В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В настоящее время завершается строительство первого мультиплекса, продолжается строительство второго и должно начаться строительство третьего. По сообщениям печати [1, 2] стоимость работ по строительству сети первого мультиплекса равняется 127 млрд руб., второго – более 14,5 млрд руб. Сети мультиплексов расположены на 4956 объектах, то есть два мультиплекса состоят из 9912 передающих станций.
Одной из основных задач передающей станции является создание на обслуживаемой территории напряженности электрического поля, равной или превышающей величину, соответствующую заданному качеству приема телесигнала.
Напряженность поля, создаваемая передающей станцией на обслуживаемой территории, зависит от многих факторов, основными из которых являются следующие:
где F(10lgРпер) – коэффициент, учитывающий мощность передатчика на входе фидера снижения, дБ; F(βL) – коэффициент, учитывающий погонное затухание фидера снижения (β, дБ/м) и длину фидера снижения (Lм), дБ; F(Ga) – коэффициент, учитывающий коэффициент усиления передающей антенны относительно полуволнового вибратора, дБд; F(hпер) – коэффициент, учитывающий высоту подвеса hпер передающей антенны, дБ.
В данной статье ограничимся исследованием влияния на стоимость станции только первых трех членов выражения (1), сумма которых является эффективной излучаемой мощностью станции:
где РΣ – эффективная излучаемая мощность передающей станции, дБ; (βL) – коэффициент полезного действия главного фидера антенны, дБ; Ga – коэффициент усиления передающей антенны, дБд.
В соответствии с решением Правительства Российской Федерации единственным заказчиком мероприятий по строительству сети цифрового эфирного телерадиовещания является ФГУП “Российская телевизионная и радиовещательная сеть” (РТРС).
РТРС является также единственным оператором цифрового эфирного вещания первого, второго и региональных мультиплексов. Следовательно, все вещатели, входящие в первый и второй мультиплексы, должны оплачивать расходы РТРС по распространению общедоступных телеканалов.
Федеральная служба по тарифам (ФСТ) устанавливает тарифы на услуги связи по распространению общероссийских обязательных общедоступных телеканалов и радиоканалов в цифровом формате. ФСТ установила, что эти тарифы пропорциональны мощности телевизионного передатчика, то есть учитывают только первый член выражения (1) – Е1 = F(10lgРпер).
Следовательно, утвержденные тарифы не принимают во внимание типы фидеров, коэффициенты усиления антенн, высоту подвеса передающих антенн, то есть не учитывают истинные значения напряженности поля данной передающей станции на обслуживаемой территории.
Покажем на частном примере недостатки существующих тарифов ФСТ. Рассмотрим три варианта станций (№ 1, № 2 и № 3) с одинаковыми значениями эффективной излучаемой мощности, например 15 дБ. Предположим, что в станции № 1 используется передатчик мощностью 10 кВт (10 дБ), в станции № 2 – 5 кВт (7 дБ) и в станции № 3 – 2 кВт (3 дБ). Для получения значений РΣ =15 дБ в станции № 1 используем фидер и антенну с параметрами (βL) + Gа = 5 дБ, в станции № 2 – (βL) + Gа = 8 дБ и в станции № 3 – (βL) + Gа = 12 дБ.
Все три станции создают на обслуживаемой территории одинаковую напряженность телевизионного сигнала, то есть обеспечивают равные условия распространения телеканалов мультиплекса. Следовательно, и тарифы для них должны быть одинаковыми. Но в соответствии с [3, 4] они равняются соответственно 458,64 руб./час, 111 руб./час и 81,54 руб./час. За 24 часа в сутки в течение года десять вещателей мультиплекса должны заплатить одинаковым по распространению сигнала станциям за работу: станции № 1 – 458,64х24х365х10 = 40,18 млн руб., станции № 2 – 9,7 млн руб. и станции № 3 – 7,14 млн руб.
Следовательно, существующие тарифы позволяют оператору цифрового эфирного вещания получать значительные доходы при применении завышенных мощностей передатчиков, что приводит к неоправданному увеличению расходов вещателей мультиплексов за услуги по распространению телеканалов.
