Расчет норм на качественные характеристики групповых трактов

ЦСП

Нормы для ввода трактов в эксплуатацию используются, когда каналы и тракты, образованные аналогичным оборудованием систем передачи, уже имеются на сети и прошли испытание на соответствие долговременным нормам. Нормы технического обслуживания используются при контроле в процессе эксплуатации трактов и для определения необходимости вывода их из эксплуатации при выходе контролируемых параметров за допустимые пределы.

Оперативные нормы на показатели ошибок основаны на измерении характеристик ошибок за секундные интервалы времени по двум показателям [9]:

- коэффициент ошибок по секундам с ошибками (ESR);

- коэффициент ошибок по секундам, пораженными ошибками (SESR).

(ESR) – это отношение числа ES_T (секунда с ошибками) к общему числу

секунд в период готовности в течение фиксированного интервала

измерений;

(SESR) – это отношение числа SES_T (период в одну секунду, содержащий

30 % блоков с ошибками) к общему числу секунд в период

готовности в течении фиксированного интервала измерений.

Измерения показателей ошибок для оценки соответствия оперативным нормам могут проводиться как в процессе эксплуатационного контроля, так и при закрытии связи с использованием специальных средств измерений.

Для оценки эксплуатационных характеристик должны использоваться результаты измерений лишь в периоды готовности канала или тракта, интервалы неготовности из рассмотрения исключаются.

Контроль показателей ошибок в каналах или трактах для определения соответствия оперативным нормам может производиться в эксплуатационных условиях за различные периоды времени - пятнадцать минут, один час, одни сутки, семь суток. Для анализа результатов контроля определяются пороговые значения S_{1 И}S₂числа ES и SES за период наблюдения.

При вводе в эксплуатацию линейного тракта цифровой системы передачи измерения должны проводиться с помощью псевдослучайной цифровой последовательности с закрытием связи, при этом проверка производится в два этапа.

Если за период наблюдения Т (рисунок 5.3) по результатам эксплуатационного контроля получено число ES или SES, равное S, то:

при S S₂- тракт не принимается в эксплуатацию,

при S £ S₁- тракт принимается в эксплуатацию,

при S₁ < S < S₂- тракт принимается условно - с проведением дальнейших испытаний за более длительные сроки.

Расчет пороговых значений производится в следующем порядке (расчет будем производить для первичного цифрового сетевого тракта и для линейного

тракта):

-определяется среднее допустимое число ES и SES за период наблюдения:

RPO=Д·Т·В, (5.14)

где Д - суммарное значение доли общей нормы, при L =124 км, значение L округляем до значений указанных в таблице 4.4 [9], исходя из таблицы при L £150, Д =0,039;

Т - период наблюдения в секундах;

В - общая норма на данный показатель берем из таблицы 4.1 [9];

-определяется пороговое значение BISO за период наблюдения Т

, (5.15)

где k - коэффициент, определяемый назначением эксплуатационного

контроля, берем из таблицы 4.6 [9], при вводе в эксплуатацию

k =0,1.

-определяются пороговые значения S₁ и S₂по формулам:

, (5.16)

, (5.17)

. (5.18)

На первом этапе измерения проводятся с помощью псевдослучайной цифровой последовательности в течении пятнадцати минут. Если наблюдается хоть одно событие ES или SES или наблюдается неготовность, то измерение повторяется до двух раз. Если в течение и третьей попытки наблюдались ES или SES, то надо проводить локализацию неработоспособности.

Если первый этап прошел успешно, то проводится испытание в течение одних суток.

Производим расчет пороговых значений для первичного цифрового сетевого тракта.

Расчет пороговых значений для линейного тракта аналогичен предыдущему, результаты расчетов сведем в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

Вид тракта	ESR	SESR
RPO	ВISO	G	S₁	S₂	RPO	BISO	G	S₁	S₂
ПЦСТ	67,4	6,74	5,19	1,55	11,93	3,4	0,34	1,1		1,44
ЛЦТ	126,4	12,64	7,11	5,53	19,75	3,4	0,34	1,1		1,44

6 ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ

В качестве поверочного расчета, произведем расчет чувствительности приемника излучения (ПИ).

