Проблемы обеспечения связью территорий Крайнего Севера и пути их решения на примере Ямало-Ненецкого автономного округа



Ямало-Ненецкий автономный округ (ЯНАО) является одним из важнейших стратегических регионов России. Округ занимает одно из ведущих мест в России по запасам углеводородов, особенно природного газа и нефти . На долю ЯНАО приходится свыше 80 % разведанных запасов природного газа России и 22 % мировых запасов. На территории округа открыто 238 газовых, газоконденсатных, нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений, из которых 100 разрабатывается, а на 138 ведутся разведочные работы. Только за 2021 год добыча газа в ЯНАО составила 617,5 млрд м ³ , что на 13 % больше, чем в 2020 г. Добыча газового конденсата выросла на 16,3 % по сравнению с 2020 г. и составила 27,8 млн т. В 2021 г. в ЯНАО было добыто 36,1 млн т нефти [1]. Вклад ЯНАО в развитие Арктической зоны существенен: доля Ямало-Ненецкого автономного округа в валовом региональном продукте (ВРП) Арктической зоны РФ составляет 53 %; доля автономного округа в объёме инвестиций в основной капитал Арктической зоны 72 %; 1/3 всех проектов из перечня стратегических в Арктической зоне принадлежит Ямалу.

Структура валового регионального продукта ЯНАО согласно данных Росстат 2021 г. на рис. 1 [2].

Рис. 1

Анализируя вклад ЯНАО в экономику России, округ можно назвать одним из ключевых регионов РФ, поэтому вопрос обеспечения нефтегазодобывающих предприятий и населенных пунктов качественными услугами связи также имеет стратегическое значение. Выбор технологии построения сетей связи в условиях Крайнего севера зависит от многих факторов: суровых климатических условий, труднодоступностью к кустам газовых и нефтяных скважин, удаленностью месторождений друг от друга и административных центров, наличием или отсутствием железных и автомобильных дорог, наличием линий электропередач, стоимостью материалов. С учетом этих и других факторов на территории Арктической зоны, в том числе Ямало-Ненецкого автономного округа получили распространение следующие технологии построения транспортной инфраструктуры: радиорелейная связь, волоконно-оптическая и спутниковая связь.

Ниже опишу основные преимущества и недостатки типов связи, получивших распространение на Ямале.

Радиорелейные линии передачи прямой видимости (РРЛ) — это линии, обеспечивающие передачу сигналов электросвязи в открытом пространстве между наземными станциями, расположенными на трассе РРЛ одна относительно другой на расстоянии прямой видимости между антеннами этих станций [3]. Расстояния между соседними станциями (протяженность пролета) зависит от рельефа местности и высоты подъёма антенн. Обычно его выбирают близким или равным расстоянию прямой видимости. Теоретически протяженность пролета примерно 40–70 км при высоте подвеса антенн 60–100 метров. Однако, на практике, учитывая наличие на трассе РРЛ существенных природных препятствий, а также затуханий сигнала из-за климатических особенностей севера (частые осадки в виде дождя, снега, тумана), расстояние пролетов следует выдерживать 20–40 км друг от друга [4].

Радиорелейные линии имеют следующие преимущества : возможность предоставлять интернет в труднодоступные регионы, например, в болотистой местности, условиях вечной мерзлоты; скорость развертывания сетей связи; отсутствие проводов; возможность саморезервирования каналов, а также резервирование оптических сетей во время повреждения кабеля. РРЛ — идеальное решение для организации магистральных каналов связи в сложных географических условиях, значительной удаленности производственных объектов и дефицита времени на строительство и внедрение [5]. Но существуют и недостатки уданной технологии: низкая пропускная способность (максимальная скорость до 10 Гбит/с); сложность и дороговизна строительства в труднодоступной местности; необходимость размещения антенн на высоких сооружениях; сильные затухания сигнала при атмосферных осадках; большие габариты установок и аппаратуры; обязательная эксплуатация высокоподнятых антенн; необходимость применения промежуточной аппаратуры, что сказывается на качестве передачи данных; расположение станций в прямой видимости друг от друга; при отсутствии линий электропередач, использование дизель-генераторов с регулярной поставкой топлива; высокая загрузка радиочастот диапазона до 11 ГГц.

