4 Методика расчета и способы повышения структурной надежности сети связи

4.1 Методика расчета структурной надежности сети связи

Предлагаемая методика расчета показателей структурной надежности пред-ставлена в виде алгоритма на рисунке 4.1 [30,31].

Алгоритм расчета показателей надежности сети связи включает семь блоков.

Блок 01- предназначен для сбора и формирования данных, являющихся основой для расчета показателей надежности сети связи. К ним относятся: - Схема построения проектируемой вторичной сети. - Схема организации связи (схема построения первичной – транспортной сети). - Схема трасс линий связи - Технические нормы на показатели надежности сети.

Перечисленные данные позволяют определить: перечень и тип оборудования, места размещения оборудования и его взаимодействие; тип линий связи и их длину.

Рис. 4.1 Алгоритм расчета показателей надежности сети связи

Блок 02 – предназначен для определения маршрутов путей, используемых для связи оконечных станций (локальных сетей) вторичной сети. При этом должны быть учтены как возможности коммутационного оборудования вторичной сети, так и возможности оборудования первичной (транспортной) сети по созданию альтернативных путей в процессе ее функционирования.

Блок 03 – предназначен для определения коэффициентов готовности оборудования, входящего в состав первичной и вторичной сетей, а также линий связи с учетом их типа и длины.

Блок 04 – предназначен для формирования математической модели проектируемой сети для расчета показателей надежности. Проектируемая сеть представляется вероятностным графом, узлы которого поставлены в соответствие оборудованию вторичной и первичной сети, а ребра – линиям связи. Веса элементов графа представляют собой соответствующие коэффициенты готовности оборудования и линий связи.

Блок 05 – предназначен для расчета показателей надежности связи оконечных станций вторичной сети. Для этого используется математическая модель сети, полученная на предыдущем шаге, и маршруты путей, связывающих различные оконечные станции вторичной сети.

Блок 06 – предназначен для сравнения результатов расчета показателей надежности сети с действующими нормами. При обеспечении действуюших норм, принятые проектные решения могут быть использованы для дальнейшей работы. В противном случае производится коррекция ранее принятых решений.

Блок 07 – предназначен для коррекции ранее принятых решений и, в частности, коррекции структуры сети с целью достижения действующих норм надежности сети связи.

Пример 7

В качестве примера произведем расчет показателей надежности местной телефонной сети г. N, используя рассмотренный выше алгоритм.

Блок 01. В качестве данных используем схему фиксированной телефонной связи, представленную на рисунке 4.2, и характеристики направляющих систем и места размещения коммутационного оборудования, представленные в таблице 4.1.

Анализ данных показывает, что ГТС г. N имеет радиальную структуру. В качестве коммутационного оборудования использутся коммутационная система SI 3000 V.6. При этом центром коммутации сети является ОПТС-2, к которому подключены подстанции ПС SI 3000 V.6. Первичная сеть электросвязи города построена на базе ВОЛП. Структура первичной сети комбинированная: радиальная и радиально- кольцевая. На сети используются системы передачи следующих типов: TN - 4XE, TN - 16XE, FOM 16E V1, T-316.

Рис. 4.2 Схема фиксированной связи г. N

Таблица 4.1 Характеристика линий связи г. N

Блок 02. Используя схему построения телефонной сети и характеристики первичной сети, определим маршруты путей, которые будут использоваться для связи ПС-i сети с ОПТС-2 в нормальных и аварийных ситуациях. В каждом пути отобразим используемое оборудование сети.

Для связи ПС-0 и ОПТС-2 может использоваться единственный путь:

= {ПС-0,FOM161, ЛСПС0-ОПТС2, FOM162, ОПТС-2},

где - путь, связывающий ПС-0 с ОПТС-2 (в фигурных скобках указывается оборудование сети, через которое проходит данный путь); ПС-0 - подстанция;

FOM161 – оборудование СП FOM 16E V1, размещенное в помещении ПС-0; ЛСПС0-ОПТС2 – ВОЛП между ПС-0 и ОПТС-2; FOM162 – оборудование СП FOM 16E V1, размещенное на ОПТС – 2; ОПТС – 2 – опорная телефонная станция ГТС. Для связи ПС - 1 с ОПТС -2 могут быть использованы два пути: и

. Первый путь применяется в исправном состоянии кольца сети доступа. Второй путь - в неисправном состоянии.

Используя схему построения сети, определим маршруты рассматриваемых путей и перечень сетевого оборудования, входящего в эти пути. = { ПС-1, TN1 , ЛСTN1-TN2, TN2 , ЛСTN2-TN3, TN3, ОПТС-2}; = { ПС-1, TN1 , ЛСTN1-TN6, TN6 , ЛСTN6-TN5, TN5, ЛСTN5-TN4, TN4, ЛСTN4-TN3, TN3, ОПТС-2} .

Где:

TN1 – оборудование СП TN-4XE, размещенное в помещении ПС-1; TN2 – оборудование СП TN-4XE - в помещении ПС -4; TN3 – оборудование СП TN-4XE - в помещении ОПТС -2; TN4 – оборудование СП TN-4XE - в помещении ПС -5; TN5 – оборудование СП TN-4XE - в помещении ПС-10; TN6 – оборудование СП TN-4XE - в помещении ПС -7; ЛСTN1-TN2, ЛСTN2-TN3, ЛСTN1-TN6, ЛСTN6-TN5, ЛСTN4-TN3, ЛСTN5-TN4 – линии связи (ВОЛП) первичной сети между мультиплексорами ADM, реализованных на базе СП TN – 4XE. Аналогичным образом определяются маршруты путей, связывающих другие подстанции сети с ОПТС -2.

