Живучесть систем и сетей связи может быть повышена осуществлением комплекса организационных и инженерно-технических мероприятий. К основным организационным мероприятиям относятся:

введение в систему структурной и функциональной избыточности;

повышение удельного веса в системе более устойчивых линейных средств;

реализация принципа интеграции существующих систем различных ведомств;

создание возможности обхода крупных промышленных центров;

повышение коэффициентов структурной живучести элементов системы;

создание мобильных резервов сил и средств связи.

Структурная и функциональная избыточность системы может быть создана путем увеличения числа сетевых узлов и магистралей. При этом на каждом направлении связи следует использовать не менее трех разнородных средств связи. Повышение живучести системы может быть достигнуто также за счет пространственного разноса используемых направлений связи из однотипных средств связи.

Интеграция существующих систем связи различных ведомств создает возможность использования, различных путей для организации обходных связей в особо сложных условиях, т.е. повышает структурную избыточность системы. Особое внимание должно быть обращено на возможность сопряжения различных систем связи, так как в отдельных случаях они могут оказаться взаимно несовместимыми.

Повышение живучести системы связи обеспечивается путем оборудования на подходе к крупным промышленным центрам усилительных пунктов, которые создают возможность транзита магистральных связей без ввода их в пункт, который может быть подвергнут ядерному воздействию. Для организации транзита могут быть использованы мобильные средства тропосферной пли радиорелейной связи. Заблаговременное создание и рассредоточенное размещение мобильных резервов сил и средств связи в различных районах, в том числе вблизи крупных центров, позволит восполнить возможные потери элементов и обеспечит более быстрое восстановление нарушенной системы связи.

Наряду с этим должны осуществляться и инженерно-технические мероприятия, к которым прежде всего относятся: повышение степени защиты зданий (сооружений) к воздействию поражающих факторов ядерного оружия; защита от пожаров и других вторичных факторов поражения; мероприятия по защите от ЭМИ, грозовых разрядов и опасного влияния ВЛ и эл. ж. д.

Мы уже подчеркивали, что живучесть элемента связи определяется сохранением обслуживающего персонала. Особое внимание обращается на обеспечение его защиты в условиях современной войны. С этой целью элемент связи должен располагаться в зданиях с повышенной стойкостью к воздействию всех поражающих факторов, чтобы обеспечить нормальные условия обслуживающему персоналу и используемой технике связи. Так, если повысить устойчивость здания элемента связи с 0,1 до 0,2 кгс/см, т.е. только на 0,1 кгс/см, радиус поражения от наземного ядерного взрыва мощностью в 1 Мт уменьшится в 1,6 раза, а при воздушном - в 1,9 раза. По площади поражения это соответствует уменьшению в 2,5 и 3,0 раза соответственно. А если стойкость повысить еще больше?

Для защиты людей от воздействия поражающих факторов ядерного взрыва необходимо использовать различные защищенные сооружения, в том числе подземные. Степень защиты людей определяется стойкостью сооружения, используемого для оборудования элемента связи. Аналогичную стойкость к воздействию поражающих факторов должна иметь и используемая техника связи. Применение различного рода укрытий и убежищ в значительной мере ослабит поражающее воздействие проникающей радиации, светового излучения и радиоактивного заражения местности. Так, даже обычный подвал обеспечивает ослабление дозы радиации от 40 до 400 раз, а защищенное убежище обеспечивает уменьшение в 800 раз и более.

Исходя из вышеизложенного элемент системы связи должен быть размещен в здании, имеющем повышенную стойкость к ударной волне, световому излучению, проникающей радиации и обеспечивать защиту от радиоактивного заражения местности. В помещении должны быть, оборудованы устройства для обеспечения людей воздухом, водой, запасами продуктов и другими условиями жизнедеятельности, а техника связи - автономным энергопитанием. Особое внимание должно быть обращено на обеспечение защиты людей в первые часы после ядерного воздействия, так как за первый час набирается до 55% предельной дозы излучения, в то время как за последующие три часа она возрастает только до 70%, далее рост ее существенно замедляется, что объясняется существенным снижением излучения именно в первые часы.

