CC BY
112
Обобщенный параметр NPV — критерий выбора типа волокон для оптических кабелей
Ключевые слова: оптический кабель (ОК), одномодовые оптические волокна (ОВ), дисперсия одномодовых кварцевых волокон, интегральный экономический показатель чистой текущей стоимости NPVr экономический эффект.
Рассматриваются вопросы выбора типа оптических волокон при проектировании волоконнооптических линий связи (ВОЛС) большой протяженности. К таким линиям в первую очередь относятся магистральные и зоновые ВОЛС. Направляющей средой в современных ОК являются кварцевые оптические волокна, которые подразделяются на одномодовые и многомодовые. На волоконно-оптических линиях дальней связи применяются исключительно одномодовые ОВ. Предлагается оценить экономическую эффективность применения оптических волокон различных типов в рассматриваемый период времени. Основным передаточным параметром ОВ, ограничивающим скорость передачи информации по ВОЛС, является дисперсия. В одномодовых ОВ доминирующей является хроматическая дисперсия, величина которой и определяются типом оптического волокна. Исследуется возможность применения на ВОЛС большой протяженности оптических кабелей со стандартными одномодовыми оптическими волокнами по рекомендации G.652 и одномодовыми оптическими волокнами со смещенной ненулевой дисперсией по рекомендациям G.655 и G.656. Авторами предлагается использовать интегральный экономический показатель чистой текущей стоимости при выборе типа волокон для оптических кабелей, предназначенных для междугородных ВОЛС. На длине ВОЛС 1000 км рассмотрен конкретный пример выбора типа одномодовых оптических волокон.
Сиднев СА,
к.т.н., доцент кафедры ОПАБУ МТУСИ Зубилевич АЛ.,
к.т.н., доцент кафедры Линий связи МТУСИ
Современный этап развития общества характеризуется высокими темпами роста объема передаваемой информации. Поэтому вновь строящиеся линии и сети связи должны создаваться с учетом последующей адаптации к быстрому и порой малопредсказуемому наращиванию пропускной способности.
Срок эксплуатации оптических кабелей составляет 25 лет, тогда как систем передачи (СП), работающим по этим кабелям, в несколько раз меньше. Следовательно ОК будут работать с аппаратурой СП, которая на момент прокладки кабеля и монтажа линии связи ещё не разработана.
Оптические волокна являются главным элементом (направляющей средой) оптических кабелей, а следовательно и всей сети в целом. Поэтому при проектировании волоконнооптических линий связи решать вопросы конкурентоспособности и гибкости сети следует начинать с выбора ОВ.
В настоящее время на Российском рынке ОВ можно выделить две основные категории одномодовых световодов [ 1 ]:
1. Стандартные одномодовые ОВ, изготовленные по рекомендации Э.652, представлены наиболее широко и присутствуют в производственных программах почти всех известных производителей;
2. Одномодовые ОВ с ненулевой смещенной дисперсией, изготовленные по рекомендациям Э.655 и Э.656, производятся ограниченным кругом производителей.
Основополагающее преимущество волокон второй группы состоит в снижении хроматической дисперсии на длине волны 1550 нм по сравнению с ОВ первой категории.
Наличие волоконных компенсаторов на линии позволяет в значительной степени снизить хроматическую дисперсию для обоих типов ОВ. Однако для первой категории ОВ требуется в несколько раз более длинное компенсирующее волокно в модуле ДСМ, чем в соответствующем модуле компенсации для световодов категорий
G.655 и G.656. Из-за этой разницы в первом случае требуется дополнительное усиление полезного сигнала, что в свою очередь требует дополнительных капитальных вложений. Кроме этого, с применением оптических волокон второй группы можно также существенно снизить уровень поляризационно-модовой дисперсии (PMD) в системе [ 1 ].
Таким образом, появляется выбор из двух возможных вариантов использования рассмотренных типов одномодовых оптических волокон:
1) Использовать оптические кабели с более дешевыми оптическими волокнами по рекомендации G.652 и тем самым снизить первоначальные капитальные затраты, а при переходе на следующий, более высокий уровень СП, установить более дорогую систему компенсации хроматической дисперсии;
2) Использовать оптические кабели с волокнами по рекомендациям G.655 или G.656 и при смене СП сэкономить на компенсации хроматической дисперсии.