Блок 03. Зная тип оборудования первичной и вторичной сети электросвязи г. N, а также тип и длину различных участков используемого кабеля, определим показатели надежности для элементной базы проектируемой сети. В соответствии с данными таблицы 2.2, коэффициент готовности Кг коммутационного оборудования SI 2000 V.6 принимаем равным 0.999995 (ПС и ОПТС). В соответствии с данными таблицы 3.10, коэффциенты готовности оборудования СП TN -4XE, TN – 16XE и FOM 16E V1может быть принято равным 0.999992. Для определения надежности различных участков ВОЛП сети, воспользуемся данными таблицы 2.4. В соответствии с исходными данными таблицы 4.1, на сети г. N используются линии связи длинной 1 ÷ 6 км, 8 км и 10 км. Определим коэффициент готовности участка, имеющего длину 10км. Из таблицы 3.3 определим время восстановления кабеля: Тв = 4.24час. Среднее число отказов оптического кабеля за счет внешних повреждений на 100 км в год равно = 0.34 отк/год. Тогда интенсивность отказов ОК за один час на длине трассы ВОЛП длиной L км определяется по формуле (3.1):

= , отк/час где = 0.34 отк/год; L – длина участка ВОЛП, км. Вычислим интенсивность отказов кабеля длиной 10 км: = 0.34*10/8.76* = 3.88128* отк/час. Вычислим среднее время наработки на отказ – То.

То = 1/ = 257647 час. Используя формулу (1.3), вычислим коэффициент готовности участка, имеющего длину 10км. Кг10 = То/(То+Тв) = 0.99998 Аналогичным способом рассчитываются коэффициенты готовности для других участков сети. Результаты расчета представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Параметры надежности элементной базы сети г. N

Тип оборудования	Условное обозначение параметра Кг	Значение Кг
ПС(RL) - SI-2000 V.6	Кпс	0.999995
ОПТС - SI-2000 V.6	Коптс	0.999995
FOM – 16Е V1	КFM16	0.99999
TN – 4XE	КTN4	0.999992
TN – 16XE	КTN16	0.999992
T -316	КT	0.99999
XDM - 500	КX	0.999992
ВОЛП	КЛС	0.99998 L = 10 км 0.999986 L = 8 км 0.99999 L = 6 км 0.999992 L = 5 км 0.999993 L = 4 км 0.999995 L = 3 км 0.999996 L = 2 км 0.999998 L = 1 км

Блок 04. С учетом используемых данных, на рисунке 4.3 представлена математическая модель сети для расчета показателей надежности. Узлы модели поставлены в соответствие коммутационному оборудованию и оконечному оборудованию СП. Ребра модели – линиям связи (ВОЛП). Веса узлов и линий связи представляют собой коэффициенты готовности соответствующих элементов сети: Кi – подстанций сети (i = 0 ÷ 13); Коптс – станции ОПТС – 2; Кспj – оконечного оборудования СП – (j = 1 ÷ 22); Клсk – линий связи (ВОЛП) между оборудованием СП – (k = 1 ÷ 16).

Рис. 4.3 Математическая модель сети для расчета надежности

Блок 5. Зная маршруты путей (блок 2) и используя математическую модель (блок 4), определим значения надежности связи для различных направлений сети, используя методику, предлагаемую в разделе 2.1.

К0-оптс = К1* Ксп1* Клс1*Ксп9*Коптс, где К0-оптс – надежность связи от подстанции ПС -0 до ОПТС -2. Подставив соответствующие значения коэффициентов готовности из таблицы 4.2 в полученное выражение, получим:

К0-оптс = 0.99996

К1- оптс = К1*Ксп3*Ксп10*Коптс (Ка + Кб – Кс), где К1-оптс – надежность связи от подстанции ПС -1 до ОПТС -2; Ка = Клс3*Ксп2*Клс2; Кб = Клс4*Ксп4*Клс5* Ксп8*Клс6*Ксп7*Клс7; Кс = Клс3*Ксп2*Клс2* Клс4*Ксп4*Клс5* Ксп8*Клс6*Ксп7*Клс7. Подставив соответствующие значения коэффициентов готовности из таблицы 1.13 в полученное выражение, получим: К1-оптс = 0.999975 Надежность связи между ПС – 0 и ПС -1 вычисляется как: К0 – 1 = (К0-оптс*К1-оптс)/ Коптс = 0.99994

Аналогичным образом рассчитываются показатели надежности связи других АТС телефонной сети г. N. Полученные результаты расчета представлены в таб.4.3.

Таблица 4.3 Показатели надежности связи дл АТС г.N

Блок 6. Анализ данных таблицы 4.3 показывает, что значения надежности связи любых АТС телефонной сети г. N удовлетворяет требуемому уровню надежности телефонной связи на местной сети (К i – j ≥ 0.9999). Используя данные таблицы 4.3 и методику, изложенную в разделе 2, рассчитаем математическое ожидание числа связей М(Х)_отн. для ГТС г. N.

М(Х)_отн. = 99.994%

Расчет показателей надежности для телеграфной сети, телекса и сети передачи данных осуществляется аналогичным образом с использованием изложенной выше методики.