Приемниками излучения называют устройства, преобразующие оптическую энергию в электрическую, которая затем подвергается обработке электронными схемами приемного оптоэлектронного модуля (ПРОМ). Идеальный приемник излучения должен:

-точно воспроизводить форму принимаемого сигнала;

-обеспечить максимальную мощность электрического сигнала в своей нагрузке при заданной мощности оптического сигнала;

-не вносить дополнительного шума в принимаемый сигнал;

-обладать большим динамическим диапазоном;

-иметь небольшие размеры, высокую надежность, малую стоимость, низкие питающие напряжения.

В ВОСП в качестве ПИ используются фотодиоды (ФД), к которым предъявляются следующие основные требования [11]:

-высокая чувствительность;

-требуемые спектральная характеристика и широкополосность;

-низкий уровень шумов;

-требуемое быстродействие;

-большой срок службы.

Основным параметром ПРОМ является чувствительность – минимальная средняя во времени мощность сигнала на входном полюсе, при которой обеспечивается требуемое значение коэффициента ошибок.

Чувствительность ПРОМ зависит от параметров приемника излучения (ФД, ЛФД) и шумовых показателей предусилителя. По этой причине к схемотехнике входных каскадов ПРОМ предъявляются специфические, зачастую противоречивые требования: минимальный уровень шумов в заданной полосе пропускания (для заданной скорости) при широком динамическом диапазоне [10].

В этой связи малошумящие предварительные усилители для ПРОМ выполняют по двум основным схемам:

- высокоимпедансный (с большим входным импедансом R_вх® ¥,

С_вх® 0), рисунок 6.1;

-трансимпедансный (с отрицательной обратной связью с помощью

резистора R_oc), рисунок 6.2.

В высокоимпедансном усилителе для снижения уровня шума добиваются высокого входного сопротивления (метод простой противошумовой коррекции). Это неизбежно сужает динамический диапазон и полосу пропускания усилителя. Для ее восстановления используют корректор АЧХ, который в цифровых системах называют выравнивателем. Во второй схеме для расширения полосы пропускания используют параллельную отрицательную обратную связь. Полоса пропускания расширяется за счет снижения динамического входного сопротивления усилителя. Трансимпедансный усилитель уступает высокоимпедансному по шумам, но зато обладает более широким динамическим диапазоном.

В аппаратуре ОТГ-32Е, в качестве оборудования линейного тракта, применяется плата оптического стыка (ПОС) в которой используется p-i-n-ГЕТ модуль типа ПРОМ 364.

ПРОМ преобразует оптический сигнал, поступающий на его вход, в электрический сигнал в коде СMI и усиливает последний с минимальным уровнем шумов.

Приемный оптический модуль, ПРОМ 364, выполнен в единой конструкции внутри которого содержится р-i-n фотодиод (марки ФД-110) и предварительный усилитель–корректор, разработанный по схеме высокоимпедансного усилителя, на малошумящем транзисторе КТ3102А. Параметры фотодиода ФД-110 и транзистора КТ3102А приведены в таблицах 6.1 и 6.2 соответственно.

Таблица 6.1

Параметры p-i-n фотодиода ФД-110
Область спектральной чувствительности,	0,4…1,9
Токовая чувствительность,	0,4
Темновой ток не более,
Время отклика,
Емкость перехода,
Рабочее напряжение, В

Таблица 6.2

Параметры n-p-n транзистора КТ3102А
Статистический коэффициент усиления тока, b
Обратный ток коллектора I_ко,	0,5
Минимальный коэффициент шума,	1,5
Максимальный коэффициент усиления по мощности К_р,	12,0
Емкость коллекторного перехода С_б/к,
Емкость эммитерного перехода С_б/э,	1,0
Динамическое входное сопротивление r_б_¢_б,

С достаточной для инженерных расчетов точностью чувствительность ПРОМ можно вычислить по формуле [10]:

, (6.1)

где - эквивалентная мощность шума ПРОМ, А².

