Автор: Роман Подойницын. Рубрики: Беспроводные решения. Опубликовано: Июнь 19th, 2009

ВВЕДЕНИЕ

Проблема последней мили всегда была непростой задачей для связистов и актуальность ее не теряется со временем, а приобретает новые очертания. Некоторое время назад актуальной была задача передачи данных по сетям, созданным для передачи голоса. В настоящее время технологий последней мили появилось предостаточно, и перед любым оператором связи стоит задача выбора технологии, оптимально решающей задачу доставки любого вида трафика своим абонентам. Естественно, универсального решения этой задачи не существует, у каждой технологии есть своя область применения, свои достоинства и недостатки. На выбор того или иного технологического решения влияет множество факторов, в том числе:

— стратегия оператора, целевая аудитория, предлагаемые в настоящее время и планируемые к предоставлению услуги,

— размер инвестиций в развитие сети и срок их окупаемости,

— уже имеющаяся сетевая инфраструктура, ресурсы для ее поддержания в работоспособном состоянии,

— время, необходимое для запуска сети и начала оказания услуг,

— прочие факторы.

У каждого из этих факторов есть свой вес, и решение принимается с учетом всей их совокупности. Однако в сегодняшних условиях на первый план выходят экономические факторы. Во времена финансового кризиса как никогда важной является способность оператора быстро окупить инвестиции, решить ту или иную задачу экономически эффективно. Именно поэтому актуально создание и использование простой и эффективной модели, позволяющей быстро оценить экономические параметры применения технологии. В статье рассмотрена модель на примере сетей беспроводного доступа по технологии WiMAX. Предлагаемая простая методика оценки издержек с незначительными модификациями может быть использована и для других технологий доступа. Прилагаемая динамическая модель позволит самостоятельно рассчитать экономическую целесообразность применения технологий беспроводного доступа с учетом конкретной ситуации.

 

УТОЧНЕНИЕ ЗАДАЧИ

В общем виде, любая сеть доступа состоит из нескольких элементов:

— абонентское оборудование для передачи различных видов данных подключается к точке доступа (хабу, коммутатору, базовой станции) через некую физическую среду (медная пара, коаксиальный кабель, радиоэфир или оптический кабель).

— точка доступа, которая, в свою очередь, тоже подключается к опорной сети, позволяющей обеспечивать соединения «каждый абонент с каждым абонентом».

Технологии, объединенные брендом WiMAX, часто позиционируются как беспроводная альтернатива технологиям проводного доступа DSL. При этом, беспроводный доступ имеет три важных преимущества над проводным:

— позволяет абонентам быть мобильными (даже в случае фиксированного беспроводного доступа абонентское устройство можно просто переместить из одной точки в другу в пределах зоны покрытия сети)

— хотя не отменяет использования проводов, но использует их значительно меньше, а соответственно снижаются издержки на прокладку кабеля, установку кабель-каналов, концентраторовкоммутатороврепитеров и прочего оборудования

— нет необходимости заранее прокладывать кабель к местам концентрации абонентов, поэтому оператор несет меньшую часть издержек до момента подключения абонентов. Структура издержек перераспределяется, доля переменных расходов растет, и издержки на подключение абонентов практически совпадают во времени с началом получения доходов от них.

Теоретически беспроводный доступ является идеальным средством для решения задачи обеспечения доступа на территориях с отсутствием кабельной инфраструктуры и с низкой плотностью абонентов, которая не оправдывает высокие предварительные затраты на прокладку кабеля до каждого абонента. Предлагаемая модель позволит более точно описать область применения технологий беспроводного доступа, найти параметры, при которых они является эффективными для решения задачи последней мили.

 

ВЫБОР МЕТРИКИ (КЛЮЧЕВОГО ПОКАЗАТЕЛЯ)

Как и любой инвестиционный проект, проект создания сети доступа может быть представлен множеством экономических показателей (размер инвестиций, период окупаемости, внутренняя ставка доходности и пр.). Несмотря на кажущуюся полноту и непротиворечивость, множество параметров не облегчает задачу анализа, а усложняет картину, к тому же для человека без специальной финансовой подготовки и опыта в инвестиционном анализе. Для целей экспресс-оценки важно выбрать один или несколько ключевых экономических показателей эффективности проекта создания сети доступа.

