В рубрику "Практикум" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В настоящее время число пользователей фиксированного широкополосного Интернета в мире достигло 500 млн человек и продолжает расти на 11% в год (данные Broadband Forum, Гонконг, сентябрь 2010г.). Объемы информационных потоков в сети растут экспоненциальными темпами. Самая высокая средняя скорость доступа к Интернету в Южной Корее -16,6 Мбит/с (для сравнения: в России - 2,6 Мбит/с). Но и этого уже мало. Правительство Южной Кореи планирует реализовать к 2012 г. Национальную программу по развитию скоростного широкополосного доступа и обеспечить каждого пользователя скоростью до 1 Гбит/с. Аналогичные планы, например, в США - программа 100 Squared. Цель - обеспечить жителей страны доступом в сеть со скоростью до 100 Мбит/с.
В России в настоящее время, по данным Фонда общественного мнения (ФОМ), 44 млн пользователей Интернета. По данным же Internet World Stats - около 60 млн. Но лишь в 8 регионах проникновение достигло 50% и более (средний показатель 38%, для сравнения: в Германии - 79%). Поэтому вести речь о 100 Мбит/с в каждую квартиру/дом для нашей страны на текущий момент нереально. Необходимо в первую очередь решить тактическую задачу - предоставить всем жителям страны доступ в сеть, то есть решить проблему цифрового неравенства. Эта проблема усложняется не только наличием обширных территорий и труднодоступных регионов, где прокладка наземных сетей связи очень дорога или физически невозможна (например, районы с вечной мерзлотой), но и низкой платежеспособностью населения. Более того, распределение плотности населения на территории России, то есть потенциальных абонентов, крайне неравномерно (не менее 30% территории России имеет плотность населения менее 1 человека на км2).
Спутниковая связь - один из самых эффективных способов решения задачи организации вещания и связи, в том числе и доступа в Интернет, на таких территориях. До недавнего времени коммерческие спутниковые системы связи были доступны исключительно среднему и крупному бизнесу. Появление спутниковых систем массового обслуживания в Ка-диапазоне принципиально расширяет круг пользователей.
Обратимся к мировому опыту. Количество абонентов - физических лиц и небольших компаний - у американских операторов, предоставляющих подобные услуги через спутник, постоянно растет и насчитывает в 2010 г. около 500 тыс. абонентов в сети HughesNet и более 400 тыс. у WildBlue. Такие системы уже в полной мере можно отнести к системам массового обслуживания, а проектируемые системы уже рассчитаны на миллионы пользователей.
Стоит отметить, что ресурс действующих сетей у операторов HughesNet и WildBlue практически исчерпан в регионах с высокой плотностью населения, то есть услуга пользуется спросом и конкурентоспособна. Соответственно планы у операторов очень серьезные. ViaSat (приобрел оператора WildBlue в этом году) планирует запустить спутник Viasat-1 (заявляемая пропускная способность 130 Гбит/с) в 2011 г. и предоставлять абонентам скорости 8-15 Мбит/с. Hughes планирует в 2012 г. запустить спутник Jupiter (заявляемая пропускная способность около 100 Гбит/с) и предоставлять абонентам скорости до 20 Мбит/с. Эти тенденции позиционируют спутниковую связь в Ка-диапазоне как одно из перспективных и массовых средств доступа в Интернет.
Конкуренция здесь высокая и в перспективе будет повышаться, например за счет создания наземных высокоскоростных сетей 4G, которые частично затронут потенциальную платежеспособную абонентскую базу спутниковых сетей Ка в регионах, прилегающих к мегаполисам.
Спутниковые системы связи впервые за свою историю покусились на нишу, которую всегда занимали другие технологии. Соответственно степень конкуренции со стороны наземных технологий очень высока. Очевидно, что в мегаполисах спутниковые системы ШПД будут скорее экзотикой, а вот уже сразу за границами мегаполисов развернется конкуренция. Не секрет, что, например, в России цифровое неравенство наступает сразу (или почти сразу) за МКАД или границами Санкт-Петербурга и других больших городов.
Рассмотрим вкратце технико-экономические параметры и планы операторов, продвигающих "технологию-конкурента" - LTE/WiMAX. Первая LTE-сеть была запущена в Стокгольме в декабре 2009 г. оператором Telia Sonera, сейчас услугами оператора можно воспользоваться в Норвегии (Осло) и Финляндии (Турку). В планах компании - развернуть сеть в 25 городах Швеции, 4 городах Норвегии, в Дании и странах Балтии. В Японии в декабре нынешнего года оператор NTT DoCoMo запустит аналогичную сеть (Токио, Осака, Нагойя). Оператор затратил порядка $430 млн. В планах - развернуть сеть на всей территории Японии (необходимы инвестиции в размере $3,3 млрд). В США до конца этого года Verizon запустит LTE-сеть (38 городов, более 60 аэропортов). К 2013 г. сеть планируется сделать общенациональной. Сравнительные показатели технико-экономических параметров сетей 4G, действующих сегодня и только начинающих работать, представлены в табл. 1.
