淺談波分系統(tǒng)日常維護(hù)及故障處理

聶榮盛 中國(guó)電信龍巖分公司 龍巖 364000

0、波分系統(tǒng)的原理介紹及其優(yōu)點(diǎn)

0.1、波分系統(tǒng)的原理

波分復(fù)用（WDM）是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)，稱為波分復(fù)用。

0.2、波分復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

各種復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用都是為了擴(kuò)大傳輸容量、提高傳輸效率和降低成本。WDM技術(shù)之所以得到迅猛發(fā)展是因?yàn)樗哂邢率鰞?yōu)點(diǎn)：

0.2.1、傳輸容量超大，可節(jié)約寶貴的光纖資源。

0.2.2、對(duì)各類業(yè)務(wù)信號(hào)“透明”，可以傳輸不同類型的信號(hào)，并能對(duì)其進(jìn)行合成和分解。

0.2.3、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)不需要敷設(shè)更多的光纖，也不需要使用高速的網(wǎng)絡(luò)部件，只需要換端機(jī)和增加一個(gè)附加光波長(zhǎng)就可以新增業(yè)務(wù)或擴(kuò)容。

0.2.4、在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用光分插復(fù)用器（OADM）或者使用光交叉連接設(shè)備（OXC），可以組成具有高度靈活性、高可靠性、高生存性的全光網(wǎng)絡(luò)。

0.2.5、可以進(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)管理，與現(xiàn)有的網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)兼容，可以實(shí)現(xiàn)SDH及DWDM網(wǎng)管的統(tǒng)一，系統(tǒng)升級(jí)容易。

1、波分系統(tǒng)組成及日常維護(hù)

要做好WDM網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)工作就必須熟悉波分網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)。波分網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備包含的主要單板有：波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元（OTU）、光放大（OA）單元、光復(fù)用／解復(fù)用單元（OMU／ODU）、光監(jiān)控（OMON）單元、主控單元及其他輔助處理單元。下面針對(duì)每種單板的維護(hù)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)描述。

1.1、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元（OTU）的維護(hù)

維護(hù)人員需要每天從網(wǎng)管系統(tǒng)收集各OTU的歷史性能數(shù)據(jù)、當(dāng)前性能數(shù)據(jù)及告警信息。OTU的性能數(shù)據(jù)主要包括：接收光功率、發(fā)送光功率和B1誤碼數(shù)量。一般情況下，如果發(fā)送光功率出現(xiàn)問(wèn)題，可以嘗試更換單板來(lái)解決；接收光功率異常則需要在整個(gè)再生段內(nèi)查找原因；若是誤碼問(wèn)題，則首先需要判斷誤碼是由波分側(cè)故障引起的，還是由客戶側(cè)故障引起的，如果由波分側(cè)故障引起，則需要在整個(gè)再生段內(nèi)進(jìn)行排查。

1.2、光放大（OA）單元的維護(hù)

實(shí)際中OA單元用得最多的是摻鉺光纖放大器（EDFA），具體包含3種類型：功率放大器（BA）、預(yù)放大器（PA）和線路放大器（LA）。OA單元的性能數(shù)據(jù)主要包括：輸入光功率、輸出光功率和偏置電流。一般情況下，如果輸入光功率發(fā)生變化，可以從以下幾方面定位故障：（1）是否發(fā)生掉波，如果是，則需要排查掉波的原因，如發(fā)端OTU故障等；（2）檢查上游放大單元輸出功率是否發(fā)生變化，依次前推，找到最開(kāi)始的功率發(fā)生變化的站點(diǎn)，排查原因；（3）如果上游放大單元的輸出光功率正常，則需要更多地關(guān)注線路的劣化。

1.3、光復(fù)用／解復(fù)用單元(OMU／ODU)的維護(hù)

