Технико-экономическое обоснование проектов спутниковых систем связи и радиовещания

Идея создания систем спутниковой связи базируется на следующих принципах: промежуточный ретранслятор системы связи размещается на искусственном спутнике Земли (ИСЗ). Спутник движется по достаточно высокой орбите длительное время без затрат энергии на это движение. Энергоснабжение бортового ретранслятора и других систем спутника осуществляется от солнечных батарей, работающих почти все время под лучами Солнца.

На достаточно высокой орбите ИСЗ «видит» очень большую территорию – около одной трети поверхности Земли. Эта особенность позволяет создавать сети связи, включающие огромное число расположенных на обширной площади населенных пунктов с относительно малым трафиком, прокладка наземных линий к которым встречает известные трудности. В нашей стране, особенно в сельских районах, есть множество небольших населенных пунктов, которые разбросаны по всей территории России, плохо обеспечены связью или не имеют ее вообще. Применение спутниковой связи весьма эффективно и помогло бы в короткие сроки решить задачу телефонизации, организовать сеть передачи данных и обеспечить выход в сеть «Интернет».

Стоимость создания спутниковых систем велика. Тем не менее благодаря большому сроку службы ИСЗ (до 14 лет), большому числу радиочастотных стволов на ИСЗ (до 50), большой пропускной способности каждого ствола, малым затратам на управление находящегося на орбите ИСЗ, себестоимость одного канала через ИСЗ оказывается относительно невысокой.

Как показывает мировой опыт, современные глобальные сети чаще всего базируются на технологии VSAT, т.е. на использовании малогабаритных спутниковых терминалов и антенн диаметром от 1,0 до 2,5 м. Этот вид сетей широко распространен во многих странах, но особенно актуальны они в России, где наземная инфраструктура связи не развита на значительной части ее территории. Оптимальным решением для труднодоступных районов считается сочетание магистральных каналов наземной связи и выделенных сетей спутниковой связи (ССС). При этом наиболее рентабельными ССС становятся там, где развертывание наземных сетей экономически нецелесообразно или просто невозможно.

Рассмотрим экономическую эффективность реализации проекта широкополосной мультисервисной системы спутниковой связи для обслуживания территории Дальневосточного региона (население около 3 млн. человек). Применение VSAT-технологий предлагается осуществить на базе стандарта DVB-RCS (Digital Video Broadcast-return channel via satellite). Эта технология с высокой скоростью передачи данных на основе семейства протоколов IP позволяет: организовать качественную видеоконференцию, цифровое ТВ вещание, беспроводной высокоскоростной и надежный доступ в Интернет, дистанционное обучение, удаленное видеонаблюдение, мониторинг и многое другое.

Спутники «Экспресс-AM» представляют следующую серию геостационарных ИСЗ. Они имеют ряд существенных преимуществ перед спутниками старых серий, и в частности увеличенную пропускную способность и коррекцию положения на орбите в двух плоскостях.

При оценке экономической эффективности проектируемой линии следует учитывать только затраты на сооружение ЗС. Земные станции проектируемой системы имеют контейнерное исполнение. Такой вид конструкции ЗС позволяет упростить монтаж станции и отказаться от антенного фундамента. Контейнерная станция полностью комплектуется и настраивается на заводе-изготовителе. После доставки на место она может быть развернута и введена в эксплуатацию в течение нескольких дней.

Так как число абонентских станций мало, то создавать собственную ЦЗС нецелесообразно из-за больших материальных затрат. Поэтому в расчете будет учтена аренда оборудования, расположенного в ЦКС «Хабаровск» (ФГУП «Космическая связь»).

Пример 2.3.1. Технико-экономическое обоснование проекта мультисервисной системы спутниковой связи для обслуживания территории Дальневосточного региона. Технические данные проекта приведены в табл. П2.3.1.

Таблица П2.3.1. Технические данные земной приемо-передающей абонентской станции.

С целью определения капитальных затрат составим смету на приобретение оборудования (табл. П2.3.2) и стоимость монтажных работ.

Таблица П2.3.2. Стоимость оборудования одной ЗС.

Стоимость монтажных работ для установки одной земной станции составляет К_монт = 5 тыс. долл. Стоимость получения полного пакета разрешительных документов на эксплуатацию спутниковой станции на территории РФ К_лиц = 12 тыс. долл.