Если Y=1, то значение P₀, полученное из (6.1), называют пороговой чувствительностью. При Y=6 значение P₀ соответствует коэффициенту ошибок .

Чувствительность ПРОМ можно также выразить в децибелах:

. (6.2)

При расчете будем считать, что АЧХ ПРОМ будет иметь вид ФНЧ типа Баттерворта второго порядка, т. е. I₁= I₃=1,11 А; С_м= 1 пФ; Т=300°К.

Расчет начинаем с определения суммарной емкости на входе предусилителя:

. (6.3)

Далее определяем оптимальное по шумам значение тока коллектора, при котором минимизируется вклад шумов вследствие токов базы и коллектора в суммарный шум [10]:

(6.4)

где К – постоянная Больцмана, К =

В - скорость передачи информации, бит/с;

b - статистический коэффициент усиления тока;

q - заряд электрона, q =

Нагрузочное сопротивление определяем по формуле:

(6.5)

где I_T - темновой ток, А;

r_б_¢ _б - динамическое входное сопротивление транзистора, .

Выбираем ближайший номинал R_Н=30 .

Эквивалентную мощность шума ПРОМ определяем по формуле [10]:

(6.6)

где

(6.7)

(6.8)

(6.9)

Отсюда по формулам (6.1) и (6.2) находим чувствительность ПРОМ:

Исходя из пункта 6.3 уровни на входе 0РП и ОП2 составляют (-11,82 ) и (-12,76 ), отсюда видно, что полученное значение чувствительности ПРОМ, позволят осуществлять работу ВОСП с выбранным типом фотодиода и биполярным транзистором.

7 ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ И ТЕХОБСЛУЖИВАНИЯ

В аппаратуре ОТГ-32Е применена впервые разработанная система сигнализации и обслуживания, работящая как автономно, так и от управляющих ЭВМ центров технического обслуживания (ЦТО). Основным блоком системы сигнализации и обслуживания является блок УСО-01. В дополнение к блоку УСО-01 может использоваться блок ТСО-11. Блок УСО-01 может взаимодействовать с 99-ю блоками (один ряд стоек аппаратуры), блоки УСО-01 двух соседних рядов могут резервировать друг друга.

Система сигнализации и обслуживания обеспечивает:

- контроль исправности оборудования, локализацию неисправностей и отображение аварийных состояний;

- контроль установления соединений по соединительным линиям;

- возможность определения телефонной нагрузки;

- управление блокировкой и разблокировкой соединительных линий;

- организацию и управление каналами служебной связи;

- управление системой телеконтроля;

- измерение достоверности линейных сигналов электросвязи технического обслуживания (ЦТО)

- прием управляющих команд от ЦТО и их выполнение.

В систему сигнализации и обслуживания входят:

- блок УСО-01;

- сигнальный рядовой транспарант ТСП-01;

- платы контроля и сигнализации КС, расположенные в блоках ТСО-11, блоки контроля регенераторов КР, расположенные в контейнерах НРП.

Параметры усилителя служебной связи:

- максимальный коэффициент усиления на частоте 1000 - 40 ;

- диапазон коррекции АЧХ на частоте 300 - 10 ;

- диапазон коррекции АЧХ на частоте 3400 - 20 .

Отображение аварийных состояний с локализацией их в большинстве случаев с точностью до платы (ТЭЗа) производится на индикаторах блока УСО-01. Кроме того, блок, в котором возникло аварийное состояние, отмечается загоранием находящегося на нем светодиода.

Аварийные состояния отображаются также на рядовом сигнальном транспаранте ТСР-01, имеющем две красные лампы - ЛП и ЛО и белую лампу - ЛС. Аварийные состояния могут также отображаться на общестанционном табло, имевшем помимо трех сигнальных ламп, звонок.

