Организация резервирования каналов и трактов первичной сети связи

Комплексным свойством, характеризующим качество функционирования каналов и трактов сети связи как объекта технической эксплуатации, является их надежность.

Рис.3.

Надежность– это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования [5]. На надёжность каналов и трактов влияют, главным образом, случайные отказы техники, вызываемые физико-химическими процессами старения аппаратуры, дефектами её изготовления, а также ошибки обслуживающего персонала.

Подотказомпонимается событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Работоспособным состоянием считается такое состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют нормативной конструкторской или проектной документации.

Каналы и тракты сети связи относятся к восстанавливаемым объектам. Подвосстановлениемпонимается процесс обнаружения и устранения отказа, то есть перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного.

Комплексным показателем надежности восстанавливаемого объекта является коэффициент готовности Кг. Коэффициент готовности Кг характеризует вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, (кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается). Коэффициент готовности Кг зависит от среднего времени наработки на отказ Тои среднего времени восстановления Тв: Кг = То/(То + Тв). Учитывая, что То >> Тв, поэтому Кг ≈ 1.

Из приведенного выражения следует, что повышение надежности каналов и трактов путем увеличения коэффициента готовности Кг может быть достигнуто за счет увеличения времени наработки на отказ То различными способами резервирования и уменьшения времени восстановления Тв оптимизацией принимаемых при технической эксплуатации решений.

Под резервированием понимается способ обеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств и возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций.

На практике величина Кг зависит от типа кабельной линии и ее протяженности, вида используемой аппаратуры и способов их эксплуатации и может составлять 0,998… 0,9998.

Как известно, аппаратура СЦИ обладает высокой надежностью, а встроенные в нее средства контроля, обслуживания и управления облегчают и ускоряют обнаружение неисправностей и переключение на резерв. Однако современные сети связи позволяют организовывать очень большое количество каналов и трактов. Поэтому отказ даже одного участка может привести к перерыву связи для нескольких сотен или тысяч пользователей, нарушению технологических процессов, угрозе безопасности перевозки пассажиров и грузов, значительным экономическим потерям. Таким образом, необходимо применять специальные меры по обеспечению отказоустойчивости сетей, предусматривать резервные емкости каналов и трактов, реализовывать алгоритмы реконфигурации сетей при отказах ее элементов.

Целый ряд факторов облегчает принятие указанных мер: значительные емкости ВОЛП и относительно невысокая стоимость одного канало-километра; наличие в аппаратуре средств контроля и управления; деление сети на независимые функциональные слои; возможности резервирования основных блоков мультиплексоров; применение аппаратуры оперативного переключения АОП, позволяющей по командам сетевого оператора с использованием средств сетевого управления выполнять переключения на первичной сети.

Это дает возможность реализовывать принцип построения самовосстанавливающихся (самозалечивающихся) сетей СЦИ, которые при выходе из строя отдельных элементов способны сохранять или автоматически восстанавливать в короткое время нарушение связи без серьезных последствий для потребителей.

Так как первичную сеть связи образует аппаратура сетевых узлов и станций, а также линии передачи, то применяются следующие основные методы обеспечения самовосстановления сетей СЦИ [1, 5].

1. Резервирование основных блоков оборудования по принципу 1+1 (один блок рабочий и один резервный) или 1:N(один блок резервный на N рабочих; обычно N = 1,…, 16). Этот метод представляет собой аппаратурное резервирование.

2. Резервирование участков сети по схемам 1+1 или 1:1 по разнесенным трассам по принципу переключения секций или трактов. Этот метод называется также сетевым защитным механизмом MSP.

3. Организация самовосстанавливающихся кольцевых сетей, резервированных по схемам 1+1 или 1:1. Основными видами реализации данного метода являются сетевые защитные механизмы SNCP и MS-SPRING.

4. Организация обхода отказавшего узла, когда работоспособность сети восстанавливается за счет исключения этого узла системой управления мультиплексора и пропускания агрегатного потока по пассивному оптическому тракту.

5. Использование аппаратуры оперативного переключения АОП, которая выполняет реконфигурацию маршрутов на участках, прилегающих к вышедшему из строя элементу, и соответствующее переключение потоков.

Указанные методы могут применяться, как по отдельности, так и в комбинации.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся на железнодорожном транспорте методы самовосстановления сетей связи.

Аппаратурное резервирование

Аппаратурное защитное переключение EPS (Equipment Protection Switching) является одной из мер, направленных на повышение надежности работы сети СЦИ. В этом случае резервируются рабочие блоки оборудования (например, коммутационные матрицы, блоки для ввода- вывода цифровых потоков, линейные оптические агрегаты). Резервирование может быть организовано по принципу 1+1 (на один блок рабочий предусматривается один резервный) или по принципу 1: N (один резервный блок закрепляется за Nрабочими блоками; в зависимости от назначения блока N= 1,…,16). Очевидно, что аппаратурное резервирование увеличивает стоимость реализации сети СЦИ, поэтому вопрос о его целесообразности должен быть решен в ходе проектирования.