Волоконно-оптические системы связи

Многоканальные ТКС относятся к восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять.

Одно из центральных положений теории надёжности состоит в том, что отказы рассматривают в ней как случайные события. Интервал времени от момента включения элемента (системы) до его первого отказа является случайной величиной, называемой временем безотказной работы. Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой 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).

Удобной мерой надёжности элементов и систем является интенсивность отказов l(t), представляющая собой условную плотность вероятности отказа в момент времени t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями l(t) и P(t) существует взаимосвязь

P(t) = exp .

В период нормальной эксплуатации (после приработки, но ещё до того, как наступит физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна l(t) » l. В этом случае

P(t) = exp (-lt).

Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.

Среднее время безотказной работы находят как математическое ожидание случайной величины

tср = l.                              (5.1)

Оценим надёжность некоторой сложной системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть

P1(t) ; P2(t) ; … Pn(t) -

вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени (0…t), n - число элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведёт к отказу всей системы (такой вид соединения элементов называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных её элементов

Рсист =.                   (5.2)

где    Lсист =— интенсивность отказов системы;

l i — интенсивность отказов i – го элемента.

Среднее время безотказной работы системы равно

tср. сист = .                                         (5.3)

К числу основных характеристик надёжности восстанавливаемых элементов и систем относится коэффициент готовности

Кг = ,                                      (5.4)

где    tв сист - среднее время восстановления элемента (системы).

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

5.2 Расчёт параметров надёжности

В соответствии с выражением (5.2) интенсивность отказов оптической линии передачи определяют как сумму интенсивностей отказов ОРП (ОП) и кабеля

Lсист = l орп × n орп + lкаб × L,

где l орп , lкаб - интенсивности отказов соответственно ОРП (ОП) и одного километра кабеля;

n орп , n нрп - количество соответственно ОРП (ОП);

lкаб - интенсивность отказов одного километра кабеля;

L - протяженность оптической линии передачи.

Lсист = 4 × 10-8 + 5 × 10-8 × 683,4 = 3,46 × 10-5

Среднее время безотказной работы оптической линии передачи определим по формуле (5.3)

tсист =7,93 года

Вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени

Рсист =

рассчитаем по формуле (5.2) для t1 = 24 часа (сутки), t2 = 168 часов (неделя), t3 = 720 часов (месяц) и t4 = 8760 часов (год).

Р = exp ( - 3,46 × 10-5 ×24) = 0,999

Р = exp ( - 3,46 × 10-5 ×168) = 0,994

Р = exp ( - 3,46 × 10-5 ×720) = 0,975

Р = exp ( - 3,46 × 10-5 ×8760) = 0,73

По результатам расчётов построим график зависимости вероятности безотказной работы оптической линии передачи от времени Рсист (t).

Рисунок 5.1 - Зависимость вероятности безотказной работы оптической линии передачи от времени Рсист(t).

Коэффициент готовности оптической линии передачи рассчитывают по формуле (5.4), рассчитав предварительно среднее время восстановления связи

tв. сист = (l орп × n орп × tв. орп + lкаб × L × tв. каб ) /Lсист ,

где    tв. орп, tв. каб - время восстановления соответственно ОРП (ОП) и кабеля;

tв сист = (4 × 10-8 × 10 + 5 × 10-8 × 683,4 × 5)/ (3,46 × 10-5) = 197,83 × 10-5.

Значения необходимых для расчётов параметров приведены в таблице 7.1.

Таблица 5.1 – Параметры надежности элементов ВОЛП

Далее для линий передачи кольцевой топологии определяем, во сколько раз уменьшается время восстановления (время простоя) при резервировании . Предположение, что кольцо состоит из одной линии и разбито на n единичных участков между двумя соседними станциями, обслуживающими ближайших по отношению друг к другу пользователей (рисунок 5.1).

Интенсивность отказов единичного участка определяется по формуле

l ед. уч. = l орп × n орп + lкаб × L,

где    n орп = 2 – количество ОРП на одном единичном участке.

Среднее время безотказной работы единичного участка равно

tср. ед. уч. =,

а коэффициент готовности единичного участка равен

Кг ед. уч = ,        

где tв. ед. уч – время восстановления единичного участка без резервирования, которое рассчитывается по следующей формуле

6 Технико - экономическое обоснование

6.1 Цель проекта

Усовершенствование систем связи внутри предприятия путем замены оборудования PDH типа ФК-34, ФК-35 на проектируемое оборудование SDH фирмы Alcatel. Получение коммерческой прибыли от предоставления аренды потоков E1 заинтересованным сторонним организациям.

