402_Morozova-TECSK
.pdfФедеральное агентство связи
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
(ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)
Е.И. Морозова
Техническая эксплуатация цифровых систем коммутации
Учебное пособие
Рекомендовано УМО по образованию
вобласти Инфокоммуникационных технологий
исистем связи в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению подготовки 210700 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи
квалификации (степени) «бакалавр» и квалификации (степени) «магистр»
Новосибирск
2012
УДК 621.395.3
Старший преподаватель Морозова Е.И. Техническая эксплуатация цифровых систем коммутации: Учебное пособие / ФГОБУ ВПО «СибГУТИ». – Новоси-
бирск, 2012. – 84с.
Пособие содержит основные понятия и определения теории надежности, основные требования к эксплуатационным службам телекоммуникационных предприятий, изложенные в руководящих документах отрасли связь, методы технического обслуживания и контроля качества услуг связи. Рассмотрено программное обеспечение ТЭ систем коммутации, виды и способы хранения и редактирования данных в файловой системе ЦСК.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 210700 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи квалификации (степени) «бакалавр» и квалификации (степени) «магистр».
Кафедра АЭС Ил. – 23, табл. – 12, список лит. – 39
Рецензенты: генеральный директор ООО «Предприятие «Элтекс» Черников А.Н., к.т.н., доцент ФГОБУ ВПО «Новосибирского государственного
технического университета» Дуркин В.В.
Утверждено редакционно-издательским советом ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» в качестве учебного пособия.
©ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики», 2012 г.
©Е.И. Морозова
ОГЛАВЛЕНИЕ 1 Введение…………………………………………………………….. 4
2Основы теории надежности……………………………………….. 5 2.1 Основные понятия и определения…………………………….. 5
2.2 Показатели надежности невосстанавливаемых объектов…… |
6 |
2.3 Показатели надежности восстанавливаемых объектов……… |
7 |
2.4 Пути повышения надежности…………………………………. |
9 |
3Основы технической эксплуатации……………………………….. 11
3.1Основные понятия и определения…………………………….. 11
3.2Общие положения……………………………………………… 12
3.3Техническое обслуживание……………………………………. 13 3.3.1 Контрольно-корректирующий метод технического
обслуживания оборудования ……………………………... 15 3.3.2 Аварийная сигнализация…………………………………….. 17 3.3.3 Профилактический метод технического обслуживания…... 20
3.4Контроль нагрузки и качества работы цифровых
телефонных станций. Методы контроля качества..………… |
21 |
3.5 Сбор данных о нагрузке……………………………………….. |
23 |
3.5.1Измерение нагрузки (measuring)……………………………. 23
3.5.2Надзор за нагрузкой (supervision)…………………………… 26
3.5.3Наблюдение за нагрузкой (observation)…………………….. 26
3.6Показатели и нормы, определяющие качество работы ЦСК.. 26
3.7Техническое обслуживание местных СЛ и ЗСЛ……………... 27
3.8Техническая эксплуатация ОКС№ 7………………………….. 31
3.9Ведение документации………………………………………… 36
3.10Содержание технических помещений……………………….. 37 4 Программное обеспечение технической эксплуатации…………. 39
4.1Абонентские данные…………………………………………… 40
4.2Маршрутизация………………………………………………… 50
4.2.1Система нумерации…………………………………………... 50
4.2.2Понятия, относящиеся к выбору маршрута………………… 50
4.2.3Префикс-анализ………………………………………………. 51
4.2.4Файлы анализа абонентского номера……………………….. 52
4.2.5Алгоритм работы маркера………………………………….... 57 4.3 Техническое обслуживание программного обеспечения……. 63
Приложение А Измеряемые параметры……………………………… 67 Приложение Б Примерные формы журналов………………………... 74 Приложение В Обозначения и сокращения………………………….. 79 Приложение Г Библиография…………………………………………. 81
3
1 Введение
Теория технической эксплуатации (ТЭ) как наука возникла на основе единства теории надежности и массового обслуживания, достижений в области информационных технологий и эргономики. Применительно к системам коммутации теория эксплуатации решает задачи оптимизации работ по приведению оборудования в рабочее состояние, достижения максимальных значений показателей качества функционирования: коэффициента готовности, коэффициента исправного действия, коэффициента технического использования. Она определяет влияние дестабилизирующих факторов (окружающей среды, механических воздействий, электрических нагрузок процессов старения и износа и тому подобное) на технические характеристики и параметры оборудования коммутации, систем и линий передачи и организованных на их основе каналов и трактов. Теория ТЭ позволяет определить оптимальные условия функционирования, оценить эффективность рекомендованных мероприятий по его техническому обслуживанию, определить эксплуатационно-технические параметры по статистическим данным, обоснованно выбрать эксплуатационные мероприятия и реализовать предложения по повышению показателей надежности.
