Проектирование, строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических и проводных систем связи

Проектирование, строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических и проводных систем связи

Введение.
Ддисциплина «Проектирование, строительство и техническая эксплуатация
волоконно-оптических и проводных систем связи ч.1» должна обеспечивать
формирование фундамента подготовки будущих специалистов в области
строительства и эксплуатации телекоммуникационных систем, а также,
создавать необходимую базу для успешного овладения последующими
специальными дисциплинами учебного плана. Она должна способствовать
развитию творческих способностей студентов, умению формулировать и
решать задачи изучаемой специальности, умению творчески применять и
самостоятельно повышать свои знания. Дисциплина является одной из первых,
где студенты получают современное представление о принципах
проектирования, строительства и технической эксплуатации волоконнооптических и проводных систем связи ч.1 (ПСиТЭВОиПСС), как на первичных
сетях различного уровня, так и абонентских сетях широкополосного доступа.
Она находится на стыке дисциплин, обеспечивающих базовую и специальную
подготовку студентов. По рассматриваемой дисциплине студенты выполняют
контрольную работу и лабораторный практикум. Защита контрольной работы и
лабораторного практикума должны предшествовать сдаче экзамена по
дисциплине.

Контрольные задания и указания к выполнению.
1. Некоторые вопросы из теории надежности.
По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события.
Интервал времени от момента включения ВОЛС до первого отказа является
случайной величиной, называемой «время безотказной работы».
Интегральная функция распределения этой случайной величины,
представляющая собой (по определению) вероятность того, что время
безотказной работы будет менее t, обозначается
Qt
и имеет смысл
вероятности отказа на интервале 0…t. Вероятность противоположного события
– безотказной работы на этом интервале – равна:
pt  1 Qt . (1.1)
Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность
отказов
t
, представляющая собой условную плотность вероятности отказов в
момент t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между
функциями
t
и
Рt
существует взаимосвязь.
 
  Р t e
t
 d

0
  
. (1.2)
В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как
наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна
t  
. В этом случае:
Рt e
t
 . (1.3)
Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода
нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение
вероятности безотказной работы с течением времени.
Среднее время безотказной работы (наработки на отказ) находят как
математическое ожидание случайной величины «время безотказной работы».
 



1
0 0
   










dt te dt dt
dQ t
t t
t
ср
час
-1
. (1.4)
Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной
эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

1
t  ср (1.5)
6
Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества
разнотипных элементов.
К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем
относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:
ср в
ср
г
t t
t
К

 , (1.6)
где
в
t – среднее время восстановления элемента (системы), он соответствует
вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент
времени.
Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму
интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:
нрп Nнрп орп Nорп каб L
сист         , (1.7.)
где
нрп орп , – интенсивности отказов НРП и ОРП;
Nнрп Nорп , – количество НРП и ОРП;
к – интенсивность отказов одного километра кабеля;
L – протяженность магистрали.
2. Пример расчета показателей надежности.
Примем интенсивность отказов 1км оптического кабеля, равной
к
=3,8810-6
час-1
. Протяженность трассы 76 км.
Наработка на отказ аппаратуры равна 10 годам или 87600 часов, откуда
интенсивность отказов будет равна
апп
= 10-7
. Значения необходимых
параметров сведены в табл.1.2.
Таблица 1.2.
Показатели надёжности ОРП Кабель на 1 км
Интенсивность отказов

, 1/ч 10-7
3,8810-6
Время восстановления повреждения,
tв, ч
0,5 6,0 (см.
примечания)
Воспользуемся выражением 1.7 только без учета интенсивности отказов НРП
т.к. расчет производим только для одного участка ВОЛС где НРП отсутствуют.
ч
сист
1
10 2 3,88 10 76 296,88 10 7 6 6         .
Определим среднее время безотказной работы по выражению 1.5 для
исследуемого линейного тракта ВОЛС:
3368,4
296,88 10
1
. 6


 tСР  ч.
Вероятность безотказной работы в течение суток
24 t
1

часа:
  0,9783 296.8 8 1 0 2 4 6
 
  

е
сист Р t .
7
В течение недели
t2 168
часов:
  0,9417 296.8 8 1 0 168 6
 
 

x
е
сист Р t .
В течение месяца
720 t
3

часов:
  0,9164 296.8 8 1 0 720 6
 
 

x
е
сист Р t .
В течение года
t
4  8760
часов:
  0,8180 296.8 8 1 0 8760 6
 
  

е
сист Р t .
Рассчитаем коэффициент готовности. Предварительно найдем среднее время
восстановления связи по формуле:
сист
нрп нрп в нрп орп орп в орп каб в каб
в
N t N t L t
t

       

 .
 .
 .
, ч (1.18.)
где
в нрп в орп в каб t t t
. . .
, , – время восстановления соответственно НРП, ОРП и
кабеля (см. примечания).
В расчетах определяем среднее время восстановления только кабеля, так как
время восстановления ОРП очень мало, а НРП нет.