Вблизи здания, антенных устройств и фидеров не должно быть посторонних предметов, которые под воздействием скоростного напора воздуха могут перемещаться и служить причиной повреждения здания или антенн. Чтобы предохранить элемент связи от пожара, от него должны быть удалены возможные источники вторичных факторов в виде резервуаров и емкостей с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами, взрывчатыми веществами и другими горючими материалами. Элементы связи должны также быть расположены вдали от внешних источников вторичных факторов, к которым относятся химические и нефтеперерабатывающие заводы, промыслы, гидросооружения и другие возможные цели ядерного воздействия, и источники образования сплошных пожаров.

Для защиты от ЭМИ аппаратура связи должна быть оборудована на узле специальными устройствами типа грозозащиты, длина кабельных вводов должна быть минимальной, особенно в вертикальной плоскости. Аппаратура на микросхемах, полупроводниках должна быть размещена в экранированном помещении или специальном экранированном блоке для защиты ее от опасного воздействия электрического и магнитного полей ЭМИ. Особенно это касается аппаратуры с магнитной памятью.

Уменьшение опасного воздействия ЭМИ и грозовых разрядов па проводных линиях связи может быть обеспечено использованием специальных грозостойких кабелей или кабелей, обладающих меньшим сопротивлением экрана и большей импульсной электрической прочностью изоляции. При этом в местах оборудования муфт электрическая прочность изоляции жил должна быть не хуже, чем собственно на линии. Считается, что кабельная линия связи надежно защищена от ЭМИ и грозовых разрядов, если она способна ^противостоять току молнии до 100 кА [6].

Большой эффект для защиты от грозовых разрядов и в некоторой степени от ЭМИ дает применение тросов, прокладываемых над кабелем. Снижение вероятности повреждения кабеля грозовыми разрядами и другими факторами достигается также выполнением следующих мероприятии трасса должна быть удалена от опушки леса в сторону поля на расстояние, при котором вероятность повреждения близка к нулю, т.е. быть в пределах (1 - 1,5), где И - средняя высота деревьев леса;

кабель не следует прокладывать по дну ущелий и глубоких лощин, вблизи и параллельно руслам горных ручьев и рек;

в поле прокладку кабеля производить на удалении не менее 25 м от отдельно стоящего высокого местного предмета (дерева, мачты и т.п.);

не прокладывать кабель через антенные поля;

пересечение трассы кабеля с ВЛ следует производить под прямым углом посередине пролета;

выполнять рекомендации, изложенные в соответствующих руководствах по защите трасс кабельных линий связи от грозовых разрядов.

Для защиты кабеля связи от опасного влияния ВЛ при аварийном режиме на них следует строго соблюдать предусмотренные меры эксплуатационного обслуживания, в необходимых случаях ставить вопрос о переносе трассы пли принятия мер защиты на ВЛ: ограничение времени действия тока короткого замыкания или ограничение несимметричного режима работы и другое.

При переводе питания эл. ж. д. с постоянного на переменный ток возникает необходимость удаления трассы связи от полотна дороги на такое расстояние, при котором в жилах кабеля и экране индуцированное напряжение будет иметь опасного характера. В зависимости от величины а и типа кабеля связи это удаление может составлять до 15 км для кабелей типа МКС или уменьшено за счет применения специальных кабелей, обладающих лучшим экранирующим эффектом, но дорогостоящих. Помимо этого на эл. ж. д. следует включать отсасывающие трансформаторы, которые являются эффективной мерой ограничения их опасного влияния. Кроме того, на кабельных линиях осуществляются следующие мероприятия: экранирование внешних электромагнитных полей, т.е. применение кабелей, обладающих большим экранирующим эффектом; применение разрядников повышенной пропускной способности по току; использование редукционных пли разделительных трансформаторов; включение защитных контуров и фильтров и др.

Выполнение действующих правил и норм проектирования, строительства и эксплуатации по защите каналов, кабелей и аппаратуры связи от мешающих и опасных влияний ВЛ, эл. ж. д. и грозовых разрядов позволит обеспечить нормальную работу сети проводной связи в мирных и военных условиях.

Из изложенного видно, что при проектировании систем связи нельзя не учитывать многочисленных факторов, которые могут нарушать работу пли выводить из строя элементы системы связи как в мирное, так и особенно в военное время. Приведенные в главе данные и методические приемы по оценке живучести элементов систем связи с учетом основных поражающих факторов являются одной из первых попыток анализа и обобщения имеющихся по этим вопросам результатов исследований.