Техническая эксплуатация – основной вид производственной деятельности предприятий связи, реализуемый через систему технической эксплуатации. ТЭ сети отдельного оператора представляет собой совокупность методов и алгоритмов технического обслуживания (ТО), которые обеспечивают организацию и поддержание в требуемых пределах установленных норм любого объекта технической эксплуатации (ОТЭ).
Основной целью технической эксплуатации является минимизация, как случаев возникновения, так и влияния отказов. Процесс технической эксплуатации включает в себя:
-измерение рабочих характеристик;
-обнаружение отказов;
-сигнализацию об отказах и рабочих характеристиках;
-резервирование;
-восстановление работоспособности;
-проверку (после восстановления).
4
2 Основы теории надежности
2.1 Основные понятия и определения
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.
Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств.
Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.
Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность – это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость – это свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Работоспособное состояние – это состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативной и (или) конструкторской (проектной) документации.
Исправное состояние – это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативной и (или) конструкторской (проектной) документации.
Предельное состояние – это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Восстановление – это процесс обнаружения и устранения отказа, то есть процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного.
Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Отказы - случайные события.
Отказы классифицируются по разным признакам: а) по характеру изменения:
-внезапный отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта;
-постепенный отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта.
5
б) по внешнему проявлению:
-явный отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами
исредствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению;
-скрытый отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики.
в) в зависимости от причины возникновения:
-конструктивный отказ, возникающий по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования;
-производственный отказ, возникающий по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии;
-эксплуатационный отказ, возникающий по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.
Все объекты могут быть подразделены на невосстанавливаемые, которые не подлежат восстановлению после возникновения отказа, и восстанавливаемые, которые могут быть использованы после восстановления.
2.2 Показатели надежности невосстанавливаемых объектов
Функционирование невосстанавливаемых объектов характеризуется преимущественно показателями безотказности. Пусть объект, работоспособный в начальный момент времени t = 0, работает до отказа в течение времени Ө, которое является случайной величиной.
Безотказность объекта характеризуется следующими показателями: Вероятность отказа q(t) - вероятность противоположного события, что
отказ произойдет до момента t.
q(t) P t F (t). |
(2.1) |
|
|
Вероятностьq(t) F (t) является функцией распределения случайной ве- |
|
личины Ө. |
|
Вероятность безотказной работы p(t) - вероятность того, что в пределах заданной наработки t отказа не произойдет.
p(t) 1 q(t) p t . |
(2.2) |
|
Наработка t — это продолжительность или объем работы объекта. Плотность распределения наработки до отказа f(t) определяется как:
f ( t ) |
dF ( t ) |
|
dq ( t ) |
|
|
dp ( t ) |
, |
(2.3) |
|
|
dt |
||||||
откуда |
dt |
dt |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
q(t) f (x)dx. |
|
|
|
(2.4) |
|||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
6
Интенсивность отказов λ(t) - условная плотность вероятности возникновения отказа объекта в момент t при условии, что до этого момента отказ не произошел:
(t) |
f (t) |
|
dF (t) / dt |
|
dp(t) / dt |
. |
|
p(t) |
1 F (t) |
|
|
||||
|
|
|
pt |
(2.5) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.1 – Зависимость интенсивности отказов от времени
I – область начальных отказов, имеющих большую интенсивность, обусловленную, главным образом, скрытыми дефектами производственного характера (период приработки аппаратуры, технологического прогона, опытной эксплуатации).
II – область чисто случайных отказов, обусловленных случайными причинами, в которой (t) const (период нормальной эксплуатации).
III – область отказов, обусловленных главным образом старением элементов объекта, то есть их износом.
2.3 Показатели надежности восстанавливаемых объектов
Состояние восстанавливаемых объектов описывается случайной функцией H(t).
