Основные принципы системного подхода в области оптимального проектирования

Билет 22

Вероятность отказа оптической линии связи

Отказ – это прекращение способности объекта (аппаратуры ЦСП) выполнять требуемую функцию. После отказа объект находится в неработоспособном состоянии. Отказы и неисправности ВОЛС возникают в любой произвольный момент времени, образуя во времени случайный процесс – поток отказов. Одним из основных параметров оценки качества работы ВОЛС является плотность повреждений μ, приходящихся на 100 км трассы в год: μ=100ξ /tL, где ξ – число отказов на трассе ВОЛС длиной L за t лет.

Второй важной характеристикой эффективности и качества работы ВОЛС является интенсивность отказов, определяемая средней плотностью отказов на 1 км трассы ВОЛС за 1 час: ζ=χ/ 100х8760, где 8760 – число часов в году, 100 – длина трассы, при которой определяется значение μ, км. Необходимо заметить, что значения интенсивности отказов на отдельных участках магистрали могут существенно различаться в зависимости от условий эксплуатации ВОЛС на этих участках.

Распределение разрывов каждого ОВ вдоль и поперек пучка ОВ подчиняется статистическим законам. Прежде всего, необходимо оценить условия и характер возникновения обрывов.

Обрывы возможны при изготовлении ОК и в процессе его прокладки, а также во время эксплуатации. В процессе эксплуатации обрывы отдельных волокон наименее вероятны. В процессе прокладки повреждения ОВ более вероятны, чем при эксплуатации, однако эти обрывы в случае их появления, скорее всего, приведут к полному повреждению пучка ОВ. Более частные, распределенные по длине пучка и отдельным волокнам, обрывы возникают при изготовлении ВОК – брак продукции. Обрывы в основном возникают при наложении защитных покрытий на жгуты, образующие пучок. Повреждается, как правило, одно волокно, оказавшееся наиболее слабым на этом участке или подвергшееся наибольшему усилию.

Надежность кабельных линий связи определяется совместным влиянием внутренних и внешних неблагоприятных факторов.

Внешними источниками повреждений традиционных линий связи на основе ОК с металлическими проводниками относятся:

1. Земляные работы сторонних организаций;

2. Опасные электромагнитные влияния;

3. Оползни, обвалы, мерзлотные явления, стихийные бедствия.

К внутренним источникам повреждений относятся:

1. Дефекты производства;

2. Ошибки, допущенные в ходе строительства, монтажа и эксплуатации кабельной линии.

В ОК есть новый, по сравнению с металлическими кабелями, внутренний источник отказов –обрывы оптических волокон, вызванные старением кварцевого стекла под влиянием механического напряжения и влаги (коррозии). Обрыв приводит к полному прекращению передачи по одному из направлений. Трудность ремонтных работ заключается в отсутствии внешних признаков повреждений наружных элементов конструкции ОК, что увеличивает временные затраты на работы по определению места обрыва ОВ и следовательно восстановления ВОЛС. Кроме того, при ремонте происходит значительный (до 0,4 дБ на два дополнительных стыка) рост затухания.

Недостаточное качество поверхности заготовки, несовершенство технологии вытяжки вызывают появление на поверхности ОВ крупных дефектов, изменяющих распределение прочности в области малых значений нагрузки. В результате даже незначительная эксплуатационная нагрузка приводит к быстрому росту этих дефектов, возрастанию числа обрывов и уменьшению вероятности безотказной работы ОК до критических величин за сравнительно короткое время. Для обеспечения необходимой эксплуатационной надежности ОК необходимо принимать меры по повышению механической прочности ОВ на различных стадиях их производства и эксплуатации.

Основные принципы системного подхода в области оптимального проектирования.

Проектирование — процесс определения архитектуры, компонентов, интерфейсов и других характеристик системы или её части (ISO 24765). Результатом проектирования является проект — целостная совокупность моделей, свойств или характеристик, описанных в форме, пригодной для реализации системы. Проектирование, целью которого является не только поиск функционально эффективных решений, но и удовлетворение разных, порой противоречивых потребностей людей, обоснованный выбор окончательного варианта, стали называть оптимальным проектированием. Большое значение в оптимальном проектировании отводится подготовке на этапе технического задания полного перечня требований к разрабатываемому объекту, выделению среди них показателей качества и преобразованию наиболее важных из них в критерии оптимизации.

При проектировании решается широкий комплекс задач, включающих технологичность, проблемы изготовления, управление качеством, стоимость, планирование, требования заказчиков. При проектировании сетей передачи данных телекоммуникационных сетей наиболее сложными и трудоемкими являются этапы географической трассировки каналов связи, выбора структуры и расположения технических средств, а также этап расчета величины допустимой нагрузки на все используемые в сети средства. Для автоматизации проектирования этапов прогнозирования объема трафика сегментов сети, определения возможной структуры сети (мультиплексоры, телефонные станции, концентраторы и т.д.), географической трассировки сети каналов связи необходимо разработать модели и алгоритмы анализа и оптимизации, провести параметрический синтез ИТС, осуществить имитационный эксперимент по моделированию узлов сети передачи данных ИТС, построить прогностические модели объема трафика на основе анализа количественных оценок общности информационных запросов пользователей.

Проектирование системы направлено на представление системы, соответствующее предусмотренной цели, принципам и замыслам; оно включает оценку и принятие решений по выбору таких компонентов системы, которые отвечают её архитектуре и укладываются в предписанные ограничения.