξέρχεται σε κεραυνικά πλήγµατα χωρίς να προκαλείται οπτική ή µηχανική υποβάθµιση. Οι ανεκτές βλάβες σχετίζονται µε αυτές που προκαλούνται στα παραδοσιακά σύρµατα γείωσης, όπως η θραύση των κλώνων του σύρµατος σε µικρή βέβαια έκταση. Το OPGW καλώδιο κατασκευάζεται να αντεπεξέρχεται σε κεραυνικά πλήγµατα χωρίς να προκαλείται οπτική ή µηχανική υποβάθµιση. Η αντικεραυνική προστασία επιτυγχάνεται µε τα µεταλλικά σύρµατα, που συνθέτουν το εξώτατο επίπεδο του καλωδίου. Εκτελούν το ρόλο των αγωγών, µεταφέροντας τα επαγώµενα από κεραυνούς ρεύµατα. Το εξώτατο αυτό επίπεδο πρέπει να κατασκευάζεται µε τουλάχιστον 2mm πάχος. Τα κεραυνικά πλήγµατα αποτελούν το σηµαντικότερο παράγοντα των φθορών και ηλεκτρικών διακοπών για τους προµηθευτές ισχύος και για αυτό τα θέµατα αντικεραυνικής προστασίας έχουν µελετηθεί διεθνώς, παρέχοντας γνώση και στατιστικά δεδοµένα για τα φαινόµενα. 87

88 4.3.2 Οπτικός αγωγός φάσης (Optical Phase Conductor, OPPC) Σε πολλές εφαρµογές, όπου ο αγωγός γείωσης δεν υφίσταται (συνήθως πάνω από 150 kv), οι οπτικές ίνες ενσωµατώνονται εντός του µεταλλικού αγωγού φάσης, και το καλώδιο χαρακτηρίζεται ως οπτικός αγωγός φάσης (OPtical Phase Conductor). Η κατασκευή είναι παρόµοια µε αυτή των OPGW καλωδίων, αν και σχεδιάζονται ώστε να µεταφέρουν συνεχώς ρεύµα εντός. Τα µηχανικά χαρακτηριστικά πρέπει να ταυτίζονται µε τα χαρακτηριστικά των αγωγών φάσης που αντικαθιστούν. Εδώ ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στη θεώρηση της αντίστασης του αγωγού, που επηρεάζει και την ηλεκτρική απόδοση της γραµµής. Ο υπολογισµός της πρέπει να συµπεριλάβει την πτώση τάσης που εισάγει ο αγωγός στο δίκτυο. Οι τεχνικές της εγκατάστασης, των δοκιµών, των splicing και τα εξαρτήµατά τους, είναι παρόµοια µε αυτά των OPGW, µε τη διαφορά πως επιβάλλεται διακοπή κυκλώµατος για την εγκατάσταση OPPC καλωδίων. Οι ηλεκτρικές και µηχανικές απαιτήσεις καλύπτονται χάρης σε έναν συγκεκριµένο συνδυασµό των υλικών, Al Mg Si, γαλβανισµένου χάλυβα και χάλυβα µε επένδυση αλουµινίου. Τα πραγµατικά στοιχεία επικοινωνίας - οι ίνες γυαλιού - τοποθετούνται στους σωλήνες ανοξείδωτου χάλυβα σε χαλαρά διατεταγµένη διάταξη που, µαζί µε ένα απωθητικό πήκτωµα υγρασίας, διαµορφώνουν τη βέλτιστη προστασία οκιµές λειτουργίας OPPC Οι υπερυψωµένοι αγωγοί υποβάλλονται στην υψηλή ηλεκτρική και µηχανική πίεση σε λειτουργία. Οι πολυάριθµες δοκιµές είναι απαραίτητες προκειµένου να επιτευχθεί ο υψηλότερος βαθµός αξιοπιστίας. Στη συνέχεια καταγράφονται οι συγκεκριµένες δοκιµές. Εκτατές δοκιµές σε ολόκληρο τη γραµµή Επιβεβαίωση του υπολογισµένου φορτίου και έλεγχος του µήκους της οπτικής ίνας και της ικανότητας µετάδοσης ως ένα προκαθορισµένο µέγεθος φορτίου. οκιµές για να καθορίσει την πλευρική συµπεριφορά πίεσης: Τα OPPC υποβάλλονται σε δεδοµένη πλευρική πίεση και οποιαδήποτε αλλαγή στην ικανότητα µετάδοσης υπολογίζεται. οκιµές αλεξικέραυνης προστασίας: Στη συγκεκριµένη δοκιµή τα OPPC καλώδια υπόκεινται σε υψηλές εκκενώσεις ετσι ώστε να ελεγθεί η αντοχή τους σε πτώση κεραυνού. οκιµές δόνησης: Οι υπερυψωµένοι αγωγοί µπορούν να διεγερθούν από τις ελασµατικές ροές στις υψηλής συχνότητας δονήσεις που 88

89 καταστρέφουν τα σχοινιά, ανάλογα µε τη διάρκεια και την ένταση. Τα πεδία δοκιµών δόνησης χρησιµοποιούνται για να καθορίσουν την συµπεριφορά των γραµµών και να καθιερώσουν τον τύπο και τη θέση των διατάξεων απόσβεσης της οποιασδήποτε δόνησης. Κοινή κατασκευή Μονότροπη ίνα Ειδική κατασκευή Ειδική κατασκευή OPPC OPPC OPPC OPPC Σχήµα 4.5 : Παραδείγµατα OPPC οπτικών καλωδίων Προσαρτηµένα καλώδια (Optical Attached Cables, OPAC) Γενική περιγραφή Η τεχνολογία των προσαρτηµένων καλωδίων χαρακτηρίζεται από τη διάκριση του τηλεπικοινωνιακού καλωδίου των οπτικών ινών από τον αγωγό υψηλής τάσης. Ο αγωγός υψηλής τάσης φέρει τις οπτικές ίνες, που είναι προσαρτηµένες πάνω του. Ο τύπος αυτός προσφέρει το πλεονέκτηµα της αναδροµικής παράταξης του οπτικού καλωδίου στις υπάρχουσες διαδροµές των ηλεκτρικών γραµµών. Ο «φέρων» αγωγός µπορεί να είναι ένα σύρµα γείωσης σε γραµµές υψηλής τάσης ή αγωγός φάσης σε χαµηλής και µέσης τάσης γραµµές ύο διαφορετικοί τύπου προσαρτηµένων καλωδίων κυριαρχούν, χαρακτηρίζοντας τις τεχνολογίες των "προσχηµατισµένων" και των "περιτυλισσοµένων" (perform attached και wrapped καλώδια αντιστοίχως). Τα ΟΡAC καλώδια καταλαµβάνουν τη δεύτερη θέση στις επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας, µε κριτήριο τα εγκατεστηµένα χιλιόµετρα καλωδίων παγκοσµίως. Τα καλώδια είναι µικρά, διηλεκτρικά, και εύκαµπτα. Εφόσον ο αγωγός γύρω στον οποίο προσαρτώνται παρέχει τη στήριξη που απαιτείται για το ΟΡAC, δεν υπάρχει λόγος να διαθέτει αυτό καθεαυτό υπολογίσιµη στιβαρότητα. Τα ΟΡAC εγκαθίστανται σε υφιστάµενες γραµµές, όπου ο αγωγός γείωσης βρίσκεται σε καλή µηχανική και ηλεκτρική κατάσταση και δεν αναµένεται να 89

