книги / Направляющие системы электросвязи. Т. 2 Проектирование, строительство и техническая эксплуатация

служебной связи, контроля и управления, сигнализации, а также во­ просы, специфические для выбранной технологии передачи, напри­ мер вопросы сетевой синхронизации проектируемого участка ВОЛП при использовании оборудования синхронной цифровой иерархии.

Электротехнические сооружения. В данном разделе прора­ батываются вопросы электропитания запроектированного оборудова­ ния, приводятся результаты расчета потребления электроэнергии, рассматривается возможность использования существующих элек­ тропитающих установок на оконечных и промежуточных пунктах ВОЛП. Здесь даются рекомендации по использованию защитного за­ земления (существующего или проектируемого), излагаются условия обеспечения электробезопасной, пожаробезопасной работы запроек­ тированного оборудования.

Охрана окружающей среды. Принимаемые в проекте реше­ ния по защите окружающей среды должны разрабатываться на осно­ ве требований законодательных актов по защите окружающей среды, государственных стандартов, строительных норм и правил, а также условий согласований землепользователей, полученных в процессе проведения изысканий. При выборе трассы строительства ВОЛП необходимо учитывать требования Земельного и Лесного кодексов РФ, а также Федерального закона «Об охране окружающей среды» и других нормативных актов. Трассу необходимо согласовывать со всеми землепользователями и утверждать постановлениями Глав ад­ министраций районов, по территории которых прокладывается ОК.

К основным нормативным документам по охране окружающей среды относятся «Положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации» и «Руководство по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации». Посколь­ ку в этих документах сооружения связи не относят к экологически опасным объектам хозяйственной деятельности, то проектом ВОЛП следует предусматривать мероприятия по охране окружающей среды только во время проведения строительных работ, учитывая следую­ щие возможные экологические последствия:

•нарушение почвенного покрова земель при прокладке кабеля в предварительно вырытую траншею как вручную, так и с при­ менением землеройной техники (ковшовый или роторный экс­ каватор);

•нанесение ущерба (потрав) сельскохозяйственным предприяти­ ям в связи с временным занятием полосы земли под строитель­ ство в случаях прокладки кабеля до сбора урожая сельскохо­ зяйственных культур;

•расчистка кустарника и вырубка деревьев для прохождения мехколонны при прокладке кабеля по землям государственного лес­ ного фонда.

Для устранения возможных последствий воздействий на окружа­ ющую природную среду и сведения их к минимуму при строительстве ВОЛП следует предусмотреть природоохранительные мероприятия.

После прокладки кабеля должна быть предусмотрена обязатель­ ная рекультивация земель сельскохозяйственного и лесного назначе­ ния на тех участках, где производится разработка траншей и кот­ лованов экскаватором или ручным способом. В местах возможных размывов грунта на участках, где имеется опасность образования оврагов и эрозии почвы, после прокладки кабеля следует предусмот­ реть противоэрозионные мероприятия (одерновка траншеи, посадка кустарников, посев трав), способствующие укреплению поверхност­ ного слоя грунта.

При пересечении с продуктопроводами необходимо предусмат­ ривать способ разработки траншеи, исключающий возможность их повреждения. Строительные работы в охранных зонах продуктопроводов следует производить только в присутствии представителей вла­ дельцев трубопроводов с выполнением всех защитных мероприятий.

После завершения строительства на территории объекта должен быть убран строительный мусор, ликвидированы ненужные выем­ ки и насыпи, выполнены планировочные работы и проведено благо­ устройство земельного участка.

Охрана труда, техника безопасности и противопожарные мероприятия. Вопросы охраны труда, техники безопасности и про­ тивопожарных мероприятий должны включаться практически во все разделы проекта по строительству ВОЛП.

Все работы по прокладке и монтажу ОК и станционного обо­ рудования должны производиться в соответствии с действующими правилами, инструкциями и документами при строгом соблюдении правил техники безопасности, охраны труда и противопожарных ме­ роприятий.

Перечень правил и руководящих документов по технологии стро­ ительства ВОЛП и нормативных документов по охране труда, техни­ ке безопасности и противопожарным мероприятиям должен приво­ диться в соответствующих книгах рабочего проекта.

