GIS în reţele de telecomunicaţi iNagy Florin Studiu de caz pentru o reţea de fibră optică din municipiul Baia Mare

Introducere

Conform H.G. nr. 675/28.06.2007 privind reorganizarea societăţilor comerciale

de distribuţie şi furnizare a energiei electrice (în spiritul Directivei 2003/54/EC a

Parlamentului European), Filialele de distribuţie ale Electrica S.A. asigură exploatarea şi

funcţionarea instalaţiilor de distribuţie a energiei electrice, a sistemelor de măsură,

protecţie, automatizare şi comandă-control aferente, precum şi a infrastructuri de

comunicaţii şi informatică.

Obiectivele strategice ale Electrica includ, pe lângă acţiunile prioritare pentru

dezvoltarea pieţei de energie electrică şi cele pentru o dezvoltare durabilă, şi domenii

care influenţează indirect modernizarea şi dezvoltarea reţelelor electrice de distribuţie,

din care enumerăm conducerea operativă, infrastructura proprie de telecomunicaţii şi

IT, PRAM şi informatică de proces.

În aceste domenii se remarcă în strategia Electrica mai multe cerinţe legate de

modernizarea sistemelor de comunicaţii şi transmisii de date necesare sistemelor

SCADA, de automatizare a distribuţiei, de telegestiune, de transmitere a informaţiilor

înregistrate de echipamentele de măsurare şi implementării Sistemului informatic

integrat naţional (SI2N) bazat pe tehnologiile SAP, IBM, Microsoft şi ESRI, care include,

printre altele, un sistem informatic de evidenţă geografică (GIS) şi un sistem informatic

de gestiune a bazei de date a instalaţiilor.

Necesitatea introducerii unui sistem informatic geografic în cadrul societăţilor de

distribuţie a energiei electrice a fost de altfel evidenţiată în mai multe abordări de

specialitate, la nivel naţional şi internaţional.

Elementul comun al acestor componente este reţeaua de comunicaţii, care

trebuie să asigure comunicaţii de voce şi date între diferitele nivele ierarhice ale

Electrica.

Reţeaua de comunicaţii are următoarele caracteristici generale şi specifice unei

activităţi de distribuţie de energie electrică:

Echipamentele de comunicaţii sunt în cea mai mare parte digitale (telefoane şi

centrale cu tehnologie VoIP, protecţii numerice, contoare digitale, echipamente de

calcul, echipamente de comutaţie pentru reţele de calculatoare);

- 9 -

GIS în reţele de telecomunicaţi iNagy Florin Studiu de caz pentru o reţea de fibră optică din municipiul Baia Mare

Punctele terminale ale reţelei (sedii administrative, puncte de lucru, staţii electrice de

transformare, puncte de alimentare PA, posturi de transformare PT, separatoare

telecomandate, etc.) sunt distribuite în teritoriu pe aproape întreaga suprafaţă a

judeţului Maramureş (547 km linii de înaltă tensiune, 2157 km linii de medie tensiune

şi 4140 km linii de joasă tensiune);

Transmiterea informaţiilor de tip SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), a

celor provenite de la sistemele de automatizare a distribuţiei sau de la protecţiile

numerice din staţiile electrice şi de la PA-uri trebuie să se facă în timp real.

Din aceste cauze, în reţeaua de comunicaţii a Electrica ponderea cea mai mare

o au liniile de comunicaţie din fibră optică, întrucât acestea oferă o capacitate de trafic

ridicată, protecţie la perturbaţii de natură electrică şi posibilităţi de transmitere a

informaţiilor la distanţe mari.