90 αντικατασταθεί σε σύντοµο διάστηµα. Η χρήση τους περιορίζεται σε συστήµατα έως 150kV. ιαφορετικοί τύποι υλικών περιβλήµατος χρησιµοποιούνται για την προστασία από επιθέσεις πτηνών και από τα ηλεκτρικά πεδία που επάγονται από τους αγωγούς φάσης. Για αυτό τον τύπο καλωδίων οι επιθέσεις πτηνών θεωρούνται ως το χειρότερο πρόβληµα, ειδικά σε µεταναστευτικές περιόδους. Τύποι κατασκευής Περιτυλισσόµενα καλώδια (wrapped cables) Τα περιτυλισσόµενα καλώδια παρατάσσονται σπειροειδώς γύρω από το σύρµα γείωσης ή φάσης της εναέριας ηλεκτρικής γραµµής και επικάθονται χωρίς συναρθρώσεις. Η πλειοψηφία των υπαρχόντων καλωδίων εγκαθίστανται στους αγωγούς γείωσης και σπάνια στους αγωγούς φάσης. Το πλεονέκτηµα είναι πως πρόσθετες οπτικές ίνες µπορούν να προστεθούν εύκολα, ακόµα και σε OPGW. Τα διαθέσιµα προϊόντα περιλαµβάνουν τύπους µε χαλαρά ή σφικτά διατεταγµένους σωλήνες. Ο πρώτος τύπος µπορεί να χωρέσει µεγάλο αριθµό οπτικών ινών. Αυτό πετυχαίνεται µε ταυτόχρονη σπειροειδή περίλυξη δύο καλωδίων, και ενδέχεται να φιλοξενεί 96 ίνες. Ο τύπος των χαλαρά διατεταγµένων σωλήνων είναι µικρότερος, µε τυπική διάµετρο του καλωδίου να κυµαίνεται από 4.5 mm για 4 ίνες έως 7 mm για 24 ίνες. Τα ΟΡAC καλώδια είναι διηλεκτρικά και περιλαµβάνουν τα εξής: προστασία έναντι ενεργειών κυνηγών, που παρέχεται από ταινίες αραµίδης (aramide). Τα νήµατα αραµίδης θεωρούνται στοιχεία ευστάθειας και χρησιµοποιούνται για να παρέχουν πρόσθετη υποστήριξη και προστασία στη δέσµη των οπτικών ινών προστατευτικούς µανδύες για τις χαλαρά διατεταγµένες ίνες η εξωτερική διάµετρος του καλωδίου είναι 13 mm. Τα OPAC καλώδια είναι ελαφρά σε βάρος, δοθέντος ότι βασίζονται στην αντοχή του αγωγού που τα φέρει. 90

91 Προσχηµατισµένα καλώδια (perform attached) Τα προσχηµατισµένα καλώδια έχουν µικρές διαστάσεις, είναι ελαφρά σε βάρος και είναι διηλεκτρικά. Συγκρατούνται µε καθοδηγούµενες βέργες ή ράβδους στον αγωγό που τα φέρει. Λόγω του µικρού βάρους τους τα προσχηµατισµένα καλώδια συνήθως δεν προκαλούν πρόσθετη επιβάρυνση. Τα προσχηµατισµένα καλώδια εφαρµόζονται στον αγωγό γείωσης µε σφιγκτήρες ή συνδετήρες. Επίσης το οπτικό καλώδιο και ο αγωγός γείωσης µπορούν να τυλιχθούν συµβατικά µε βέργες ή ράβδους, όπως φαίνεται στο σχήµα που ακολουθεί. Σχήµα 4.6 : Καλώδιο οπτικών ινών προσαρτηµένο στον αγωγό γείωσης της γραµµής υψηλής τάσης Συνήθως διατάσσονται σε χαλαρούς σωλήνες και περιέχουν ένα παχύρρευστο υγρό (gel), µε το οποίο αποφεύγεται η διείσδυση νερού. Τα προσχηµατισµένα καλώδια περιέχουν µανδύες αραµίδης για προστασία έναντι βολών από όπλα και κυνηγών. Για το εξώτατο επίπεδο της κατασκευής 91

92 χρησιµοποιούνται υλικά που παρέχουν προστασία σε υπεριώδεις ακτινοβολίες. Οι ταινίες που χρησιµοποιούνται για την προσάρτηση µπορεί να είναι συγκολληµένες ή µη. Στο σχήµα που ακολουθεί εικονίζεται η διατοµή ενός προσαρτηµένου καλωδίου και τα απαραίτητα προστατευτικά επίπεδα. Σχήµα 4.7 : Ενδεικτική διατοµή οπτικού καλωδίου για προσάρτηση σε γραµµές υψηλής τάσης Ηλεκτρικά και µηχανικά χαρακτηριστικά Η τεχνολογία των προσαρτηµένων καλωδίων είναι κατάλληλη για εγκατάσταση στα δίκτυα µε τις παρακάτω διαµορφώσεις: σε περιοχές όπου η απόσταση από το έδαφος και οι επιβαρύνσεις µε φορτία πάγου και αέρα απαγορεύουν τη χρήση των αυτοφερόµενων καλωδίων. σε συστήµατα 150 kv και κάτω σε περιοχές µε προβληµατικό ανάγλυφο εδάφους και περιορισµένη πρόσβαση για την εγκατάσταση των ανεξάρτητων τηλεπικοινωνιακών καλωδίων. Εκτός από τα χαρακτηριστικά που απαιτούνται από τα OPGW καλώδια, κάποιες πρόσθετες θεωρήσεις πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη. Τα OPAC καλώδια πρέπει να αντέχουν τις ηλεκτρικές εντάσεις και τις εκκενώσεις corona. Οι εκκενώσεις corona αναφέρονται σε ηλεκτρική δραστηριότητα στην επιφάνεια των αγωγών που είναι εγκατεστηµένοι σε πεδία υψηλής τάσης και µπορούν να καταλήξουν σε εκφυλισµό του ΟΡAC καλωδίου. Οι διακυµάνσεις των µέγιστων θερµοκρασιών, λόγω σφαλµάτων ρευµάτων, στις οποίες οι αγωγοί λειτουργούν χωρίς να βλάπτεται η ακεραιότητα του καλωδίου και 92