При появлении аварийного состояния загораются лампы ЛП и ЛО, при нажатии кнопок отключения звонка (или при вводе команды "00") лампа ЛО гаснет, при появлении в это время другого аварийного состояния лампа ЛО загорается скова и т. д. Загорание лампы ЛО сопровождается включением звонка.

При превышении допустимого числа блокировок МСЛ загораются лампы ЛП, ЛС и ЛО, лампа 10 гаснет как к в предыдущем случае при нажатии кнопок отключения звонка.

Все лампы гаснут автоматически после устранения аварийных состояний.

Прием вызова по каналу служебной связи сопровождается загоранием ламп ЛС и ЛО.

Блоки системы для обеспечения локализации неисправностей, помимо сигнальной информации, передаваемой в блок УСО-01, выдаст следующие аварийные сигналы:

- экстренный аварийный сигнал (ЗАС),

- приоритетный аварийный сигнал (ПАС);

- индикация аварийного состояния (СИАС),

- сигнал "извещение".

Экстренный аварийный сигнал (ЭАС) отображается на индикаторах блока УСО-01 и на транспаранте ТСР-01 немедленно по возникновении аварийного состояния.

Приоритетные аварийные сигналы (ПАС) передаются постоянным током через специальные двухпроводные стыки между блоками в направлении блоки ОЛТ-11 (КЛТ-11) — блок АЦО-11-—блоки ОСА-13, запрещая выдачу аварийных сигналов последующими блоками в случае неисправности в предыдущем блоке. Приоритетный аварийный сигнал между блоками АЦО-11 и ОСА-1З выполняет функции сетевого аварийного сигнала (САС), т. е. сигнала, блокирующего работу МСЛ при аварии в системе. В блоке АЦО11 предусмотрена возможность передачи ПАС "вверх" по ступеням иерархии и приема ПАС "снизу". Эта возможность может быть реализована при работе блока АЦО-11 в ЦСП высших ступеней иерархии.

Цепи ПАС в блоках гальванически развязаны с помощью оптронов.

Сигнал индикации аварийного состояния (СИАС) передается символом "1" в тактовых интервалах временного спектра.

Приемники СИАС имеются в блоках АЦО-11 и ОСА-13. Прием СИАС не вызывает появления ЭАС и индицируется блоком УСО-01 по запросу (команда "01"). Прием СИАС запрещает выдачу ЭАС при нарушениях в работе приемной части блоков. В блоке АЦО-11 имеются передатчики СИАС, которые передают его "вниз" во всех цифровых каналах при возникновении аварии или приеме СИАС "сверху". При пропадании сигналов от блоков ОСА-13 блок АЦО-11 передает СИАС в КИ16 на противоположную станцию.

Сигнал "Извещение" передастся на противоположную станцию из блоков АЦО-11 и ОСА-13 при возникновении в них аварийных состояний. Прием сигнала "Извещение" не вызывает появления ЭАС и индицируется блоком УСО-01 по запросу.

8 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В состав оконечного и промежуточного оборудования входят устройства, обеспечивающие функционирование информационного тракта, сервисных систем (телеконтроль, служебная связь).

При расчете необходимого оборудования следует учесть показатели рассчитанные в предыдущих пунктах. Рассчитанная длина регенерационного участка превышает длины между ОП-ОРП-ОП (пгт.Ленинское – п.Биджан 72 км, п.Биджан - пгт.Амурзет 76 км), при расчетной L_рег=102,5 км [п.5.1]. Следовательно, нет необходимости закупать НРП и платы дистанционного питания ДП-13, что экономит расходы и время на реконструкцию кабельной магистрали.

Рассчитаем количество необходимого оборудования в ОП-1 Ленинск, В начале определим количество двухмегабитных потоков:

где N_общ - общее число требуемых каналов.

Исходя из этого, нам потребуется оборудование для организации 8x2 . В качестве каналообразующего оборудования выбираем ОГМ-30, которое может организовать 30 каналов ТЧ в 2 поток, следовательно, нам потребуется восемь комплектов ОГМ-30.