Введения. Средняя длина пути сообщений (СДПС) - важнейший эксплуатационный показатель сети. Чем СДПС меньше, тем сеть лучше, прежде всего, с точки зрения потребителя услуг связи. Чем меньше СДПС, тем меньше надо платить за услуги, меньше времени требуется на передачу данных.

Кроме того, из примеров линейной и звездообразной сетей известно, что относительная СПДС являются одновременно показателям их уязвимости. Под уязвимостью будем понимать долю потерь соединений, т.е. отношения числа прерванных соединений при вредном воздействии на сеть к общему числу соединений в нормальных условиях эксплуатации (НУЭ) сети. Живучесть напротив, это доля действующих соединений, т.е. отношения числа выживших соединений общему числу соединение в НУЭ сети. В сумме уязвимость и живучесть равные единице.

Постановка задачи. Принимаем, что исследуемая сеть является полнодоступной (связь осуществляется между каждой парой узлов) и развивающейся, т.е. одна или несколько ее топологических характеристик получают положительное приращение. В процессе развития структура сети не меняется. Сеть остается однородной. Длина дуг одинакова, междузловые потоки равны. Дуги, узлы сети могут находиться только в двух состояниях: есть или нет. Необходимо установить, как меняются средняя длина пути сообщения и уязвимость сетей разных структур в зависимости от их размера и числа радиальных линий.

Линейная сеть. В основе построения любых сетей лежит линейная сеть. В линейной полно доступной сети сумма длин путей между всеми парами узлов

(2.17)

где l - средняя длина дуги; п - размер (число узлов) сети. Число вариантов соединений пар узлов в НУЭ сети у=п (п - 1) /2. Средняя длина пути сообщения

Dy=l (n+1) /3, l=const(2.18)

при постоянной длине дуг СДПС прямо пропорциональна одной трети размера сети.

Уязвимость линейной сети при разрыве одной дуги или средняя относительная длина пути

D (в) =Dij/L_c= (n+1) /3 (n-1), (2.19)

где L_c=l (n-1) - длина сети.

С увеличением размера линейной сети ее уязвимость при разрыве одной дуги уменьшается от 1 до 1/3 в пределе (рис.2,1), а живучесть возрастает от 0 до 2/3 в пределе при п - -?.

Сумма длин путей между всеми парами узлов:

Звездообразная сеть. В основе построения радиально-узловых сетей лежат линейная и звездообразная сети. В последней сумма длин путей от центра до периферийных улов составляет 1 (п-1). Сумма длин путей от периферийного узла до всех остальных составит

l+2/ (n-2) =l (2n-3) (2.20)

Средняя длина пути сообщений в звездообразной сети (рис.2.1)

Dij=2/ (n-1) /n, l=const; (2.21)

С увеличением размера звездообразной сети СДПС возрастает, но не более чем до двух дуг - 2l. Уязвимость звездообразной сети или средняя относительная длина пути D (в) = D_ij/L_c=2/n. С увеличением размера звездообразной сети ее уязвимость при разрыве одной дуги уменьшается, стремясь в пределе к 0, живучесть возрастает, стремясь в пределе к 1 (рис.2.2).

Рис 2.1. График средняя относительная пути

Рис 2.2. График звездообразной сети Таблица 2.1

Значения структуры сети

Из ряда древовидных сетей одинакового размера наибольшей уязвимостью обладает линейная сеть, наименьшей - звездообразная. Однако в "звезде" все 100% соединений проходят через центр. Таким образом, работоспособность всей сети зависит от вероятности поражения центра.

2.3 Живучесть транспортных телекоммуникационных сетей: основные проблемы и способы решения

2.3.1 Основные причины и факторы, вызывающие повреждения или разрушение элементов транспортных телекоммуникационных сетей

Повреждения или разрушение элементов транспортных телекоммуникационных сетей происходит от воздействия факторов естественного и искусственного происхождения. К фактором естественного происхождения относятся землетрясения, тайфуны, цунами, наводнения, оползни и другие стихийные явления, предсказать которое задолго до их начала настоящее время не представляется возможным. Невозможно также прогнозировать ущерб, причиняемый ими элементам систем связи. Возможен некоторый прогноз только по грозовым явлениям. Факторы искусственного происхождения, имеющие место при аварии на высоковольтной линии, а также при ведении военных действий, в определенной мере поддаются прогнозированию времени их начала и возможного ущерба элементам транспортной телекоммуникационной сети. Возможно сочетание факторов, когда искусственный фактор вызывает естественный. Например, наводнение, лавины, камнепады и другие естественные явления могут быть вызваны применением современного мощного оружие.