93 χωρίς να προκαλείται σηµαντική εξασθένιση, περιγράφουν την απόδοση του καλωδίου. Για τα προσχηµατισµένα καλώδια, πρέπει επίσης να λαµβάνεται πρόνοια για την ατρωσία των σφιγκτήρων και συνδετήρων έναντι σφαλµάτων ρεύµατος και κεραυνικών πληγµάτων. Μονωµένες συναρµογές απαιτούνται και στα σηµεία τερµατισµού των καλωδίων. Όσον αφορά τις αεροδυναµικές αστάθειες, η τεχνολογία των περιτυλισσόµενων καλωδίων φαίνεται πως κοπάζει το φαινόµενο της αιολικής ταλάντωση ς ή της ταλάντωση ς από φορτίο πάγου, σε σχέση µε αυτά που παρατηρούνται στους καθιερωµένους αγωγούς γείωσης. Τα προσαρτηµένα καλώδια, λόγω της πρόσδεσής τους στα καλώδια που τα υποστηρίζουν, αυξάνουν την ενεργό διάµετρο του τελικού καλωδίου και διαφοροποιούν τη διατοµή του σε µη-κυκλική. Η αιολική ταλάντωση (aeolian vibration), είναι µία ταλάντωση µε χαµηλό πλάτος και παλµική κίνηση υψηλής συχνότητας που δηµιουργείται από άνεµο που πνέει κατά µήκος του καλωδίου, και το αναγκάζει σε αρµονική κίνηση. Οι απαραίτητες συσκευές απόσβεσης των ταλαντώσεων είναι επιβαλλόµενες και προλαµβάνουν πρόωρη αποτυχία του καλωδίου. Όσον αφορά τον καλπασµό, αν ο άνεµος φυσά σε ριπές, η αεροδυναµική αστάθεια θα οδηγήσει σε εγκάρσια κίνηση µεγάλου πλάτους. Μπορεί να αποβεί καταστροφικό για τη σύνθεση των πυλώνων και των στύλων, καθώς επίσης και για τα εξαρτήµατα ανάρτησης. Η δόνηση δεν είναι αποσβενόµενη, και αν δηµιουργηθεί µπορεί να προκαλέσει ακόµα και το σπάσιµο του αγωγού ή των εξαρτηµάτων του καλωδίου. Ο τύπος αυτός των καλωδίων δεν είναι κατάλληλος για µεγάλα µήκη αγωγών σε περιοχές πρηνών ανέµων. Η αύξηση του αιολικού φορτίου είναι περίπου ανάλογη της αύξησης της µετωπικής εκτεθειµένης περιοχής, και εξαρτάται από τη διάµετρο του αγωγού που προσαρτίζεται, τη διάµετρο του περιτυλλισόµενου καλωδίου και το µήκος του βήµατος της έλικας. Για την αντιµετώπιση αυτών των φαινοµένων, τα καλώδια κατασκευάζονται µε διαµέτρους που να µην υπερβαίνουν το 1/3 της διαµέτρου του αγωγού στήριξης, έτσι ώστε τα πρόσθετα φορτία πάγου και ανέµου να είναι χαµηλά. Τα πρόσθετα φορτία του πάγου εξαρτώνται από την τελική επαύξηση του πάγου και τις σχετικές διαµέτρους των αγωγών και των περιτυλισσόµενων καλωδίων. 93

94 4.3.4 Αυτοφερόµενα καλώδια (AII-Dielectric Self-Supporting cables, ADSS) Γενική περιγραφή Τα αυτοφερόµενα καλώδια είναι στερεωµένα στους πυλώνες των εταιρειών ηλεκτρικής ενέργειας σε τέτοια διάταξη µε τους αγωγούς, ώστε να εξασφαλίζεται ανεξάρτητο τηλεπικοινωνιακό µονοπάτι. Τα αυτοφερόµενα καλώδια εγκαθίστανται σε γραµµές υψηλής τάσης όπου δεν υπάρχει σχεδιασµός για εκ νέου τάνυση του αγωγού γείωσης στο κοντινό µέλλον ή σε διαδροµές όπου δεν υφίσταται γείωση. Τα κύρια πλεονεκτήµατα της τεχνολογίας των αυτοφερόµενων καλωδίων είναι τα εξής: H ανεξαρτησία της τηλεπικοινωνιακής ζεύξης. Με το διαχωρισµό του δικτύου υψηλής τάσης από το τηλεπικοινωνιακό, το κύριο όφελος είναι πως οι ενέργειες εγκατάστασης και συντήρησης τόσο για το ενεργειακό όσο και για το τηλεπικοινωνιακό σύστηµα, πραγµατοποιούνται χωρίς να διακόπτεται το άλλο. Το πλεονέκτηµα θεωρείται εξαιρετικά σηµαντικό όταν πρόκειται για προσφορά τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών σε τρίτους παροχείς. Τα ADSS καλώδια καθίστανται πιο εύκολα προσβάσηµα για οποιοδήποτε έλεγχο σε σχέση µε τις υπόλοιπες κατηγορίες οπτικών καλωδίων. Το γεγονός αυτό κάνει αρκετά ευκολότερη την επιδιόρθωση σε περίπτωση ζηµιάς η θραύσης του καλωδίου. Ένα ακόµα σηµαντικό πλεονέκτηµα των καλωδίων ADSS είναι ότι δεν τους επιβάλλεται καµία αύξηση θερµοκρασίας σε περίπτωση κεραυνού η βραχυκυκλώµατος. Μεγάλο πλεονέκτηµα αποτελεί και η δυνατότητα των καλωδίων ADSS για µεγάλο αριθµό ινών εντός του καλωδίου και για µεγάλο αριθµό καναλιών επίσης. 94

95 Οι δύο τύποι της τεχνολογίας των αυτοφερόµενων καλωδίων είναι: All-Dielectric Self-Supporting καλώδια (ADSS), τα οποία είναι εντελώς µεταλλικά καλώδια που περικλείουν τις οπτικές ίνες Metal Armored Self-Supporting καλώδια (MASS). Τα θωρακισµένα καλώδια είναι ελαφρού βάρους, όπου µεταλλικά µέρη περιβάλλουν τις οπτικές ίνες. Το κύριο χαρακτηριστικό των ADSS καλωδίων είναι πως δεν περιέχει µεταλλικά µέρη, και ως εκ τούτου είναι κατάλληλο για εφαρµογές σε περιβάλλον γραµµών υψηλής τάσης. Η απουσία βέβαια µεταλλικών τµηµάτων σε συνδυασµό µε το χαρακτηριστικό ότι το καλώδιο είναι αυτοφερόµενο, συνεπάγεται πως θα περιέχονται στοιχεία επαρκούς δύναµης, ώστε να αντέχουν το αυτό βάρος του καλωδίου αλλά και ενδεχόµενα πρόσθετα φορτία ανέµου και πάγου. Για αυτό οι δοµές του ενεργειακού συστήµατος πρέπει να είναι στιβαρές και ασφαλείς ώστε να υποστηρίξουν την επαύξηση φορτίου βάρους. οµή καλωδίων ADSS Στον άξονα του καλωδίου τοποθετείται µη-µεταλλικό στοιχείο µηχανικής ενίσχυσης ενισχυµένο µε κατάλληλες ίνες, ώστε διαθέτει µέτρο ελαστικότητας τουλάχιστον 5000 kp/mm και τις κατάλληλες µηχανικές και θερµικές ιδιότητες. Η διάµετρος του κεντρικού στοιχείου µηχανικής ενίσχυσης κυµαίνεται από 2-3 mm. Γύρω από το στοιχείο µηχανικής ενίσχυσης, που µπορεί να περιβάλλεται και από άλλο κατάλληλης µορφής πλαστικό, συστρέφονται οι σωληνίσκοι σχηµατίζοντας τον καλωδιακό πυρήνα. Ο αριθµός των σωληνίσκων µπορεί να φτάσει τους 10, αυξάνοντας τον συνολικό αριθµό των ινών του καλωδίου σε 120. Η µέγιστη χωρητικότητα των καλωδίων χαλαρής δοµής που κατασκευάζονται στη χώρα µας είναι 96 ίνες. Οι σωληνίσκοι είναι πλεγµένοι γύρω από το στοιχείο µηχανικής ενίσχυσης, αυξάνοντας έτσι την ευκαµψία του καλωδίου. Η πλέξη µπορεί να είναι δεξιόστροφη η εναλλασσόµενη. Η εναλλασσόµενη πλέξη είναι γνωστή ως πλέξη SZ και αποτελεί τεχνολογική εξέλιξη αφού παρέχεται η δυνατότητα εύκολου διαχωρισµού των σωληνίσκων, σε ενδιάµεσο τµήµα του καλωδίου, χωρίς να απαιτείται η αποκοπή όλων των ινών ενός σωληνίσκου. Στο κέντρο του καλωδίου βρίσκεται το κεντρικό ισχυροποιητικό στέλεχος. Το στέλεχος 95