 

В качестве такого параметра предлагается использовать стоимость подключения одного потенциального абонента. Значение этого параметра определяется делением размера необходимых капитальных вложений в создание сети на число абонентов, которое возможно обслужить с заданным уровнем качества в данной сети.

_______________________________________________________________________________________________________

Стоимость подключения одного абонента = Капитальные вложения в создание сети / Число потенциальных абонентов сети

_______________________________________________________________________________________________________

Фактически данный параметр означает стоимость доступа оператора к каждому из потенциальных абонентов на данном рынке.

 

Почему предлагается использовать именно параметр стоимости подключения одного абонента?

Его использование позволяет:

— сравнить различные технологии доступа в экономических показателях и выбрать оптимальное, экономически эффективное решение;

— оценить окупаемость инвестиций в создание сети доступа с учетом платежеспособности абонентов в том или ином регионе;

— сопоставить с широко принятым на практике параметром ARPU (средняя выручка на одного абонента) и принять решения по ценообразованию на услуги.

Кроме того, показатель является простым, интуитивно понятным, быстро считается и не исключает использование других показателей на этапе более полной оценки.

 

МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ

 

Предположим, что оператор планирует выход на определенный рынок. В качестве сети доступа рассматривается вариант построения сети фиксированного беспроводного доступа на базе технологии WiMAX (pre-WiMAX). Поскольку доступ фиксированный, то абонентом для оператора будет являться одно домохозяйство. Конечно, внутри домохозяйства может быть несколько потребителей, но они будут подключены одним абонентским устройством и платить по одному счету.

Ключевыми параметрами этого рынка являются:

— плотность населения, ρ

— средний размер домохозяйства, HH

— коэффициент проникновения услуги, PR

— пропускная способность, необходимая одному абоненту, Br

— допустимый коэффициент переподписки, CR.

Ключевыми параметрами технологии беспроводного доступа являются:

— максимальная пропускная способность, B

— максимальная дальность связи, Rмакс

— стоимость базовой станции, Pbs

— стоимость абонентского устройства, Psu.

 

Входные параметры модели в результате расчета определяют значение ключевого показателя экономической эффективности. Суть модели отражена на рисунке.

  model_fig1

 

 

 

 

 

 

 

На основании входных данных рассчитываются промежуточные показатели: число потенциальных абонентов, необходимая им суммарная пропускная способность сети, число базовых станций и число абонентских устройств для подключения абонентов. Суммарная стоимость оборудования определяется сложением стоимости базовых станций и абонентских устройств, эта сумма затем делится на число потенциальных абонентов сети на данном рынке для получения финального показателя.

Стоимость абонентских устройств WiMAX достаточно высока для абонентов и предполагается, что оператор будет субсидировать их стоимость абонентам, поэтому затраты на абонентские устройства относим к затратам оператора.

Стоимость создания сети не исчерпывается стоимостью оборудования, в суммарные затраты необходимо включить работы по строительству и подготовке помещений и антенных опор, затраты на организацию канала привязки базовой станции к опорной сети, получение разрешения на использование радиочастот и прочие затраты. Для учета этих затрат стоимость оборудования базовой станции корректируется на дополнительные затраты по вводу ее в эксплуатацию.

Несколько слов об определении необходимого числа базовых станций. В практике возможно возникновение трех вариантов (показаны на рисунке):

                   

cases_fig2

 

 

 

 

1) Плотность абонентов и их требования к пропускной полосе малы, и число базовых станций определяется полным покрытием заданной территории при максимально возможном радиусе обслуживания базовых станций. Определяющий фактор — возможности технологии по созданию полного покрытия территории обслуживания.

 

2) Плотность абонентов и их требования к пропускной способности сети являются достаточно высокими, и число базовых станций определяется пропускной способностью базовой станции. Размещение базовых станций более плотное по сравнению с первым случаем, они работают на максимальной пропускной способности при небольшом радиусе зоны покрытия. Определяющий фактор — возможности технологии по максимально достижимой пропускной способности базовой станции.