Среди факторов искусственного происхождения важное место занимают так называемые влияющие системы - электрические железные дороги, мощные радиостанции, высоковольтные линии и др. Они создают большое разнообразие гармоник, которые индуцируют в линиях телекоммуникации помехи. Электрические железные дороги (Эл. ж. д.) постоянного и переменного тока создают гармоники в диапазоне 0,150-100 кГц, причем в диапазоне телефонного и радиовещательного каналов НЧ гармоники индуцируют значительные помехи, а в диапазоне 20-30 кГц имеет место максимум, достигающий 24 дБ. Радиостанции, работающие в диапазонах СДВ, ДВ, СВ и KB при мощности передатчиков от десятков до нескольку тысяч киловатт, создают в каналах связи помехи, превышающие нормы в несколько раз. Высоковольтные линии (ВЛ) постоянного и - переменного тока при нормальном режиме работы оказывают мешающее влияние на отдельные каналы на отдельные каналы тональной и высокой частот. В целом мешающее влияние не нарушает работу всей телекоммуникационной сети, а сказывается только на работе отдельных ее каналов и их групп на некоторых направлениях связи, и если приняты соответствующие меры защиты как на влияющих, так и на подверженных влиянию системах (линиях) телекоммуникации, то связь не нарушается.

Работа телекоммуникационной сети в отдельных направлениях может нарушаться при авариях на ВЛ, переводе питания тяговой сети эл. ж. д (электрофицированные железные дороги). С постоянного на переменный ток, а также при грозовых разрядах. В этих случаях под воздействием внешних электромагнитных полей или растекающихся в земле токов в жилах и металлических покровах кабелей (экранах) связи индуцируются напряжения и токи, которые могут превысить электрическую прочность изоляции жил кабеля и включенной в его цепь аппаратуры.

На ВЛ аварийный режим возникает в результате обрыва одного или двух проводов и падения их на землю или повреждения изоляции. При этом на продолжительное время возникает ток короткого замыкания. Такие аварии происходят как в обычных условиях эксплуатации, так и в период войны. Аналогичное положение может быть и эл. ж. д. При обрыве проводов или случайном заземлении тяговой сети.

При грозовых разрядах наиболее опасен разряд молнии вблизи линии телекоммуникации. При этом кабель повреждается от места разряда на расстояния от десятков метров до десятков километров. Если учесть, что ежедневным над земным шаром бушует около 45 тыс. гроз, при которых около 8 млн. раз сверкают молнии, то можно понять, какой ущерб может быть нанесен телекоммуникационным сетям без принятия мер защиты. Число и масштаб повреждений линии телекоммуникаций зависят от интенсивности и продолжительности грозовой деятельности в районе трассы, импульсной электрической прочности изоляции жил кабеля, сопротивления экрана и конструкции его внешнего покрова (шланга), геологического строения рельефа местности вдоль трассы, удельной проводимости почвы (а) по длине линии, времени года и метеорологических факторов на трассе, наличия в близи линии местных предметов и т.д.

В зависимости от величины "а" ток в канале молнии может составлять от единиц до несколько сотен килоампер. (Наибольший зарегистрированный ток канала молнии составляет 220 кА.) при этом в одном канале может быть от одного до трех следующих друг за другом импульсов.

В целом интенсивность грозовой деятельности оценивается продолжительностью ее в часах в году. Данные о грозовой деятельности и о сроках ее в конкретном районе при проектировании трасс линий телекоммуникации можно получить в органах агентства связи и информатизации или гидрометеослужбы соответствующего вилаята или тумана.

Наиболее разрушительное и опасное воздействие на систему телекоммуникации может оказать современное мощное оружие, в том ядерное. Известно, что основными поражающими факторами ядерного взрыва являются: воздушная ударная волна (избыточное давление, скоростное напор, волна сжатия в грунте); световое излучение; проникающая радиация и радиоактивное заражение местности, воды и воздушного пространства; электромагнитный импульс. Рассмотрим коротко воздействие их на обслуживающий персонал элементов транспортной телекоммуникационной сети, здания (сооружения).