Выбор предлагается осуществить с помощью интегрального экономического показателя чистой текущей стоимости NPV ( Net Present Value ) [2]. При этом показатель NPV не следует путать с параметром NVP (Nominal Velocity of Propagation) - скорость распространения сигнала по витым парам, который нормируется в структурированных кабельных системах относительно скорости света в вакууме и указывается в процентах или относительных единицах.
Для простоты дальнейшего изложения предположим, что на момент ввода в строй СП нового поколения, во втором случае, системы компенсации хроматической дисперсии не потребуется.
Определим NPV за n лет при условии, что в j-ом году осуществляется переход на новую, более высокоскоростную систему передачи, требующую применения системы компенсации хроматической дисперсии для ОВ по рекомендации G.652.
В этом случае значение показателя NPV для двух возможных вариантов выбора ОВ можно представить следующим образом.
Для первого варианта:
NPV - У (Di - Yi - A0(1 -Hn) + Ai + У (Di - Yi -Ai -AAi)(1 -Hn) + Ai + AAi
1 (1 + ~d) i + -+i (1 + d)i
-K - Kj - K*>- + Кш
0 (1 + d)j (1 + d)j (1 + d)n (1)
где Di — доходы предприятия в ¡-ый год; Э/ — расходы на производство и реализацию услуг (без амортизационных отчислений) в /-ый год; А/ — амортизационные отчисления за ¡-ый год для первого варианта; ДА/ — приращение амортизационных отчислений после внедрения новой СП в ¡-ый год для первого варианта; Нп — ставка налога на прибыль (в относительных единицах); d — норма дисконта; Ко — капитальные затраты на строительство ВОЛС по первому варианту; К/ — капитальные затраты на внедрение новой системы передачи в /-ом году; Ккомп — капитальные затраты на компенсацию хроматической дисперсии ОВ категории Э.652; Клик — остаточные капитальные затраты для
первого варианта.
Для второго варианта:
У (Di- Yi- Ai*)(1 -Hn) + Ai + y (Di - Yi - Af-AAi )(1-Hn) + Ai + AAi
2 -y Л _i_ ,-iY y
- (K0 +AK0) -
(1+dy Kj
(1+d)
(1+d)j (1 + d)n
(2)
ANPV-AK 0 —
(1 + d)j (1 + d)n
Hn (Ai - Ai *) » Hn (Ai +AAi - Ai" - AAi” )
(3)
(1+d) ‘
А/* — амортизационные отчисления за ¡-ый год для второго варианта; ДА/* — приращение амортизационных отчислений после внедрения новой СП в ¡-ый год для второго варианта; К*лик — остаточные капитальные затраты для второго варианта; ДКд — дополнительные капитальные затраты за счет применения более дорогих оптических волокон.
Для выбора наиболее предпочтительного варианта определим значение ДNPV = - NPV2.
После соответствующих преобразований получаем расчетное выражение:
К,,,, К^ - К *
Значение AKo можно представить следующим образом:
AKo - (m -1) ■V ■ Cia ■ L,
где L — длина ВОЛС; Сов — стоимость одного километра оптического волокна по рекомендации G.652; тСов — стоимость одного километра оптического волокна по рекомендациям G.655 или G.656 (т > 1); V — количество ОВ в оптическом кабеле.
Выражения (1), (2) поясняются соответственно рис. 1-2. Здесь качественно представлены основные притоки и оттоки денежных средств за n лет существования проекта, включая остаточные капитальные затраты.
Значения CFj и CF*j (cash flow - движение денежной наличности)
Рис. 2. Основные притоки и оттоки денежных средств для второго варианта
определяют сумму чистой прибыли и амортизационных отчислений в ¡ -ый год для первого и второго вариантов проекта соответственно.