Охрана труда, техника безопасности и производственная санита­ рия во время строительства ВОЛП должны обеспечиваться мерами, предусмотренными строительной (монтажной) организацией при раз­ работке проекта производства работ (ППР) в соответствии с приня­ тыми в проекте основными проектными решениями, а также с учетом

местных условий. В разрабатываемых строительными организаци­ ями ППР или отдельных документах, при строительстве без ППР, должны быть предусмотрены следующие мероприятия:

•обеспечение безопасных и безвредных условий производства ра­ бот на объекте и рабочих местах в обычных и зимних условиях;

•санитарно-гигиеническое обслуживание персонала;

•обеспечение освещения строительной площадки, проездов, про­ ходов и рабочих мест, погрузочно-разгрузочных площадок и др.;

•оборудование бытовых помещений для персонала (душевые, бы­ товые помещения и т.п.);

•использование защитных и предупредительных устройств и при­ способлений на рабочих местах;

•обеспечение питьевой водой по санитарным нормам;

•регулярная очистка от строительного мусора, снега и льда про­ ездов, проходов, рабочих мест, погрузочно-разгрузочных площа­ док;

•оборудование автоматическими приборами безопасности и сиг­ нализацией, а также предохранительными устройствами грузоподъемных кранов и строительных подъемников.

Организация строительства. В этом разделе проекта опре­ деляются:

•объем работ по линейным, станционным, электротехническим со­ оружениям, а также другим видам работ;

•продолжительность строительства ВОЛП;

•количество механизированных колонн по прокладке ОК;

•количество бригад по монтажу и измерениям ОК и станционного оборудования, а также другим вспомогательным видам работ.

На основании количества мехколонн и бригад составляется ка­ лендарный план-график строительства ВОЛП, обосновываются сро­ ки строительства, приводится перечень необходимых для ведения работ машин и механизмов.

Сметная документация. Стоимость строительства проек­ тируемых сооружений определяется ресурсным методом на основе нормативно-сметной базы в уровне текущих цен (сводная и локаль­ ные сметы). Основными нормативными и исходными документами для составления сметной документации и определения материальных затрат на строительство ВОЛП являются: методики определения стоимости строительной продукции на территории Российской Феде­ рации, методические указания по определению накладных расходов в строительстве, сметной прибыли в строительстве и другие норматив­ ные документы, введенные в действие постановлениями Госстроя РФ;

14 Г л а в а 1

порядок определения стоимости строительства, формирования дого­ ворных цен по объектам строительства ВОЛП; прайс-листы заводовизготовителей (фирм) оборудования связи и кабельной продукции и другие нормативные документы.

На основании сметной документации определяются основные технико-экономические показатели проекта: общая стоимость строи­ тельства, в том числе строительно-монтажные работы, прочие ра­ боты и затраты в тыс. руб.; удельные капитальные вложения в тыс. руб./км или тыс. руб./кан-км; стоимость производственных фон­ дов, продолжительность строительства, срок окупаемости и ряд дру­ гих показателей (в зависимости от требования заказчика).

1.4. Последовательность проектирования ВОЛП

Последовательность проектирования ВОЛП в значительной мере определяется спецификой системы связи, условиями проектирования и в конкретных случаях может различаться. При проектировании разработчик, как правило, опирается на имеющееся оборудование или на оборудование, которое должно появиться в ближайшее время, характеристики которого известны или прогнозируются с высокой степенью достоверности. Разработке проекта ВОЛП должны предше­ ствовать изыскательские работы (технические инженерные изыска­ ния) с выездом на место строительства с целью изучения природных условий и ознакомления с трассой прокладки оптического кабеля.

После сбора указанной выше информации приступают к разра­ ботке технорабочего проекта. В общем случае последовательность проектирования ВОЛП следующая.

1.Начинают проектирование с четкого формулирования требо­ ваний к ВОЛП и тщательного анализа имеющейся в распоряжении разработчика техники и результатов технических изысканий.

2.Выполняют анализ топологии построения ВОЛП, которая определяется количеством терминалов в системе и ее назначением.

3.Осуществляется выбор и дается обоснование выбора элемент­ ной базы ВОЛП. На данном этапе определяют, может ли ширина полосы пропускания ОК в совокупности с источником и приемни­ ком излучения обеспечить требуемую пропускную способность при заданных расстояниях между оконечными устройствами и требова­ ниях к качеству передачи информации. Для заданных требований к ВОЛП определяют число и длины регенерационных участков, уси­ лительных участков (если они необходимы). Рассматривают вариан­ ты пространственного деления каналов (путем передачи различных

сигналов по отдельным оптическим волокнам) и спектрального деле­ ния (путем передачи различных сигналов на отдельных оптических несущих). Осуществляют выбор формы передачи информации, вида модуляции, способа и вида линейного кодирования и т.п.