Поражающее действие ударной волны занимает промежуток времени порядка нескольких сотен миллисекунд. Однако помимо непосредственного поражения избыточным давлением и скоростным напором воздуха она создает возможность косвенного поражения людей, наносимого летящими с большой скорости предметами в виде обломков зданий, вызванных с корнем деревьев, камней осколков стекол и т.п. При этом возможны поражения: легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.

Световое излучение ядерного взрыва по времени действия составляет от долей секунды до нескольких десятков секунд. Оно вызывает ожоги открытых участков кожи человека и поражение незащищенных глаз (слепота), особенно в ночное время суток. Рассматриваются три степени поражения (ожога кожи): первая, вторая и третья. Тяжесть поражения зависит также от размеров обожженных участков тела.

Проникающая радиация оказывает вредное биологическое действие на живые клетки организма. Она действует в первые десятки секунд (до 30 с) с момента взрыва и представляет поток гамма-лучей и нейтронов, излучаемых из зоны взрыва. Поражающее действие зависит от величины полученной за это облучения, определяемой условиями расположения обслуживающего персонала, а также видом и мощностью ядерного взрыва.

Радиоактивное заражение местности, воды и воздушного пространства возникает в результате выпадения радиоактивных продуктов из облака ядерного взрыва, которое ветром может распространяться на значительное удаление от места взрыва, (до нескольких сотен километров). Эти вещества излучают альфа, бета и гамма-лучи. Наиболее сильный характер заражение местности носит при наземном взрыве. Характеризуется уровнем радиации в рентген/часах (Р/ч). Безопасной является доза однократного облучения б течение четырех суток до 50 Р или систематического облучения до 100 Р в течение 10-30 дней. Дозы однократного облучения свыше 100 Р вызывают лучевую болезнь. Различают три степени болезни: легкую, среднею и тяжелую.

Следует отметить, что обслуживающий персонал элемента телекоммуникационной сети может быть выведен из строя радиоактивным заражением местности, хотя ядерный взрыв произведен на удалении от него до 100 км.

В качестве критериев работоспособности обслуживающего персонала принято: по ударной волне - не более легкого поражения; по световому излучению - получение ожогов кожи не более первой степени при импульсе до 4 кал/см; по проникающей радиации - получение дозы облучения не более 100 Р; по радиоактивному заражению местности - получение общей дозы облучения не более 200 Р. При более тяжелом поражении хотя бы по одному из факторов следует считать, что обслуживающий персонал на элемента телекоммуникационной сети выведен из строя и требуется его замена, если собственно сооружение и техника связи сохранились. Радиусы опасного воздействия поражающих факторов ядерного взрыва определяются по соответствующим таблицам или номограммам.

Здания (сооружения) могут получать полные, сильные, средние и слабые разрушения.

При полном и сильном разрушениях повторное использование зданий невозможно и весь обслуживающий персонал в них полностью погибает, ас техника телекоммуникационной сети выходит из строя.

При среднем разрушении восстановление возможно. Однако обслуживающей персонал находящийся в здании, полностью поражен, а техника телекоммуникационной сети выведена из строя. Обслуживающий персонал, находившийся в подвале здания, может сохраниться и после разборки завалов над входами быть использован по назначению, если получение доза облучения меньше 100 Р и психологическое состояние его нормальное.

Слабое разрушение можно ликвидировать силами обслуживающего персонала. Однако при этом люди могут получить легкие травмы и после оказания им медицинской помощи быть использованы по назначению, а техника связи после устранения на месте незначительных повреждений может быть применена для восстановления связи. Под воздействием светового излучения и ударной волны ядерного взрыва в населенных пунктах, лесах, степях, горах возникают отдельные, массовые и сплошные пожары (огневые штормы), в лесах и городах помимо этого образуются завалы, а в горных местностях возникают массовые лавины, оползни, камнепады и образуются запруды. Все это значительно затрудняет ведение работ по устранению последствий применения ядерного оружия, особенно при наземных ядерных взрывах, характерных сильным заражением местности радиоактивными веществами.