С развитием технологий стоимость трафика будет снижаться и в конечном счете придет к существующим тарифам на проводной Интернет.
Но вернемся к России. В 2010 г. Министерством связи и массовых коммуникаций утвержден системный проект создания РСС-ВСД (Российская спутниковая система высокоскоростного доступа) в Ка-диапазоне. По-видимому, одной из основных проблем реализации РСС-ВСД, судя по опубликованным материалам [www.i-russia.ru], следует считать проблему достижения высокой технико-экономической эффективности проекта в условиях России и конкурентоспособность предоставляемых на ее основе услуг.
Процесс предоставления оператором услуг связи сопряжен с обеспечением экономической эффективности функционирования системы с целью достижения минимального срока окупаемости начальных затрат и максимальной прибыли. Очевидно, что эти вопросы должны решаться как при ее проектировании, создании, так и в процессе ее наращивания (развертывания) и эксплуатации.
Для анализа экономической эффективности системы необходимо определить ее технико-экономическую модель, которая позволит дать объективную оценку предлагаемым техническим и организационным решениям (в том числе в области тарифной политики) на основе критерия минимизации себестоимости услуги связи при условии обеспечения заданного качества услуги. В данном случае типовое построение спутниковой системы массового обслуживания предусматривает организацию космического сегмента на основе многолучевого спутника. Земной сегмент развертывается на основе нескольких центральных станций, к каждой из которых приписано определенное число абонентских лучей спутника. Абонентский сегмент состоит из однотипных групп У$АТ-станций, и работа каждой такой группы поддерживается соответствующей центральной станцией.
Детально с моделью можно ознакомиться в журнале "Технологии и средства связи" № 4, 2008. Исходная модель предполагает не многолучевое, а традиционное формирование рабочей зоны и традиционное построение интерактивной VSAT-сети типа "звезда". Однако очевидно, что эта модель может быть адаптирована и вполне приемлема для данного случая с использованием многолучевой технологии. Для этого все оценки будем проводить применительно к одному лучу спутника, то есть все затраты следует отнести к одному лучу пропорционально их числу на спутнике (с учетом числа лучей, сопряженных с ЦС). На первом этапе будем предполагать, что все лучи идентичны по своей пропускной способности.
Очевидно, что сама задача является многопараметрической, для которой характерна зависимость результата от множества технических и экономических параметров. Попытка учесть все и сразу не приведет к успеху, поэтому следует задать общие исходные данные, их граничные значения и граничные условия.
В соответствии с материалами Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России от 28 октября 2009 г. № 5, скорость прямого канала, предоставляемого абоненту, должна быть не ниже 512 кбит/с. Цена абонентской станции -8000 руб., а цена 1 Гб - 50 руб.[ http://minkomsvjaz.ru/news/xPa-ges/entry.10589.html]. Будем учитывать и данные, представленные в докладах ФГУП ГПКС и ФГУП НИИР [ http://www.i-russia.ru/space/news/1317 - презентация к докладу Ю.В. Прохорова от 07.09.2010 г.; http://www.i-russia.ru/spa-ce/news/1748 - презентация к докладу В.В. Бутенко от 18.10.2010 г.].
Примем срок окупаемости 5 лет. На рис. 1 представлена зависимость, позволяющая оценить, сколько нужно вложить капитальных затрат при различном количестве абонентов и разных темпах развертывания сети, которые окупятся через 5 лет (с учетом средних значений исходных данных табл. 2).
Срок окупаемости также сильно зависит от разницы между закупочной стоимостью абонентского оборудования и конечной ценой для абонента (не входят в капитальные затраты). Здесь и в дальнейшем в статье принято, что оператор дотирует половину стоимости оборудования. Как следует из рис. 1, темп развертывания существенно влияет на окупаемые капитальные затраты.
Важно отметить, что срок окупаемости в 5 лет для фиксированных капитальных затрат при различных по можно достичь при двух значениях числа абонентов в луче N1 и N2. При небольшом N1 (tp мал) сеть быстро выходит на максимальное получение дохода от абонентской платы, а при значении числа абонентов N2 прибыль максимизируется за счет увеличения числа абонентов. Из рисунка также видно, что всегда найдется и оптимальное число абонентов, которое необходимо набрать для окупаемости сети в заданный срок. Результат аналогичного расчета для срока окупаемости в 7 лет приведен на рис. 2.
