О влиянии на цикл деградации оптического кабеля метода восстановления связи путем соединения кабеля в месте обрыва

В процессе эксплуатации на оптоволоконный кабель действуют различные факторы, которые приводят к отказам. Обычно считается, что наиболее слабым звеном в оптическом кабеле является оптоволокно, и поэтому в статье рассматриваются именно отказы оптоволокна. Гарантийный срок службы оптоволокна, который задается производителем, равен 25 годам. В настоящее время на многих участках трасс, где проложен оптический кабель, срок его эксплуатации уже превышает гарантийный, и встает вопрос о его замене на новый. Как правило, срок службы оптического кабеля превышает гарантийный срок службы, т.к. кабель в процессе эксплуатации подвергается техническому обслуживанию и ремонту. В данной статье предложена методика расчета цикла деградации оптоволоконного кабеля, определяющего время его замены на новый, учитывающая действие постепенных и внезапных отказов. Причиной постепенных отказов является старение оптического кабеля и рост ослабления сигнала, в результате чего возникает деградационный отказ (снижение уровня принимаемого сигнала ниже критического), который приводит к замене оптического кабеля. Появление внезапного отказа, вызванного посторонним вмешательством, сопровождается ремонтными работами по соединению кабеля в месте обрыва. Появление каждого нового соединения приводит к дополнительному ослаблению сигнала и сокращению времени цикла деградации. Для обнаружения внезапных отказов проводится периодический контроль технического состояния оптоволокна.В рамках предложенной методики предполагается, что цикл деградации оптического кабеля разбивается на состояния деградации определенной длительности, которые, в свою очередь, состоят из интервалов проверки состояния оптоволокна в кабеле. При этом рассматриваются математические модели с применением полумарковских процессов, отражающие состояние оптического кабеля на одном периоде проверки, в одном состоянии деградации, на цикле деградации. Также получены выражения и зависимости, показывающие, как влияют внезапные и постепенные отказы на сокращение продолжительности цикла деградации оптического кабеля.

1. Кемельбеков Б. Ж., Мышкин В. Ф., Хан В. А. Оптические кабели связи. Томск: НТЛ, 2001. 352 с.

2. К расчету надежности оптического волокна при различных условиях эксплуатации / В. П. Шувалов, С. В. Тимченко, В. М. Деревяшкин, И. Г. Квиткова // Наука и бизнес: пути развития. 2020. № 9 (111). С. 46-48.

3. Шувалов В. П., Зеленцов Б. П., Квиткова И. Г. Модель надёжности волоконнооптической линии связи при недостоверном прогнозирующем контроле // Вестник СибГУТИ. 2020. №4. C.66-76.

4. Шувалов В. П., Тимченко С. В., Квиткова И. Г. Методы технического обслуживания и ремонта оптоволоконных линий // Наука и бизнес: пути развития. 2023. №5 (143). С.75-79.

5. Шувалов В. П., Квиткова И. Г. Технико-экономический анализ пассивных оптических сетей доступа большого радиуса действия // Сборник материалов VI Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии и когнитивная электросвязь. Екатеринбург, 2020. С. 45-49.

6. Гулина О. М., Жиганшин А. А., Чепурко В. А. Разработка критерия оптимизации срока службы энергоблока // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2001. №2. С.10-14.

7. Гулина О. М., Меркун А. В., Семишкин В. П. Риск-ориентированный подход в методологии управления ресурсом // Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика ядерных реакторов. 2021. №2. С. 92-98.

8. Анализ опыта технической эксплуатации линейно-кабельных сооружений транспортной многоканальной коммуникации / В. А. Андреев, В. А. Бурдин, М. В. Дашков, В. Б. Попов // Электросвязь. 2021. № 1. С. 64-66.

9. Цым А.Ю. Сроки службы оптических кабелей. Анализы. Риски. // Кабели и провода. 2020. № 2 (382). С. 20-26.

10. Андреев В. А., Бурдин В. А., Нижгородов А. О. Сценарии прогноза срока службы оптического волокна в КЛС // Первая миля. 2020. № 4 (89). С. 34-43.

11. Shuvalov V. P., Zelentsov B. P., Kvitkova I. G. On the effect of sudden failures and control errors of the first kind on the degradation cycle of an optical cable // 2023 IEEE 16th international conference of actual problems of electronic instrument engineering (APEIE). Novosibirsk, 10-12 November, 2023. P. 550-555.

12. Прогноз срока службы оптического кабеля. Два подхода к оцениванию актуальной прочности оптических волокон кабельной линии / В. А. Андреев, В. А. Бурдин, М. В. Дашков, А. О. Нижгородов // Фотон-экспресс. 2021. № 6 (174). С. 220-221.

13. Контроль прочности оптических волокон в задачах прогноза ресурса оптических кабелей на ВОЛС / В. А. Бурдин, А. В. Бурдин, М. В. Дашков, А. О. Нижгородов // Материалы VIII Молодежной международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов студентов «Прикладная электродинамика, фотоника и живые системы -2021». Казань, 2021. С. 11-15.

14. Андреев В. А., Бурдин В. А., Бурдин В. А., Дашков М. В., Метод неразрушающего контроля прочности кварцевого оптического волокна // Компьютерная оптика. 2022. Т. 46, № 2. С. 224-231.

15. Shuvalov V., Ionikova E., Karpov K. Method for determining the number of states of the Markov model of damage accumulation in predicting the technical condition of a fiber-optic cable. // Proceedings of international Conference on Applied Innovation in IT. 2021. V. 9, № 1. P. 13-19.

16. Шувалов В. П., Зеленцов Б. П., Квиткова И. Г. Модель надёжности оптоволокна в условиях деградации. // Вестник СибГУТИ. 2022. №3 (59). С.56-61.

17. Monitoring in the Physical Channels of Optical Access Networks / I. Bogachkov, N. Gorlov, T. Monastyrskaya, N. Medvedeva // Proceedings of International Conference on Applied Innovation in IT (ICAIIT-2023). 2023. V. 11, № 1. P. 49–53.

18. Горлов Н. И. Последние исследования и разработки в области мониторинга оптического волокна в системах связи // Инфокоммуникационные технологии: актуальные вопросы цифровой экономики. Сборник научных трудов III Международной научно-практической конференции. Екатеринбург, 2023. С. 35-39.

19. Gorlov N. I. Optical reflectometry based on the principle of separation of the differencr frequency of the brillouin scattering spectrum. // Proceedings of International Scientific Practical Conference «Information Innovative Technologies». Prague, April 25-29, 2022. P. 280-286.

20. Горлов Н. И. Мониторинг физической среды оптической сети доступа // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании (АПИНО 2023). Сборник научных статей. XII Международная научно-техническая и научно-методическая конференция. Санкт-Петербург, 2023. С. 360-364

21. Горлов Н. И. Мониторинг подводных волоконно-оптических линий связи // Информационные технологии и когнитивная электросвязь. Сборник научных трудов IX Всероссийской научно-практической конференции. Екатеринбург, 2023. С. 54-57.

22. Горлов Н. И. Методы мониторинга физической среды пассивных оптических сетей // Инфокоммуникационные технологии: актуальные вопросы цифровой экономики. Сборник научных трудов III Международной научно-практической конференции. Екатеринбург, 2023. С. 46-49.

23. Шувалов В. П., Карпов К. А., Ионикова Е. П. Методика определения вероятности отказа оптического волокна от текущего времени эксплуатации // Вестник СибГУТИ. 2021. №2. С. 60-68

24. Ефанов В. И. Проектирование, строительство и эксплуатация ВОЛС. Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2012. 102 с.