Основні поняття та принципи нормування
Один із основних напрямків у вирішення проблеми забезпечення стійкості мереж зв'язку - розробка системи критерії працездатності i показників, які характеризують стійкість мереж зв'язку, які пов'язані з вимогами споживачів, та об'єктивно відображають стан мережі в цілому i окремих її елементів. Як відомо, стійкість мережі зв'язку обумовлена її надійністю i життєздатністю. В цій роботі пропонуються основні принципи вирішення даної проблеми стосовно до надійності первинної мережі єдиної національної системи зв'язку України (ЄНСЗУ)[1].
В сучасних економічних умовах проблема надійності мережі зв'язку стає все більш актуальною, тому що безпосередньо впливає на eкономічнi показники як підприємств зв'язку, так i ycix тих, хто користується їx послугами. Відмова в наданні послуг через непрацездатність технічних засобів - це упущений прибуток, а в окремих випадках i прямі збитки через пред’явлені користувачем штрафні санкції. За оцінками деяких закордонних фахівців, збитки користувачів від розривів зв'язку становлять від тисяч до десятків тисяч доларів за годину, а в фінансовому секторі вони можуть досягати мільйонів доларів за годину.
Невипадково в Рекомендації Е.862 "Планування надійності мереж зв'язку" відзначається, що при плануванні, проектуванні, експлуатації та технічному обслуговуванні мереж зв'язку необхідно враховувати економічні збитки через ненадійність, які несуть як адміністрації зв'язку, так i користувачі [1].
В попередні роки надійності засобів зв'язку в нашій країні не приділялась суттєва увага. Основною турботою було забезпечення зв'язку вищого партійно-державного апарату i силових міністерств та відомств. Інтереси народногосподарських, а тим більше індивідуальних користувачів враховувались недостатньо. Склалося абсурдне становище, коли установлені норми по над1йност1 були під грифом "секретно”, що робило їx недоступними для широкого кола користувачів.
Крім цього, нормування надійності в галузі зв'язку недостатньо узгоджувалось з діяльністю міжнародних організацій, зокрема МККТТ (зараз МСЕ). Необхідність підтримки зв'язків з державами ближнього зарубіжжя, поява в нашій країні великої кількості представництв іноземних фірм i спільних підприємств потребує узгодження вітчизняних нормативних документів з міжнародними, а в окремих випадках - використання як
нормативних документів міжнародних стандартів, правил, норм i рекомендацій.
Основні поняття та визначення. Відомо, що надійність визначається як властивість зберігати в часі у певних межах значення ycix параметрів, що характеризують здатність виконувати потрібні функції в заданих режимах i умовах використання, технічного обслуговування, зберігання і транспортування.
Первинна мережа представляє собою сукупність типових фізичних кіл, типових каналів передачі i мережевих трактів, створену на основі мережевих вузлів (станцій), кінцевих пристроїв i ліній передачі, що з'єднують їх. Її призначенням є не передача безпосередньо інформації, а забезпечення вторинних мереж та інших користувачів каналами i трактами. 3 урахуванням приведених вище визначень “первинна мережа" i "надійність" доцільно сформулювати визначення:
Надійність первинної мережі- властивість первинної мережі
зберігати в часі в установлених межах значення ycix параметрів типових
фізичних кіл, типових каналів передачі i мережевих трактів, що характеризують їx здатність до передачі сигналів електрозв'язку в заданих режимах i умовах застосування i технічного обслуговування[2].
Вибір показників надійності.Виходячи з того, що первинна мережа є надзвичайно складною технічною системою, яка створює велику кількість каналів i трактів, розподіл ycix можливих її станів на працездатні та непрацездатні зробити неможливо. Под1бні системи в Teopii надійності прийнято відносити до складних систем виду II [2],тому такі поняття як "готовість" та " безвідмовність" для них неприпустимі. Ці та цілий ряд інших понять i показників надійності треба використовувати тільки для каналів i трактів первинної мережі [1.3].
Оскільки первинна мережа відноситься до технічного об’єкту виду II, то основним показником її надійності може бути тільки узагальнений комплексний показник - коефіцієнт зберігання ефективності [1,2,3], який характеризує надійність yciei мережі в цілому чи окремих, достатньо великих, фрагментів. Коефіцієнт зберігання ефективності мережі мало що говорить споживачу про її властивість, тому його нормування недоцільно. Але він дуже корисний для порівняння між собою різних варіантів розвитку мережі чи різних її регіонів. Приклад використання цього показника для внутрішньозонових первинних мереж розглянуто в [12].
Канали i тракти відносяться до відновлюваних об’єктів, тому для них краще нормувати комплексний показник надійності - коефіцієнт готовності Кг [1]. Це узгоджується з рекомендаціями MCE i Міжнародної електротехнічної komіcіi (МЕК), які В1щіляють готовість як основну властивість, що обумовлює надійність.