Liniile de comunicaţie de fibră optică utilizate de Electrica sunt:

Reţele la nivelul filialelor, magistrale de fibră optică din cabluri de tip OPGW (Optical

Ground Wire) instalate în general pe linii de înaltă tensiune (110KV), care necesită

foarte puţine activităţi de întreţinere, dar au costuri de proiectare şi execuţie foarte

ridicate;

Reţele la nivel de sucursale, din cabluri de tip ADSS (All Dielectric Self Supporting)

instalate în general pe liniile de medie tensiune, care necesită un număr redus de

activităţi de întreţinere;

Reţelele de fibră optică locale, din cabluri de tip ADSS instalate în general pe liniile de

joasă tensiune, care datoriţă costurilor reduse de proiectare şi execuţie sunt cele mai

numeroase, dar care necesită un număr însemnat de activităţi de întreţinere şi

reparaţii.

Prin realizarea sistemului de comunicaţii folosind fibra optică se obţine, pe lângă

asigurarea unor comunicaţii de viteză şi capacitate mare, o reducere a costurilor către

furnizorii de servicii care asigurau de obicei comunicaţiile respective.

Tipul informaţiilor transmise prin reţelele de fibră optică face ca acestea să fie

foarte importante, orice defecţiune care duce la întreruperea comunicaţiei trebuind

remediată fără întârziere. Din această cauză, activităţile de întreţinere şi reparaţii au o

importanţă deosebită în exploatarea unei reţele de comunicaţii de fibră optică.

Din punct de vedere GIS, o asemenea reţea conţine trei elemente principale:

Mediul de transmisie (cablul de fibră optică);

Suportul fizic al reţelei (stâlpi, canale subterane);

Nodurile reţelei (elemente de joncţiune şi cutii terminale).

- 10 -

GIS în reţele de telecomunicaţi iNagy Florin Studiu de caz pentru o reţea de fibră optică din municipiul Baia Mare

Aceste elemente sunt afectate în proporţii diferite de defecţiuni:

Mediul de transmisie - 55% (rupere sau tăiere, izolaţie defectă, întindere, rază de

curbură prea mică);

Cutiile de joncţiune şi cutiile terminale - 35% (suduri necorespunzătoare, ruperea

fibrelor în interiorul cutiei sau a conectorilor, pătrunderea apei datorită garniturilor

defecte, îngheţ);

Suportul fizic al reţelei - 10% (stâlpi rupţi sau deplasaţi din cauze naturale, lucrări sau

accidente de circulaţie).

Dacă se ia în considerare faptul că amplasamentul cutiilor terminale şi al cutiilor

de joncţiune este cunoscut, iar stâlpii afectaţi sunt relativ uşor de depistat, defecţiunile

apărute la nivelul mediului de transmisie sunt cel mai greu de localizat.

O privire de ansamblu asupra lucrărilor de întreţinere şi reparaţii desfăşurate în

perioada 2006 - 2010 la reţeaua de fibră optică ADSS instalată pe stâlpi pentru iluminat

public şi reţea de distribuţie din municipiul Baia Mare furnizează următoarele date

statistice extrase din comenzile interne ale Formaţiei Telecomunicaţii Baia Mare:

Număr total de intervenţii: 144 (din care defecţiuni 113);

Număr total de ore necesare pentru remedierea defecţiunilor (diagnoză defect,

localizare, organizarea lucrărilor, efectuarea reparaţiilor, refacerea reţelei): 1182 (din

care diagnoză 47, localizare prin control pe linii 247, organizarea lucrărilor 230,

reparaţii 488, refacerea reţelei 170).

Din aceste date se remarcă faptul că localizarea defectelor are, după efectuarea

reparaţiilor, cea mai mare pondere în remedierea unei defecţiuni (în medie aproape 2

ore). Această situaţie este generată de următoarele aspecte:

Utilizarea aparatelor de măsură pentru fibră optică permite localizarea preliminară prin

măsurarea lungimii aproximative a fibrei optice până la defect; această lungime

include lungimea cordoanelor de legătură spre cutiile terminale, lungimea fibrelor în

interiorul cutiilor de joncţiune şi lungimea cablului din rezerve, care pot ajunge

împreună la valori destul de mari (zeci, uneori sute de metri);

Traseele de fibră optică au de regulă forma unei linii frânte neregulate, ceea ce face

dificil de estimat lungimea unui traseu pe teren;

Localizarea defectelor se face de cele mai multe ori vizual, prin control pe linie,

experienţa tehnicienilor având o influenţă mare asupra timpului de localizare, ceea ce

dă o notă de subiectivitate acestei operaţii;

Pe stâlpi sunt amplasate mai multe cabluri electrice, telefonice sau de fibră optică,

ceea ce îngreunează identificarea şi verificarea vizuală a cablului defect.

