Свойство системы или элемента обеспечивать нормальное выполнение заданных функций, т.е. работать в течение определенного времени с сохранением первоначальных технических характеристик в пределах заданных допусков, называют надежностью.
Это свойство включает в себя безотказность, ремонтопригодность и долговечность.
Важное значение в теории надежности имеет понятие отказ. Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Отказы подразделяются на частичные и полные, а также на внезапные и постепенные.
Свойство системы непрерывно сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации называется безотказностью, которая количественно оценивается вероятностью безотказной работы, а также наработкой на отказ и параметром потока отказов (для невосстанавливаемых систем или элементов – интенсивностью отказов).
Ремонтопригодность – приспособленность системы к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем технического обслуживания и ремонтов. Показателями ремонтопригодности является среднее время восстановления, коэффициент готовности, коэффициент простоя и общий простой.
Долговечность – свойство системы (изделия) сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. "Предельное состояние" определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации. Показателями долговечности служат ресурс, срок службы.
Для оценки надежности систем телекоммуникаций, работающих по волоконно-оптическому кабелю, используются следующие основные характеристики: интенсивность отказов, параметр потока отказов, вероятность безотказной работы, среднее время восстановления между отказами, коэффициент готовности.
Основными показателями качества работы волоконно-оптических линий связи являются плотность повреждений m с перерывом связи (поток отказов на 100 км трассы в год) и среднее время восстановления, которые являются исходными данными для расчета количественных характеристик надежности всей системы:
,
где N – количество отказов (повреждений с перерывом связи) на все магистрали в течении заданного промежутка времени;
k – количество лет, за которые произошло N отказов;
L – длина трассы магистрали;
, ч ,
где tвi – время восстановления связи при i-том повреждении (отказе), ч.
Интенсивность отказов, исходя из плотности повреждений с перерывом связи, определяется на 1 км трассы линии по формуле:
, 1/ч,
где 8760 – количество часов в течение года;
100 – длина трассы, на которую определяется плотность
повреждений m, км.
Параметр потока отказов рассчитывается на всю длину оптической магистрали
, 1/ч.
Среднее время между отказами (наработка на отказ) представляет среднее число часов исправной работы линии между двумя соседними отказами, взятыми за определенный календарный срок эксплуатации:
,
где n – число отказов за принятый календарный срок;
ti – время исправной работы между отказами, ч.
Зная параметр потока отказов оптической линии связи, можно определить интенсивность отказов волоконно-оптической магистрали в целом:
, 1/ч,
где a, b, c – количество на участке проектирования соответственно:
оконечных пунктов, обслуживаемых регенерационных
пунктов, необслуживаемых регенерационных пунктов;
Dоп, Dорп, Dнрп – параметры потока отказов соответственно: оконечных
пунктов, обслуживаемых регенерационных пунктов,
необслуживаемых регенерационных пунктов.
Вероятность безотказной работы за принятый промежуток времени рассчитывается по формуле:
.
Полученная величина выражает вероятность того, что в течении принятого промежутка времени не возникнет отказа в оптической магистрали.
Коэффициент готовности определяется как отношение суммарного времени исправной (безотказной) работы к общему суммарному времени исправной работы и времени восстановления за один и тот же период эксплуатации:
,
где Том – наработка на отказ всей системы в целом, Том = 1/Dм, ч.
Полученная величина выражает вероятность того, что в течении периода устоявшегося режима эксплуатации оптическая магистраль в любой момент времени будет находится в работоспособном состоянии.
Средние значения интенсивностей отказов и времени восстановления отдельных элементов системы приведены в табл. 2 и 3 Приложения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000. – 468 с.
2. Горелов Г.В., Кудряшов В.А., Шмытинский В.В. и др. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспорте. – М.: УМК МПС России, 1999. – 576 с.
3. Аппаратура ИКМ-120. Под ред.Л.С.Левина. – М.: Радио и связь, 1989. - 256 с.
4. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. – М.: Эко-Трендз, 2000. – 267 с.