Несмотря на значительный перечень недостатков, РРЛ на сегодняшний день являются оптимальным вариантом обеспечения связью нефтегазодобывающих предприятий. На территории Ямало-Ненецкого АО работают крупнейшие нефтегазовые предприятия России: ЛУКОЙЛ, Газпромнефть, Газпром добыча Ямбург, Новатэк-Таркосаленефтегаз. Добычу нефти и газового конденсата ведут более 30 предприятий, месторождения которых простираются по всему Крайнему северу. Большинство из них получают услуги связи с помощью РРЛ.

Приведу пример кейса по организации связи с помощью радиорелейных линий. Перед компанией стояла задача обеспечить услугами связи одно из месторождений Ямало-Ненецкого АО. Удаленность от ближайшего населенного пункта 120 км на северо-восток. С учетом ландшафта и перепада высот потребовалось установить 4 антенно-мачтовых сооружений (АМС) высотой от 30 до 50 м. Проблемы, возникающие в процессе работы:

1. Отсутствие собственных антенно-мачтовых сооружений (АМС) и дефицит бюджета на их строительство;
2. Удаленность от населенных пунктов;
3. Суровые климатические условия. В холодное время температура опускается до –50 ^о С, что затрудняет установку и обслуживание оборудования;
4. Отсутствие автомобильных дорог.

Варианты решения проблем:

1. Проведение переговоров с другими операторами связи на территории округа и совместное строительство АМС;
2. Сдача в аренду мест на АМС, в первую очередь для базовых станций мобильных операторов;
3. Использование существующих линий электропередач, как опорной инфраструктуры при строительстве линий связи;
4. Использование специального оборудования для работы в условиях низких температур.

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) используются для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Особенностью ВОЛС является передача данных через оптическое волокно с сердечником из стекла или пластика. Снаружи его покрывает оптическая оболочка, которая, отражая свет от краев внутренней части, направляет ее к центру.

По сравнению с электрическими проводными сетями ВОЛС имеют значительно большую пропускную способность, меньшее энергопотребление, высокую помехозащищенность, небольшие габаритно-массовые характеристики оптического волокна. Для волоконно-оптических линий характерны затухания передаваемой энергии, но значительно меньше, чем у радиорелейных сетей и спутниковой связи. Выпускаемое в настоящее время отечественными и зарубежными производителями промышленное оптическое волокно имеет затухание порядка 0,2–0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр. Малое затухание и дисперсия позволяют строить участки ВОЛС без ретрансляции протяженностью до 100 км и более [6].

Преимущества ВОЛС перед проводными (медными) и радиорелейными системами связи: высокая пропускная способность оптического волокна позволяет передавать информацию на высокой скорости, недостижимой для других систем связи; малое затухание сигнала; высокая надёжность оптической среды: оптические волокна не окисляются, не намокают, не подвержены слабому электромагнитному воздействию; оптоволоконные кабели не содержат металла, а значит могут монтироваться на имеющихся линиях электропередачи, что позволяет значительно удешевить прокладку; информационная безопасность — информация по оптическому волокну передаётся «из точки в точку» и подслушать или изменить её можно только путём физического вмешательства в линию передачи; оптоволоконные линии связи долговечны, срок службы волоконно-оптической линии превышает 25 лет; пожаро- и взрывобезопасность при изменении физических и химических параметров; диаметр таких волокон составляет около 100 микрон, что обеспечивает небольшой вес, и соответственно меньшие нагрузки на линии связи.

Недостатки ВОЛС : относительная хрупкость оптического волокна. При сильном изгибании кабеля возможна поломка волокон или их замутнение из-за возникновения микротрещин, поэтому при прокладке кабеля необходимо использовать рекомендации производителя оптического кабеля (где, в частности, нормируется минимально допустимый радиус изгиба); сложность соединения в случае разрыва; сложная технология изготовления, как самого волокна, так и компонентов ВОЛС; относительная дороговизна оптического конечного оборудования [7].

Существует несколько способов прокладки оптического волокна: прокладка оптического кабеля в грунт; методом подвеса на опорах; в защитных полиэтиленовых трубах; под водой; в помещениях, в кабельную канализацию. Выбор метода прокладки зависит от многих факторов: рельефа местности, категории грунта, климатических условий, а также плотности населения.

