Выбор и анализ критерия при планировании линий передачи

Технико-экономические основы организации магистральной и внутризоновой базовых сетей

Основы организаций сетей и предприятий электросвязи

Лекция 5

Базовая сеть (БС) – это совокупность сетевых узлов (СУ), сетевых станций (СС, СК и ВТ) и линий передачи (ЛП), образующая сеть типовых каналов и типовых трактов. Таким образом, техническая база базовой сети состоит из элементов двух типов (систем передачи и линейных сооружений), которые создают типовые каналы и тракты для передачи всех видов сообщений. Сетевые узлы на пересечении линий передачи, в них устанавливается каналообразующая усилительная аппаратура, аппаратура переключения и выделения. В зависимости от назначения СУ делят на три типа:

- территориальные сетевые узлы (ТСУ) располагаются на пересечении мощных линий передачи. На этих узлах все линии заканчиваются оконечной аппаратурой СП, назначение ТСУ – соединение каналов и групп, образуемых различными СП;

- сетевые узлы переключения (СУП) создаются на пересечении менее мощных линий передачи, некоторые из которых заканчиваются в узлах оконечной аппаратурой СП, для других создаются обслуживаемые усилительные пункты (ОУП). К сетевым узлам выделения (СУВ) относятся узлы, через которые проходит одна ЛП и организуются соединительные линии для предоставления выделенных каналов и трактов потребителям.

По территориальному признаку БС разделяются на магистральную, внутризоновые и местные. Внутризоновые сети совместно с относящимися к ним местными сетями образуют зоновые сети. Магистральная сеть объединяет все зоновые сети в единую базовую сеть.

Базовая сеть может быть охарактеризована различными показателями:

- структурой, т.е. количеством и расположением узлов и станций, наличием ветвей между некоторыми из них, а также мощностью этих ветвей (пропускной способностью), измеряемой количеством стандартных каналов или количеством физических цепей на сетях без СП;

- перечнем типовых каналов передачи и сетевых трактов базовой сети;

- видом оборудования, т.е. систем передачи и линейных сооружений;

- технико-экономическими показателями: капитальными затратами, эксплуатационными расходами, надежностью и т.п.

Под линией передачи БС понимается совокупность физических цепей, линейных трактов однотипных или разнотипных систем передачи, имеющих общую среду распространения, линейные сооружения и устройства их обслуживания. Таким образом, ЛП содержит обязательный элемент линейное сооружения (ЛС) и может содержать СП. Передача сообщений может производиться по кабельным, оптическим, радиорелейным, спутниковым линиям связи.

Решение задачи начинается с составления списка целей, который включает в себя необходимое количество каналов V, затраты капитальные и эксплуатационные, качество связи, надежность, удобство обслуживания технических средств и пр. Данные список требуется разделить на критерии и ограничения. На основании требований, предъявляемых к критерию, следует вначале определить главные цели, к которым относятся первые четыре из составленного списка. Из них критичной к исследуемым параметрам является цель – затраты. Требование по количеству каналов выделяется в ограничение, т.к. средства не обеспечивающие V каналов, участия в рассмотрении не принимают. Остальные цели относятся к ограничениям. Таим образом, необходимо решить однокритериальную прямую задачу оптимизации.

Общей формой критерия в данном случае являются приведенные затраты, которые складываются из капитальных затрат К и эксплуатационных расходов Э. Определять эти затраты можно в целом по линии на единицу линии, равную 1 кан-км. Для этого необходимо знать составляющие затрат.

Общие капитальные затраты на линию передачи

К = К_ЛАЦ + k_ОУПn_ОУП + k_НУПn_НУП + k_кабL,

где К_ЛАЦ – капитальные затраты оконечного линейно-аппаратного цеха (присутствуют на двух концах), k_ОУП (k_НУП) – капитальные затраты на один ОУП (НУП), n_ОУП (n_НУП) – количество ОУП (НУП) на линии, k_каб капитальные затраты на 1 км линии, L – длина линии. Затраты на ОУП и НУП имеют дискретный характер, т.к. возрастают скачком через определенное расстояние. Аналогично определяются эксплуатационные расходы:

Э = Э_ЛАЦ + э_ОУПn_ОУП + э_НУПn_НУП + э_кабL.

При заданном типе линейных сооружений и СП затраты на кабель и УП пропорциональны длине линии. Поэтому возможно следующее преобразование:

k_ОУПn_ОУП + k_НУПn_НУП + k_кабL = k_лL,

где k_л – общие затраты на 1 км линии с учетом кабеля и УП. Затраты по оконечной аппаратуре СП не зависят от L, поэтому можно записать

К = К_ЛАЦ + k_лL.