4.Проводят анализ реакции системы на отклонения параметров

ееструктурных элементов. В результате определяют предпочтитель­ ный диапазон технических характеристик элементов.

5.Рассматривают ряд системных требований, связанных с усло­ виями прокладки, монтажа и технической эксплуатации ВОЛП, ко­ торые определяют выбор ОК, возможные варианты конструктивного оформления других элементов ВОЛП, включая передающие и при­ емные оптические модули, способы обеспечения электропитания, ор­ ганизации служебной связи и т.п. Выполняют ТЭО, которое слу­ жит основой выбора наиболее предпочтительного из рассмотренных вариантов.

1.5. Требования по обеспечению надежности ВОЛП

Одним из важнейших критериев выбора проектного решения ВОЛП являются требования по надежности, в качестве показателей которой используют коэффициент готовности (К г), срок службы (Тс) и среднее время восстановления (Тв). При разработке проекта про­ веряют соответствие оценок показателей надежности заданным тре­ бованиям. Проверка осуществляется путем построения структурной схемы надежности ВОЛП с учетом резервирования и расчета оце­ нок показателей надежности для нее по исходным данным о надеж­ ности составных частей оборудования, полученных от поставщика в соответствии с ОСТ 45.63. При этом должны быть определены тре­ бования к организации технического обслуживания (ТО) и ремонта, средствам восстановления аппаратуры ВОЛП (ЗИП). Также в соот­ ветствии с ОСТ 45.64 должны быть установлены и записаны в кон­ тракте на поставку оборудования условия послегарантийного обслу­ живания и ремонта аппаратуры в течение срока службы, установлен­ ного в контракте, технических условиях (ТУ), либо других докумен­ тах на оборудование. В проекте ВОЛП должно быть представлено ТЭО вариантов послегарантийного обслуживания и ремонта общего количества аппаратуры, предусмотренного контрактом.

В проекте производится выбор системы обеспечения восстанов­ ления аппаратуры с помощью ЗИП. Для заданного Тв определяется количество зон обслуживания ЗИПом аппаратуры ВОЛП и мест раз­ мещения ЗИП, а также в соответствии с ОСТ 45.66 по «Методикам

16 Г л а в а 1

оценки достаточности и расчета запасов в комплектах ЗИП средств электросвязи» определяется состав ЗИП для аппаратуры каждой зо­ ны обслуживания по следующим исходным данным, которые должны быть предоставлены поставщиком:

а) состав оборудования, для которого должен быть рассчитан ЗИП (по платам и блокам);

б) нормативные (расчетные) показатели безотказности плат и блоков оборудования, для которого рассчитывается ЗИП;

в) период пополнения запасных частей, для расчета плат и бло­ ков ЗИП;

г) стоимость плат и блоков оборудования при поставке в ЗИП (для оптимизации состава запчастей по стоимости).

Современные волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) отличаются большим объемом передаваемого трафика, что обуслов­ ливает значительные потери в случае простоев, а также увеличенной протяженностью между обслуживаемыми пунктами линии передачи, что может приводить к увеличению времени выполнения ремонтно­ восстановительных работ из-за увеличения времени подъезда для устранения неисправности.

Комплексным показателем надежности ВОЛИ служит коэффи­ циент готовности. Из его определения следует, что задача обеспече­ ния требуемой надежности ВОЛИ может быть решена за счет увели­ чения среднего времени наработки на отказ (Т0), различными спосо­ бами резервирования и (или) за счет уменьшения среднего времени восстановления (Тв) путем оптимизации решений по организации тех­ нической эксплуатации на этапе проектирования лини передачи.

В целях повышения надежности в ВОСП широко использует­ ся структурное резервирование по отдельным блокам аппаратуры и участкам линии передачи (секциям мультиплексирования). При этом применяется как общее, так раздельное резервирование. Схема раздельного резервирования предпочтительнее, так как надежность объекта технической эксплуатации (ОТЭ) с ростом кратности резер­ вирования более резко возрастает, чем надежность схемы общего ре­ зервирования. Кроме того, в этой схеме при необходимости можно применять различную кратность резервирования по каждому из эле­ ментов ОТЭ. Этим элементом, исходя из определения ОТЭ, может быть отдельный блок (типовой элемент замены) в аппаратуре, уча­ сток линии передачи или сетевого тракта, мультиплексная секция, тракт виртуального контейнера, участок сети электросвязи.