Безвідмовність каналів передачі безпосередньо впливає на якість обслуговування вторинних мереж зв'язку i для відновлюваних об’єктів характеризується таким показником, як середня наробка на відмову. Рекомендація MCE G.602 стверджує, що немає необхідності в окремому нормуванні безвідмовності, бо нормується готовність, яка залежить від безвідмовності. 3 цим неможливо не погодитися. Значення Кг залежить не від caмоro значення наробки на відмову Т0 i середнього часу відновлення Тв , а тільки від ix співвідношення:
Кг = Т0 / (Т0 + Тв) = 1 /(1+Тв/Т0). (12.1)
Toму одне i те ж значення Кг може бути одержано при різних значеннях Т0, в тому числі i досить низьких.
Зауважимо, що в російському перекладі Рекомендації G.602 англійський термін "relіabilіty" помилково перекладений як "надійність", а не "безвідмовність", чим був суттєво спотворений зміст деяких положень. Це пов'язано з тим, що в міжнародних документах поняття надійності в широкому значенні i відповідний термін (dependability) з'явились тільки з середини 80-х років. а до цього використовувалось поняття надійності у вузькому значенні (reliability), яке в1дповідае тільки безвідмовност1.
Таким чином, основними показниками надійності каналів i трактів первинної мережі доцільно вважати коефіцієнт готовності i наробку на відмову [1,2]. На основі цих показників i можуть бути розраховані усі важливі показники надійності напрямків зв'язку.
Критерії відмови.Формулювання критеріїв відмов каналів i трактів, утворених аналоговими та цифровими системами передачі, даються окремо. Критерії відмови для кабельних аналогових систем передачі встановлюється Рекомендацією MCE G.602. Відповідно до неї відмовою системи вважаються випадки, коли має місце : 1) повна втрата сигналу ; 2) зниження рівня контрольної частота на 10 дБ нижче номінального ; 3) перевищення сумарної незваженої потужності шуму (виміряного чи обчисленого з часом інтеграції 5 мс) значення 1 млн. пВт на умовній еталонній мережі довжиною 2500 км. При цьому кожний з описаних випадків повинен тривати не менш ніж 10 с [1].
В нашій країні відмовою вважається зниження рівня двох i більше контрольних частот на 18 дБ протягом 300 мс (АСП). Але через зазначені у вступі причини доцільно перейти до міжнародного критерію.
Для цифрових систем передачі може бути використано визначення часу неготовності, надане в Рекомендації G.821. Відповідно до нього відмовою системи вважаються випадки, коли коефіцієнт помилок по бітах в кожну секунду перевищує 1 10 -3 протягом десяти наступних одна за одною секунд.
Критерії відмови обумовлений часовим порогом 1В1ДМ= 10 с, що може викликати певні труднощі, зокрема, відомі аналітичні формули для розрахунку надійності резервованих систем [2] призводять в цьому випадку до помилки, тим більшої, чим більше величина tBІДM. Проте i при tBІДМ>0 також можливе одержання точних формул для розрахунку основних показників надійності.
Норми надійності. Відповідно до Рекомендації G.602 для умовної еталонної мережі довжиною 2500 км кабельної аналогової системи передачі Кг > 0,996. При цьому беруться до уваги усі відмови (апаратури перетворення, спряження, лінійного тракту, ліній передачі, пристроїв електроживлення). Для досягнення uiei величини може знадобитися відповідне переключення на резерв. За період спостереження для оцінки Кг береться один рік. Враховуючи, що користувачу байдуже, які технічні засоби використовуються для opганізації каналів i трактів, які йому надаються, таку ж норму (Кг> 0,996) треба розповсюдити не тільки на кабельні аналогові системи передачі, а також і на інші системи.
Як вже зазначалось вище, в Рекомендації G.602 заперечується необхідність нормування безвідмовності i не формулюється ніяких вимог до неї. Але наявність часового порогу для критерію відмови t3iв10 с неминуче тягне певні обмеження на середню наробку на відмову. Дійсно, оскільки Тв не може бути менше ніж часовий пopiг критерію відмови (тобто Тв >tв), при виконанні умови Кг > Кгн. (де Кгн. - нормоване значення коефіцієнта готовності) нижня межа для середньої наробки на відмову визначається як :
Т0ср > t від / (1- К гн). (12.1’)
При Кгн =0,996 i СВ1ДМ = 10 с отримаємо Т0 > 41,7 хв. Таке значення Т0 не може задовольняти. Це ще раз підтверджує необхідність окремого нормування безвідмовностей. Далі норми для Т0 повинні бути встановлені з врахуванням вимог до каналів i трактів первинної мереж: з боку вторинних мереж та інших споживачів.
Економіко-правові аспекти нормування надійності.Нормування надійності має сенс тільки тоді, коли здійснюється належний контроль за дотриманням установлених норм i передбачена відповідальність за ix порушення. Розрізняють юридичну i моральну відповідальність постачальника.