На здания (сооружения) проникающая радиация и радиоактивное заражение местности поражающего действия не оказывают, однако металлические каркасы аппаратуры становятся источниками радиоактивного излучения, что оказывает вредное воздействие на находящихся вблизи людей, а также приводит к изменению параметров элементов и нарушению работоспособности аппаратуры в целом. Особенно это относятся к аппаратуре с использованием современной элементной баз, полупроводниковых приборов, некоторых типов конденсаторов, резисторов и газонаполненных приборов. Под действием проникающей радиации темнеют стекла оптических приборов, увеличивается затухание Волоконно-оптических линий, а фотоматериалы, находящиеся светонепроницаемой упаковке, засвечиваются.

Элементы телекоммуникационной транспортной сети типа кабельной линии или антенного фидера, а также электронная аппаратура и устройства с магнитной памятью могут быть повреждены электромагнитным импульсов (ЭМИ) ядерного взрыва, хотя собственно здание (сооружение, укрытие) и обслуживающий персонал элемента телекоммуникационной сети полностью сохранились. В отличие от разрядов молнии, токи ЭМИ проникают в кабель не в одной точке, а сквозь поверхность больших размеров по длине линии. В последующим их действие аналогично протеканию тока молнии в кабеле. Ток, протекающий по экрану, индуцирует напряжение между жилами и экраном, и если величина этого напряжения превышает электрическую прочность изоляции, то происходит ее нарушение. Распространяясь вдоль линии телекоммуникации это напряжение может привести к выводу из строя (повреждению) оконечной или промежуточной аппаратуры, включенной в цепи кабеля или антенного фидера, так как прочность изоляции аппаратуры на порядок ниже.

Опасному воздействию ЭМИ подвержены все полупроводниковые, газоразрядные, вакуумные приборы, конденсаторы и некоторые типы резисторов. Транзисторы могут быть повреждены сравнительно небольшой волной тока, а устройства магнитной памяти - импульсами магнитного поля, создаваемого ЭМИ. В отдельных случаях радиус поражения от ЭМИ может превышать радиус поражения кабеля, фидера или аппаратуры, установленной в сооружении, от ударной волны, что наиболее характерно для ядерных боеприпасов малой мощности.

Территория, на которой под воздействием поражающих факторов возникают разрушения зданий и поражения людей, называется очагом ядерного поражения.

Условно она делится на четыре зоны.

Площадь поражения z'-й зоны условно принимается за площадь круга и вычисляется по формуле

(2.22)

где R_ni - радиус избыточных давлений z'-й зоны, пределяемый для рассматриваемого боеприпаса.

Можно считать, что незащищенный элемент телекоммуникационной сети, попавший в очаг поражения, сохраняется, если он оказался в четвертой зоне (Дрф<0,2 кгс/см), а обслуживающий персонал сохраняет работоспособность, если он находился в убежищах даже в третьей зоне (Др_ф<0,3 кгс/см²).

2.3.2 Различие понятий и количественных характеристик живучести и надежности транспортных телекоммуникационных сетей

Очевидно, что если элементом сети связи являются станция, устройство или линия, при функционировании которых можно четкг сформулировать понятие отказа, то в качестве показателей их надежности следует применять закрепленные ГОСТ [8] технические показатели надежности. Вместе с тем среди элементов телекоммуникационных сетей есть и такие, что двоичная система оценки (Да - Нет) состояния их работоспособности явно недостаточна. К ним относятся крупные узлы, центры, пункты связи и другие элементы. Нет нужды доказывать, что было бы нерационально считать узел связи или его элемент, например мультиплексор отказавшим, если из-за отказа его отдельных устройств нарушена часть обеспечиваемых связей. По аналогии с многополюсными системами (МС) состояние работоспособности таких элементов следует определять многоуровневой мерой. Соответственно и понятие их надежности, и показатели целесообразно иметь аналогичными тем, которые рекомендуются для МС, а именно: под надежностью элемента телекоммуникационной сети, состояние работоспособности которого оценивается многоуровневой мерой, подразумевается его свойство, обусловленное эксплуатационно-технической надежностью его компонентов, структурой, качеством управления и специальными мерами выполнять заданные функции в установленном объеме по обеспечению связи.

Из определения следует, что надежность сложных элементов телекоммуникационных сетей зависит не только от устойчивости работы входящих в них аппаратуры и технических комплексов, но также и от структуры элемента, наличия в нем необходимой избыточности, технического уровня системы управления - системы контроля, выработки и реализации решений по восстановлению связей при отказах аппаратуры элемента. Под специальными мерами повышения надежности элемента предполагаются такие, как создание регламентно - ремонтной службы, выделение резерва средств и т.п.