В [2] сообщается, что РТРС выбрала исполнителями по строительству объектов вещания первого и второго мультиплекса ООО “ТД Связь Инжиниринг” совместно с ООО “НПП Триада-ТВ”, ООО “ТехноСерв АС”, ООО “РИМР”, ООО “Алмаз-Антей Телекоммуникации”, ОАО “МАРТ”, ООО “Телеком-проект-5” и ОАО “Союз-телефонстрой”. Почти все входящие в данное объединение фирмы занимаются разработкой и поставкой цифровых передатчиков, то есть всем этим фирмам, включая РТРС, выгодно применение передатчиков с завышенными значениями мощностей. Кроме того, объединение этих предприятий в одну заявку исключило ценовую конкуренцию выпускаемого ими оборудования, а отсутствие в составе объединения научных предприятий не позволило научно обосновать цену строительства объектов мультиплексов.
Советский ученый Владимир Дмитриевич Кузнецов в своей статье [5] в 1964 году провел сравнение аналоговых передающих станций с передатчиками мощностью 5 и 25 кВт. Он показал, что переход от передатчика мощностью 5 кВт к передатчику 25 кВт вызывает удорожание стоимости станции на величину, равную стоимости трех типовых опор высотой 180 м, и увеличивает стоимость эксплуатации передатчиков в год на половину стоимости 180-метровой опоры. Для снижения стоимости станции Кузнецов предложил использовать передатчик мощностью 5 кВт вместе с антенной с максимально допустимым коэффициентом усиления. Но его выводы не были услышаны. Наша промышленность продолжала наращивать производство все более мощных аналоговых телевизионных передатчиков. Ситуация с цифровым вещанием полностью повторяет эту же тенденцию, и сейчас продолжается наращивание мощности используемых цифровых передатчиков.
В [6] Фроловым О.П. рассмотрены различные аспекты технико-экономического обоснования по выбору оборудования земных станций спутниковой связи. В математическом виде сделана попытка определения наиболее дешевой реализации заданного уровня эквивалентно изотропной излучаемой мощности для канала передачи.
В [7] на частных примерах для станций мощностью 0,1; 0,5; 1,0 и 5,0 кВт показаны условия, позволяющие значительно уменьшить их стоимость.
В данной работе в более общем виде исследуем способы уменьшения стоимости оборудования передающих станций с учетом первых трех членов выражения (1).
Для заданных значений PΣ (2) определим стоимость оборудования станции:
где Сст – стоимость станции, тыс. руб.; Спер, Сф, Са – соответственно стоимости по отдельности передатчика, фидера снижения и передающей антенны, тыс. руб.
Для нахождения стоимости станции необходимо знать стоимости передатчиков, фидеров и антенн, выпускаемых промышленностью. Эти стоимости возьмем из публикаций в периодических технических изданиях, каталогах, в рекламных материалах и на сайтах в Интернете.
Многие фирмы в открытой печати часто не публикуют стоимости передатчиков, предпочитая договариваться об их цене отдельно с каждым покупателем. В данной статье примем, что стоимости оборудования соответствуют кривым, приведенным на рис. 1. Эти стоимости не очень далеко отличаются от цен на практике.
Для цифрового вещания выпускаются телевизионные передатчики мощностью Рпер = 0,001–10 кВт, или в децибелах Рпер = - 30…10 дБ. Стоимость передатчиков лежит в границах Спер(10lgРпер)= 270–25 120 тыс. руб.
В качестве фидеров применяются коаксиальные кабели с потерями β = - 6,5 …-0,5 дБ/м и стоимостью Сф(β100) = 30–630 тыс. руб./м. Примем длину фидера, равную L = 100 м. При выборе фидеров необходимо учитывать (табл. 1) максимально допустимую подводимую к ним мощность Рмакс.
На практике используют передающие антенны с коэффициентами усиления Gа = 0–15 дБ и стоимостью Са(Gа) = 100–3500 тыс. руб.