 

3) Плотность абонентов и их требования к пропускной способности сети настолько высоки, что требуется очень плотное размещение базовых станций, при котором не выполняются требования по взаимной электромагнитной совместимости базовых станций. Фактически это означает невозможность решения задачи средствами беспроводного доступа. Определяющий фактор — взаимная интерференция базовых станций. Таким образом, интерференция ограничивает максимально достижимую пропускную способность существующих стандартов беспроводного доступа.

 

Расчет ключевого показателя при разных входных параметрах покажет границы применимости технологий беспроводного доступа, позволит определить условия, при которых их применение является экономически эффективным.

К статье прилагается динамическая модель, которая позволит самостоятельно оценить экономическую целесообразность применения технологий беспроводного доступа по исходным данным, соответствующим Вашей ситуации для анализа.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

 

При моделировании были использованы следующие значения входных параметров модели:

 

Параметр

Значение (интервал значений)

Источник данных/обоснование

Плотность населения От 10 до 140 чел/км2 Данные всероссийской переписи населения
Средний размер домохозяйства 3 человека Данные всероссийской переписи населения
Требуемая пропускная способность на 1 абонента От 0,1 до 5 Мбит/сек Типичные скорости передачи данных, предоставляемые операторами сетей доступа
Пропускная способность базовой станции 180 Мбит/сек Максимальная пропускная способность 6 секторной базовой станции при ширине полосы 20 МГц
Коэффициент переподписки 1 Принят для расчета «худшего случая»,увеличение параметра приведет к уменьшениию стоимости подключения
Радиус зоны обслуживания базовой станции От 1 до 5 км Расчетные и практические данные по дальности связи в современных системах беспроводного доступа
Стоимость базовой станции 80 000 условных единиц Иллюстративные данные, зависят от производителя, конфигурации, должны быть заменены на актуальные при реальном расчете
Стоимость абонентского устройства 200 условных единиц Иллюстративные данные, зависят от производителя и технических характеристик устройств, должны быть заменены на актуальные при реальном расчете

 

 

Проведено моделирование трех наиболее важных с практической точки зрения ситуаций, показывающих основные закономерности изменения стоимости подключения потенциального абонента в зависимости от:

1) плотности населения и планируемого коэффициента проникновения услуги (характеристика рынка)

2) требуемой полосы пропускания на одного абонента (характеристика рынка)

3) радиуса обслуживания базовой станции (характеристика применяемой технологии и требований регуляторов рынка)

Результаты расчета приведены на графиках 1-3.

К статье прилагается динамическая модель, которая позволит самостоятельно оценить экономическую целесообразность применения технологий беспроводного доступа по исходным данным, соответствующим Вашей ситуации для анализа.

 

 graf_1

 

График 1.

 

 

 

 

 

 

При низких плотностях населения определяющим фактором является создание полного покрытия территории, что в пересчете на число абонентов дает высокую стоимость подключения. Чем больше радиус обслуживания базовой станции, тем большее число абонентов она сможет обслужить, и тем меньше стоимость подключения абонента при их низкой плотности. При росте плотности абонентов определяющим фактором становится необходимая пропускная способность, и стоимость подключения абонентов меньше зависит от радиуса зоны обслуживания базовой станции. При дальнейшем росте плотности абонентов и требуемой ими скорости передачи данных — наступает предел возможностей беспроводного доступа, ограниченный требованиями взаимной интерференции, что хорошо видно на следующем графике.

graf_2 

График 2.

 

 

 

 

 

 

Следующей важной с точки зрения практики зависимостью является зависимость от требуемой абонентам скорости доступа. Радиочастотный спектр является ограниченным ресурсом, и даже современные методы обработки радиосигналов не могут сделать полосу пропускания беспроводных систем бесконечной в условиях ограниченного спектра и мощности. Как можно видеть из графика, с ростом требований к пропускной полосе линейно растет стоимость подключения абонента. Эта зависимость меньше проявляет себя в местности с низкой плотностью абонентов, когда определяющим фактором является зона покрытия (плоское плато синего графика). При достижении определенного порога базовые станции должны размещаться так плотно, что перестают удовлетворять условиям взаимной электромагнитной совместимости (обратите внимание на обрывающуюся желтую линию, соответствующую наибольшей плотности абонентов).

graf_3 

 

График 3.