5. Савин Е.З. Волоконно-оптическая линия связи на участке железной дороги: Методические указания к курсовому проектированию для студентов специализации "Волоконно-оптические системы передачи" и специальности "Физика и техника оптической связи". – Хабаровск: Изд=во ДВГУПС, 2001. – 49 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
Основные характеристики волоконно-оптических систем передачи
| Характеристика | Зоновая связь | Магистральная связь |
| Сопка-2 | Сопка-3 | Сопка-4 | Сопка-4М | STM-1 | STM-4 | STM-16 |
| Скорость передачи, Мбит/с Количество каналов Длина волны, мкм Энергетический потенциал, дБ Длина участка регенерации, км Коэффициент ошибок Дальность связи, км | 8,448 1,31 30-50 2 10-8 Сотни | 34,368 1,31 30-50 2 10-8 Сотни | 139,264 1,31 30-50 10-10 Тысячи | 139,264 1,55 80-150 10-10 Тысячи | 155,52 1,31 50-80 10-10 Тысячи | 622,08 1,55 80-150 10-10 Тысячи | 2488,32 1,55 80-150 10-10 Тысячи |
| Расстояние между станциями по ж.д. (км) | STM-1 | 45,83 | 32,8 | | | 18,13 |
| STM-16 | 78,63 | 52,26 | 40,35 | |
| Расстояние между РП по кабельной линии (км) | STM-1 | 48,6 | 34,65 | | | 19,31 |
| STM-16 | 83,25 | 55,03 | 43,05 | |
| Расстояние между РП по кабелю МКПАБ (км) | | 12,15 | 12,15 | 12,15 | 12,15 | 11,55 | 11,55 | 11,55 | 13,8 | 13,8 | 13,63 | 13,8 | 10,75 | 10,75 | 10,8 | 10,75 | 9,65 | 9,66 |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
| Рис. 2. Схема организации первичной сети связи на участке Угольная - Находка-Восточная Дальневосточной железной дороги | |
| 16Е1 (1+1) – количество цифровых потоков 2,048 Мбит/с, выделяемых на станции с соответствующим типом защиты. | |
| - номера волокон в волоконно-оптическом кабеле | |
| - промежуточный пункт ВОСП 155 Мбит/с (STM-1) с вводом/выводом трактов 2 Мбит/с с кросскоммутацией на уровне VC-12. | |
| - промежуточный пункт ВОСП 2,5 Гбит/с (STM-16) с вводом/выводом трактов 2 Мбит/с с кросскоммутацией на уровне VC-12. | |
Таблица 2
Статистические данные по отказам (повреждениям с перерывами связи) оптической магистрали
| Варианты | Продолжительность отказов, ч |
| | | |
| | 3,2; 4,2; 5,1; 6,2 | 4,0; 4,1; 5,4 | 2,7; 2,9; 6,5; 6,6 |
| | 6,3; 5,7; 3,8 | 4,4; 5,9; 7,0; 6,4 | 6,5; 3,6; 4,7; 2,9 |
| | 7,3; 5,8; 4,0; 2,6 | 6,3; 4,9; 6,1; 7,1 | 5,5; 4,7; 6,2 |
| | 6,6; 3,9; 5,0; 6,8 | 4,7; 6,3; 4,2; 7,1 | 3,3; 5,6; 4,6 |
| | 3,4; 5,7; 7,3; 4,6 | 3,3; 5,4; 7,1 | 6,4; 6,7; 4,0; 2,8 |
| | 2,8; 6,2; 5,9 | 6,6; 4,8; 5,3; 6,0 | 5,5; 6,3; 4,7; 4,1 |
| | 4,8; 4,3; 6,5; 5,8 | 5,2; 6,4; 4,9 | 3,3; 5,2; 7,4; 6,7 |
| | 5,5; 6,9; 4,7; 2,9 | 2,7; 4,3; 6,8 | 5,4; 4,8; 6,5; 5,1 |
| | 7,0; 4,6; 3,9; 6,7 | 7,3; 3,6; 4,9; 4,3 | 6,4; 7,0; 2,8 |
| | 2,2; 7,4; 5,3 | 5,1; 5,8; 6,3; 2,6 | 3,9; 4,2; 5,7; 6,1 |
Таблица 3