Пример строительства транспортной инфраструктуры в г. Салехарде Ямало-Ненецкого автономного округа — подключение строящего жилого комплекса к сетям связи местным интернет-провайдером. Этапы выполнения работ:

1. Подготовка адресной программы;
2. Расчет окупаемости строительства;
3. Финансовое планирование, защита бюджета;
4. Поиск подрядчиков (в случае исполнения работ собственными силами, добавляем подготовку проектной, сметной документации, закупку оборудования и материалов);
5. Заключение рамочных договоров;
6. Выполнение работ;
7. Приемка работ и исполнительской документации, подписание актов, постановка на баланс предприятия и занесение в системы учета;
8. Запуск в коммерческую эксплуатацию.

Укладка оптического волокна производилась в кабельную канализацию. Для прокладки кабеля под проезжей частью или другими городскими коммуникациями использовался метод горизонтально-направленного бурения (ГНБ) с диаметром трубы 50 мм. Данная услуга является достаточно дорогостоящей, особенно в северных регионах — 4 тыс руб. за прокладку одного метра погонной трубы. Для сравнения стоимость такой же услуги в центральном регионе России в пять раз дешевле. В связи с коротким строительным периодом (лето на Ямале длится около 50 дней), не удается реализовать за один сезон крупные проекты. Оптическое волокно имеет ограничение по использованию в холодное время года. Прокладка оптического кабеля в грунт должна осуществляться при температуре окружающего воздуха не ниже –10 °С. При более низких температурах (но не ниже –30°С) кабель необходимо выдержать в течение двух суток в отапливаемом помещении и обеспечить его прогрев непосредственно перед прокладкой [8].

Оказывая услуги связи на территории ЯНАО, периодически сталкиваемся с такой проблемой, как повреждение ВОЛС в тундре спецтехникой нефтегазодобывающих предприятий. Устранение аварийной ситуации зачастую осложняется поиском места обрыва кабеля с последующей сваркой оптических волокон. Для обеспечения бесперебойной связи на объектах, оператору рекомендуется иметь резервный канал.

Спутниковая связь (СС) — это один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между земными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными. Принцип функционирования спутниковой связи — сигнал подается от одной из наземных станций на спутник, с которого он ретранслируется на другие объекты в рамках зоны покрытия. Для осуществления связи используются спутниковые системы технологии VSAT (сокр. от англ. Very Small Aperture Terminal) — малая спутниковая станция, то есть терминал спутниковой связи с антенной небольшого размера. В местах постоянного базирования, например, на месторождениях, где не требуется часто перемещать станцию с места на место, используют стационарные VSAT. Для оперативной организации связи в местах чрезвычайных происшествий, внештатных ситуаций или местах проведения аварийных работ используют мобильные VSAT, которые отличаются малым весом и небольшими габаритами. Такое оборудование стоит дороже стационарного.

На сегодняшний день спутниковая связь — оптимальное техническое решение на удаленных и малонаселенных территориях Крайнего Севера, там, где отсутствуют наземные и мобильные каналы связи. Она позволяет обеспечить связью морские суда, кочевья оленеводов, государственные учреждения и добывающие предприятия. С помощью спутниковой связи предоставляется доступ к следующим услугам: интернет, телефония, трансляция видеоконференций, прием теле- и радиопрограмм, передача данных, видеонаблюдения удаленных участков, организация связи между филиалами компании, расположенными в удаленных регионах России [6].

Плюсы использования спутниковой связи в Ямало-Ненецком АО: предоставление связи в удаленных населенных пунктах таких, как с. Мыс Каменный, с. Новый Порт, с. Гыда; покрытие кустов газовых и нефтяных скважин; обеспечение видеонаблюдения на стратегически важных объектах; спутниковая телефонная связь в тундре для кочевых народов севера при отсутствии мобильной; морская и дорожная навигация; использование в геодезии для определения новых точек координат.

Недостатки спутниковой связи: высокая стоимость оборудования; необходимость разрешения на радиопередающее устройство; несовместимость оборудования разных производителей; большие габариты оборудования; задержка распространения сигнала (спутниковому сигналу требуется около 250 мс, с учетом мультиплексирования, коммутации и задержек обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс); влияние солнечной интерференции.

Территория Ямало-Ненецкого АО входит в зону покрытия спутниками «Ямал-401» и «Ямал-402» системы спутниковой связи и вещания ОАО «Газпром космические системы» KU-диапазона. Имея многолетний опыт сотрудничества нашей компании с ОАО «Газпром космические системы», мы успешно реализуем трехсторонние проекты по обеспечению северных территорий услугами связи.