Задача оптимизации структуры резерва состоит в определении оптимального состава резерва. При этом различают прямую и об­ ратную задачи оптимизации. Прямая задача заключается в опреде­

лении состава резервных элементов, при котором достигается требуе­ мое значение надежности объекта при минимальной стоимости резер­ ва, а обратная задача — в нахождении состава резерва, при котором достигается наибольшая надежность при условии, что стоимость ре­ зерва не превышает допустимого значения.

Как правило, решают прямую задачу оптимизации — обеспече­ ние требуемой надежности при минимальных затратах. Вместе с тем, возможности последних поколений ВОСП позволяют осуществлять резервирование подсетевым соединением, когда используется резерв по пропускной способности. В частности, это позволяет программ­ но осуществлять ввод трафика обходов и замен, причем на каждом участке сети возможна оценка текущего состояния по загрузке и ка­ честву передачи в отдельных информационных структурах. Такой способ особенно эффективен в кольцевых структурах. С целью его реализации в составе технических средств линии передачи или сети используется оборудование с заведомо более высокой скоростью пе­ редачи. При оптимизации структуры резерва в целом по сети (или участку сети) для схемы раздельного резервирования решают обрат­ ную задачу — оптимизацию по критерию надежности при ограни­ чении стоимости.

Основным показателем, характеризующим эффективность повы­ шения надежности за счет резервирования, является период возврата единовременных затрат. В качестве оценок эффективности опреде­ ляются за период возврата, равный сроку окупаемости капитальных вложений на резервирование, такие показатели, как единовременные капитальные затраты, текущие издержки (годовые эксплуатацион­ ные расходы), стоимостная оценка результатов от использования ме­ роприятий в виде прибыли за год.

1.6. Нормирование показателей качества цифровых каналов и трактов при проектировании ВОСП

В целях нормирования характеристик каналов и трактов линий передачи в документах МСЭ-Т вводится определение Международ­ ного цифрового тракта (International digital path) — полного (end- to-end) цифрового тракта. Международный цифровой тракт состоит из двух национальных участков (national portion) и международного участка (international portion) между ними. Международный уча­ сток, в свою очередь, состоит из транзитных участков и участков пересечения границ. Цифровой тракт данной страны может принад­ лежать либо к транзитному участку (через который могут прохо­

18 Г л а в а 1

дить международные связи стран, для которых данная страна яв­ ляется промежуточной), либо к национальному участку. Границей между национальным и транзитным участками является сетевой элемент — международный центр коммутации (кроссконнекции), в ка­ честве которого используются кросс-коннектор, мультиплексор вы­ сокого порядка или коммутационная станция. Точки окончания циф­ рового тракта (РЕР — Path End Point) могут быть либо физическими (для ПЦИ), либо логическими (для СЦИ).

Национальный участок включает в себя цифровые тракты уча­ стков доступа и цифровые тракты транспортной сети. Транзитный участок должен состоять из трактов транспортной сети.

Гипотетический эталонный тракт (ГЭТ) — международный цифровой тракт длиной 27500 км, проходящий через четыре проме­ жуточные страны. Нормы на электрические характеристики ГЭТ (исходные нормы) используются для расчета норм на реальные трак­ ты с помощью специальных правил распределения.

Категория участка — принадлежность цифрового тракта к од­ ному из трех типов: транзитный участок транспортной сети; наци­ ональный участок транспортной сети; участок доступа (участок се­ ти от оборудования пользователя до пункта доступа к транспорт­ ной сети).

Однородный по нормированию участок — участок цифрового тракта, находящийся в зоне ответственности одного оператора, при­ надлежащий одной категории и образованный в ЦСП с однотипной средой передачи.

К основным нормируемым показателям качества функциониро­ вания каналов и трактов относятся:

•верность передачи;

•задержка;

•фазовые флуктуации;

•проскальзывания.

Главный нормативный показатель — верность передачи. Од­ ним из преимуществ ЦСП является возможность контроля качества функционирования без прекращения связи по верности передачи. До недавнего времени этим показателем был коэффициент ошибок (Кош). Однако этот критерий неприменим для систем с большой скоростью передачи, где возникают пакеты ошибок. Поэтому сего­ дня в качестве оптимального критерия оценки качества передачи ОЦК на сети предложена процентная доля временных интервалов, где ошибки превышают порог, нормирующая качество многочислен­ ных служб связи одинаково. Этот критерий состоит из двух пара­

метров: процент секунд передачи с ошибкой и процент секунд, пора­ женных ошибками. При пакетированных ошибках новый критерий и средний К ош за длительное время будут одинаково оценивать ка­ чество функционирования для цифровых линий высокой и низкой скоростей передачи.