96 αυτό υποστηρίζει το καλώδιο στη διαδικασία εφελκυσµού κατά τη εγκατάσταση. Το ισχυροποιητικό στοιχείο πρέπει να στερεώνεται πάντα προσεκτικά κατά την εγκατάσταση, σε κατάλληλα προσδετικά στοιχεία των περιβληµάτων σύνδεσης ή των πλαισίων διασύνδεσης. Επιλογές εγκατάστασης των καλωδίων ADSS Τα MASS εγκαθίστανται στο χαµηλότερο επίπεδο των γραµµών µεταφοράς, µε παρόµοιο τρόπο όπως τα ADSS. Και στους δύο τύπους πρέπει να ληφθεί για την ασφαλή απόσταση του καλωδίου από τους αγωγούς φάσης ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι επιδράσεις των ηλεκτρικών εντάσεων, να µειωθεί το ηλεκτρικό πεδίο καθώς και η πτώση τάσης και τα ρεύµατα διαρροής κατά µήκος του καλωδίου για να µπορέσουν να αποφευχθούν φαινόµενα corona τα οποία µπορούν να προκαλέσουν αστοχία της µόνωσης πολυαιθυλενίου που περιβάλει το καλώδιο. Έχει παρατηρηθεί ότι στην εφαρµογή των ADSS καλωδίων στις γραµµές Υ.Τ. οι αστοχίες η οι όποιες ζηµιές ενδέχεται να παρουσιαστούν λαµβάνουν χώρα κοντά στους συζευκτήρες, οπότε κρίνεται κρίσιµη η προσεκτική συναρµολόγηση και εγκατάσταση των συζευκτήρων, κατά τέτοιο τρόπο ώστε να ελαχιστοποιούνται τα ανεπιθύµητα φαινόµενα. Ύστερα από έρευνα που πραγµατοποιήθηκε από την ηλεκτρική εταιρία του Ισραήλ, µιας χώρας που χρησιµοποιεί ευρύτατα τα ADSS καλώδια, αποδεικνύει ότι η κατάλληλη τοποθέτηση και εγκατάστασή τους αποτελεί βασικό παράγοντα για την βέλτιστη λειτουργία τους. Τα αποτελέσµατα καταδεικνύουν ότι τα µικρότερα ποσοστά πτώσης τάσης και µείωσης του ηλεκτρικού πεδίου παρουσιάζονται όταν το καλώδιο είναι προσαρτηµένο στη γραµµή µεταφοράς και βρίσκεται υπερυψωµένο 12m πάνω από το επίπεδο της γης. Η συγκεκριµένη έρευνα επιβεβαίωσε ότι το µεγαλύτερο ποσοστό ζηµιών στα ADSS καλώδια οφείλεται είτε σε υψηλά ποσοστά ηλεκτρικού πεδίου στη µόνωση των καλωδίων, είτε στην ύπαρξη προεξοχών στα άκρα των κρεµασµένων συζευκτήρων. Παράγοντες για την προστασία των ADSS καλωδίων Ελαχιστοποίηση του ηλεκτρικού πεδίου στην µόνωση του καλωδίου. Αυτό µπορεί να συµβεί µε την τοποθέτηση του καλωδίου κατά συµµετρικό τρόπο στο σηµείο εκείνο της γραµµής όπου το ποσοστό του ηλεκτρικού πεδίου είναι στο 50% του ποσοστού στο φυσικό σηµείο 96

97 εγκατάστασης, και την τοποθέτηση µιας σπειροειδούς ασπίδας µε εξωτερική διάµετρο 200mm σε µια συγκεκριµένη απόσταση από το άκρο των συζευκτήρων. Η επίτευξη της ελάχιστης δυνατής ηλεκτρικής φόρτισης του καλωδίου η οποία µπορεί να πραγµατοποιηθεί µε την κατάλληλη επιλογή του ύψους ανάρτησης του καλωδίου. Ο µανδύας προστασίας του καλωδίου, που αποτελεί το εξωτερικό περίβληµά του, επιβάλλεται να είναι κατασκευασµένος από υλικά που έχουν ιδιαίτερες anti-tracking ιδιότητες Τύποι κατασκευής Η κύρια θεώρηση για τους σχεδιαστές και κατασκευαστές των καλωδίων σε όλο τον κόσµο είναι πως τα ADSS χρειάζονται την απαραίτητη αντοχή στον εφελκυσµό που θα παρέχει στις οπτικές ίνες την προστασία από εντάσεις και καταπονήσεις κατά την προσχεδιασµένη διάρκεια λειτουργίας τους. Σχήµα 4.8 : ιηλεκτρικά αυτοφερόµενα οπτικά καλώδια για εφαρµογή σε γραµµές ισχύος υψηλής τάσης 97

98 4.4 Υποβρύχια και Υπόγεια καλώδια Υποβρύχια καλώδια Τα τηλεπικοινωνιακά συστήµατα των οπτικών καλωδίων που λειτουργούν οι εταιρείες ηλεκτρισµού, µπορούν να χρησιµοποιηθούν και σε υπόγειες και υποβρύχιες ζεύξεις. Tα υποβρύχια καλώδια είναι συνήθως καλώδια πυρήνα µε εγκοπές. Τα υποβρύχια καλώδια χρησιµοποιούνται για τη σύνδεση δικτύων νήσων µε το κύριο ενεργειακό δίκτυο, τη διάσχιση λιµνών, ποταµών και λιµανιών και πολλές φορές µεταφέρουν µεγάλες ποσότητες κίνησης. Ο συνδυασµός της ενεργειακής παροχής µε την τηλεπικοινωνιακή ζεύξη στο ίδιο υποθαλάσσιο καλώδιο αποτελεί µια οικονοµική λύση, αφού η εγκατάστασή του είναι µια πολυέξοδη διαδικασία. Επιπλέον, η ζωτικής σηµασίας µηχανική προστασία και αντοχή σε εφελκυσµό που απαιτείται στα υποθαλάσσια καλώδια, επιτυγχάνεται πιο δαπανηρά από ότι στα εναέρια, αλλά εξασφαλίζεται από τα ενεργειακά καλώδια. Τα υποβρύχια καλώδια είναι φιλικά προς το περιβάλλον, αθέατα και χωρίς εναποµείναντα ίχνη µετά την εγκατάστασή τους Εγκατάσταση υποβρύχιων καλωδίων Στα υποθαλάσσια καλώδια η πόντιση γίνεται µε ειδικά πλοία βύθισης καλωδίων η ακάτους. Το καλώδιο τοποθετείται στους υποδοχείς των µποµπίνων στο πίσω µέρος του πλοίου, και καταδύεται µε σταθερή ταχύτητα καθώς το πλοίο διασχίζει τα νερά. Μετά την πόντισή τους πρέπει να λαµβάνονται µέτρα προφύλαξη ς για καταστροφές από άγκυρες πλοίων ή µηχανές ψαρέµατος. Εκτός αυτού, η πίεση του νερού και η διείσδυση υδρογόνου ή υγρασίας, µπορεί να αποτελέσουν παράγοντες εξασθένισης και γενικότερα υποβιβασµού της απόδοσης του καλωδίου. Ως εκ τούτου τα καλώδια κατασκευάζονται µε ειδικούς προστατευτικούς µανδύες, όπως επίπεδα θωράκισης από ατσάλινα σύρµατα και επιστρώσεις ασφάλτου, καθώς και µε ειδικές επικαλύψεις αεροστεγούς σφράγισης, ώστε να προληφθούν οι ενδεχόµενες ζηµιές. Σύνθετες κατασκευές περιέχουν έως 36 οπτικές ίνες, που λειτουργούν στα 1550 nm µήκος κύµατος, εφαρµόζονται σε µέσης τάσης συστήµατα (τάση γύρω από τα 66 kv) και διατίθενται σε µήκη των 90 km. Χρησιµοποιώντας τις 98

