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.
Наименование показателей | Единица измерения | Значение по проекту |
Приемо-передающая абонентская станция | шт. | |
Количество телефонных каналов в системе | канал | |
Работа станции | час | |
Антенная система с АФТ и диаметром зеркала 1,2 м | комплект | |
Высота подъема антенной системы | м | |
Приемо-передающая аппаратура | комплект | |
Тип электропривода | тип | ЭПА-24 |
Кабельные линии связи КМГ-4 (2 кабеля). | км | |
Максимальная потребляемая мощность | кВт | |
Линии электропередачи | км | 0,13 |
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.
Наименование оборудования | Единица измерения | Количество | Стоимость тыс. долл.США | |
Единицы | Общая | |||
Антенная система | Комплект | 2,2 | 2,2 | |
Спутниковый модем | шт. | |||
Малошумящий усилитель (МШУ) | шт. | |||
Усилитель мощности | шт. | |||
Блок преобразования частоты (БПР) | шт. | 3,3 | 3,3 | |
Устройство бесперебойного питания | шт. | |||
Волноводный переключатель | шт. | 1,3 | 7,8 | |
Контейнер | Комплект | |||
Итого | тыс. долл. | − | − | 44,3 |
Тара - упаковка 0,08% | тыс. долл. | − | − | 0,04 |
Наценка снабжения 1,6 % | тыс. долл. | − | − | 0,7 |
Заготовительно-складские расходы 1,2% | тыс. долл. | − | − | 0,6 |
Итого | тыс. долл. | − | − | 45,7 |
Стоимость монтажных работ для установки одной земной станции составляет Кмонт = 5 тыс. долл. Стоимость получения полного пакета разрешительных документов на эксплуатацию спутниковой станции на территории РФ Клиц = 12 тыс. долл.
Стоимость оборудования и общестроительного оборудования с резервом на непредвиденные расходы и затраты, которые составляют 40 % от стоимости технического оборудования, составляют Кобор = 45,7 + 0,4 · 45,7 = 63,98 тыс. долл.
Капитальные затраты на установку одной приемо-передающей ЗС составляют
К1=Кмонт+Клиц+Кобор= 5+12+63,98=80,98 тыс. долл.
Годовой фонд заработной платы (ФЗП) можно определить по формуле:
ФЗП=(Зосн + Здоп + СВ)·12,
где Зосн – основная заработная плата; Здоп – дополнительная заработная плата составляет 10 % от Зосн, СВ – отчисления на страховые взносы составляющие 34 % от (Зосн + Здоп); 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:
Зосн = 5 · 600 = 3 тыс. долл. ; Здоп = 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 + Ээл + А + Эпр ,
где ФЗП – фонд заработной платы (см. выше); ЗИП – расходы на материалы и запасные части; Ээл – оплата электроэнергии; А – амортизационные отчисления; Эпр – 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 (Тосн = 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:
Рпомр = 5кВт · 24 час · 365 = 43800 кВт час.
Ээл = (Тосн · Рпомр) · 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 (Эпр) составляют 20,7% от ФЗП: Эпр = 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:
Эn = 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 (Эаренд) 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 Эаренд_цзс = 50 тыс. долл. в год.
Суммарные годовые эксплуатационные расходы (Э) на систему спутниковой связи составят:
Э = Эп + Эаренд +Эаренд_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 (Эа) в проектируемую систему спутниковой связи определяется по чистой прибыли, которая вычисляется по формуле: Пчист = (1 - 0,24) Пбал (где 0,24 –налог на прибыль). Так как Пбал = Д – Э, то Пчист = (1 – 0,24) (Д - Э).
Эа = Пчист./ К = 0,76 (3363 – 2552,72) / 728,82 = 1,11
Срок окупаемости проектируемой системы спутниковой связи равен Т =
1 / Эа= 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
Наименование показателя | Единица измерения | Величина показателя |
Количество ЗС в системе | стволов | |
Капитальные затраты на ЗС | тыс. долл.США | 80,98 |
Эксплуатационные расходы на ЗС (годовые) | тыс. долл.США | 702,72 |
Количество телефонных каналов в системе | канал | |
Аренда ствола на ИСЗ в год | тыс. долл.США | |
Аренда ЦЗС в год | тыс. долл.США | |
Доходы (годовые) | тыс. долл.США/ год | |
Коэффициент абсолютной эффек-тивности капитальных вложений | 1/год | 1,11 |
Срок окупаемости капитальных вложений | год | 0,9 |
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
Показатель | Радан- МС | Радан- МГ | Ракита- 8М | Радиус | Ком- плекс 5М | Исеть | Радиан -15 |
Диапазон рабочих частот, ГГц | 10,7- 11,7 | 10,7- 11,7 | 7,9- 8,4 | 7,9- 8,4 | 10,7- 11,7 | 14,417- 15,103 | 14,4- 15,35 |
Скорость передачи информации, бит/с | 1,024; 2,048 | 8,448; 34,368 | 8,448; 34,368 | 34,368 | 2,048; 8,448 | (2-8) ´ 2,048 | 2,048 – 34,368 |
Число стволов | 1; 2 | 1; 2 | 1...8 | 1; 2 | 1; 2 | 1; 2 | |
Число ТЛФ каналов в стволе | 15; 30 | 120;480 | 120;480 | 30;120 | (2-8) ´ 30 | 30-480 | |
Потребляемая мощность, Вт | < 100 | <=100 | <=100 | ||||
Пороговый уровень принимаемого сигнала по BER=10"3, дБВт | -92 | -98 | -98 | -114 | -100 | -98 | -110 |
Стоимость оборудования, тыс.руб. ОРС ПРС |
Пример П2.3.2.Технико-экономическое обоснование проекта цифровой радиорелейной линии связи в Республике Коми
Капитальные затраты на создание ЦРРЛ включают: проектные и изыскательские работы; приобретение радиотехнического оборудования; строительно-монтажные работы, которые охватывают собственно строительные работы - возведение различного рода зданий и сооружений, работы по освоению, подготовке и планировке территории застройки, монтаж (сборку и установку) технологического, энергетического и других видов оборудования и прочие затраты.