OMU／ODU一般有3種：分波器、合波器和光分插復(fù)用器。在日常的維護(hù)工作中，可以通過(guò)網(wǎng)管定期查看分／合波器的歷史性能、當(dāng)前性能及告警。性能事件主要關(guān)系到分波器的輸入光功率及合波器的輸出光功率。若分波器的輸入光功率發(fā)生了變化，首先應(yīng)該查看其信號(hào)流上游放大器的功率是否發(fā)生變化，如果有變化，則可以根據(jù)放大器問(wèn)題的處理思路來(lái)解決；如果無(wú)變化，則需要考慮放大器至分波器間直連尾纖的問(wèn)題，如彎曲、擠壓和接口不清潔等。若合波器輸出光功率發(fā)生了變化，首先應(yīng)該查看是否為單波輸入光功率問(wèn)題，如果是，則按照上述OTU故障處理思路來(lái)解決；如果各個(gè)OTU發(fā)光功率沒(méi)有變化，則需要考慮OTU至合波器間的直連尾纖是否出了問(wèn)題；如果尾纖及光接口、接頭沒(méi)有問(wèn)題，再考慮單板自身插損問(wèn)題。

1.4、光監(jiān)控（OMON）單元的維護(hù)

光監(jiān)控通路（OSC）在WDM系統(tǒng)中是一個(gè)特別重要且相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)。當(dāng)OSC出現(xiàn)問(wèn)題或確有必要檢查光接口實(shí)際余量時(shí)，可對(duì)其輸入、輸出光功率進(jìn)行測(cè)試，以判斷光功率是否工作在正常范圍內(nèi)。維護(hù)人員可以定期通過(guò)網(wǎng)管查看單板光功率、誤碼及告警情況。

1.5、光譜分析單元

WDM設(shè)備的光譜分析單元可為系統(tǒng)提供內(nèi)置式在線光譜分析和監(jiān)測(cè)功能。通過(guò)光譜分析單元可對(duì)WDM系統(tǒng)的OMU／ODU或OA單元輸出的各波光信號(hào)的波長(zhǎng)、功率、信噪比進(jìn)行不中斷業(yè)務(wù)的監(jiān)控，并上報(bào)主控單元和網(wǎng)管，便于設(shè)備的例行維護(hù)。如果某路信號(hào)光功率明顯降低，則要根據(jù)信號(hào)的流向，找出光功率下降的根本原因。

1.6、主控單元

主控單元是WDM波分網(wǎng)元的控制中心，承載大量的配置數(shù)據(jù)。當(dāng)主控板發(fā)生故障時(shí)，一般情況下不會(huì)影響WDM網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。但是，在日常維護(hù)中還需注意以下幾點(diǎn)：(1)更換主控板之前需要上載數(shù)據(jù)到網(wǎng)管；(2)更換主控板時(shí)需要保證更換前后單板ID撥碼一致；(3)更換主控板后需要重新下載配置數(shù)據(jù)，并同時(shí)備份數(shù)據(jù)庫(kù)。

2、波分系統(tǒng)故障處理方法

在WDM的故障定位過(guò)程中，最簡(jiǎn)單、最常用的方法是：一分析、二測(cè)量、三替換。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，首先要根據(jù)信號(hào)流向?qū)Ξa(chǎn)生的告警信息進(jìn)行綜合分析，初步判斷故障區(qū)段；然后，通過(guò)各類測(cè)量?jī)x表對(duì)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行檢查；最后，更換故障設(shè)備或單板。故障定位的基本思路是：能夠盡快、準(zhǔn)確地將故障點(diǎn)定位到單站。故障定位有幾種常用的方法：告警性能分析法、儀表測(cè)試法、替換法、環(huán)回法和經(jīng)驗(yàn)法。在進(jìn)行故障處理的過(guò)程中，要建立起分類的概念，即可大致將故障分為：光功率方面的問(wèn)題、嵌入控制通道(ECC)問(wèn)題、設(shè)備互連問(wèn)題和誤碼問(wèn)題。

