РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ВОСП

12. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ВОСП

  12.1. Расчет требуемых показателей надежности проектируемого линейного тракта ВОСП

В данном разделе определяются требуемые показатели качества и надежности для магистральной первичной сети.

Таблица 5

Требуемые показатели надежности для систем передачи внутризоновой первичной сети (ВЗПС)

Показатели надежности для ВЗПС,Lm=1400км	Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой СП	Канал ОЦК на перспективной цифровой сети	Оборудование линейного тракта
Коэффициент готовности Среднее время между отказами, ч Время восстановления, ч	>0.99 >111.4 <1.1	>0.996 >2050 <4.24	0.92 >350 см. примечание

Примечания:

Показатели приведены для максимальной длины L_m соответствующей первичной сети (без резервирования).

Для оборудования линейных трактов на МСП, ВЗПС и СМП время восстановления необслуживаемого регенерационного пункта (НРП), оконечного пункта (ОП) и оптического кабеля (ОК) должны быть соответственно меньше:

·V_нрп < 2.5 ч (в том числе время подъезда к месту аварии – 2ч );

·V_oк < 10 ч (в том числе время подъезда 3,5 ч).

В соответствии с этими данными может быть осуществлен расчет требуемого среднего времени наработки на отказ и требуемого коэффициента простоя для МСП, заданной длины трассы L.

Эти расчеты ведутся по следующим формулам:

, (25)

где K_ПА - коэффициент простоя аппаратуры ВОСП;

, (26)

где K_Г - коэффициент готовности ВОСП;

, (27)

где T₀(L) - время безотказной работы для заданной длины канала или магистрали, ч;

\/ - время восстановления, ч;

L - интенсивность отказов, 1/ч ,(L=1/T₀);

Т₀ - время безотказной работы (среднее время между отказами) для трассы максимальной протяженности, заданное в табл.5, ч.

В соответствии с заданной длиной трассы определим требуемые значения коэффициентов простоя и среднего времени между отказами каналов и оборудования и внесем их в табл. 6.

Для канала ТЧ или ОЦК: V= 1.1ч, Т₀ = 111.4ч.

T₀(L)=111.4·1400/300=519,8 (ч).

Для канала ОЦК перспективной цифровой сети: V= 4.24 ч, Т₀ = 2050 ч.

T₀(L)=2050·1400/300=9566,7 (ч).

Для оборудования линейного тракта (НРП): V_НРП = 2,5 ч, Т₀ = 350 ч.

T₀(L)=350·1400/300=1633,3 (ч).

Для оборудования линейного тракта (ОК): V_ОК = 10 ч, Т₀ = 350 ч.

T₀(L)=350·1400/300=1633,3 (ч).

Для обслуживаемого регенерационного пункта(ОРП): V_ОК = 0,5 ч, Т₀ = 350 ч.

T₀(L)=350·1400/300=1633,3 (ч).

Таблица 6

Требуемые значения коэффициентов простоя и среднего времени между отказами для каналов и оборудования ВОСП «Сопка-3М» при L = 300 км

Показатели надежности	Канал ТЧ или ОЦК	Канал ОЦК на перспективной цифровой сети	Оборудование линейного тракта
			НРП	ОК	ОРП
Коэффициент простоя	< 0,01	< 0,002	< 0,007	< 0,03	< 0,001
Среднее время между отказами, ч	519,8	9566,7	1633,3

12.2.Расчет показателей надежности проектируемого линейного тракта

Вторая часть расчета сводится к проверке показателей надёжности и качества каналов передачи выбранной системы на их соответствие полученным требуемым показателям. Для этого расчеты ведутся как для традиционной стратегии восстановления, когда принимаются меры по устранению последствий аварии, начиная с момента обнаружения отказа (аварии), так и на основе оптимальной стратегии восстановления, когда используется фактор постепенного отказа, позволяющий принимать меры с учетом интервала между предотказным и отказным состояниями системы. Суть метода сводится к контролю коэффициента ошибок (связь приемлема, если К_ош<10^-6; связь некачественна, если 10^-3<К_ош<10^-6 - это соответствует предотказному состоянию аппаратуры; связь неприемлема, если 10^-3<К_ош - отказное состояние, авария в аппаратуре). Использование метода оптимальной стратегии основано на том, что не менее 70% отказов ВОСП может быть отнесено к постепенным (как аппаратурные отказы, так и связанные с оптическим кабелем).