Анализ данных, приведенных на рис. 1, показывает, что стоимость передатчиков составляет 86–97 %, фидера – 2–1% и антенны – 12– 2% от стоимости передающей станции, что позволяет за счет значительной разницы в стоимости передатчика и антенно-фидерных устройств получить снижение суммарных затрат на строительство передающей станции. Докажем это расчетами.
Приведенные параметры передатчиков, фидеров и антенн позволяют определить область возможных значений: РΣ Минимальное значение РΣмин = - 30 - 6,5 + 0= - 36,5 дБ и максимальное РΣмакс = 10 - 0,5 + 15 = 24,5 дБ, то есть РΣ = - 36,5…24,5 дБ, или РΣ = 0,22 Вт - 282 кВт.
Для значений РΣ = - 36,5…24,5 дБ был проведен многовариантный анализ суммы множеств Спер(10 lgРпер), Сф(рL) и Са(Gа) для определения минимальной Смин(Р) и максимальной Смакс(Р) стоимости станции.
Приведем для примера некоторые возможные множества сочетаний оборудования станции для заданных значений РΣ:
Все станции из множеств (4) при заданном РΣ создают при одинаковых других условиях на обслуживаемой территории одинаковую напряженность телевизионного сигнала, то есть обеспечивают равные условия распространения телеканалов мультиплекса.
Варианты оборудования (4) позволяют с помощью данных рис. 1 определить их стоимости Сст(10 дБ), тыс. руб.
Из анализа значений (5) определяем Сст мин и Сст макс
Полученные значения Смин(РΣ) и Смакс(РΣ) приведены на рис. 2, а в табл. 2. и табл. 3, и на рис. 3 приведены параметры элементов станции при ее максимальной и минимальной стоимости.
Данные исследования позволяют оптимизацией параметров передатчиков, фидеров и передающих антенн минимизировать затраты на строительство передающей станции мультиплекса.
Из приведенных данных следует, что для станций с излучаемой мощностью - 30…-20 дБ (1–10 Вт) по сравнению с максимально возможными затраты на строительство одной передающей станции могут быть уменьшены на 0,6–3,3 млн руб. Для станций с РΣ = - 20…1 дБ (0,01–1,26 кВт) уменьшение затрат на строительство одной станции может составлять 3,3–2,7 млн руб. Для станций с РΣ= 1–5 дБ (1,26–3,2 кВт) уменьшение затрат на строительство одной станции может составлять 2,7–8,6 млн руб. Для станций с РΣ= 5–10 дБ (3,2–10 кВт) уменьшение затрат на строительство одной станции может составлять 8,6–21,5 млн руб. Для станций с РΣ = 10–20 дБ (10–100 кВт) уменьшение затрат на строительство одной станции может составлять 21,5–15 млн руб.
Необходимо учесть, что приведенные данные соответствуют одной станции, в то время как сети первого и второго мультиплексов содержат N = 9912 станций. Следовательно, переход на оптимальные параметры всех станций позволяет значительно уменьшить по сравнению с максимальными на N х (0,6–21,5) млн руб. затраты на строительство передающих станции мультиплексов.
Основной характеристикой передающей станции является эффективная излучаемая мощность РΣ определяемая выражением (2). Для снижения затрат на строительство мультиплексов в качестве исходных параметров были определены параметры и стоимости выпускаемых промышленностью передатчиков Спер(10lgPпер), фидеров Сф(βL) и передающих антенн Cа(Gа).
Для заданных значений РΣ было рассмотрено множество возможных вариантов значений 10lgРпер + βL + Gа, для каждого варианта определена стоимость Сст(РΣ ). Из множества значений Сст(РΣ) определено Смин (рис. 2) и оптимальные значения Рпер, βL и Ga (табл. 3, рис. 3). Проведенная минимизация стоимости одной станции с эффективной излучаемой мощностью - 30…10 дБ позволяет уменьшить затраты на ее строительство на 0,6–21,5 млн руб.
Применение данной минимизации позволит значительно уменьшить стоимость работ по строительству сети мультиплекса, содержащего 4956 передающих станций.
Литература:
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #8, 2015
Посещений: 7952
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