Необходимость реализация возможности использования встроен­ ных устройств контроля ошибок в оборудовании высокоскоростных ЦСП для обеспечения оценки качества передачи без прекращения связи потребовала отхода от измерения ошибок по битам и перехода к измерению блочных ошибок.

Блок определяется как группа следующих друг за другом би­ тов, которые могут быть закреплены за исследуемым соединением. Каждый бит относится точно к одному блоку. В каждой информаци­ онной структуре ЦСП определяются длительность блока, число бит в блоке и число блоков в секунду. Каждый блок информационного сигнала контролируется с помощью связанных с ним символов кода, обнаруживающего ошибки (КОО), например кода с побитовой про­ веркой четности (BIP) или кода с контролем по избыточности цикла (CRC). Биты КОО физически находятся вне блока, к которому они относятся. Обычно невозможно определить, являются ошибочными блок или биты КОО. Поэтому при наличии ошибок считается, что ошибочен контролируемый блок.

События ошибок включают в себя:

•ЕВт (Errored Block), блок с ошибками — блок, в котором имеется одна или несколько ошибок по битам;

•ESт, секунда с ошибками — период времени в одну секунду, в котором имеется один (ESA) или несколько (ESB) блоков с ошибками;

•SEST , секунда, пораженная ошибками, — период времени в одну секунду, который содержит более 30 % блоков с ошибками или, по крайней мере, один дефект;

•ВВЕ (Background Block Error), фоновая блочная ошибка — блок с ошибками, не относящийся к секунде, пораженной ошибками.

Показатели ошибок (верности передачи) для высокоскоростных цифровых трактов передачи определяются следующим образом:

•ESR, коэффициент секунд с ошибками — отношение числа EST к общему числу секунд в период готовности в течение фиксиро­ ванного интервала измерений;

•SESR, коэффициент пораженных секунд — отношение числа SEST к общему числу секунд в период готовности в течение фик­ сированного интервала измерений;

•BBER (Background Block Error Ratio), коэффициент блоков фо­ новыми ошибкам — отношение числа ВВЕ ко всему количеству блоков в течение готовности за фиксированный интервал изме­ рений за исключением всех блоков во время SEST ;

•AR, UR (Availabity Ratio, Unavaibility Ratio), коэффициенты го­ товности, неготовности — отношение времени, в течение кото­ рого тракт находится в состоянии готовности, неготовности, к объему времени наблюдения.

Показатели ошибок цифровых каналов и трактов являются ста­ тистическими параметрами, поэтому нормы на них определены с со­ ответствующей вероятностью их выполнения.

Готовность тракта — это его способность быть в состоянии выполнить требуемую функцию в данный момент времени или в лю­ бой момент времени внутри данного интервала времени (при условии обеспечения, при необходимости, внешними ресурсами). Когда циф­ ровой тракт находится в состоянии неготовности, события ES, ВВЕ и SES могут быть определены для каждого из направлений передачи и использованы при анализе неисправностей. Однако события ES, ВВЕ

иSES не учитываются при оценке показателей ESR, BBER и SESR. Критерий периода готовности и неготовности цифрового тракта

ипереход от одного состояния к другому определяется следующим образом. Д ля одностороннего тракта период времени неготовности начинается с интервала времени, содержащего 10 последовательных секунд, пораженных ошибками (SES). Эти 10 секунд рассматривают­ ся как часть времени неготовности. Новый период времени готовно­ сти начинается с интервала времени, содержащего 10 последователь­ ных секунд, не содержащих значительного количества ошибок (неSES). Эти 10 секунд рассматриваются как часть времени готовности. Двунаправленный тракт считается находящимся в состоянии готов­ ности, если оба его направления находятся в состоянии готовности.

Целевые (проектные) нормы устанавливаются для информации пользователей об ожидаемом качестве связи. Они используются при проектировании сетей (линий передачи) и разработке систем и ап­ паратуры передачи.

Исходные целевые нормы (End-to-End Perfomance Objectives, ЕРО) на гипотетический эталонный тракт (ГЭТ) для цифровых трак­ тов СЦИ заданы в регламентирующих документах таблично. Исход­ ные целевые нормы ЕРОдг для цифровых трактов СЦИ, образован­ ных с помощью аппаратуры СЦИ, изготовленной после марта 2000 года, приведены в табл. 1.1.

Целевые нормы распределяются по участкам сети различных ка­ тегорий следующим образом.