Проектирование линейного тракта волоконно-оптических систем передачи
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 Кош<10-6; связь некачественна, если 10-3<Кош<10-6 - это соответствует предотказному состоянию аппаратуры; связь неприемлема, если 10-3<Кош - 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:
ок = М1 L/(8760100), 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 21500015=3225000 часов.
Исходя из сказанного, суммарная интенсивность отказов оптического кабеля:
(29)
ок = 0,34300 /(8760100) + 0,06 4 / 8760 + 150/ 3225000 = 1,90310-4 1/ч
В выражении (28) nнрп - число необслуживаемых регенерационных пунктов, nст.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 ока = 1,90310-4 10 / (1+1,90310-4 10) = 1,89910-3
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 = 1,90310-4 (10 - 0,73,5) / (1+1,90310-4 10) = 1,43410-3
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 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:
нрп=2олт nнрп. (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 Kп аппаратуры ВОСП при традиционной стратегии:
Kп ап a = Kп орпa+ Kп нрпa, (35)
Kп ап a =0,728·10-3
Однако, слагаемое Kп орпa отсутствует из-за отсутствия обслуживаемого регенерационного пункта, то:
и для оптимальной стратегии восстановления
Kп ап п = Kп орпа+ Kп нрпп, (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:
Kпа = Kп ока + Kп апа (37)
Kпа = 1,899*10 -3 + 0,728*10 -3
Kпа = 1,627*10 -3
Для случая оптимальной стратегий восстановления имеем:
Kпп = Kпокп + Kпапп (38)
Kпп = 1,434*10 -3 + 0,6·10-3
Kпп =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 |
1,62710-3 |
0,002 |
0,22810-3 |
1,89910-3 |
0,510-3 |
|
Коэффициент простоя для оптимальной стратегии |
2,03410-3 |
0,002 |
0,110-3 |
1,43410-3 |
0,510-3 |
При сравнении видно, что оптимальная стратегия позволяет обеспечить требования к проектируемой ВОСП