Затраты на строительство капитальных сооружений сводятся к расходам на сооружение бетонных оснований для антенно-мачтовых конструкций, самих антенных мачт, помещений для ОРС. Для ПРС с выделением каналов радиотехническое оборудование размещается в подземном контейнере вблизи антенно-мачтового устройства. Капитальные затраты определяются для каждого вида станций. Результаты расчетов капитальных затрат проектируемой ЦРРЛ сведены в табл.П2.3.5.
Рассчитаем капитальные затраты на один канало-километр РРЛ:
(где N - количество каналов для проектируемой РРЛ - 480 каналов; L – длина трассы - 87 км);
.
Эксплуатационные расходы - это расходы предприятий на производство продукции, связанные в основном с эксплуатацией оборудования связи. Эксплуатационные расходы включают затраты как живого труда так и общественного труда и показывают, во что обходится данному предприятию производство определенного объема продукции.
Таблица П2.3.5. Структура капитальных затрат проектируемой ЦРРЛ
№ п/п | Наименование расходов | Стоимость (тыс. руб.) | |
ОРС | ПРС | ||
Радиотехническое оборудование 1 станции | |||
Проектные и изыскательские работы для 1 станции | |||
Строительно-монтажные работы 1 станции | |||
Установка и регулировка 1 станции | ПО | ||
Прочие затраты на 1 станцию | |||
Стоимость тары, складские и транспортные расходы на 1 станцию | |||
Количество станций | |||
Итого | |||
Объем капитальных затрат на всю ЦРРЛ: |
Заработная плата производственного штата рассчитывается за год, исходя из требуемой численности работников и должностных окладов (табл. П2.3.6). В состав проектируемой ЦРРЛ входят 2 необслуживаемые (ПРС2 и ПРСЗ) и 2 обслуживаемые станции (ОРС1 и ОРС4), где располагается производственный персонал.
Премиальный фонд составляет 25 % от годовой заработной платы работников основной деятельности: .
Фонд оплаты труда :
Отчисления на социальное страхование составляют 34 % от общего фонда заработной платы, включая сумму премий:
Таблица П2.3.6. Заработная плата сотрудников
№ п/п | Должность | Штатное расписание, чел. | Должностной оклад, тыс. руб. | Сумма, тыс. руб. |
Начальник РРЛ | ||||
Радиоинженер | ||||
Электромонтер | ||||
Итого: за 1 месяц за 1 год | 49 тыс. руб. 588 тыс. руб. |
Расходы на материалы и запасные части составляют около 5% от капитальных затрат:
Затраты на электроэнергию для производственных нужд определяются исходя из потребляемой мощности, графика работы аппаратуры (количество часов работы) и действующих тарифов на электроэнергию по формуле: (где k - тариф за один кВт-час. - 1,9 руб.; 1,06 - коэффициент, учитывающий потребление электроэнергии вспомогательным оборудованием; g - потребляемая мощность технологического оборудования, кВт; t - количество часов работы оборудования в год - 8760 час.).
Величина амортизационных отчислений начисляется исходя из первоначальной стоимости оборудования связи и норм на амортизацию для данного типа основных фондов. Для аппаратуры радиорелейной линии установлена норма 9,6 %. Тогда величина амортизационных отчислений составит:
Ремонтный фонд положим в размере 2 % от общей стоимости оборудования:
Прочие расходы определяем укрупненно в размере 58,9 % от фонда оплаты труда и прибавляем величину ремонтного фонда, т.е.
Управленческие и эксплуатационно-хозяйственные расходы условно принимаем на уровне 2 % от общей суммы эксплуатационных расходов.