 

 

 

 

 

 

Также немаловажным фактором для операторов являются возможности технологии по дальности обслуживания абонентов, в терминах модели — радиус обслуживания базовой станции. Согласно результатам моделирования, радиус зоны обслуживания базовой станции является особенно важным фактором для территорий с малой плотностью населения. С ростом дальности стоимость подключения быстро уменьшается (обратная квадратичная зависимость). В районах с высокой плотностью населения дальность связи не настолько важна для стоимости подключения абонента, поскольку определяющим фактором является пропускная способность сети.

 

 

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

 

Предложенная модель позволяет провести экспресс-оценку применимости технологий беспроводного доступа в зависимости от характеристик обслуживаемого рынка. Любая технология доступа имеет свои границы применимости, и технологии фиксированный беспроводный доступ является экономически эффективным способом доступа в определенных условиях.

Стоимость подключения одного потенциального абонента, как ключевой параметр, выбранный для оценки сетей фиксированного беспроводного доступа, обладает следующими отличительными особенностями:

1) Зависимость от плотности населения на обслуживаемой территории

При возрастании плотности населения на территории действия сети стоимость подключения одного абонента падает. Предел, к которому стремится стоимость подключения абонента, зависит от требуемой абонентами скорости передачи данных (см.п.2). При достижении определенного предела плотности абонентов, требуемой скорости передачи данных и коэффициента проникновения услуги, современные беспроводные технологии не могут обслужить планируемый рынок, потому что интерференция ограничивает максимально достижимую в них пропускную способность.

2) Зависимость от необходимой пропускной способности в сравнении с проводными сетями

Следует отметить критически важную особенность сетей беспроводного доступа — практически прямая линейная зависимость стоимости подключения абонента от требующейся ему полосы пропускания (скорости доступа). Это сильно контрастирует с современными оптическими сетями доступа. С появлением технологий FTTX стоимость передачи одного бита информации резко упала. В результате, при условии, что кабель уже установлен, добавочная пропускная способность может быть предоставлена абоненту без дополнительных затрат. В беспроводных сетях же, предельная стоимость передачи единицы информации имеет постоянную стоимость.

По данным совместного исследования CSMG/Corning стоимость подключения одного абонента по оптическому кабелю составляет около 2500$ на территориях с нормальной плотностью населения и с 60% уровнем проникновения услуги. Это намного выше, чем полученные в статье оценки стоимости подключения в сети беспроводного доступа.

Поэтому оператор может выбирать, какая модель более приемлема для его бизнеса: высокие первоначальные инвестиции и практически нулевые предельные издержки передачи единицы информации в случае оптического доступа или низкие первоначальные инвестиции и постоянное значение предельных издержек передачи единицы информации в случае беспроводного доступа. К тому же, сети беспроводного доступа имеют предел пропускной способности, ограниченный взаимной интерференцией базовых станций.

3) Зависимость от обеспечиваемой дальности связи

Операторы при планировании сетей часто пытаются получить большую дальность связи. Однако дальность связи является особенно важным фактором только для территорий с малой плотностью населения. В районах с высокой плотностью населения базовые станции должны работать с небольшой дальностью связи и максимальной пропускной способностью

 

Учет этих особенностей экономики сетей беспроводного доступа поможет операторам выбрать оптимальную технологию в зависимости от характеристик рынка, избежать ошибок при оценке бизнес-перспектив того или иного способа доступа к своим абонентам.

 

НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ МОДЕЛИ

Любая модель является лишь инструментом исследования, упрощается за счет предположений и не отражает всей сложных взаимозависимостей, присущих реальному миру. Предложенная модель не лишена недостатков. Однако модель можно использовать для экспресс-оценки сетей беспроводного доступа, позволяющей быстро получить результат, сравнить альтернативные варианты по ряду ключевых показателей, принять предварительное решение, а затем уже более тщательно проработать более короткий список кандидатов. Возможные направления улучшения модели:

— включить операционные затраты для оценки совокупной стоимости владения сетью,

— разделить абонентов на сегменты с различными требованиями к набору услуг и показателям качества обслуживания, получить более точную модель трафика и ценообразования на услуги для разных клиентских сегментов,

— учесть временные и финансовые затраты на получение разрешений на использование радиочастот,

— добавить характеристики территории и радиочастотные параметры оборудования для более точной оценки зоны покрытия и дальности связи.