Многофункциональный мультиплексор ОГМ-30 с возможностью гибкого конфигурирования предназначен для формирования первичных цифровых потоков со скоростью передачи 2048 .

Далее рассчитаем необходимое оборудование для вторичного группообразования:

Следовательно, нам потребуется один мульдекс (МДВ4) для образования двух вторичных цифровых потоков.

Плата МДВ4 предназначена для объединения первичных потоков со скоростью 2112 в четыре групповых потока со скоростью 8592 на передаче и обратного преобразования на приеме.

Так же, нам потребуется для образования третичного цифрового потока один мульдекс (МДТ).

Плата мульдекса третичного МДТ предназначена для:

- асинхронного преобразования входных цифровых потоков 8448 к скорости, кратной тактовой частоте следования группового сигнала 8592 на передаче и обратного преобразования на приеме;

- объединения четырех цифровых потоков со скоростью 8592 в групповой поток со скоростью 34368 на передаче и разделения на четыре цифровых потока на приеме;

- формирования импульсов тактовой частоты 34368 ;

- формирования синхросигнала;

- ввода-вывода служебной информации;

- осуществления контроля за работой оборудования ОТГ-32.

Кроме того, нам потребуется следующие платы:

АСП - плата асинхронного сопряжение предназначена для сопряжения двух передающих и двух приемных каналов вторичного временного группообразования (ВВГ);

ПОС - плата оптического стыка предназначена для преобразования электрического сигнала в оптический;

УСО-1 - унифицированное сервисное оборудование, предназначено для организации сервисного обслуживания, телеконтроля и служебной связи комплекса аппаратуры ЦСП;

КС - плата контроля и сигнализации предназначена для сбора информации о состоянии ОТГ-32Е и передачи ее в универсальное сервисное оборудование УСО-01;

ВП-10 - блок вторичного питания предназначен для электропитания оконечного оборудования с заземленным плюсом напряжением (60,48,24)В.

Вышеперечисленные платы устанавливаются в одноразрядный съемный каркас БНК-1, который предназначен для установки и эксплуатации в составе каркасов СКУ.

Аналогично произведем расчет для ОП-2, результаты расчетов представлены в таблице 8.1.

Произведем расчет необходимого оборудования для ОРП. В с.Биджан, будет организован переприем для одного тракта 8448 на ОП-2. В ОТГ-32Е качестве оборудования переприема, вместо платы МДВ-4 устанавливается плата МДВ-4-01 и вместо плат АСП, плата ВС2.

ОСП-02 – оборудование световых подключений.

Плата МДВ-4-01 – мульдекс вторичный, предназначен для организации ввода цифрового потока 8448 .

ВС2 - плата вторичного стыка предназначена для размещения узлов, предназначенных для обеспечения стандартных стыков цепей передачи и приема вторичного цифрового сигнала.

Таблица 8.1

Наименование	ОП-1	ОРП	ОП-2	Единица измерения	Общее количество
Оборудование ОТГ-32Е в составе: Плата АСП Плата МДВ-4 Плата МДТ Плата КС Плата ПОС (l=1,55 ) Плата ВП-10 Плата ВС-2 Плата МДВ-4-01 Оборудование ОСП-02 Оборудование ОГМ-30 Оборудование УСО-01 СКУ-01 ЗИП в составе: Плата АСП Плата МДВ-4-01, МДВ-4 Плата МДТ Плата ВП-10				шт. - - - - - - - к-т. - - шт. - - -

Так же, для обслуживания и ремонта оборудования необходимо приобрести: 1. Ваттметр оптический ОМЗ-98, для измерения мощности оптического излучения, выпускаемый ГНИИПИ г. Нижний Новгород.

2. Измеритель затухания оптический (полевой) «ОЧКО-55», для измерения затухания линейного оптического кабеля с одномодовыми волокнами, выпускаемый ГНИИПИ г. Нижний Новгород.