- 11 -

GIS în reţele de telecomunicaţi iNagy Florin Studiu de caz pentru o reţea de fibră optică din municipiul Baia Mare

Fig. 0-1. Fereastra cu informaţii afişată de OTDR (1 - Start fibră, 2 - Joncţiune cu

atenuare mare, 3 - Joncţiune cu atenuare normală, 4 - Sfârşit fibră, 5 - Tronsoane

continue de fibră optică, 6 - Zgomot).

Localizarea defectelor este importantă pentru repunerea cât mai rapidă în

funcţiune a tronsoanelor, dar mai pot fi menţionate şi alte probleme ca, de exemplu,

numărul de legături disponibile între două puncte date sau localizarea rapidă a celei mai

apropiate rezerve de cablu de locul defectului. Într-o aplicaţie GIS, aceste probleme pot

fi rezolvate conform scenariilor din Tabelul 0.1, ceea ce ar duce la micşorarea timpilor

de intervenţie şi la eficientizarea activităţilor de întreţinere a reţelei de fibră optică. Mai

mult, această aplicaţie poate fi utilizată şi pentru alte tipuri de reţele de telecomunicaţii.

În aceste condiţii am considerat ca utilă dezvoltarea unei aplicaţii GIS pentru

îmbunătăţirea gestionării reţelei de fibră optică, având în vedere faptul că toate

problemele prezentate pot constitui obiectul unor interogări de tip GIS asupra unei baze

de date spaţiale.

- 12 -

GIS în reţele de telecomunicaţi iNagy Florin Studiu de caz pentru o reţea de fibră optică din municipiul Baia Mare

Tab. 0-1. Rezolvările unor probleme de gestionare a reţelei de fibră optică

Nr.Enunţarea

problemeiRezolvare actuală

Rezolvare propusă prin

aplicaţie GIS

1

Localizarea

defectelor în

cablurile de

fibră optică

Măsurători pentru obţinerea

distanţei aproximative.

Estimarea poziţiei defectului.

Control pe linie pentru

depistare vizuală a defectului.

Măsurători pentru obţinerea

distanţei aproximative. Interogare

GIS pentru obţinerea poziţiei

defectului pe hartă.

2

Localizarea

unei rezerve de

cablu

Control pe linie pentru

localizarea poziţiei inelului de

rezervă. Estimarea lungimii

cablului din inelul de rezervă.

Definirea unei zone de interes

(buffer) în jurul poziţiei defectului.

Obţinerea lungimii cablului de

rezervă din datele stocate.

3

Legăturile

disponibile între

două puncte

Măsurători pe terminaţiile

libere din cutiile terminale

(necesită deplasarea la cutiile

de joncţiune intermediare).

Interogarea bazei de date GIS.

4

Localizarea

elementelor

punctuale ale

reţelei

Estimarea poziţiei cu ajutorul

OTDR. Control pe linie pentru

depistarea vizuală.

Interogare GIS pentru obţinerea

poziţiei pe hartă a elementului

căutat.

Se poate aprecia că, în condiţiile în care aplicaţia dispune de o bază de date

spaţiale completă şi actualizată permanent, asocierea informaţiilor statistice, tehnice şi

cantitative cu informaţiile geografice referitoare la poziţia diferitelor elemente poate

conduce la reducerea semnificativă a timpilor de intervenţie.

Lucrarea prezintă etapele de realizare a acestei aplicaţii.

- 13 -