46
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2012, www.kabel-news.ru
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
В
статье рассматриваются вопросы выбора
типа оптических волокон при проектиро-
вании волоконно-оптических линий связи
(ВОЛС) большой протяжённости. К таким
линиям в первую очередь относятся магистраль-
ные и зоновые ВОЛС. Направляющей средой в
современных оптических кабелях (ОК) являются
кварцевые оптические волокна (ОВ), которые под-
разделяются на одномодовые и многомодовые. На
волоконно-оптических линиях дальней связи при-
меняются исключительно одномодовые ОВ. В пред-
ставленной статье предлагается оценить эконо-
мическую эффективность применения оптических
волокон различных типов в рассматриваемый пери-
од времени. Основным параметром ОВ, ограничи-
вающим скорость передачи информации по ВОЛС,
является дисперсия. В одномодовых ОВ доминирую-
щей является хроматическая дисперсия, величина
которой и определяется типом оптического волокна.
В данной статье исследуется возможность приме-
нения на ВОЛС большой протяжённости оптических
кабелей со стандартными одномодовыми оптиче-
скими волокнами по рекомендации G.652 и одно-
модовыми оптическими волокнами со смещённой
ненулевой дисперсией по рекомендациям G.655 и
G.656. Предлагается использовать интегральный
экономический показатель чистой текущей стои-
мости при выборе типа волокон для оптических
кабелей, предназначенных для междугородных
ВОЛС. Рассмотрен конкретный пример выбора типа
одномодовых оптических волокон на длине ВОЛС
1000 км.
Современный этап развития общества харак-
теризуется высокими темпами роста объёма пере-
даваемой информации. Поэтому вновь строящиеся
линии и сети связи должны создаваться с учётом
последующей адаптации к быстрому и порой мало-
предсказуемому наращиванию пропускной способ-
ности.
Срок эксплуатации оптических кабелей состав-
ляет 25 лет, тогда как систем передачи (СП), рабо-
тающих 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 элемен-
том (направляющей средой) оптических кабелей, а
следовательно, и всей сети в целом. Поэтому при
проектировании волоконно-оптических линий связи
и решении вопросов конкурентоспособности и гиб-
кости сети следует начинать с выбора ОВ.
В настоящее время на российском рынке ОВ
можно выделить две основные категории одномодо-
вых световодов [1]:
• стандартные одномодовые ОВ, изготовленные
по рекомендации G.652, представлены наиболее
широко и присутствуют в производственных про-
граммах почти всех известных производителей;
• одномодовые ОВ с ненулевой смещённой дис-
персией, изготовленные по рекомендациям G.655
и G.656, производятся ограниченным кругом про-
изводителей.
Основополагающее преимущество волокон вто-
рой группы состоит в снижении хроматической дис-
персии на длине волны 1550 нм по сравнению с ОВ
первой категории.
Наличие волоконных компенсаторов на линии
позволяет в значительной степени снизить хрома-
тическую дисперсию для обоих типов ОВ. Однако
для первой категории ОВ требуется в несколько раз
более длинное компенсирующее волокно в модуле
DСМ (Dispersion Compensation Module), чем в соответ-
ствующем модуле компенсации для световодов кате-
горий G.655 и G.656. Из-за этой разницы в первом
случае требуется дополнительное усиление полез-
ного сигнала, что, в свою очередь, требует дополни-
тельных капитальных вложений. Кроме этого, с при-
менением оптических волокон второй группы можно
Экономический показатель —
основа выбора типа волокон
для ВОЛС
Сергей СИДНЕВ, к.т.н., доцент кафедры ОПАБУ МТУСИ,
Александр ЗУБИЛЕВИЧ, к.т.н., доцент кафедры линий связи МТУСИ
47
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2012, www.kabel-news.ru
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
также существенно снизить уровень поляризационно-
модовой дисперсии (РМD) в системе [1].
Таким образом, появляется выбор из двух воз-
можных вариантов использования рассмотренных
типов одномодовых оптических волокон:
• использовать оптические кабели с более дешё-
выми оптическими волокнами по рекомендации
G.652 и тем самым снизить первоначальные капи-
тальные затраты, а при переходе на следующий,
более высокий уровень СП, установить более до-
рогую систему компенсации хроматической дис-
персии;
• применять оптические кабели с волокнами по
рекомендациям G.655 или G.656 и при смене СП
сэкономить на компенсации хроматической дис-
персии.