Рисунок 2.2 – Состояния восстанавливаемых объектов
7
Функционирование восстанавливаемого объекта во времени - это последовательность интервалов Ө, - его работоспособности Н0 (нормального функционирования), чередующихся с интервалами ξi его неработоспособности H1 (простоя).
Надежность восстанавливаемых объектов характеризуется показателями безотказности, ремонтопригодности и комплексными (комбинированными).
Показатели безотказности определяются так же, как и для невосстанавливаемых объектов, за исключением T0. Для восстанавливаемого объекта определяется средняя наработка на отказ как отношение суммарной наработки t к математическому ожиданию числа его отказов r(t) в течение этой наработки:
T 0 |
|
t |
, |
|
M [ r (t )] |
||||
|
|
(2.6) |
где Т0 – средняя наработка на отказ; t – наработка;
М[r(t)] – математическоеожиданиечислаотказовr(t) в течениенаработки. Ремонтопригодность характеризуется вероятностью восстановления рв
(t) - вероятностью того, что время восстановление работоспособного состояния
объекта не превысит заданное значение ξ1 pВ (t) p t . |
(2.7) |
Наиболее распространен при использовании для расчетов экспоненци- |
|
альный закон восстановления: |
|
pВ (t) 1 e t , |
(2.8) |
где μ — интенсивность восстановления; μ — условная плотность вероятности восстановления работоспособного
состояния объекта, определенная для рассматриваемого момента времени t при условии, что до этого момента восстановление не было завершено.
Определяется также среднее время восстановления Tв как математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа:
TB |
M [ ] |
1 |
, |
(2.9) |
|
|
|||||
|
|
|
|
где Tв – среднее время восстановления;
М[ξ] – математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа.
Комплексный показатель надежности характеризуется через коэффициент готовности Кr – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается.
Определяется Кr через показатели безотказности и ремонтопригодности:
Kr |
|
TO |
|
|
, |
(2.10) |
TO TB |
|
|||||
|
|
|
|
|
где Kr – коэффициент готовности; λ(t) – интенсивность отказов.
8
Как правило, для высоконадежных объектов:
TO TB , Kr 1 (2.11)
Поэтому при расчетах часто удобнее в качестве комплексного показателя надежности использовать коэффициент простоя или неготовности Кп — вероятность того, что объект окажется в неработоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается:
K |
П |
1 K |
r |
|
TB |
|
|
, |
|
|
|
|
|||||||
|
|
TB TO |
|
|
(2.12) |
где Кп – коэффициент простоя [30].
2.4 Пути повышения надежности
Резервирование – это способ обеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций.
Различают следующие виды резервирования:
1. Общее резервирование, при котором резервируется объект в целом. 2.Раздельное резервирование, при котором резервируются отдельные
элементы объекта или их группы.
3.Постоянное резервирование, при котором используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированной группе выполнение объектом требуемых функций обеспечивается оставшимися элементами без переключений.
4.Скользящее резервирование (N+1) – это резервирование замещением, при котором группа основных элементов резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой из отказавших элементов данной группы.
5. Смешанное резервирование – это сочетание различных видов резервирования в одном и том же объекте.
Вероятность отказа при m-кратном общем резервировании объекта, состоящего из n последовательно соединенных элементов, определяется как:
m 1 |
n |
|
Q (1 pi) |
(2.13) |
|
j 1 |
i 1 |
|
А вероятность безотказной работы: |
|
|
m 1 |
n |
|
P 1 Q 1 (1 pi ). |
(2.14) |
|
j 1 |
i 1 |
|
|
|
При раздельном m-кратном резервировании каждого из n последовательно соединенных элементов объекта вероятность отказа i-й подсистемы, представляющей m-кратное резервирование i-гo элемента, определится как:
Qi |
qim 1. |
(2.15) |
|
|
9
Вероятность безотказной работы i-й подсистемы:
P 1 Q 1 qm 1. |
(2.16) |
|||
i |
i |
i |
||
|
Тогда вероятность безотказной работы объекта будет равна:
n n
P pi (1 qim 1 ).
i 1 |
i 1 |
(2.17) |
Контрольные вопросы к главе:
1.Какие виды отказов наиболее сложно диагностировать?
2.Чем отличаются восстанавливаемые объекты от невосстанавливаемых?
3.Что характеризует коэффициент готовности?
4.Как можно повысить надежность объекта?
5.Какие виды резервирования применяются в ЦСК?
10