Определим интенсивность отказов линейно-кабельных сооружений и аппаратуры, а также коэффициенты простоя для традиционной и оптимальной стратегии восстановления. По данным статистики повреждений коаксиальных кабелей на магистральной первичной сети связи среднее число (плотность) отказов кабеля из-за внешних повреждений на 100 км кабеля в год составляет М₁=0,34. Такая же цифра справедлива и для оптического кабеля. Тогда интенсивность отказов оптического кабеля за 1 час на длине трассы ВОЛС длиной L определяется следующим образом:

L_ок =М₁×L/(8760×100), 1/ч (28)

Однако, помимо внешних повреждений кабеля надо учитывать также возможность внутренних отказов кабеля и отказы оборудования необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) за счет внешних повреждений. Интенсивность этих регенерационных отказов составляет 0,06 на один НРП в год. Интенсивность отказов оптических кабелей из-за внутренних причин связана с минимальной наработкой строительной длины до отказа, что соответствует среднему времени наработки между отказами примерно 215000×15=3225000 часов.

Исходя из сказанного, суммарная интенсивность отказов оптического кабеля:

 (29)

Lок = 0,34×300 /(8760×100) + 0,06 ×4 / 8760 + 150/ 3225000 = 1,903×10^-4 1/ч

В выражении (28) n_нрп - число необслуживаемых регенерационных пунктов, n_ст.д - число строительных длин на всей трассе ВОЛС. Используя формулу (25) можно также определить коэффициент простоя ВОСП из-за отказов линейно - кабельных сооружений при традиционной стратегии восстановления.

 (30)

Kп ок_а = 1,903×10^-4 ×10 / (1+1,903×10^-4 ×10) = 1,899×10^-3

В случае же оптимальной стратегии восстановления предполагается сокращение времени подъезда к месту аварии, в связи с чем сокращается время восстановления кабеля. С учетом поправки имеем:

 (31)

Здесь t₁ - время подъезда к месту аварии, составляющее для кабеля - 3,5 ч.

Kп ок _п = 1,903×10^-4 ×(10 – 0,7×3,5) / (1+1,903×10^-4 ×10) = 1,434×10^-3

Суммарный коэффициент простоя аппаратуры ВОСП рассчитывается отдельно для аппаратуры, размещенной в оконечных пунктах (ОП), здесь время восстановления принимается равным V = 0,5 часа, и в НРП время восстановления принимается равным V = 2,5 часа.

При учёте суммарной интенсивности отказов применительно к оборудованию, производимому в России можно воспользоваться таблицей 7.

Знание среднего времени между отказами позволяет вычислить интенсивность отказов L для каждого комплекта оборудования. При расчете суммарной интенсивности отказов оборудования, размещенного в ОП и НРП необходимо составить обобщенную схему комплекса ВОСП для используемой аппаратуры.

Таблица 7

Показатели надёжности аппаратуры ВОСП Российского производства

Тип оборудования (один комплект)	САЦК-1	ВВГ	ТВГ	ЧВГ	СДП	ОЛТ
Среднее время между отказами, ч	20000	87600	150000	17000	87600	87600

В качестве примера ниже приводится схема для комплекса ВОСП применительно к системе передачи “СОПКА-3М” (рис. 10)

 

Примечание: Сокращения, принятые в табл.7, на рисунке 9, а также нумерация блоков рис.9 следующие:

1 - аппаратура образования первичного цифрового тракта (САЦК-1);

2 - аппаратура вторичного временного группообразования (ВВГ);

3 - аппаратура третичного временного группообразования (ТВГ);

ОЛТ - аппаратура оптического линейного тракта;

СДП - стойка дистанционного питания;

НРП - необслуживаемый регенерационный пункт;

ОП1,ОП2 - оконечные пункты 1 и 2;

Произведем расчет суммарной интенсивности отказов для оборудования, размещаемого в ОП1и ОП2.