В марте этого года наша компания заключила договор с одной из газодобывающих компаний на предоставление услуг связи вдоль железной дороги, ведущей на завод по переработке сжиженного газа. По задаче необходимо было установить три VSAT на участке с широтой от 68 ^о до 72 ^о и долготой от 68 ^о до 70 ^о , протяженностью 320 км.

Сложности, с которыми столкнулись во время реализации проекта:

1. Получение допусков. В связи с наличием на территории оленьих пастбищ и стратегических объектов, требовалось получить допуски на проведение работ, что потребовало определенное количество времени;
2. Ограниченность транспортной доступности. Единственно доступный транспорт к месту установки оборудования — поезд по закрытой железной дороге один раз в неделю, что потребовало от нас дополнительной проработки маршрута;
3. Подготовка мест установки станций. Так как спутниковая тарелка требует жесткой фиксации, чтобы не нарушить юстировку, необходимо было заранее проработать место крепления антенн. Для этого связались с сотрудниками компании-партнера на каждой точке, запросили фотографии планируемого места установки и выдали техническое задание на предварительную подготовку мест. Когда все было готово (допуски, место установки, настроено предварительно оборудование) технические специалисты компании выехали на место и в течение недели все три VSAT были успешно установлены и работают по сей день.

Для компании реализация этого проекта единоразово принесла более 100 тыс. руб. и ежемесячный платеж клиента от 30 тыс. руб.

Анализируя вклад операторов связи в развитие северных регионов России, могу сказать, что до сих пор неохваченной телекоммуникационной инфраструктурой территорий достаточно много. Отъехав от крупных населенных пунктов, человек оказывается в первобытной среде, отрезанным от цивилизации. Компании, осваивающие арктическую зону, часто сталкиваются с перебоями в работе телематических услуг, длинными сроками устранения аварийных ситуаций, высокой стоимостью, что не может не сказываться на развитии бизнеса. Каждый оператор строит свои линии связи бессистемно, отсутствует резервирование магистральных каналов, высокая стоимость аренды у владельцев этих каналов порой ограничивает операторов в расширении сетей. Для устранения этих и подобных проблем требуется системный подход к развитию телекоммуникаций на Крайнем Севере, полная или частичная компенсация затрат от государства, высококвалифицированный персонал, качественное оборудование, упрощение системы выдачи разрешительной документации и многое другое.

Литература:

1. Neftegas.ru. Салехард, 2 фев — ИА Neftegaz.RU Источник: https://neftegaz.ru/news/dobycha/723520-dobycha-gaza-v-yanao-v-2021-g-vyrosla-na-13-nefti-snizilas-bolee-chem-na-1/
2. Федеральная служба государственной статистики. Уральский федеральный округ. Источник: https://rosstat.gov.ru/folder/510
3. Меганорм. Система нормативных документов. Ведомственные нормы технологического проектирования предприятия радиосвязи, радиовещания и телевидения. Источник: https://meganorm.ru/Data2/1/4294851/4294851292.htm
4. Лео Телеком. Радиорелейные линии связи — общие принципы. https://leo.ru/faq/articles/radioreleynye-linii-svyazi-obshchie-printsipy/
5. Группа компаний «Неман». Радиорелейные линии связи. Источник: https://www.skneman.ru/solutions/texnologicheskie-resheniya/radiorelejnye-linii-svyazi/
6. Вестник Евразийской науки. 2020, № 2, Том 12, Гурлеев И. В. Проблемы и перспективы обеспечения связью добывающих предприятий на Крайнем Севере. Источник: https://cyberleninka.ru/article/n/problemy-i-perspektivy-obespecheniya-svyazyu-dobyvayuschih-predpriyatiy-na-kraynem-severe
7. Википедия. Волоконно-оптическая линия передачи. Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %92 %D0 %BE %D0 %BB %D0 %BE %D0 %BA %D0 %BE %D0 %BD %D0 %BD %D0 %BE- %D0 %BE %D0 %BF %D1 %82 %D0 %B8 %D1 %87 %D0 %B5 %D1 %81 %D0 %BA %D0 %B0 %D1 %8F_ %D0 %BB %D0 %B8 %D0 %BD %D0 %B8 %D1 %8F_ %D0 %BF %D0 %B5 %D1 %80 %D0 %B5 %D0 %B4 %D0 %B0 %D1 %87 %D0 %B8
8. Chip stock. Прокладка оптического кабеля. Способы прокладки оптических кабелей при построении ВОЛС. Источник: https://chipstock.ru/vybor/prokladka-opticheskogo-kabelya.html