Моральна відповідальність полягає у втраті престижу постачальника i попиту на його продукцію чи послуг у випадках ix неналежної якості, добре зарекомендувала себе в країнах з розвинутим конкурентним ринком, активними засобами масової інформації i організаціями споживачів. Але в умовах нашої країни нема надії на те, що цей вид відповідальності в близькому майбутньому примусить постачальника турбуватися про якість своєї продукції чи послуг. Тому треба звернути найсерйознішу увагу на розробку механізмів юридичної відповідальності постачальника.
Юридична відповідальність у відповідності з розділами законодавства поділяється на карну, адміністративну i майнову (за цивільним законодавством). Взаємовідношення між постачальником i споживачем належать до області цивільного законодавства.
Вимоги до надійності каналів i трактів повинні стати невід’ємною частиною будь-якого договору на їх оренду. Викладені тут рекомендації щодо нормування надійності можна використовувати як типові, але в кожному конкретному випадку можливий i відступ від них. При цьому у випадку підвищення вимог до надійності орендна плата повинна підвищуватися, а при їх зниженні - знижуватися.
В будь-якому випадку крім вимог до надійності в договорі повинні бути зумовлені механізми контролю за їх виконанням i матеріальна відповідальність постачальника за їх невиконання. Рекомендації щодо проведення подібних процедур приведені нижче.
Окрім цього, враховуючи, що в сучасних умовах нашої країни постачальники каналів зв'язку є, як правило, монополістами, держава повинна взяти споживачів під свій захист. Таке становище відповідає законодавчій практиці більшості розвинутих країн. Повинні бути вжиті спеціальні антимонопольні заходи, згідно з якими монополісти - власники частки ринку, що перевищує відповідний відсоток від його загального обсягу, повинні підпадати під "прес" держави. Цей "прес" захисту прав споживачів повинен включати обмеження цін, встановлення обов'язкових вимог до рівня якості i державний контроль за дотриманням рівня якості.
В галузі зв'язку таке становище цілком виправдано, бо надійний зв'язок життєво необхідний для вирішення завдань державного управління, забезпечення обороноздатності i безпеки країни, отже державні органи мусять здійснювати контроль за засобами зв'язку. При розподілі підприємств-монополістів на незалежні підприємства чи з появою нових постачальників у випадках, коли доля продукції чи послуг кожного постачальника на ринку стає меншою ніж установлений антимонопольний рівень, підприємства частково виходять з-під контролю держави, який зберігається тільки там, де споживачами е державні органи.
В будь-яких випадках постачальник повинен гарантувати дотримання установлених в нормативних документах чи в договорі вимог до надійності. При цьому постачальник повинен бути готовий довести це з необхідністю ймовірністю, інакше він повинен нести майнову відповідальність.
Можна рекомендувати такий порядок визначення відповідності вимогам надійност1 [1].
Встановлюється взаємоузгоджений період аналізу (місяць, квартал, рік) Та. Оскільки за даними експлуатації оцінка коефіцієнта готовності може бути представлена формулою Кг. сум. = (Та - Тп. Сум.) / Та, де Тп. сум - сумарний час спостереження простою за період аналізу; виходячи з нормативного значення Кг.н. визначається допустимий сумарний час простою за цей період Тд.п. = Та (1-Кгн).
У відповідності з принципами використання тeopiї перевірки статистичних гіпотез для контролю надійності [1] можливо вибрати порогове значення КГ < К г.и. При цьому якщо за період Та Кг. сум.< Кг, то з достатньою вірогідністю 1- (- ризик постачальника) не виконується вимога до значення Кг, тобто КГ<КГН. Якщо вийти із порогового значення коефіцієнта готовності то можна знайти відповідне порогове значення сумарного часу простою Тп = Та (1- Кг).
При Тп СУМ Тпд , ніяких наслідків не настає, але якщо Т сум> Тлп, то залишок Тп сум - Тд„ не підлягає оплаті, тобто орендна г тата за цей час не стягується. Якщо Тп tyM > Тп , то постачальник несе матеріальну відповідальність за невиконання вимог до коефіцієнта готовності, сплачує споживачу за неустойку, i плата тим більша, чим більша різниця між Тп Сум i Tп.
Таким же чином, виходячи з нормативного значення середньої наробки на відмову, можливо визначити порогове число вимов. При цьому, якщо спостережене число відмов за період аналізу є більше порогового, то з вірогідністю 1- дійсне значення середньої наробки на відмову менше нормативного. В цьому випадку постачальник несе матеріальну відповідальність за невиконання вимог до середньої наробки на відмову, сплачує споживачу неустойку, тим більшу, чим більше різниця між спостереженим i пороговим числом відмов.
Таким чином:нормування надійності первинної мережі ВМЗУ повинно здійснюватися шляхом встановлення норм на канали i тракти, які організуються на її основі. При цьому треба використовувати установлені в рекомендаціях МСЕ критерії відмови.
За нормовані показники надійності каналів i трактів доцільно прийняти коефіцієнт готовності