Выбор предлагается осуществить с помощью
интегрального экономического показателя чистой
текущей стоимости NPV (Net Present Value) [2]. При
этом показатель NPV не следует путать с параме-
тром NVP (Nominal Velocity of Propagation) — скоро-
стью распространения сигнала по витым парам, ко-
торый нормируется в структурированных кабельных
системах относительно скорости света в вакууме и
указывается в процентах или относительных едини-
цах.
Для простоты дальнейшего изложения предпо-
ложим, что на момент ввода в строй СП нового по-
коления, во втором случае, системы компенсации
хроматической дисперсии не потребуется.
Определим NPV за n лет при условии, что в j году
осуществляется переход на новую, более высоко-
скоростную систему передачи, требующую примене-
ния системы компенсации хроматической дисперсии
для ОВ по рекомендации G.652.
В этом случае значение показателя NPV для двух
возможных вариантов выбора ОВ можно предста-
вить следующим образом.
Для первого варианта:
NPV
1
=
i=1
j
{
[(D
i
-
Э
i
-
А
i
)(1 - H
n
)+
А
i
]/(1+d)
i
}
+
+
i=j+1
n
{
[(D
i
-
Э
i
-
А
i
-
А
i
)(1 - H
n
)+
А
i
+
А
i
]/(1+d)
i
}
-
- K
o
- [K
j
/(1+d)
j
]- [K
комп
/(1+d)
j
]+ [K
лик
/(1+d)
п
],
(1)
где
D
i
— доходы предприятия в
i
год;
Э
i
— расходы на производство и реализацию
услуг (без амортизационных отчислений) в
i
год;
А
i
— амортизационные отчисления за
i
год для
первого варианта;
А
i
— приращение амортизационных отчислений
после внедрения новой СП в
i
год для первого вари-
анта;
H
n
— ставка налога на прибыль (в относительных
единицах);
d
— норма дисконта;
K
o
— капитальные затраты на строительство
ВОЛС по первому варианту;
K
j
— капитальные затраты на внедрение новой
системы передачи в
j
году;
K
к
omn
— капитальные затраты на компенсацию
хроматической дисперсии ОВ категории G.652;
К
лик
— ликвидационные денежные потоки в n пе-
риод для первого варианта.
Для второго варианта:
NPV
2
=
i=1
j
{
[(D
i
-
Э
i
-
А
i
*
)(1 - H
n
)+
А
i
*
]/(1+d)
i
}
+
+
i=j+1
n
{
[(D
i
-
Э
i
-
А
i
*
-
А
i
*
)(1 - H
n
)+
А
i
*
+
А
i
*
]/(1+d)
i
}
-
- (K
o
+
K
o
) - [K
j
/(1+d)
j
]+ [K
*
лик
/(1+d)
п
],
(2)
где
А
i
*
— амортизационные отчисления за
i
год
для второго варианта;
А
i
*
— приращение амортизационных отчисле-
ний после внедрения новой СП в
i
год для второго
варианта;
K
*
лик
— ликвидационные денежные потоки в
n
пе-
риод для второго варианта;
K
o
— дополнительные капитальные затраты за
счёт применения более дорогих оптических волокон.
Для выбора наиболее предпочтительного вариан-
та определим значение
NPV =
*
NPV
1
- NPV
2
.
После соответствующих преобразований получа-
ем расчётную формулу:
NPV =
K
o
- [K
комп
/(1+d)
j
]+ [(K
лик
- K
*
лик
)/(1+d)
п
] +
+
i=1
j
{
[Hn(
А
i
-
А
i
*
)]/(1+d)
i
}
+
+
i=j+1
n
{
[H
n
(
А
i
+
А
i
-
А
i
*
-
А
i
*
)]/(1+d)
i
}
.
(3)
Значение
K
o
можно представить следующим об-
разом:
K
o
=
(m - 1)·V·C
o
в
·L
,
где
L
— длина ВОЛС;
C
o
в
— стоимость одного километра оптического
волокна по рекомендации G.652;
m·C
o
в
— стоимость одного километра оптического
волокна по рекомендациям G.655 или G.656 (
m
>1);
V
— количество ОВ в оптическом кабеле.
