Выбор типа оптического волокна по экономическим критериям в условиях неопределенности

ВЫБОР ТИПА ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА ПО ЭКОНОМИЧЕСКИМ КРИТЕРИЯМ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

В настоящее время любые решения связанные с проектированием волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) принимаются по итогам оценки их экономической эффективности. При этом очень редко удается осуществить оптимального проектирования и найти наиболее эффективное решение проектных задач. Оценка проектов ВОЛС, подверженных влиянию различных факторов, учет неопределенности и, как следствие, их экономическая эффективность, напрямую зависят от выбора математической модели. Правильное обоснование и правильный выбор математической модели позволяет не только обеспечить приемлемую формализацию неопределенности, но также позволяет принимать оптимальные решения при управлении реальными инвестиционными процессами. Сегодня существует большое количество моделей, которые позволяют проводить анализ проектов, оценивать их экономическую эффективность и принимать обоснованные решения в детерминированных условиях. Несколько хуже обстоят дела с оценкой экономической эффективности проектов в условиях неопределенности. Как известно, существует вероятностная и интервальная неопределенности. Рассматривается интервальная неопределенность роста объема передаваемой информации по ВОЛС. Показана практическая целесообразность применения математической модели на базе критерия Гурвица. Исследуется возможность применения на линии связи большой протяженности оптических кабелей со стандартными одномодовыми оптическими волокнами (ОВ) по рекомендации G.652 и одномодовыми ОВ со смещенной ненулевой дисперсией по рекомендациям G.655 и G.656. При выборе типа волокон предлагается использовать интегральный экономический показатель чистой текущей стоимости (NPV). Предложена методика выбора типа ОВ и представлены результаты расчетов.

Сиднев Сергей Анатольевич,

к.т.н., доцент кафедры менеджмента, МТУСИ,

Москва, Россия,

sidnevl00@yandex.ru

Царенко Владимир Анатольевич,

аспирант кафедры менеджмента, МТУСИ,

Москва, Россия,

vtsarenko@mail.ru

Ключевые слова: ВОЛС, объем передаваемой информации, показатель чистой текущей стоимости (ЫРУ), неопределенность, ожидаемый экономический эффект.

Для цитирования:

Сиднее С.А., Царенко В.А.. Выбор типа оптического волокна по экономическим критериям в условиях неопределенности // Т-Сотт: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. - Том 9. - №9. - С. 68-171.

For citation:

Sidnev S.A., Tsarenko V.A. The choice of the type of optical fiber according to economic criteria in the conditions of uncertainty. T-Comm. 2015. Vol 9. No.9, pp. 68-71. (in Russian).

T-Comm ^м 9. #9-2015

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 быстроменяющемуся рынку. Согласно данным [2] ежегодный мировой прирост "требований широкой полосы" составляет 40-100 % в год.

Как известно, главным элементом (направляющей средой) оптических кабелей, а значит и всей сети в целом, являются кварцевые оптические волокна (ОВ). Главным параметром, ограничивающим скорость передачи информации, а, следовательно, и "требований широкой полосы" является наличие дисперсии.

Наращивания пропускной способности возможно за счет прокладки новых ОК (что является наиболее затратным способом и далее не будет рассматриваться) или замены оборудования на более высокоскоростную систему передачи данных.

Сегодня на российском рынке предлагается несколько типов ОВ, каждое из которых имеют свои особенности.

Наиболее простыми и часто применяемыми на сетях дапьней связи являются стандартные ОВ, изготовленные по рекомендациям МСЭ-Т С.652. Они присутствуют в производственных программах практически всех известных производителей оптических волокон.

Другой тип вопокна - это вопокна с ненупевой смещенной дисперсией, изготовленные по рекомендациям 0.655 и С.656. Они производятся в меньшем количестве и ограниченным кругом производителей, что отражается и на их стоимости.

Наличие оптических компенсаторов на пиниях связи позвопяет в значитепьной степени снизить хроматическую дисперсию для обоих типов ОВ. Однако в первом случае (испопьзуется стандартное волокно), при переходе на более высокоскоростные системы передачи (от 10 Гбит/с и выше), потребуется дополнительная компенсация дисперсии ОВ, что в свою очередь требует дополнительных капитальных вложений. Во втором случае (применение ОК с волокном типа С.655 или С.656), будем считать, что компенсации дисперсии не потребуется.

Рассчитать экономическую эффективность решения по первому случаю можно по формуле [3]:

мру, =У-

ы

-к, -

к,

к.

Экономическая эффективность решения для второго случая рассчитывается по следующей формуле:

(1+г)'

у

(1+г) 1 * (1+г/

где А, - амортизационные отчисления за ¡-й год для второго варианта; А, - прирост амортизационных отчислений после внедрения новой СП в ¡-й (1 ¡) год дпя второго варианта; Ко - дополнительные капитальные затраты за счет применения более дорогих оптических волокон.

