Оценка надежности оптического кабеля

 

Обеспечение надежности – это комплексная задача, включающая в себя разработку методик оценки, расчета, контроля параметров и технического обслуживания ВОЛС.

ВОСП представляет собой сложное сооружение, состоящее из большого количества различных устройств. При их работе всегда есть вероятность отказов, которые в зависимости от назначения устройства и места включения в тракт передачи могут привести к частичному или полному отказу системы передачи. Для оценки работоспособности системы производится расчет показателей надежности.

Под надежностью системы передачи принято понимать свойство системы передачи выполнять свои функции с сохранением качественных показателей в определенных пределах в течение периода эксплуатации или заданной наработки. Надежность системы передачи может быть оценена лишь после определения ряда качественных показателей и сравнения их с допустимыми значениями.

На надежность ВОЛС существенным образом влияет наличие металла в конструкции кабеля (практика показывает, что отсутствие броневого покрова приводит к увеличению вероятности повреждений от механических нагрузок).

Другим существенным фактором, воздействующим на надежность оптического кабеля, является влага (приводит к росту микротрещин на поверхности оптического волокна).

При выборе конструкции ОК надо учитывать также экономическую целесообразность и рассчитать во что обойдется увеличение надежности ВОЛС при использовании той или иной конструкции кабеля, имеющей более высокие параметры надежности. Особенно актуальна проблема обеспечения надежности при эксплуатации ВОСП, т.к. они используются для организации передачи больших объемов информации и имеют большую длину участков регенерации, т.е. более протяженные участки обслуживания.

Для определения надежности системы передачи рассчитывают следующие основные показатели: интенсивность отказов; среднее время наработки на отказ; вероятность безотказной работы; среднее время восстановления; коэффициент готовности; интенсивность восстановления; коэффициент простоя.

Расчет ведем согласно методике предложенной в литературе.

По всей длине магистрали, протяженностью l=1353 км, расположено 2 ОП. Определяем интенсивность отказов магистрали по формуле:

 

_{маг = к} ×l_к  _оп × _оп                                                           (2.34)

 

где _маг - интенсивность отказов магистрали, 1/ч;

_к , _оп, _нрп - интенсивности отказов кабеля, ОП, НРП, 1/ч;

l_к - длина кабеля, км;

_оп - количество ОП.

Учитывая, что на магистрали не применяются регенераторы, а только мультиплексоры ввода вывода рассчитаем следующим образом:

Значения _к , _оп,выбираются из таблицы 9.2 [27].

_маг = 0,33×10^-6 ×1353 + 7×10^-5 × 2 = 0,000045 + 0,00014 = 1,85×10^-4

 

Среднее время наработки на отказ определяется как величина обратная интенсивности отказов:

 

 Т_ср.маг = 1/ _маг = 1/ 1,85×10^-4= 5405,4 (ч)                                   (2.35)

 

Вероятность безотказной работы определяется из значения интенсивности отказов магистрали за время наблюдения t = 24 ч.:

 

Р(t) =  ^{-t/ Тср.маг} =  ^{-маг × t} = = =1                       (2.36)

 

Определяем среднее время восстановления магистрали по формуле:

 

Т_в.маг = 1 / _маг ( _к × l_к × Т_в.к  _оп × _оп × Т_в.оп                              (2.37)

 

где Т_в.к, Т_в.оп, - соответственно время восстановления кабеля, оборудования ОП, ч. из таблицы 9.2 [ 27 ].

 

Т_в.маг = 5405,4 × (0,000045 × 4,75 + 0,00014 × 0,5) = 0,534 (ч)

 

Интенсивность восстановления есть величина обратная времени восстановления магистрали

 

=1/ Т_в.маг = 1/0,534 = 1,87 (1/ч)                                     (2.38)

 

Коэффициент готовности магистрали определяем по формуле:

 

К_г.маг = Т_ср.маг / (Т_ср.маг + Т_в.маг)                                              (2.39)

К_г.маг = 5405,4/(5405,4 + 0,534)= 0,999908     

 

Коэффициент простоя:

 

К_п.маг = 1 - К_г.маг = 1 – 0,999908 = 0,000092                  (2.40)

 

2.10.1 Программа для расчета надежности ВОСП

 

10 CLS

20 INPUT N, K, L

30 m = (100 * N) / (K * L)

40 L1 = m / (L * 8760)

50 V = L1 * L

60 PRINT "m="; m, "L1="; L1, "V="; V

70 INPUT t, V

80 FOR t = 1 TO 15

90 F = EXP(-V * t)

100 P = V * EXP(-V * t)

110 PRINT "F="; F, "P="; P

120 NEXT t

130 END

 

Результат программного расчета

 

? 1.1,15,1391

m= 5.271987E-03 L1= 4.326563E-10 V= 6.01825E-07

? 0,6E-07

F=.9999994 P= 5.999997E-07

F=.9999988 P= 5.999993E-07

F=.9999982 P= 5.999989E-07

F=.9999976 P= 5.999986E-07

F=.999997 P= 5.999982E-07

F=.9999964 P= 5.999979E-07

F=.9999958 P= 5.999975E-07

F=.9999952 P= 5.999971E-07

F=.9999946 P= 5.999968E-07

F=.999994 P= 5.999964E-07

F=.9999934 P= 5.99996E-07

F=.9999928 P= 5.999957E-07

F=.9999922 P= 5.999954E-07

F=.9999916 P= 5.99995E-07

F=.999991 P= 5.999946E-07

 

Прокладка кабеля