99 τελευταίες εξελίξεις στην τεχνολογία µετάδοσης και εξοπλισµού µπορεί να επιτευχθεί µήκος 300 km χωρίς αναµεταδότες. Ένα τέτοιο σύστηµα έχει εγκατασταθεί στην ζεύξη Σουηδίας και Λετονίας δια µέσου της Βαλτικής Θάλασσας, έχει µήκος 305 km και λειτουργεί µε 622 Mbits/sec. Οι εργασίες συγκόλλησης και σύνδεσης πραγµατοποιούνται στα εργοστάσια κατά τη φάση της κατασκευής. Η πόντιση γίνεται µε ειδικά πλοία βύθισης καλωδίων ή ακάτους. Το καλώδιο τοποθετείται στους υποδοχείς των µποµπινών στο πίσω µέρος του πλοίου, και καταδύεται µε σταθερή ταχύτητα καθώς το πλοίο διασχίζει τα νερά. Μετά την πόντιση η πρόσβαση στο καλώδιο είναι δύσκολη και δαπανηρή. Αν το καλώδιο καταστραφεί θα πρέπει να αντικατασταθεί το αντίστοιχο κοµµάτι. Σχήµα 4.9 : Χαρακτηριστική σύνθεση µέσης τάσης υποθαλάσσιο καλώδιο Σχήµα 4.10 : υποθαλάσσιο καλώδιο 99

100 4.5 Υπόγεια καλώδια Τα υπόγεια καλώδια χρειάζονται στα σηµεία τερµατισµού των εναέριων συστηµάτων, σχηµατίζοντας την τελική διασύνδεση προς τους υποσταθµούς ή προς άλλο εξοπλισµό και είναι συνήθως µικρού µήκους. Γενικά τα υπόγεια καλώδια δεν προτιµώνται, λόγω των παρακάτω µειονεκτηµάτων: έχουν πολυέξοδη κατασκευή η εγκατάστασή τους είναι δαπανηρή και χρονοβόρα, ειδικά δε όταν πρόκειται για δύσκολο ανάγλυφο εδάφους απαιτούνται περισσότερες άδειες και εγκρίσεις, π.χ. για εφαρµογή σε καλλιεργήσιµες ή πλακόστρωτες περιοχές απαιτείται µεγάλος βαθµός προστασίας έναντι τρωκτικών και µηχανών Εγκατάσταση υπόγειων καλωδίων Τα υπόγεια καλώδια θάβονται κατευθείαν στο έδαφος ή εγκαθίστανται σε υπάρχοντες σωλήνες, σήραγγες νερού ή τάφρους. Τα τελευταία απαιτούν και µεγάλη προστασία από κάµψεις, συγκρούσεις και συνθλίψεις. Η εγκατάστασή τους εξαρτάται από την κατάσταση του εδάφους. Υπόκεινται σε θερµοκρασίες µε µεγάλες διακυµάνσεις, εκτεινόµενες από -30 C έως +70 C. Τα υπόγεια καλώδια είναι εκτεθειµένα σε πλήθος κινδύνων, όπως επιθέσεις τρωκτικών, τερµιτών, υγρασία κ.ά. κι έτσι απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή κατά τα στάδια της κατασκευής και εγκατάστασης. Η θωράκιση µε ατσαλόβεργες κρίνεται απαραίτητη καθώς αποτελούν τη µοναδική ουσιαστική προστασία των υπόγειων καλωδίων άµεσης ταφής, απέναντι στις επιθέσεις τρωκτικών. Περιέχουν σταθερά µέρη, µεταλλικά ή διηλεκτρικά για την εξασφάλιση της απαραίτητης αντοχής, ράβδους ενισχυµένου πλαστικού και συνθετικού υλικού µεγάλης αντοχής (aramide). Η εγκατάσταση σε σωλήνες είναι επιβεβληµένη σχεδόν, όταν πρόκειται για AC καλώδια. Ειδική θεώρηση απαιτείται όταν χρησιµοποιείται µεταλλικό στοιχείο, για την αποφυγή καταστροφών από ρεύµατα σφαλµάτων γείωσης. Για προστασία από εισχώρηση νερού, χρησιµοποιούνται πετρελαιοειδή τζέλ, λιπαντικά και γενικά µείγµατα που διογκώνονται και απορροφούν την υγρασία. Ειδικοί µανδύες και χαλύβδινες ή 100

101 χάλκινες κορδέλες επιστρώνουν το καλώδιο προς αποφυγή ζηµιών από τερµίτες ή τρωκτικά. Τα υπόγεια καλώδια οπτικών ινών εγκαθίστανται κατά κανόνα µέσα σε σωλήνες από PVC, οι οποίοι καταλήγουν σε φρεάτια εκατέρωθεν. Συνήθως, οι σωλήνες εγκαθίστανται παράλληλα µε την εγκατάσταση ενεργειακών καλωδίων, ώστε να επιτυγχάνεται εξοικονόµηση στο κόστος εκσκαφών αποκαταστάσεων. Ακολούθως, το καλώδιο οπτικών ινών εγκαθίσταται στους σωλήνες µε τη βοήθεια ειδικών µηχανηµάτων (αεροσυµπιεστών). Τα εξαρτήµατα που απαιτούνται για την ηλεκτρική και οπτική απόδοση των καλωδίων, όπως τα splice και joint boxes, µετά την εγκατάστασή τους σφραγίζονται αεροστεγώς. Σχήµα 4.11 : Υπόγεια καλώδια 101

102 4.6 Υλικά καλωδίων Ο εξωτερικός µανδύας, πάχους µεγαλύτερο από 2 mm, προστατεύει τον καλωδιακό πυρήνα από εξωτερικές επιδράσεις. Μπορεί να είναι από πολυαιθυλένιο, πολυουρεθάνη, χλωριούχο πολυβινύλιο, φέροντας ατσάλινη θωράκιση ή οπλισµό χαλύβδινου πτυχωτού σωλήνα, ίνες αραµίδης και άλλα υλικά ανάλογα µε το είδος της εφαρµογής για χρήση σε εσωτερικό ή εξωτερικό χώρο. Το πολυαιθυλένιο είναι το πιο συνηθισµένο υλικό µανδύα σε καλώδια εξωτερικής χρήσης. Ο µανδύας πολυαιθυλενίου, µαύρου χρώµατος εµφανίζει καλές ιδιότητες απέναντι στην υγρασία, τις καιρικές µεταβολές και την υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Είναι ένας πολύ καλός µονωτής µε σταθερές διηλεκτρικές ιδιότητες. Ανάλογα µε την µοριακή του πυκνότητα το πολυαιθυλένιο µπορεί να γίνει σκληρό και δύσκαµπτο σε χαµηλότερες θερµοκρασίες. Από µόνο του είναι εύφλεκτο, µε την προσθήκη όµως κατάλληλων χηµικών µπορεί να µετατραπεί σε άκαυτο. Το χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC) εµφανίζει µεγαλύτερη αντίσταση σε θερµοκρασιακές µεταβολές από -55 ως και +55 βαθµούς Κελσίου. Η πολυουρεθάνη (PUR) είναι συνηθισµένο υλικό των καλωδίων πιο σκληρό και πιο ελαφρύ από τα περισσότερα υλικά. Σε υπόγεια καλώδια άµεσης ταφής, που τοποθετούνται απευθείας µέσα στο έδαφος χωρίς τη χρήση σωληνώσεων, χρησιµοποιείται συχνά και στρώµα χηµικά ουδέτερης ασφαλτικής σύνθεσης, µε κατάλληλη ρευστότητα, ώστε να παρουσιάζει καλή και διαρκή πρόσφυση στον οπλισµό του καλωδίου. Οι ίνες αραµίδης έχουν µικρό βάρος και τοποθετούνται στο εσωτερικό του µανδύα ενώ µπορούν να χρησιµοποιηθούν και στο κεντρικό υλικό µηχανικής ενίσχυσης. Είναι υλικό ισχυρό, ανθεκτικό σε εφελκυσµό και προστατεύει τους σωλήνες που περιλαµβάνουν τις ίνες. Όταν τοποθετούνται γύρω από τον καλωδιακό πυρήνα οι ίνες αραµίδης παρέχουν πρόσθετη προστασία από εξωτερικές επιδράσεις και, λόγω των αλεξίσφαιρων ιδιοτήτων τους, χρησιµοποιούνται ιδιαίτερα σε εναέρια καλώδια για αντιβαλιστική προστασία. 102