Для полноты анализа оценим эксплуатационные затраты в период развертывания (при различных темпах развертывания сети) и после развертывания сети - в месяц в зависимости от абонентской базы (рис. 3 и 4 с учетом средних значений исходных данных табл. 2). Использование моделирования позволяет выявить различные взаимосвязи параметров и определить чувствительность конечного результата к изменению параметров модели.
Например, в табл. 3 представлены нормированные затраты по различным известным спутниковым системам массового доступа. На основе этих параметров с использованием данной модели можно оценить взаимосвязь сроков окупаемости и числа абонентов в луче. На рис. 5 приведена зависимость для действующей системы на основе спутника WildBlue-1 и проектируемых систем. Высокие сроки окупаемости для системы на основе WildBlue-1, по-видимому, связаны с тем, что это был первый целевой спутник, созданный для спутниковой системы массового обслуживания в Ка-диапазоне, и имели место повышенные затраты на его создание.
Из представленных оценок следует, что для окупаемости создаваемых систем в пределах 5-7 лет необходимо набрать 25-40 тыс. абонентов (рис. 5). Причем увеличение капитальных затрат в 1,5-2 раза приводит к увеличению срока окупаемости на 30-35%. Из рис. 5 видно, что есть оптимальное значение количества абонентов для срока окупаемости.
При увеличении количества абонентов выше этого значения срок окупаемости не снижается, а медленно увеличивается, так как при заданном темпе развертывания период развертывания увеличивается. Однако при проведении обозначенных выше оценок остается вопрос о возможности набора требуемого числа абонентов в каждом луче и возможности обеспечить качество услуги этим абонентам. В конечном счете достижение качества услуги сводится к возможности физической реализуемости луча с требуемой рабочей полосой.
После проведения предварительных оценок, в основном экономического характера, модель предусматривает оценку требуемой рабочей полосы в луче в зависимости от числа абонентов.
Остановимся более подробно на оценке полосы, требуемой в прямом канале. В качестве исходных данных следует задать граничные значения для сигнально-кодовых конструкций, эффективности использования полосы частот канала и активности работы абонентов (табл. 4).
Допустим, что расчет проводится при максимально достижимых энергетических параметрах для условий "ясного неба" при работе абонентов с антеннами примерно 0,7 м (обычный размер для действующих систем). В табл. 5 принята сигнально-кодовая конструкция, предельная по энергетике в прямом канале для лучей с шириной 0,4-0,7 градуса. Значение К1 определяется применяемыми протоколами в сети. Оператор может принять различные значения коэффициента переподписки К2 (отметим, что однозначного метода расчета для подобных сетей нет).
В настоящее время большинство абонентов в России используют Интернет для серфинга, просмотра почты, ведения блогов (то есть являются "легкими" пользователями), и с учетом того, что средняя скорость в России (за исключением Москвы и Санкт-Петербурга) составляет 1,1 Мбит/с [ www.ufacity.info/inter-net_day/2010/statistics.php ], оценим необходимую рабочую полосу частот луча AF для обеспечения абонентов средней скоростью до 1 Мбит/с в прямом канале при различных коэффициентах переподписки:
ΔF = (Rd•N•BK•(Roll-off + 1)•K2)/(M•FEC•K1•1000).
Результаты моделирования такой ситуации представлены на рис. 6. Далее следует ответить на вопрос: реализуема ли физически требуемая полоса частот в луче для требуемого числа абонентов в луче?
Ответ на этот вопрос требует уже перехода к реальному проектированию системы, и если реализация невозможна, то следует вернуться к экономическим оценкам.
Системы спутниковой связи в "широком" Ка-диапазоне для предоставления доступа в Интернет - один из методов решения проблемы цифрового неравенства в России. Мировой опыт показывает целесообразность создания таких систем. У государства нет достаточных средств для реализации РСС-ВСД массового обслуживания абонентов. Соответственно необходимо привлекать частные инвестиции. И сразу же остро встает вопрос о сроке окупаемости подобных систем. Важно отметить, что срок окупаемости должен быть в пределах 5-7 лет, и хотя срок активного существования спутника около 15 лет, но его надежность далека от 1. А инвесторы заинтересованы не только в окупаемости проекта, но и в получении максимальной прибыли. Важный аспект: так как это системы массового обслуживания населения, то необходимо изначально продумать вопрос резервирования космического сегмента системы. При выходе из строя космического аппарата огромное количество пользователей останется "у разбитого корыта". Данная модель позволяет определить различные взаимосвязи между технико-экономическими параметрами и ответить на вопрос, насколько допустимо увеличивать единовременные затраты на проект для достижения его окупаемости за заданный период. Представленные выше оценки показывают, что увеличение единовременных затрат вдвое приводит к увеличению срока окупаемости проекта примерно на 30-35% при правильном выборе исходных данных. Это одна из важных особенностей систем массового обслуживания.
Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2011
Посещений: 6913
Автор
| |||
В рубрику "Практикум" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