3. Прибор «МОРИОН-Е100» предназначен для контроля работоспособности аппаратуры связи с PDH и ее взаимодействия с АТС по стыку Е1, выпускаемый ОАО «Морион».

9 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ КАБЕЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ

Надежность линейного тракта проектируемой ЦСП (цифровой системы передачи) оценим по следующим показателям:

- отказ - повреждение на ВОЛС с перерывом связи по одному, множеству или всем каналам связи;

- неисправность - повреждение, не вызывающее закрытие связи, характеризуемое состоянием линии, при котором значения одного или нескольких параметров не удовлетворяют заданным нормам;

- среднее время между отказами (наработка на отказ) - среднее время между отказами, выраженное в часах;

- среднее время восстановления связи - среднее время перерыва связи, выраженное в часах;

- интенсивность отказов - среднее число отказов в единицу времени ();

- вероятность безотказной работы - вероятность того, что в заданный интервал времени на линии не возникнет отказ;

- коэффициент готовности - вероятность нахождения линии в безотказном состоянии произвольно выбранный момент времени;

- коэффициент простоя - вероятность нахождения линии в состоянии отказа в произвольно выбранный момент времени.

Под надежностью системы следует понимать ее способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определенных условиях. Изменение состояния системы, которое влечет за собой потерю указанного свойства, называется отказом. Система передачи относится к восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять. По теории надежности отказы рассматриваются как случайные события. Интервалом времени от момента включения 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 , обозначается и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0… . Вероятность противоположного события – безотказной работы на этом интервале – равна:

. (9.1)

Удобной мерой надежности элементов и систем является интенсивность отказов , представляющая собой условную плотность вероятности отказов в момент , при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями и существует взаимосвязь.

. (9.2)

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна . В этом случае:

. (9.3)

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»

час^-1, (9.4)

Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов:

. (9.5)

Оценим надежность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть , , …… - вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0… , - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов:

, (9.6)

где - интенсивность отказов системы, час^-1;

- интенсивность отказа элемента, час^-1.

Среднее время безотказной работы системы определяется:

час. (9.7)

К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых систем относится коэффициент готовности, который определяется по формуле:

, (9.8)

где - среднее время восстановления элемента (системы).

Он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.

Линейный тракт, в общем случае, состоит из последовательно соединенных элементов (кабель, НРП, ОРП - обслуживаемый регенерационный пункт), каждый из которых характеризуется своими параметрами надежности, и отказы в первом приближении происходят независимо, поэтому для определения надежности магистрали можно использовать приведенные выше формулы.

В нашем случае линейный тракт состоит из последовательно соединенных участков кабеля и мультиплексоров (ОРП). При проектировании ВОЛС должна быть рассчитана ее надежность по показателям: коэффициент готовности и наработка на отказ. При этом полученные данные должны сопоставляться с показателями надежности для соответствующего типа сети: местная, внутризоновая, магистральная. Коэффициент готовности оборудования линейного тракта для внутризоновой линии максимальной протяженности = 1400 должен быть больше 0. 99, наработка на отказ должна быть более 350 часов (при времени восстановления ОРП или оконечного пункта (ОП) менее 0.5 часа и времени восстановления оптического кабеля менее 10 часов).

Интенсивность отказов линейного тракта определяют как сумму интенсивностей отказов НРП, ОРП и кабеля:

, (9.9)

где - интенсивности отказов НРП и ОРП;

- количество НРП и ОРП;

- интенсивность отказов одного километра кабеля;

- протяженность магистрали.

А так как кабельная магистраль не содержит НРП (согласно п.5.1), то интенсивность отказов НРП не учитываем.

Согласно [14], средняя по России интенсивность отказов 1 оптического кабеля равна =3,88´10^-7 час^-1. Согласно техническому описанию, наработка на отказ мультиплексора аппаратуры ОТГ-32Е равна 10 годам или 87600 часов, откуда интенсивность отказов будет равна .