103 4.7 Κόστος δικτύων οπτικών ινών Από την εµπειρία που έχει αποκτήσει η ιανοµή, το κόστος γραµµών µε καλώδια οπτικών ινών είναι τα εξής : Για την προµήθεια και εγκατάσταση αυτοφερόµενου εναέριου καλωδίου 6 οπτικών ινών σε υπάρχοντες στύλους ΜΤ ή µικτών γραµµών Μ και ΧΤ (Χαµηλής Τάσης) το κόστος είναι της τάξης των 6000 ευρώ/km. Στο κόστος αυτό συµπεριλαµβάνεται η προµήθεια και εγκατάσταση των εξαρτηµάτων ανάρτησης καλωδίων οπτικών ινών και των εξαρτηµάτων σύνδεσης (µούφες). Για την προµήθεια και εγκατάσταση υπόγειου καλωδίου 12 οπτικών ινών παράλληλα µε την εγκατάσταση ενεργειακού καλωδίου το κόστος είναι της τάξης των 9000 ευρώ/km. Στο κόστος αυτό δεν συµπεριλαµβάνεται το κόστος εκσκαφής-αποκατάστασης χάνδακος (το οπτικό καλώδιο τοποθετείται στο ίδιο χαντάκι µε το υπόγειο καλώδιο) Αντίθετα συµπεριλαµβάνεται το κόστος σωληνώσεων από PVC στον οποίο εγκαθίσταται το καλώδιο, για λόγους προστασίας από την υγρασία. Είναι δυνατόν να εγκατασταθεί µόνο ο σωλήνας από PVC και το καλώδιο οπτικών ινών να τοποθετηθεί µέσα σε αυτόν αργότερα, µε την βοήθεια ειδικού µηχανήµατος (αεροσυµπιεστή). Στην περίπτωση αυτή το κόστος των εγκατεστηµένων σωληνώσεων αναµονής είναι της τάξης του 4500 ευρώ/km. Σύµφωνα µε τα παραπάνω, η επιβάρυνση του κόστους των γραµµών ιανοµής λόγω εγκατάστασης καλωδίου οπτικών ινών είναι της τάξης του: 35-40% για εναέριες γραµµές ΜΤ 10-15% για υπόγειες γραµµές ΜΤ (για εγκατάσταση µόνο των σωληνώσεων: ~7%) 2% για υπόγειες γραµµές 150kV (για εγκατάσταση µόνο των σωληνώσεων: ~1 %). Επιπλέον για υποβρύχια καλώδια ΜΤ η επιβάρυνση είναι της τάξης του 10% για οπτικές ίνες ενσωµατωµένες στα καλώδια και της τάξης του 18% για ανεξάρτητο καλώδιο οπτικών ινών, που ποτίζεται παράλληλα µε το ενεργειακό. Ωστόσο στην περίπτωση υβριδικού καλωδίου, το κόστος και η δυσκολία αποκατάστασης βλαβών είναι σηµαντικά µεγαλύτερα. 103

104 Τα παραπάνω κόστη προέκυψαν είτε βάσει απολογιστικών στοιχείων (εναέρια οπτικά καλώδια) είτε βάσει διερεύνησης της αγοράς (υπόγεια και υποβρύχια καλώδια). Στα κόστη που προαναφέραµε, δεν συµπεριλαµβάνεται το κόστος του εξοπλισµού σύζευξης και µετάδοσης δεδοµένων (coupler-multiplexer). Ο εξοπλισµός αυτός εγκαθίσταται στα σηµεία όπου το ηλεκτρικό σήµα µετατρέπεται σε οπτικό και αντίστροφα (δηλαδή στις διασυνδέσεις µεταξύ οπτικού και συµβατικού τηλεπικοινωνιακού δικτύου). Το κόστος ενός multiplexer καλωδίου 6 οπτικών ινών, για ταχύτητα µετάδοσης 2 Mbits/sec είναι της τάξης των ευρώ. Το κόστος αυτό αυξάνει µε την αύξηση της ταχύτητας µετάδοσης (ανάγκη προσθήκης καταλλήλων καρτών). Επίσης εξαρτάται και από το είδος των δεδοµένων που µεταδίδονται (φωνή, εικόνα, ψηφιακά δεδοµένα). 4.8 Τηλεπικοινωνιακά ίκτυα µε Οπτικές Ίνες Όπως προαναφέραµε, οι ηλεκτρικές επιχειρήσεις καθώς και οι λοιπές Επιχειρήσεις που διαθέτουν δίκτυα, είναι δυνατό, από τεχνική άποψη, να αναπτύξουν δίκτυα οπτικών ινών όχι µόνο για την εξυπηρέτηση των δικών τους αναγκών µετάδοσης δεδοµένων, τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών προς τρίτους. εδοµένου ότι οι επιχειρήσεις τηλεπικοινωνιών, εκ των πραγµάτων είναι οι πρώτες που επωφελήθηκαν από την τεχνολογία των οπτικών ινών και έχουν µακροχρόνια εµπειρία από την παροχή τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών, αλλά και για παροχή παρουσιάζει ενδιαφέρον η πρακτική που ακολουθείται από αυτές, ως προς τη χρήση των οπτικών ινών. Οι επιχειρήσεις τηλεπικοινωνιών, χρησιµοποιούν τα καλώδια οπτικών ινών για τους εξής σκοπούς: Για διασύνδεση µεταξύ των τηλεφωνικών κέντρων πόλεων και οικισµών. Για διασύνδεση µεταξύ των τηλεφωνικών κέντρων µιας πόλης. Συνήθως τα κέντρα αυτά συνδέονται σε βρόχο. Σπανιότερα, για διασύνδεση µεταξύ τηλεφωνικού κέντρου και τηλεφωνικού κατανεµητή. 104