6.2 Вид расчета

Расчет экономического эффекта на начальной стадии проектирования.

6.3       Расчет капитальных затрат

Затраты на приобретение оборудования сведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Локальная смета затрат на станционное оборудование

Таблица 6.2 - Локальная смета затрат на линейное оборудование

Сводный сметный расчет строительства ВОЛС представлен в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Сводный сметный расчет

6.4 Тарифы и цены

Тариф за использование одного потока E1, а также за разовое подключение сведены в таблицу 6.4.

Таблица 6.4 - Тариф на использование потоков E1

6.5 Расчет тарифных доходов

Расчет доходов производится на основании объема услуг связи (предоставляемых в аренду потоков Е1) и тарифов на услуги связи на 2008 год

,

где  - объем платных услуг i вида;

 - месячный тариф за пользование цифровым каналом 2,048 Мбит/с по зоновым связям (101-200 км.), q = 77000 руб.

Д = 40 х 77000 х 12 = 36960 тыс. руб.

Кроме того существует разовая плата за организацию цифровых каналов (за подключение). Эта плата составляет 3000 руб. за организацию одного потока Е1 соответственно за 40 потоков 120 тыс. руб. Тогда доход за первый год эксплуатации составит 37080 тыс. руб.

6.6 Расчет годовых эксплуатационных расходов

Расчет эксплуатационных расходов производится по следующим статьям затрат:

- заработная плата (основная и дополнительная) – З;

- отчисления на социальные нужды – Осн;

- амортизационные отчисления – А;

- затраты на электроэнергию – Рэн;

- материалы и запасные части – Рмзч;

-прочие производственные, транспортные, управленческие и хозяйственные расходы – Рпр.

1) Расчет годового фонда заработной платы и отчислений на социальные нужды

Для расчета годового фонда заработной платы необходимо определить численность эксплуатационного штата. Расчет численности штата на обслуживание линейных и станционных сооружений приведен на основании норматива численности производственного штата для предприятий связи ОАО “Ростелеком” по формуле

где - норматив на обслуживание оборудования чел/час;

 -количество обслуживаемого оборудования;

-месячный фонд рабочего времени, час;

-коэффициент отпусков равен 1,08.

Общие затраты времени определим по таблице 6.5

Таблица 6.5 – Общие затраты времени

Тогда численность штата равна

T = х 1,08 = 23,49 ≈ 24 человека

Годовой фонд заработной платы вычисляется по формуле

где Р - численность штата;

- среднемесячная заработная плата одного работника.

З = 24 х 6500 х 12 = 1872000 руб.

Отчисления на социальные нужды производятся в размере 38,5% от годового фонда заработной платы

Осн = 0,385 х 1872000 = 720720 руб.

Годовой фонд заработной платы с отчислением во внебюджетные фонды

Зпл = З + сн = 1872000 + 720720 = 2592720 руб.

2) Расчет суммы амортизационных отчислений

Расчет суммы годовых амортизационных отчислений производят на основании сборника “Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства РФ” по формуле

где  - норма амортизационных отчислений;

- среднегодовая стоимость основных фондов (приравнивается к капитальным затратам по этой статье).

аi =6,7% для оптоволоконной линии связи;

аi=12,5 для оптоволоконных систем связи.

3) Затраты на электроэнергию

Р= N x W x T x t, руб.

где N – количество вводимых мультиплексоров ;

W - мощность потребляемая мультиплексором;

Т – тариф за электроэнергию (0,64руб. за 1кВт) ;

t– время работы станции в год (8760 часов при том, что станция работает круглосуточно)

Тогда затраты на электроэнергию в год составят:

Р= 10 х 120 х 0,64 х 8760 = 6727,680 тыс. руб.

4) Затраты на материалы и запчасти составляют 5% от капитальных затрат

М= 47478,767 х 0.05 = 2373,938 тыс. руб.

5) Прочие затраты составляют 1,5 % от капитальных затрат:

П = 47478,767 х 0.015 = 712,182 тыс. руб.