Результаты расчетов всех статей эксплуатационных затрат сведем в смету затрат (табл. П2.3.7).
Рассчитаем эксплуатационные расходы на один канало-километр:
Эксплуатационные расходы на канало-километр РРЛ соизмеримы с соответствующим показателем аналогичных ЦРРЛ.
Для определения доходов от услуг связи следует учитывать, что проектируемая ЦРРЛ рассчитывается на 1100 пользователей, которым будут предоставляться следующие услуги: местная телефонная связь; междугородная и международная телефонная связь; передача данных и телематические услуги (последними услугами будут пользоваться около 3 % абонентов – 30 человек).
Таблица П2.3.7. Смета эксплуатационных затрат
№п/п | Наименование статей | Сумма затрат, тыс. руб. |
Фонд оплаты труда | ||
Отчисления на социальное страхование | 2249,9 | |
Материальные затраты | ||
Затраты на электроэнергию | 4,8 | |
Амортизационные отчисления | 160,5 | |
Управленческие и эксплуатационно-хозяйственные расходы | ||
Прочие расходы | ||
Итого | 1849,2 |
Получение доходов от ЦРРЛ происходит в два этапа: в течение 1-го года после сдачи ЦРРЛ в эксплуатацию производится подключение абонентов и взимается соответствующая абонентская плата за предоставляемые услуги; в последующие годы взимается только абонентская плата.
Доходы от подключения абонентов рассчитываются на основе числа абонентов и стоимости подключения по формуле: .
Тарифы на подключение и результаты расчетов доходов представлены в табл. П2.3.8.
Тарифы за предоставляемые услуги связи указаны в табл. П2.3.9 и П2.3.10.
Рассчитаем доходы от предоставления услуг телефонной связи за год:
где Di – доходы от предоставления услуг связи абонентам; ti – средняя продолжительность одного соединения (местного, междугородного, международного); ci – стоимость одной минуты соединения (местного, междугородного, международного); Ni – среднее количество соединений в месяц (зависит от количества подключенных абонентов); к – количество месяцев в году.
Для телематических услуг и службы передачи данных расчет доходов проводится по формуле: к,
где D – доходы от предоставления услуг связи абонентам; а – абонентская плата за месяц; N – количество подключенных абонентов; k – количество месяцев в году.
Таблица П2.3.8. Результаты расчета доходов от подключения абонентов
Вид подключения | Стоимость подключения, тыс. руб. | Число абонентов,чел. | Доходы, тыс. руб. |
Телефон | 1,5 | ||
Оборудование для телематических услуг | 0,7 | ||
Оборудование для передачи данных | 0,7 | ||
Итого |
Таблица П2.3.9. Тарифы на услуги телефонной связи
Вид телефонной связи | Средняя длительность 1 соединения, мин. | Тариф за 1 мин. соединения, руб. | Среднее количество соединений одного абонента в месяц |
Местная | 4,2 | 0,2 | |
Междугородная | 3,5 | ||
Международная: СНГ, Европа, США | 3,0 | ||
Международная: Азия и др. страны | 3,0 |
Таблица П2.3.10. Тарифы службы передачи данных и телематических услуг
Вид связи | Абонентская плата в месяц, руб. |
Передача данных | |
Телематические услуги |
Результаты расчетов доходов от услуг связи представлены в табл. П2.3.11.
Таблица П2.3.11. Результаты расчета доходов за предоставляемые услуги связи
Вид связи | Доходы от услуг за год, тыс. руб. |
Местная | 997,9 |
Междугородная | 138,6 |
Международная: СНГ, Европа, США | 158,4 |
Продолжение таблицы П2.3.11.
Международная: Азия и др. страны | 316,8 |
Передача данных | |
Телематические услуги | |
Итого: | 1683,7 |
Таким образом, за первый год эксплуатации ЦРРЛ суммарные доходы будут равны:
.
Коэффициент эффективности капитальных затрат на организацию ЦРРЛ определяется по отношению прибыли как разницы между доходами и эксплуатационными расходами реализации ЦРРЛ к капитальным затратам на ее строительство.
Прибыль равна С учетом налога на прибыль, составляющим 24 %, прибыль составляет
Коэффициент абсолютной эффективности и срок окупаемости равны:
;
=
.
Определим рентабельность затрат за 1-й год эксплуатации ЦРРЛ:
.
Результаты расчета показателей эффективности проектирования ЦРРЛ приведены в табл. П2.3.12. Технико-экономические расчеты показали, что проектируемая ЦРРЛ полностью окупится уже через 3,4 года, что соответствует мировой практике инвестирования. Востребованный пользователями объем услуг и их невысокие тарифы позволят в дальнейшем значительно увеличить количество абонентов, обслуживаемых ЦРРЛ, а следовательно, и прибыль. Таким образом, можно говорить об экономической целесообразности проектирования цифровой радиорелейной линии.
Таблица П2.3.12. Показатели эффективности проектирования ЦРРЛ