Эти параметры можно выделить из выражений (1) и (2) соответственно. Для ¡-го года имеем:
СТ; = (Ы - Ь - Л1 )(1 - Нп ) + Л1
Однако выбор "правильного" ОВ для протяженных линий является неоднозначной задачей. Производители предлагают несколько типов ОВ, каждое из которых имеет те или иные технические и/или экономические преимущества и особенности. Одним из наиболее эффективных решений в этой области является применение кабельных конструкций с несколькими типами ОВ [3].
На рис. 3 приведены зависимости ДЫРУ от стоимости километра оптического волокна по рекомендации Э.652 для различного количества и набора ОВ в сердечнике кабеля (У — количество оптических волокон в кабеле; т — коэффициент увеличения стоимости ОВ по рекомендациям Э. 655 или Э. 656 относительно стоимости стандартного одномодового волокна; V = 8/8 — количество ОВ по рекомендациям Э. 652 / Э. 655).
При расчетах по выражению (3) длина ВОЛС принималась равной L = 1000 км, при этом предполагалось, что компенсация дисперсии осуществляется через каждые 100 км, а стоимость одного компенсирующего устройства составляет Ккомп устр = 10 000 у.е.
Таким образом, можно для рассматриваемого случая определить:
К = 9 У К Ь,
комп. комп.устр. '
где коэффициент Ь учитывает затраты на транспортировку и монтаж компенсаторов.
Норма амортизации во всех случаях выбрана На = 0,04; дисконт-фактор d = 0,1; / = 5 лет; п = 10 лет.
Хотя в заданных условиях экономически выгоднее оказались оптические кабели с однотипными волокнами Э.652, кабели с
Рис. 3. Зависимости экономического эффекта от стоимости оптического волокна по рекомендации Э.652 для различного набора ОВ в сердечнике кабеля
+
различными типами ОВ (двумя) имеют преимущество по увеличению гибкости решений перехода на более высокоскоростные системы передачи.
Вывод
Предложен экономический критерий выбора типа
одномодового оптического волокна для кабелей, применяемых на магистральных волоконно-оптических линиях связи. Показана эффективность применения оптических кабелей с
комбинированным сердечником.
Литература
1. Андреев ВА, Бурдин В.А. Оптические волокна для оптических сетей связи // Электросвязь. — 2003. — №11. — С.50-54.
2. Уолш К. Ключевые показатели менеджмента: Как анализировать, сравнивать и контролировать данные, определяющие стоимость компании; Пер. с англ.— 2-е изд. — М.: Дело, 2001. — 360с.
3. Маззарез Д, Микилев А.И. Выбор оптического волокна для больших расстояний передачи // Фотон-Экспресс, 2010. — №8 (88). — С.20-22.
4. Зубилевич А.Л., Колесников В.А К вопросу о выборе оптических волокон // Т-Сотт. - Телекоммуникации и транспорт, 2010. — №8. — С.7-9.
THE GENERALIZED PARAMETER NPV - CRITERION OF THE CHOICE OF TYPE OF FIBRES FOR OPTICAL CABLES Sidnev SA, Zubilevich A.L.
Abstract: Questions of a choice of type of optical fibres are considered at designing fiber-optical communication lines (FOCL) the big extent. To such lines first of all concern main FOCL. The directing environment in modern OC are quartz optical fibres which are subdivided on singlemode and multimode. On fiber-optical lines of distant communication are applied exclusively OF In the presented work it is offered to estimate economic efficiency of application of optical fibres of various types during the considered period of time. In the basic transfer parameter singlemode OF limiting speed of transfer of the information on FOCL, the dispersion is. In singlemode OF the chromatic dispersion which size are defined by type of an optical fibre is dominating. In given clause the opportunity of application on FOCL the big extent of optical cables with standard singlemode optical fibres under recommendation G.652 and singlemode optical fibres with the displaced nonzero dispersion under recommendations G.655 and G.656 is investigated. Authors offer to use an integrated economic parameter of pure current cost at a choice of type of fibres for the optical cables intended for FOCL. On length FOCL of 1000 km the concrete example of a choice of type singlemode optical fibres is considered.
Keywords: an optical cable (OC), singlemode optical fibres (OF), a dispersion singlemode quartz fibres, an integrated economic parameter of pure current cost NPV, economic benefit.