Формулы (1) и (2) поясняются соответственно
рис. 1 и 2. Здесь качественно представлены основ-
ные притоки и оттоки денежных средств за n лет
существования проекта, включая ликвидационные
денежные потоки.
Значения
CF
i
и
CF
i
*
(cash flow — движение денеж-
ной наличности) определяют сумму чистой прибыли
и амортизационных отчислений в
i
год для первого и
второго вариантов проекта соответственно.
Эти параметры можно выделить из формул (1) и
(2) соответственно. Для
i
года имеем:
CF
i
= (D
i
-
Э
i
-
А
i
)(1 - H
n
) + A
i
.
48
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2012, www.kabel-news.ru
Однако выбор «правильного» ОВ для протяжён-
ных линий является неоднозначной задачей. Произ-
водители предлагают несколько типов ОВ, каждое
из которых имеет те или иные технические и/или
экономические преимущества и особенности. Од-
ним из наиболее эффективных решений в этой об-
ласти является применение кабельных конструкций
с несколькими типами ОВ [3].
На рис. 3 приведены зависимости
NPV
от стои-
мости километра оптического волокна по рекомен-
дации G.652 для различного количества и набора
ОВ в сердечнике кабеля (
V
— количество оптиче-
ских волокон в кабеле; m — коэффициент увели-
чения стоимости ОВ по рекомендациям G. 655 или
G. 656 относительно стоимости стандартного одно-
модового волокна;
V
= 8/8 — количество ОВ по реко-
мендациям G. 652 /G. 655).
При расчётах по формуле (3) длина ВОЛС прини-
малась равной L=1000 км, при этом предполагалось,
что компенсация дисперсии осуществляется через
каждые 100 км, а стоимость одного компенсирую-
щего устройства составляет
К
комп. устр.
= 10 000 у.е.
Таким образом, можно для рассматриваемого
случая определить:
К
комп.
= 9·
V
·К
комп.устр.
h
,
где коэффициент h учитывает затраты на транс-
портировку и монтаж компенсаторов.
Норма амортизации во всех случаях выбрана
Н
а
= 0,04; дисконт-фактор
d
=0,1;
j
=5 лет;
n
=10 лет.
Хотя в заданных условиях экономически выгод-
нее оказались оптические кабели с однотипными
волокнами G.652, кабели с различными типами ОВ
(двумя) имеют преимущество по увеличению гибко-
сти решений перехода на более высокоскоростные
системы передачи.
Таким образом, предлагается использовать
интегральный экономический показатель чистой
текущей стоимости при выборе типа волокон для
оптических кабелей, предназначенных для между-
городных волоконно-оптических линий связи, так
как в ряде случаев наиболее эффективно приме-
нение оптических кабелей с комбинированным сер-
дечником.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.А. Андреев, В.А. Бурдин. Оптические волокна
для оптических сетей связи//Электросвязь, 2003,
№ 11, с. 50—54.
2. К. Уолш. Ключевые показатели менеджмента:
как анализировать, сравнивать и контролировать
данные, определяющие стоимость компании.
Пер. с англ. 2-е изд. — М.: Дело, 2001, 360 с.
3. Д. Маззарез, А.И. Микилев. Выбор оптическо-
го волокна для больших расстояний передачи //
Фотон-Экспресс, 2010, № 8 (88), с. 20—22.
4. А.Л. Зубилевич, В.А. Колесников. К вопросу о вы-
боре оптических волокон // T-Comm, № 8, 2010,
с. 7—9.
Рис. 1. Основные притоки и оттоки денежных
средств для первого варианта
Рис. 2. Основные притоки и оттоки денежных
средств для второго варианта
Рис. 3. Зависимость экономического эффекта
от стоимости оптического волокна по
рекомендации G.652 для различного набора ОВ
в сердечнике кабеля
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
Денежные средс
тва
Денежные средс
тва
n, годы
n, годы
С
ов.
, у.е./км
V = 16
700
600
500
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
V = 8/8
m = 3
m = 2
m = 3
V = 16
V = 4
V = 4
NPV
,
тыс
.
у
.
е
.
Оригинал статьи: Экономический показатель — основа выбора типа волокон для ВОЛС
В статье рассматриваются вопросы выбора типа оптических волокон при проектировании волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) большой протяжённости. К таким линиям в первую очередь относятся магистральные и зоновые ВОЛС.