В работе [3] выбор наиболее предпочтительного варианта предлагается делать исходя из результатов сравнения двух возможных вариантов по формуле:

ДМРУ = ЫРУ2-иРУ|,

После соответствующих преобразований получаем:

ы

1сле соответствующих преооразов

_^НП

(1 + г)1 (1 + г); ~ (1+гУ

Значения Ко можно представить спедующим образом ДК0={т-1)УС0ВЬ,

где I. - длина ВОЯС; т С„. - стоимость одного километра ОВ по рекомендациям С.655 ипи С.656 (т > I); V - количество вопокон в оптическом кабепе.

Величина капитальных затрат на компенсацию определяется по формуле:

К комп — к • V  С КОМП • Ь,

где Ь - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и монтаж компенсаторов; к - количество пунктов компенсации на ВОЛС; С_омп - стоимость одного компенсирующего устройства.

Выражение (4) можно преобразовать, суммируя члены геометрической прогрессии, к виду:

1 ]1_дк]1-Щ1лГ1_ ' ]1,

-ДК„ +

К.

(1 + г)-'

] н„нА

м

(1+г)' " (! + /•)' (1+г)У'

где О, - доходы предприятия в ¡-й год; Э, - эксплуатационные расходы (без амортизационных отчислений) в ¡-й год; А, - амортизационные отчисления за ¡-й год для первого варианта; А, - прирост амортизационных отчислений поспе внедрения новой СП в ¡-й (1 ¡) год для первого варианта; Нп - ставка налога на прибыль (в относительных единицах); г - дисконт-фактор; К0 - капитапьные затраты на создание ВОЛС по первому варианту; К, - капитальные затраты на внедрение новой СП в ¡-ом году; К_ - капитальные затраты на компенсацию хроматической дисперсии ОВ категории С.652.

{1+гГ,

где НА - норма амортизации.

Основная неопредепенность в данном случае заключается в значениях годового прироста трафика. При росте трафика на 40% в год несложно оценить, что менее чем через 7 лет (с, = 7) потребуются системы передачи с необходимой производительностью на порядок выше удов-петворяющих нас в современных условиях. При росте трафика в 100% такое случится по прошествии трех с не-бопьшим лет (т, = 3).

В нашем случае непьзя испопьзовать подходы дпя вероятностной неопределенности, так как из-за отсутствия необходимой информации определить вероятности наступления рассматриваемых сценариев роста трафика не представляется возможным, В такой ситуации необходимо использовать подходы для интервальной неопредепенно-сти, такие, например, как критерий Гурвица [I, 4, 5]:

ЫРУож =иыруга„ +М)ДЫРУт„

где - ожидаемый интеграпьный эффект проекта в

определенном интервале возможных значений этого проекта; МРУт1х- возможный интегральный эффект по перво-

Т-Сотт Уо!.9. #9-2015

му сценарию (^=3); МРУт|п - возможный интегральный эффект по второму сценарию (е2=7); X -норматив для учета неопределенности эффекта (параметр пессимизма-оптимизма), отражает систему предпочтений лица, принимающего решение (ЛПР), в условиях неопределенности и принимает значение от 0 до I.

Возьмем два предельных случая перехода на новую систему передачи. Для первого сценария, при росте трафика в 100% в год, смена оборудования произойдет через три года. Для второго сценария, при росте трафика в 40% в год, оборудование заменят через семь лет. Результаты таких расчетов, для магистрали длиной 1_=1000 км и количеством волокон У=16, представлены на рис. I, где зеленые линии отражают экономический эффект, поученный по первому сценарию; синие - по второму сценарию; красные - значения, полученные по формуле Гурвица (8).

При выборе ОВ для кабеля следует ориентироваться на прямую, полученную по формуле Гурвица (8).

г- 900 — |-

> ¥ ™=г (ймрупы») 1 а

п

к I-

£ - 700 вт т=2

Ж т

0

1

Стоимость волокна (С0>|, у.е.

Рис. 1. Величина возможного эффекта от применения оптического волокна по рекомендациям 6.655/656

Здесь по оси абсцисс отложена стоимость одного километра волокна по рекомендации G.652, по оси ординат откладывается экономический эффект NPV, полученный по формуле (7). При этом представлено два случая:

- первый случай, когда стоимость волокна G.655/656 превышает стоимость стандартного волокна G.652 в два раза {верхние три прямые на графике);

- второй случай, когда превышение соответствующих стоимостей равно 3 (т=3) (нижние три прямые).

