Расчет надежности телекоммуникационных линий связи

В современном мире кабельные линии связи стремительно расширяются, следовательно, количество низкокачественных кабельных коммуникаций становится все больше. Это происходит из-за того, что при проектировании не уделяют должного внимания расчетам показателей надежности. Цель работы – показать, как довольно простые расчеты на стадии проектировании могут сэкономить финансовые затраты на ремонт и потраченное на него время.

В процессе установления соединения источник отправляет вызов, проходящий к адресату по одному из множества построенных альтернативных маршрутов – виртуальных каналов (ВК). Применительно к прохождению вызова от станции к станции состояние пути бинарно: либо он занят, и вызов по нему не проходит (состояние пути 1), либо путь свободен, и вызов через него пройдет (состояние 0). Возможны следующие ситуации:

1. Будет установлено соединение за время, не превышающее допустимое.
2. Будет установлено соединение, но за время, превышающее допустимое.
3. Не будет доставлено, поскольку все пути загружены или неработоспособны.

Для достижения положительного эффекта необходимо выполнить пункт 1 как можно стабильнее. Для этого рассчитаем основной показатель надежности – коэффициент готовности кабельной линии.

Рассмотрим кабельные линии, так как это надежная среда передачи информации. Однако, при неправильной эксплуатации и прокладке таких сетей возникает проблема – данные не доставляются до пункта назначения. Для минимизации таких ситуаций и рассчитывается коэффициент готовности кабельной линии. Рассмотрим оптический кабель (ОК), так как этот тип кабеля сейчас наиболее распространенный, дешевый и надежный. Однако, его очень просто повредить и чаще всего это случается по следующим причинам: механические повреждения ОК при проведении строительно-монтажных работ сторонними организациями в пределах охранных зон кабельной линии; механические повреждения ОК от перемещения грунтов (обвалы, пучения, 137 оползни, селевые потоки и т.д.); повреждения ОК за счет старения или попадания в сердечник кабеля влаги.

По стандарту данный коэффициент не должен быть меньше 0,9997±0,00015.

Расчет будет вестись для магистрального участка (от 5 км) и для местной сети (от 100м до 5 км). Определим плотность повреждения m по следующей формуле:

где N – количество отказов на линии связи в течение заданного промежуткавремени;
К – количество лет, за которое произошло N отказов;
L – длина проектируемой линии связи.

Среднее время между отказами T_o можно определить из выражения:

где t_в – среднее время восстановления связи.
Коэффициент готовности рассчитывается по формуле:

На рис. 1 и рис. 2 изображены зависимости коэффициента готовности кабельной линии для местного участка и магистрального. При расчетах использовались следующие исходные данные:
K = 7 лет; N = 5 отказов; t_в = 2,3 ч; 0,1 ? L ? 805,1 км.

Рисунок 1 – Коэффициент готовности кабельной линии для местного участка

На рис. 3 и рис. 4 показано, как изменяется при этом плотность повреждения на выбранных участках.

Рисунок 2 – Коэффициент готовности кабельной линии для магистрального участка

Рисунок 3 – Плотность повреждения на местном участке

Рисунок 4 – Плотность повреждения на магистральном участке

Из полученных данных видно, что коэффициент готовности кабельной линии в нашем случае составляет 0,9998. Поученное значение соответствует норме, и линия считается достаточно надежной. Рассчитанный коэффициент постоянен на длине участка от 100 м и до 800 км, что указывает на то, что он регулируется показателями K, N и t_в, в то время как плотность повреждений сильно зависит от длины участка.

Список использованных источников:

1. Зацаринный, А.А. Некоторые методические подходы к оценке надежности элементов информационно - телекоммуникационных сетей / А.А. Зацаринный, А.И. Гаранин, С. В. Козлов // Системы и средства информатики, 2011.

2. Спиридонов, В.Н. Оптические волокна и кабели для протяженных линий связи // Lightwave Russian Еdition, 2003. - № 1. - С. 31-35.