Статья была опубликована в журнале «ИнформКурьерСвязь», №6 — 2009

Поделиться

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Мы в социальных сетях

Читать ProITClub в TwitterЧитать ProITClub в RSSЧитать ProITClub в п&##1086;чтовой подпискеЧитать ProITClub в Живом ЖурналеЧитать ProITClub в LinkedInЧитать ProITClub в LinkedIn
Вы можете оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.

Есть 11 коммент. к “Прикладная экономика сетей беспроводного доступа”

  1. Роман Морнев:

    Смотрю на это со своей колокольни, т.к. последняя миля в большинстве случаев становилась камнем предкновения для решений Telepresence. Зачастую, даже оптическую последнюю милю протянуть было невозможно. Что может предложить WiMax по скорости и характеристикам канала (задержка, джиттер, потери)?

  2. Роман Подойницын:

    Вопрос, конечно, интересный! Предъявите требования к скорости и характеристикам канала (задержка, джиттер, потери)!
    И какая топология требуется?

    Для соединения «точка-точка», то есть если необходимо подключить терминал Telepresence на некотором удалении от точки присутствия магистрального оператора, можно вполне подобрать беспроводное решение с требуемыми характеристиками.

    В статье же рассматривается применение технологий беспроводного доступа для массового рынка в топологии «точка-многоточка», то есть для множественного доступа абонентов к одному каналу. И цитирую однозначный вывод: «Предельная стоимость передачи единицы информации имеет постоянное значение». То есть за каждый бит(кбит,Мбит)/сек надо заплатить! А «телеприсутствие» — требует широкой полосы пропускания, является bandwidth-intensive приложением. Но вряд ли плотность размещения Telepresence достигла такого значения, что в радиусе нескольких километров есть сразу несколько абонентов! А если достигла — то оптический кабель будет однозначно более верным решением в такой ситуации.

  3. Роман Морнев:

    Давай начнем хотя бы с решения точка-точка. Представим, что одна система CTS-3000 стоит в Москве (с ней все в порядке), а другая система в Мегионе. Это кстати совершенно реальный проект, который сорвался по причине невозможности протянуть в Мегион оптический кабель, там только спутники. Хотя заказчиком была Администрация Мегиона. Так вот, нужен канал 15 Mbps, требования к качеству канала (в одну сторону) следующие:

    Задержка – не более 140 ms
    Jitter – не более 10 ms
    Потери пакетов – не более 0,04 %

    WiMax спасет в таком случае?

  4. Владимир Мешалкин:

    Эх…был я на Сахалине в свое время по проекту, так вот там забавная ситуация случилась, пинги не ходят, а электронная почта ходит.. Долго ломали голову как такое может быть пока не увеличили время ожидания отклика в параметрах ping до 20000 ms. А что вы хотите — канал-то спутниковый….

  5. Роман Морнев:

    Ты видимо давно там был в командировке. Осенью 2007 ТТК проложила оптику через Татарский пролив. Я как раз запускал Telepresence на Сахалине под это событие. Здесь: http://www.ttk.ru/www/nsf/news.nsf/rus/FBB497C54C7CD05FC325735500287B31
    если присмотреться, можно увидеть меня за головами Липатова и Якунина. Я им там кнопку нажимал для установки соединения.

  6. Владимир Мешалкин:

    Да….бритую голову твою видно везде :)
    А был действительно давно, лет 5 назад…

  7. Роман Подойницын:

    На таком расстоянии не обойтись без магистрального оператора. Где была ближайшая к Мегиону точка присутствия оператора, который мог дать канал с требуемыми параметрами?

  8. Роман Морнев:

    В Ханты-Мансийске

  9. Роман Подойницын:

    Расстояние порядка 380 километров по прямой. Поближе нет точки присутствия магистрального оператора?

  10. Роман Морнев:

    К сожалению нет. Именно это и было основной проблемой. Тянуть оптику на такое расстояние дорого даже для администрации нефте-газового городка.

  11. RedHat1993:

    Очень интересен исходник.

Написать комментарий

Вы должны войти чтобы добавить сообщение.