105 Κατά κανόνα, οι οπτικές ίνες δεν καταλήγουν στους καταναλωτές (δεν κατασκευάζονται π.χ. τηλεφωνικές παροχές µε οπτικές ίνες) αλλά από τους κατανεµητές και εξής τα δίκτυα κατασκευάζονται µε χάλκινα σύρµατα ή οµοαξονικά καλώδια. Μεµονωµένες εξαιρέσεις, αποτελούν π.χ. κτίρια µεγάλων εταιριών, όπου απαιτείται µεγάλη ικανότητα µετάδοσης δεδοµένων. Αυτό οφείλεται στο ότι υπάρχουν µεν σύνδεσµοι µέσω των οποίων µια ή περισσότερες ίνες καλωδίου οπτικών ινών «εκτρέπονται» από αυτό και οδεύουν σε άλλο καλώδιο, ωστόσο, για την «εκτροπή» ορισµένων από τα κανάλια οπτικής ίνας σε άλλη οπτική ίνα, απαιτούνται δαπανηρά και ευαίσθητα ηλεκτρονικά εξαρτήµατα (interfaces). Έτσι, κατά κανόνα, όταν οι οπτικές ίνες καταλήγουν στους πελάτες, απαιτούνται δυο οπτικές ίνες για κάθε πελάτη. Κατά συνέπεια, δεν είναι δυνατό (είναι πολύ αντιοικονοµικό, µε βάση την υφιστάµενη σήµερα τεχνολογία) να κατασκευαστεί αµιγές δίκτυο οπτικών ινών, µε το οποίο να παρέχονται τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες σε πελάτες, αλλά είναι αναγκαίο, σηµαντικό τµήµα του τηλεπικοινωνιακού δικτύου (προς την πλευρά του πελάτη) να είναι κατασκευασµένο µε συµβατικά τηλεπικοινωνιακά καλώδια. Αυτό, δηµιουργεί προβλήµατα στις ηλεκτρικές επιχειρήσεις που επιθυµούν να αναπτύξουν τηλεπικοινωνιακό δίκτυο, γιατί για λόγους ασφαλείας και αξιοπιστίας του καλωδίου τηλεπικοινωνιών θα πρέπει να τηρηθούν οι ελάχιστες αποστάσεις ασφαλείας που προβλέπονται από τους αντίστοιχους κανονισµούς (π.χ. οι αποστάσεις που αναφέρονται στο ΕΤ Κ για την Ελλάδα) µεταξύ των ενεργειακών και των τηλεπικοινωνιακών καλωδίων, είτε πρόκειται για εναέριο είτε για υπόγειο δίκτυο, γεγονός που επιβαρύνει το κόστος εγκατάστασης. Επιπλέον, δεν αξιοποιείται και το πλεονέκτηµα της πρόσβασης στο χώρο του πελάτη, που έχουν οι ηλεκτρικές επιχειρήσεις, δεδοµένου ότι θα πρέπει να δηµιουργηθεί ιδιαίτερη πρόσβαση για το «συµβατικό» τηλεπικοινωνιακό καλώδιο. (Αντίθετα, αν η πρόσβαση γινόταν µε οπτικό καλώδιο δεν θα υπήρχαν προβλήµατα εµπλοκής). Τα µειονεκτήµατα που αναφέρονται στην παραπάνω παράγραφο για τις ηλεκτρικές επιχειρήσεις δεν υπάρχουν για τις υφιστάµενες επιχειρήσεις τηλεπικοινωνιών. Ο λόγος είναι ότι οι τελευταίες διαθέτουν ήδη πυκνό δίκτυο από «συµβατικά» καλώδια, που φθάνουν µέχρι τους πελάτες. Έτσι, αξιοποιούν τα καλώδια οπτικών ινών µόνο για τις περιπτώσεις που απαιτείται 105

106 µεγάλη ικανότητα µετάδοσης δεδοµένων, είτε για υποκατάσταση του συµβατικού προϋπάρχοντος δικτύου είτε για βελτίωση αξιοπιστίας του. 4.9 Υπόλοιπος εξοπλισµός εναέριων οπτικών καλωδίων Εξαρτήµατα Όλα τα καλώδια που περιγράφηκαν προηγουµένως χρειάζεται να υπάρχουν σε σύνδεση µε εξαρτήµατα εγκεκριµένα από τους κατασκευαστές. Τα ακόλουθα απαιτούνται για τις θέσεις στους πυλώνες και λαµβάνονται υπόψη για κάθε τύπο καλωδίου: OPGW/MASS OPPC ADSS WRAPPED/ PREFORM Ανάρτηση ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ ΟΧΙ Τερµατισµός ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ Απόσβεση τ. ΝΑΙ ΝΑΙ ΝΑΙ ΟΧΙ Γείωση ΝΑΙ ΟΧΙ ΟΧΙ ΟΧΙ Tower ΝΑΙ ΟΧΙ ΟΧΙ Routing ΟΧΙ ΟΧΙ ΟΧΙ Φάσηπρος γη ΟΧΙ ΟΧΙ ΟΧΙ Transition ΝΑΙ ΟΧΙ* ΝΑΙ όταν εγγίζεται σε αγωγό φάσης. Πίνακας 4.2: Απαιτούµενα εξαρτήµατα για οπτικά καλώδια Οι βασικές απαιτήσεις είναι να ενισχύουν την απόδοση του συστήµατος καλωδίων και να µην καταστρέφεται η µακροπρόθεσµη οπτική και µηχανική ακεραιότητα του οπτικού καλωδίου. Τα κριτήρια για τέτοια εξαρτήµατα είναι: Ευκολία εγκατάστασης µε ελαχιστοποίηση πιθανότητας σφάλµατος Αποφυγή καταπονήσεων Αντοχή σε στατικά και µεταβατικά µηχανικά φορτία χωρίς ζηµιά του καλωδίου ή υποβάθµισης της οπτικής απόδοσης (π.χ. από φορτίο πάγου ή άνεµο). 106

107 Προστασία των µεταλλικών καλωδίων στα σηµεία στήριξης και τάνυσης, έναντι των επιδράσεων από χτυπήµατα των κεραυνών. Μετριασµός των καταστροφικών επιδράσεων λόγω παραγόµενης ταλάντωσης από ανέµους. Μακροπρόθεσµη αντίσταση στις υποβαθµισµένες επιδράσεις των περιβαλλοντικών καταστάσεων και ρύπανσης παρουσία επαγόµενων τάσεων. Αυτό είναι ιδιαίτερα σηµαντικό στην περίπτωση εξαρτηµάτων καλωδίων µη µεταλλικών. Είδη Εξαρτηµάτων Α. Εξαρτήµατα τάνυσης Για OPGW πάνω από 50% των εγκαταστάσεων είναι µε ελικοειδή dead end. Το υπόλοιπο είναι ισοδύναµα διαµερισµένο µεταξύ bolted dead -ends καιkωvιkά dead ends µε ελικοειδή προσάρτηση. Β. ιατάξεις ανάρτησης Για τα OPGW ο κυρίαρχος τρόπος ανάρτησης είναι η θωρακισµένη λαβή διάταξης, ενώ µικρότερος αριθµός εγκαταστάσεων έχει συµβατικούς σφιγκτήρες, πάνω σε προσχηµατισµένες ενισχυµένες ράβδους. Γ. Αποσβεστήρες ταλαντώσεων Ο τύπος stockbridge αποσβεστήρα είναι κυρίαρχος στα OPGW ενώ σπειροειδή ς στα ADSS. Επίσης, έχει σηµειωθεί ποσοστό περίπου 20% των καλωδίων µε εγκατάσταση χωρίς αποσβεστήρες ταλαντώσεων. Υπάρχει και ο Bretelle τύπος.. Συνδετήρες γείωσης για OPGW Οι συνδετήρες που µπορούν να χρησιµοποιηθούν είναι parallel groove clamp, wedge trap και grounding tap. Η grounding tap χρησιµοποιείται µόνο στα σηµεία ανάρτησης ενώ οι άλλοι τύποι και στα σηµεία ανάρτησης και στα σηµεία τάνυσης. 107