Годовые эксплуатационные расходы перечислены в таблице 6.5.

Таблица 6.6. Годовые эксплуатационные расходы

6.7 Счет прибылей и убытков

Далее в таблице 6.7 представлен счет прибылей и убытков

Таблица 6.7 - Счет прибылей и убытков

Заключение

Проблема быстрой передачи обширных массивов информации на значительные расстояния приобретает особую актуальность в связи с возрастающей потребностью современного общества в обмене информацией. Волоконно-оптические системы передачи PDH значительно повышают качество и экономичность информационных услуг.

Развитие технологий скоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к созданию новой цифровой технологии SDH, ориентированной на использование волоконно-оптических кабелей в качестве среды передачи информации со скоростями, достигающими 40 Гбит/с.

Принципы SDH предусматривают организацию универсальной транспортной системы, охватывающей все участки сети (от местных до магистральных) и выполняющей функции передачи, резервирования, оперативного переключения, ввода и выделения потоков информации в промежуточных пунктах, контроля и управления сетью.

Технология SDH рассчитана на транспортирование сигналов всех цифровых иерархий (Европейской, Американской и Японской) и всех действующих и перспективных служб связи как с синхронным (SТМ), так и с асинхронным способами (АТМ) переноса информации, то есть является всемирно прозрачной и перспективной.

Аппаратурная реализация SDH существенно отличается от традиционной, когда отдельно создавалась аппаратура линейного тракта, преобразовательная, контроля, резервирования и т.п. В SDH используются универсальные аппаратурные комплекты (синхронные мультиплексоры и аппаратура оперативного переключения), в которых совмещаются перечисленные функции. В сочетании с последними достижениями техники ЭВМ и микроэлектроники это резко сокращает объем и стоимость аппаратуры и требуемых помещений, работы по монтажу и настройке и т.д.

В аппаратуре SDH легко реализуются прогрессивные сетевые конфигурации – кольцевые, разветвленные и другие, которые обеспечивают высокую гибкость и надежность сети. Такие конфигурации создаются, контролируются и управляются программными средствами на единой аппаратной базе.

В результате обеспечивается полная автоматизация процессов эксплуатации сети SDH, радикально повышающая ее гибкость и надежность, а также качество связи.

В настоящее время использование SDH является единственным перспективным решением для первичной сети, альтернативы которому нет.

Список использованных источников

1 Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов и др. – М.: Радио и связь, 1993. - 265 с.

2 Волоконно–оптические системы передачи: учебник для ВУЗов / М.М. Бутусов, С.М.Верник и др.; Под ред. В.Н. Гомзина. - М.: Радио и связь, 1992. - 416 с.

3 Волоконно-оптические системы связи на ГТС: Справочник. Берлин Б.З. и др. - М.: Радио и связь, 1994. - 172 с.

4 Гауэр, Дж. Оптические системы связи. - М: Радио и связь, 1989. - 502 с.

5 Корнилов И.И. Цифровая линия передачи: учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию по курсу МСП. - Самара: ПГАТИ, 1998. - 125 с.

6 Многоканальные системы передачи: учебник для ВУЗов / Н.Н. Баева, В.Н. Гордиенко, С.А. Курицын и др.; Под ред. Н.Н. Баевой и В.Н. Гордиенко. - М.: Радио и связь, 1997. - 560 с.

7 Оптические системы передачи: учебник для ВУЗов / Б.В.Скворцов, В.И.Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под ред. В.И.Иванова. – М.: Радио и связь, 1994. - 224 с.

8 Проектирование волоконно–оптических линий связи: уч. пособие по дипломному и курсовому проектированию для специальностей 2305 и 2306 / В.А. Бурдин и др. - Самара: ПИИРС, 1992. - 148 с.

9 Руководящий технический материал по применению систем и аппаратуры синхронной цифровой иерархии на сети связи РФ. - М.: ЦНИИС, 1994. - 50 с.

10 Строительство кабельных сооружений связи: Справочник / Д.А. Барон, И.И. Гроднев и др. - М . Радио и связь, 1988. - 768 с.

11 Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: учебник для ВУЗов / В.А. Андреев и др.; Под ред. Б.В. Попова. - М.: Радио и связь, 1995. - 200 с.

12 Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. - М. Эко – Трендз, 1997. - 148 с.

13 Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи. - М: Техносфера, 2006. - 495 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5