Стоимость оборудования и общестроительного оборудования с резервом на непредвиденные расходы и затраты, которые составляют 40 % от стоимости технического оборудования, составляют К_обор = 45,7 + 0,4 · 45,7 = 63,98 тыс. долл.

Капитальные затраты на установку одной приемо-передающей ЗС составляют

К₁=К_монт+К_лиц+К_обор= 5+12+63,98=80,98 тыс. долл.

Годовой фонд заработной платы (ФЗП) можно определить по формуле:

ФЗП=(З_осн + З_доп + СВ)·12,

где З_осн – основная заработная плата; З_доп – дополнительная заработная плата составляет 10 % от З_осн, СВ – отчисления на страховые взносы составляющие 34 % от (З_осн + З_доп); 12 – число месяцев в году.

При расчете ФЗП учитываем, что средняя заработная плата обслуживающего персонала станции (5 человек) в расчете на одного человека составляет 600 долларов.

Произведем расчет годового ФЗП для сотрудников одной ЗС:

З_осн = 5 · 600 = 3 тыс. долл.; З_доп = 0,1 · 3 = 0,3 тыс. долл.; СВ = (3 + 0,3) · 0,34 = 1,12 тыс. долл.

ФЗП = (3 + 0,3 + 1,12) · 12 = 53,04 тыс. долл.

Эксплуатационные расходы (Э₁) для одной ЗС определяются по формуле:

Э₁ = ФЗП + ЗИП + Э_эл + А + Э_пр,

где ФЗП – фонд заработной платы (см. выше); ЗИП – расходы на материалы и запасные части; Э_эл – оплата электроэнергии; А – амортизационные отчисления; Э_пр – прочие производственные и транспортные расходы.

Расходы на ЗИП составляют 5 % от стоимости оборудования: ЗИП = 0,05 · 45,7 = 2,29 тыс. долл.

Расходы на электроэнергию рассчитываются на основании потребляемой мощности и тарифа (Т_осн = 0,08 $/кВт час) с учетом коэффициента, отражающего расходы электроэнергии на прочие работы (1,05).

Мощность, потребляемую одной ЗС за год, можно рассчитать по формуле:

Р_помр = 5кВт · 24 час · 365 = 43800 кВт час.

Э_эл = (Т_осн · Р_помр) · 1,05 = (0,08 · 43800) · 1,05 = 3,68 тыс. долл.

Величина годовых амортизационных отчислений определяется исходя из стоимости основных средств и установленных норм амортизации (10 % от K₁):

А = 0,1 · К₁ = 0,1 · 80,98 = 8,1 тыс. долл.

Затраты на прочие производственные и транспортные расходы (Э_пр) составляют 20,7% от ФЗП: Э_пр = ФЗП ·0,207 = 53,04 · 0,207 = 10,97 тыс. долл.

Эксплуатационные расходы для одной ЗС составляют:

Э₁ = 53,04 + 2,29 + 3,68 + 8,1 + 10,97 = 78,08 тыс. долл.

Капитальные затраты для n ЗС (К) составляют:

К = n · К₁ = 9 · 80,98 = 728,82 тыс. долл.

Годовые эксплуатационные расходы для n ЗС равны:

Э_n = n · Э₁ = 9 · 78,08 = 702,72 тыс. долл.

Так как система спутниковой связи организована на основе существующего ИСЗ, то в статью эксплуатационных расходов следует включить арендную плату (Э_аренд) за использование ствола спутника, которая составляет 1800 (включая НДС 20%) тыс. долл. в год.

Кроме девяти АЗС в состав земного сегмента ССС входит ЦЗС. В сетях VSAT с топологией «звезда» ЦЗС сложная и дорогая, оборудованная большой следящей антенной, мощным передатчиком и сложной резервированной аппаратурой. В сетях с небольшим количеством АЗС невыгодно иметь собственную ЦЗС, поэтому, как правило, она арендуется у крупного оператора связи области. В статью эксплуатационных расходов следует включить арендную плату за использование ЦЗС Э_{аренд_цзс} = 50 тыс. долл. в год.

Суммарные годовые эксплуатационные расходы (Э) на систему спутниковой связи составят:

Э = Э_п + Э_аренд +Э_{аренд_цзс} = 702,72+1800+50=2552,72 тыс. долл.

Определим величину доходов (Д) от оказания услуг спутниковой связи. Тариф за предоставление одного телефонного канала на ИСЗ за одну минуту составляет порядка 4 центов. Тогда за один год прибыль от одного телефонного канала за одну минуту составит: Д₁=0,04 · 60 · 24 · 365=21,02 тыс. долл.