108 Γενικά τα προσαρτηµένα καλώδια δεν είναι αυτοφερόµενα και βασίζονται στο «φιλοξενών» καλώδιο για υποστήριξη, και εποµένως οι απαιτήσεις για τα εξαρτήµατα των ADSS είναι λιγότερο σηµαντικές από ότι των OPGW. Σχήµα 4.12 : Προσχηµατισµέvοι συνδετήρες οκιµές των εξαρτηµάτων Όλα τα εξαρτήµατα πρέπει να ελέγχονται ολοσχερώς από τον κατασκευαστή του καλωδίου και τον παροχέα των εξαρτηµάτων, ώστε να εξασφαλιστεί συµβατότητα µε το καλώδιο και τις οπτικές και µηχανικές απαιτήσεις της εγκατάστασης. Γενικά, οι δοκιµές πρέπει να επαληθεύουν την οπτική απόδοση κατά την διάρκεια των συνηθισµένων ελέγχων των αγωγών και των γειώσεων. Οι έλεγχοι γίνονται µε κυκλική εφαρµογή µηχανικών καταπονήσεων και προσδιορίζονται µε τις παρακάτω λίστες: BS %, 95% στιγµιαία, 90%(1 λεπτό) ΙΕΕΕ %, 30%, 8%, 50%, 8%, 70%,8%, διακοπή IEC %, 30%, 2%, 50%, 2%, 70%, 2%, 85%, διακοπή Τα παραπάνω φορτία είναι ποσοστά επί του µεγίστου φορτίου λειτουργίας. Σε εφαρµογές όπου το καλώδιο οπτικής ίνας ενεργοποιείται πάνω από το δυναµικό γης, υπάρχει ανάγκη για ειδικά σχεδιασµένο σύστηµα κατάληξης ώστε να ισοσταθµίσει τη διαφορά δυναµικού όπου συνθετικό στοιχείο της ίνας 108

109 πρέπει να περάσει στο έδαφος. Τέτοιο σύστηµα απαιτείται για περιτυλλισόµενα καλώδια σε αγωγούς φάσεις ή µονωµένα σύρµατα γείωσης, OPPC συστήµατα ή OPGW µονωµένα συστήµατα. Οι τερµατισµοί τοποθετούνται σε κάθε σηµείο σταθερής σύνδεσης και στο τέλος κάθε οπτικού τµήµατος. Παλαιότεροι σχεδιασµοί διέθεταν συµβατικές κυλινδρικές επιστρώσεις πορσελάνης, η οπτική ίνα περνούσε από το κέντρο, µε κενά γεµάτα λάδι ή παρόµοιο υλικό. Πρόσφατα χρησιµοποιούνται συστήµατα µε πολυµερή στοιχεία που έχουν το πλεονέκτηµα της εύκολης εγκατάστασης. Οι διατάξεις τερµατισµού έχουν δυο βασικούς ρόλους: Την προστασία συστατικών της οπτικής ίνας από επιδράσεις υψηλής τάσης (tracking ή διάβρωση), και την εξασφάλιση µηχανικής ενίσχυσης που χρειάζεται ώστε να οδηγηθεί σε grounded mounting structure. Σχήµα 4.13 : Τερµατισµός γραµµής φάσης προς γη Οπτικοί Ενισχυτές Οι οπτικοί ενισχυτές, χρησιµοποιούν τεχνολογία συνεχώς αναπτυσσόµενη και επεκτείνουν το πεδίο λειτουργίας των µονότροπων ινών δύο έως τέσσερις φορές την απόσταση µεταξύ οπτικών τερµατικών διατάξεων, χωρίς την 109

110 αναγκαιότητα της οπτοηλεκτρικής µετατροπής και αναγέννησης. Επίσης, χρησιµοποιώντας πολύπλεξη πολλαπλών µηκών κύµατος, βελτιώνεται η χωρητικότητα της ζεύξης δύο, τέσσερις ή περισσότερες φορές. Είναι γεγονός ότι η µετάδοση πολλών καναλιών µήκους κύµατος µέσα από µια οπτική ίνα δεν θα µπορούσε να είναι εφικτή χωρίς την παρουσία σε µια ζεύξη µετάδοσης των αµιγώς οπτικών ενισχυτών. Οι τρεις σηµαντικότεροι τύποι ενισχυτών είναι οι εξής: 1. Οπτικοί Ενισχυτές Ηµιαγωγού (SOA) 2. Ενισχυτές Ίνας Ερβίου (EDFA) 3. Ενισχυτές Raman Οι αµιγώς οπτικοί ενισχυτές είναι υψίστης σηµασίας για την υλοποίηση ενός συστήµατος µετάδοσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η Ο/Ε/Ο µετατροπή που χρησιµοποιούταν παλαιότερα περιόριζε σηµαντικά το εύρος ζώνης µετάδοσης. Οι σηµερινοί ενισχυτές προφανώς παρουσιάζουν ολοένα και καλύτερα χαρακτηριστικά µετάδοσης περιορίζοντας τις όποιες ατέλειες εισάγουν κατά την µετάδοση, κυρίως λόγω µη γραµµικών φαινόµενων. Οι Οπτικοί Ενισχυτές Ηµιαγωγού (SΟΑ) είναι από τους πρώτους τύπους οπτικών ενισχυτών που χρησιµοποιήθηκαν και η αρχή λειτουργίας τους προέρχεται από τα Laser Ηµιαγωγών όταν αυτά λειτουργούν σε πόλωση κάτω από το κατώφλι. Τέλος, οι ενισχυτές Raman είναι µια άλλη κατηγορία αµιγώς οπτικών ενισχυτών. Η λειτουργία των ενισχυτών αυτών βασίζεται στο φαινόµενο της διεγερµένης σκέδασης Raman που εµφανίζεται στις οπτικές ίνες πυριτίου. Η σκέδαση Raman είναι ένα φαινόµενο κατά το οποίο ένα υψηλής ενέργειας φωτόνιο αλληλεπιδρά µε τα µόρια του διηλεκτρικού µε αποτέλεσµα την παραγωγή ενός δευτέρου φωτονίου χαµηλότερης ενέργειας και ενός άλλου κύµατος γνωστού ως φωτόνιο, που στην περίπτωση της σκέδασης Raman έχουµε οπτικά φωτόνια που υπολογίζονται έτσι ώστε να διατηρείται η ενέργεια και η ορµή. Αν η ισχύς άντλησης είναι κατάλληλη λόγω των µηχανισµών σκέδασης ένα µεγάλο µέρος της ισχύος µεταφέρεται από το µήκος κύµατος άντλησης στο επιθυµητό µήκος κύµατος που θέλουµε να ενισχύσουµε. Έχουµε µεταφορά ισχύος από τη µήκος άντλησης στο επιθυµητό. Το συγκριτικό πλεονέκτηµα που παρουσιάζουν οι ενισχυτές Raman σε σχέση µε τους EDFA έγκειται στο ότι έχουν µεγαλύτερο εύρος ζώνης λειτουργίας από αυτούς που µπορεί να φτάσει τα 70 nm και επιπλέον µπορούν να 110

111 συντονιστούν σε µεγαλύτερο εύρος µηκών κύµατος. Επιπλέον οι ενισχυτές Raman εµφανίζουν υψηλότερη ισχύ εξόδου και έχουν καλύτερο συντελεστή θορύβου (noise figure). Ανάλογα µε την εφαρµογή και το αναµενόµενο κόστος η επιλογή των κατάλληλων ενισχυτών είναι σηµαντική. Ιδιαίτερα σε συστήµατα µεγάλης απόστασης (long haul applications) ο συνδυασµός των δύο αυτών τύπων ενισχυτών είναι η πλέον συνηθισµένη πρακτική. Ο ενισχυτής µε έρβιο (erbium doped fibre amplifier) µετατρέπει συνεχή κύµατα οπτικής ενέργειας, που προέρχονται από µια τοπική πηγή, σε ενέργεια ιδίου µήκους κύµατος και φάσης µε την προσλαµβάνουσα ενέργεια του οπτικού σήµατος στα 1550 nm. Το τελικό αποτέλεσµα είναι η ενίσχυση σήµατος. Οι Ενισχυτές Ίνας Ερβίου (EDFA), που είναι και οι πλέον δηµοφιλείς, είναι µέρος της γενικότερης κατηγορίας ενισχυτών που βασίζουν τη λειτουργία τους στις λεγόµενες Σπάνι&eps