С учетом этих замечаний в качестве показателей надежности таких элементов телекоммуникационных сетей целесообразно принять математическое ожидание или среднее значение сохраняемой доли своих возможностей по обеспечению связи в произвольный момент интересуемого периода времени в заданных условиях эксплуатации. Так, если телефонная сеть общего пользования при исправном состоянии всего ее оборудования способна обеспечивать совместно с другими элементами узла и системы передачи связей, а реально из-за отказов техники период в среднем п_р связей, то её надёжность в произвольный момент данного периода равна

H=n_p/n_o(2.23)

Для большей определенности оценки наряду со средним значением сохраняющей доли возможностей целесообразно вычислять также среднеквадратическое отклонение или коэффициент вариации этой величины.

В отличие от показателей надежности МС, здесь мы не можем принимать в качестве критерия надежности элемента "сохраняемые связи", поскольку каждая из них обычно обеспечивается не одним, а несколькими элементами. Разумеется, при практической оценке надежности того или иного элемента системы понятие "возможности элемента по обеспечению связи" должно конкретизироваться, исходя из его роли в системе и структурно - функциональной схемы. В одних случаях решающим может быть сохранение исправными оконечных устройств, в других - каналообразующих средств и т.п. Отметим также ту особенность, что необходимая надежность элемента ("доля сохраняемых возможностей") при разработке системы не задается извне, что характерно для МС, а вычисляется как производная величина, вытекающая из заданных показателей надежности телекоммуникационной сети.

Таковы понятия и показатели надежности элементов телекоммуникационной сети. А что следует понимать под их живучестью и какой количественной мерой ее оценивать?

В параграфе 2.1 было показано, что как стихийные факторы, так и преднамеренные поражающие воздействия на элементы телекоммуникационные сети приводят если не к полному к их разрушению, то выводят из строя на длительное время. Одним воздействием, например землетрясением или ядерным взрывом, может быть поражен весь даже сложный элемент любой другой объект. Отсюда следует, что живучесть элемента телекоммуникационной сети это её способность выполнять свои функции в заданном минимальном объеме в условиях воздействия на ней стихийный или искусственных факторов. Обращает на себя внимание и то, что в требованиях по живучести элемента телекоммуникационной сети необходимо указывать "минимальный" объем её функций ("возможностей по обеспечению связи"), являющиеся критерием его работоспособности. Количественной мерой живучести элемента является вероятность его выживания, т.е. вероятность того что в случае воздействия по нему соответствующего поражающего фактора он сохранит работоспособность. Из приведенных определений следует, что вероятность выживания элемента может быть как условной, так и безусловной.

Условной она будет в том случае, когда вычисляется в предположении, что воздействие поражающего фактора состоялось, т.е.

P_B (Э_i) y=P [U_p (э_i) >Uз (э_i)](2.24)

где U_р (э_i), U_з (э_i) - сохранившийся и минимальный заданный уровни работоспособности элемента соответственно.

Безусловная вероятность выживания элемента телекоммуникационной сети характеризует ее живучесть в течение определенного периода

P_B (Э_i,Дt) =P _ПВ (Э_i,Дt) P_B (Э_i,) у,(2.25)

где Р_Пв (э_i, Дt) - вероятность того, что в течение Дt элемент подвергнется предполагаемому поражающему воздействию.

Если поражающий фактор, например гроза, приводит к частичному повреждению узла связи или его элемента, то в качестве показателя его живучести целесообразно применять среднее значение или математическое ожидание доли сохраняемых возможностей узла связи (элемента) по аналогии с надежностью. В качестве показателя только структурной живучести сложного элемента телекоммуникационной сети без учета его степени защиты целесообразно применять коэффициент относительной живучести Дt:.

К_{ж. э}=n_min/N_э (2.26)

Где n_min-минимальное число структурных частей элемента, повреждение которых приводит к полному отказу элемента; N₃ - общее число структурных частей элемента.

Как видим, этот показатель достаточно наглядно характеризует чувствительность элемента к отказам его составных частей.

Важным показателем живучести элемента транспортной телекоммуникационной сети является также длительность его восстановления до заданного минимального уровня. Она может выражаться средним временем с допустимыми отклонениями или функцией его распределения [9].

2.4 Пути повышения живучести элементов транспортных телекоммуникационных сетей