Так как в системе организуется 160 каналов, то общие годовые доходы составят: Д = Д₁· 160 = 3363 тыс. долл.

Коэффициент абсолютной экономической эффективности капитальных вложений (Э_а) в проектируемую систему спутниковой связи определяется по чистой прибыли, которая вычисляется по формуле: П_чист = (1 - 0,24) П_бал (где 0,24 –налог на прибыль). Так как П_бал = Д – Э, то П_чист = (1 – 0,24) (Д - Э).

Э_а = П_чист./ К = 0,76 (3363 – 2552,72) / 728,82 = 1,11

Срок окупаемости проектируемой системы спутниковой связи равен Т =

1 / Э_а= 1 / 1,11 = 0,9 года.

Сведем основные экономические показатели системы связи в табл.П2.3.3.

На основе проведенных расчетов можно сделать вывод, что проектируемая система связи является экономически эффективной и быстро окупаемой.

Таблица П2.3.3. Экономические показатели проектируемой системы спутниковой связи

Линии радиорелейной связи - современный и перспективный для дальнейшего развития, способ передачи информации на большие расстояния. Применение радиорелейных линий весьма целесообразно в России, так при необходимости проводить линии связи через необжитые территории дополнительные капиталовложения в развитие инфраструкту­ры вблизи центров передачи/приёма и обработки сигнала минимальны. Немаловажным фактором, также является более низкая цена и простота обслуживания РРЛ по сравнению с системами спутниковой связи. Таким образом, РРЛ несут значительную социальную нагрузку, обеспечивая возможность доступа к информационным ресурсам и телефонии ши­рокому кругу абонентов, для которых другие виды связи (например, выделенная проводная или спутниковая связь) недоступны по экономическим соображениям. Например, в республике Коми использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) или прокладка кабеля не представляются возможным в связи с природными особенностями республики, широким распространением болотной местности.

Как показывает опыт развития линий передачи цифровой информации, радиорелейные, кабельные, оптоволоконные и спутниковые линии связи хотя и конкурируют между собой, но не вытесняют друг друга, а сосуществуют на обширном рынке средств связи. Это объясняется наличием у каждого вида линий характерных особенностей, обуславливающих экономическую целесообразность их применения. К преимуществам радиорелейной связи относятся возможность быстрого развёртывания линий связи с небольшими капитальными затратами и невысокие эксплуатационные расходы.

При проектировании ЦРРЛ принимается во внимание, что целесообразно вместе с аппаратурой поставлять сборную антенную опору, высота которой должна быть ограничена с целью снижения капитальных и эксплуатационных затрат, обеспечения возможности монтажа опор силами местных монтажно-строительных предприятий. Кроме того, необходимо выбрать тип цифровой радиорелейной системы (ЦРРС), которая обеспечит устойчивую работу радиорелейной линии.

В свою очередь устойчивая работа РРЛ обусловлена:

применением диапазона частот, в котором неблагоприятные погодные условия на трассе и гидрометеоры оказывают относительно малое влияние на прохождение радиоволн (с увеличением частоты это влияние возрастает);

использованием цифровых радиосигналов, позволяющих организовать высокую помехоустойчивость линий;

применением высокоэффективных антенно-фидерных устройств и приемопередающей аппаратуры с приемлемыми энергетическими характеристиками.

При выборе типа ЦРРС также надо учитывать удобство обслуживания и надежность аппаратуры, поэтому предпочтительнее выбрать отечественные ЦРРС, так как стоимость радиотехнического оборудования, обслуживание и ремонт иностранных ЦРРС выше стоимости отечественных аналогов.

Сравнение основных технических и экономических показателей для различных вариантов проекта осуществляется с использованием табл. 2.3.4. Одной из лучших на сегодняшний день является радиорелейная система связи "Радиус".

Проектируемая РРЛ является альтернативой использования кабельных линий и ВОЛС, которые неприменимы на данной местности в связи с природными особенностями республики Коми, распространением болотной местности. Она должна обеспечить достаточную надежность связи и меньшие затраты труда на эксплуатацию.

Таблица 2.3.4.Технико-экономические показатели системы радиорелейной связи

Пример П2.3.2. Технико-экономическое обоснование проекта цифровой радиорелейной линии связи в Республике Коми