Суммарная интенсивность отказов для оборудования НРП определяется с учетом того, что НРП структурно состоит из двух комплектов ОЛТ:

L_нрп=2×L_олт ×n_нрп.  (32)

(1/ч)

Тогда коэффициент простоя для традиционной стратегии восстановления определяется из формулы:

 (33)

Kп нрп _а=

При оптимальной стратегии восстановления с учетом того, что время подъезда к месту аварии составит в этом случае t₁ = 2 часа имеем выражение:

 (34)

Kп нрп _п =

На основе полученных результатов можно вычислить суммарный K_п аппаратуры ВОСП при традиционной стратегии:

Kп ап_a= Kп орп_a+Kп нрп_a, (35)

Kп ап_a=0,728·10^-3

Однако, слагаемое Kп орп_a отсутствует из-за отсутствия обслуживаемого регенерационного пункта, то:

и для оптимальной стратегии восстановления

Kп ап _п= Kп орп_а+Kп нрп_п, (36)

Kп ап_a=0,6·10^-3

С учетом коэффициента простоя оптического кабеля (30) и (31) имеем суммарный Kп всего комплекса ВОСП при традиционной стратегии восстановления:

Kп_а=Kп ок_а + Kп ап_а (37)

Kп_а= 1,899*10 ^-3 + 0,728*10 ^-3

Kп_а= 1,627*10 ^-3

Для случая оптимальной стратегий восстановления имеем:

Kп_п=Kпок_п + Kпап_п (38)

Kп_п= 1,434*10 ^–3 + 0,6·10^-3

Kп_п=2,034*10 ^–3

Полученные результаты сравниваем с данными таблицы 6 и убеждаемся, что обе указанные стратегии позволяют обеспечить требования к проектируемой ВОСП. Поэтому нет необходимости в использовании более высоконадежной аппаратуры, либо перехода на резервирование системы передачи и оптического кабеля.

Итоги расчета надежности приведены в таблице 8.

Таблица 8

Показатели надежности для СМП Lm=275 км	Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой СП	Канал ОЦК на перспективной цифровой сети	Оборудование линейного тракта
			НРП	ОК	ОРП
Коэффициент простоя (требуемые показатели)	0,01	0,002	0,007	0,03	0,001
Коэффициент простоя для традиционной стратегии	1,627×10-3	0,002	0,228×10-3	1,899×10-3	0,5×10-3
Коэффициент простоя для оптимальной стратегии	2,034×10-3	0,002	0,1×10-3	1,434×10-3	0,5×10-3

При сравнении видно, что оптимальная стратегия позволяет обеспечить требования к проектируемой ВОСП

Демонстрационный чертеж

Показатели надежности	Канал ТЧ или ОЦК независимо от применяемой СП	Канал ОЦК на перспективной цифровой сети	Оборудование линейного тракта
			НРП	ОК	ОРП
Коэффициент простоя (требуемые показатели)	0,01	0,002	0,007	0,03	0,001
Коэффициент простоя для традиционной стратегии	1,627×10-3	0,002	0,228×10-3	1,899×10-3	0,5×10-3
Коэффициент простоя для оптимальной стратегии	2,034×10-3	0,002	0,1×10-3	1,434×10-3	0,5×10-3

Итоги расчета надежности ВОСП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта была выбрана аппаратура «Сопка-3М»,которая предназначена для организации вторичных и третичных цифровых трактов на внутризоновых первичных сетях и соответственно кабель ОКЛ, так как он является рекомендуемым кабелем для использования совместно с аппаратурой «Сопка-3М». В выбранной нами аппаратуре ВОСП используем код 2В4В, по нему и по скорости передачи ЦСП определяем скорость передачи в линии В=41,212416 Мбит/с. Так как максимальная длина регенерационного участка выбранных аппаратуры и кабеля равна 70 км, то с учетом запаса l_ру=55км, что и потвердилось проверочными расчётами.

В ходе вычислений были определены минимальная мощность модуля ПОМ P_пер= 0,841 мВт. и общее ожидаемое быстродействие t_ож = 3,905×10^-9 с. В качестве приемного модуля был выбран прибор фирмы Ericsson, а передающего модуля - лазерный модуль отечественного производства Н1321Р. Сравнение показателей надежности показывает, что нет необходимости в использовании более высоконадежной аппаратуры, либо перехода на резервирование системы передачи и оптического кабеля.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семейкин В. Д. Учебное пособие: проектирование линейных трактов волоконно-оптических систем передачи. Астрахань 2001.

2. www.nii-ecos.ru/elis3/html2/newvol.html

3. www.chipinfo.ru/literature/radio/199902/p64-65.html

4. www.sconline.ru/doc/6091.html

5. www.adk-electronick.spb.ru/prd/prdi06html

6. http://www.plastcom.spb.ru