Как видно из рисунка в первом случае во всем диапазоне стоимостей ОВ по рекомендации G.652 мы имеем положительные значения NPV, что показывает эффективность применения OB G.655/656. Во втором случае, когда разность стоимостей ОВ равна 3, эффект от применения волокна G.655/656 небольшой или отрицательный (т.е. в случае отрицательного NPV целесообразно использовать стандартные волокна G.652 с последующей компенсацией дисперсии).

Выводы

Выбор оптических волокон для кабелей волоконно-оптических линий связи требуется осуществлять с учетом неопределенности роста трафика.

Предложенная в работе модель (7) позволяет по показателю NPV принимать решения выбора типа оптического волокна для кабелей, применяемых на магистральных волоконно-оптических линиях связи.

Неопределенность роста трафика учитывается с помощью критерия Гурвица (8).

Литература

1. Ёиленский ПЛ., Лившиц ß.H, и Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных проектов: Теория и практика. -4-е изд., перераб. и доп. М: "ДЕЛО" АНХ, 2008. - 1104 с.

2. Маззарез Д., Микилев А.И. Оптические волокна для 400 Гбит/с // Вестник связи. 2014, №4. С. 48-50.

3. Сиднее С.А. Зубилевич АЛ. Применение экономического критерия при выборе одномодовых оптических волокон для ВОЛ С// Век качества. 201 I, №1. - С. 60-61.

4. Цоренко ß.A, Добронравов A.C. Влияние основных факторов неопределенности на ожидаемый эффект инвестиционных проектов в телекоммуникациях // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 201 I, №12, - С. 47-50.

5. Царенко ß.A, Добронравов A.C. Экономический анализ инвестиционного проекта оператора широкополосного доступа в условиях неопределенности // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012, №12. - С. 31 -35.

T-Comm ^м 9. #9-2015

THE CHOICE OF THE TYPE OF OPTICAL FIBER ACCORDING TO ECONOMIC CRITERIA IN THE CONDITIONS OF UNCERTAINTY

Sergey Sydnev, associate Professor of the Management of Moscow Technical University of Communications and Informatics

MTUCI, Moscow, Russia, sidnev100@yandex.ru Vladimir Tsarenko, graduate student of chair of Management of Moscow Technical University of Communications and

Informatics MTUCI, Moscow, Russia, vtsarenko@mail.ru

Abstract

Currently, all decisions related to the design of fiber optic communication lines are accepted on the basis of assessment of their economic efficiency. It is very rarely possible realize the optimal design and find the most effective solution to design problems. Evaluation of projects of fiber optic communication lines, influenced by various factors, ac-counting uncertainty and, consequently, their economic efficiency is directly dependent on the choice of the mathematical model. The correct justification and the right choice of the mathe-matical model can not only provide reasonable formalization of uncertainty, but also allows you to make better decisions in the management of real investment processes. Today there are a large number of models that allow the analysis of projects, evaluate their eco-nomic efficiency and to make informed decisions in deterministic terms. Several worse with the assessment of economic efficiency of projects in the conditions of uncertainty are. As you know, there is probabilistic and interval uncertainty.

This paper considers the interval uncertainty of growth in the volume of information transmitted through fiber optic link. Shown the feasibility of using mathematical models based on the Hurwitz criterion. It is shown that the practical feasibility of a mathematical model based on the criterion of Hurwitz. We investigate the possibility of applying on the communication line of big extent of optical cables with the standard single-mode optical fibers according to the recommendation G.652 and single-mode optical fibers with the displaced nonzero dispersion according to recommendations of G.655 and G.656. When choosing the type of fibers is proposed to use the integrated economic net present value (NPV). The method of selecting the type of optical fiber and presents the results of calculations are proposed.

Keywords: the fiber optic communication lines, the volume of transmitted information, the net present value (NPV), the uncertainty, the expected economic effect.

References

1. Vilensky, P., Livshits, V. and Smolyak, S. Evaluating the effectiveness of investment projects: Theory and practice. 4th ed., Rev. and add. "Delo" 2008, P.1104.

2. Mazzarez D., Mikilev A. Optical fibers for 400 Gbit/s / Vestnik sviazy, 2014, No. 4. pp 48-50.

3. Sidnev, S., Zubilevich, A. The use of economic criteria when choosing of single-mode optical fiber for fiber optic lines / Age of quality, 2011, No. 1. Pp. 60-61.

4. Tsarenko, V., Dobronravov, A. Influence of main factors of uncertainty on expected ef-fect of investment projects in telecommunications / T-Comm, No. 12. 2011. Pp.47-50.

5. Tsarenko, V., Dobronravov, A. The economic analysis of the investment project of the operator broadband access in the conditions of uncertainty / T-Comm, No. 12. 2012. Pp.31-35.