При наличии V каналов протяженностью L км затраты на 1 кан-км

k_кан-км = 2К_ЛАЦ/VL + k_л/V.

Анализ зависимости составляющих эксплуатационных расходов позволяет сделать аналогичные выводы, т.е.

э_кан-км = 2Э_ЛАЦ/VL + э_л/V.

Поэтому для дальнейшего рассмотрения можно оставить только капитальные затраты.

Цели предприятия связи (отрасли связи) достигаются в первую очередь путем снижения затрат на 1 кан-км. Только цели пользователя не связаны напрямую с этим показателем, они зависят от количества каналов, качественных характеристик передачи и функционирования оборудования. Но и улучшение качества, и увеличение пропускной способности ЛП сопровождаются снижением затрат на 1 кан-км. Таким образом, можно констатировать, что выбор варианта ЛП по критерию затрат на 1 кан-км является обоснованным и следует комплексно подходить к снижению этих затрат.

Оптимизация состава технических средств при учете фактора времени

При введении параметра времени задачи построения сетей значительно усложняются. В этом случае при анализе вариантов проектных решений развития сетей необходимо учитывать как неодинаковый размер капитальных вложений по отдельным вариантам, так и их различное распределение во времени. При планировании строительства сети необходимо принять такие решения, которые позволили, с одной стороны, избежать больших единовременных капитальных вложений и замораживания их на продолжительное время и, с другой стороны, сократить дополнительные затраты, связанные с поэтапным развитием сети.

Для уменьшения количества одновременно перебираемых вариантов целесообразно общую задачу определения развития во времени сети связи заменить двумя более узкими.

Первая задача – определение множества схем сети на конечный период развития и на промежуточных этапах при заданных требованиях к надежности схемы сети связи.

Вторая задача – определение оптимального развития во времени ветви сети и сети в целом при заданном множестве схем сети связи. В этой задаче можно представить как совокупность независимых ветвей.

Решать задачу необходимо в соответствии с методологическими аспектами исследования операций: выбор критерия и ограничений; составление модели; отыскания оптимального решения с помощью методов математического программирования.

Исходными данными при решении задач являются продолжительность планового периода (0-Т), динамика потребностей в стандартных каналах на каждый год планового периода для данной ветви (данного направления) сети, типы ЛС и СП, стоимостные показатели ЛС и СП.

Процесс развития ветви сети связи носит дискретный характер, поэтому решение задачи делится на ряд этапов. Состояние ветви на каждом этапе характеризуется количеством каналов, которое необходимо реализовать (предоставить). Переход из одного состояния в другое осуществляется под воздействием управления, которым являются мероприятия по доиспользованию линейных сооружений, находящихся в эксплуатации, если есть свободные ресурсы (коаксиальные пары, например), использованию на ЛП более мощных СП, прокладке и установке новых ЛС и СП.

Для количественной оценки целесообразности принятого решения обычно служит критерий величины материальных затрат, т.к. она является общей формой критерия в задачах оптимизации. Однако формула приведенных затрат в виде С = Э + Е_нК пригодна лишь для решения статических задач, когда капитальные вложения единовременны, а текущие затраты во времени не изменяются.

Если при сравнении вариантов динамических задач достаточно точно выявляются динамика разновременности капитальных вложений и изменения текущих затрат во времени, то возникает задача учета этой динамики в виде приведения разновременных затрат в сопоставимый вид. Приводить затраты можно к начальному и конечному моментам строительства. В задаче определения оптимального варианта развития ветви сети приводить затраты следует к начальному моменту строительства сети, т.к. конечный момент определяется условно, т.к. процесс наращивания сети непрерывен на продолжительном интервале времени.

Поэтому в качестве критерия при построении экономичных ветвей на сетях связи выбирают суммарные приведенные затраты за весь период планирования:

С(P₁,…P_n) = S(Э_i(P_i)+E_нK_i (P_i))B_i,

где B_i = 1/(1 + E_нп)^t - коэффициент приведения затрат, E_нп – норматив для приведения разновременных затрат, t – период времени приведения затрат.

Ограничениями служат множества ЛС и СП.

Задача заключается в отыскании на модели траектории (P^*₁,P^*₂,…P^*_n), где P^*_i – оптимальное решение, согласно которому движение из области начальных состояний за период (0-Т) обеспечивает минимальное значение затрат, приведенных к началу планового периода.

Дата добавления: 2014-01-04