2.1、幾種常用的故障定位方法

2.1.1、告警性能分析法

網(wǎng)管能監(jiān)視、管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有運(yùn)行的傳輸設(shè)備，因此通過(guò)網(wǎng)管可以獲知全面的故障情況，不僅有單站或單板的故障情況，也有全網(wǎng)的故障情況。網(wǎng)管在故障處理中有非常重要的作用。在分析告警時(shí)，應(yīng)首先分析級(jí)別高的告警，如緊急告警、主要告警；然后再分析低級(jí)別的告警，如次要告警和一般告警。如果你所在的站點(diǎn)沒(méi)有網(wǎng)管，你可以通過(guò)觀察設(shè)備或單板的指示燈來(lái)獲得告警信息。這也是一種獲得告警信息的簡(jiǎn)單有效的方法。

2.1.2、儀表測(cè)試法

我們現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x表已經(jīng)比較完備，常用的有：光功率計(jì)、光譜分析儀和綜合分析儀等，通過(guò)這些儀表，我們首先可以測(cè)試接收光功率，如果正常，可進(jìn)一步測(cè)試并分析頻譜，最后，可用綜合分析儀對(duì)誤碼特性進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于M40、D40、OAU、OBU等單板的“MON”口，均可以在線測(cè)試主信道光譜。如果受到影響的業(yè)務(wù)是主信道的所有業(yè)務(wù)，則可以重點(diǎn)分析OAU、OBU的光譜；如果受損的業(yè)務(wù)只是主信道中的一路業(yè)務(wù)時(shí)，重點(diǎn)分析M40和D40的光譜。通過(guò)使用儀表測(cè)試法分析定位故障，說(shuō)服力比較強(qiáng)。缺點(diǎn)是對(duì)儀表有需求，同時(shí)，對(duì)維護(hù)人員的要求也比較高。

2.1.3、替換法

替換法就是用一個(gè)工作正常的物件去替換一個(gè)被懷疑工作不正常的物件，從而達(dá)到定位故障、排除故障的目的。這里的物件，可以是一段光纖、一塊單板、一個(gè)法蘭盤(pán)。替換法適用于排除傳輸外部設(shè)備的問(wèn)題，如光纖、SDH設(shè)備、路由器、供電設(shè)備等；也可將設(shè)備上工作正常的同類型光板對(duì)調(diào)，檢查是否故障轉(zhuǎn)移。

2.1.4、環(huán)回法

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼的時(shí)候，有時(shí)從告警和性能數(shù)據(jù)可能分析不出來(lái)，這時(shí)，可以像SDH中的故障處理方法一樣，對(duì)業(yè)務(wù)信號(hào)逐段環(huán)回來(lái)進(jìn)行故障定位。環(huán)回可以在收發(fā)的OTU單板上進(jìn)行，也可以在收發(fā)光放之間加上衰耗器來(lái)進(jìn)行；可以在本站環(huán)回，也可在對(duì)端站環(huán)回，但需要注意的是：采用這種環(huán)回法有可能會(huì)中斷業(yè)務(wù)，所以環(huán)回前應(yīng)該先在SDH上做強(qiáng)制倒換，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)后再進(jìn)行斷纖環(huán)回。

2.1.5、經(jīng)驗(yàn)處理法

在一些特殊的情況下，通過(guò)復(fù)位、插拔單板，單站掉電重啟，重新下發(fā)配置等手段，可有效地及時(shí)排除故障，恢復(fù)業(yè)務(wù)。

2.1.6、下表給出了幾種常用的故障定位法的適用范圍及操作特點(diǎn)。

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2.2、故障定位的過(guò)程

2.2.1、排除外部設(shè)備故障：光纖、接入SDH設(shè)備和電源供電等問(wèn)題。

2.2.2、故障定位到單站：將故障定位到單站，最常用的方法就是“告警性能分析法”和“環(huán)回法”。環(huán)回法通過(guò)逐站進(jìn)行外環(huán)回和內(nèi)環(huán)回，定位出可能存在故障的站點(diǎn)或單板。告警性能分析法通過(guò)網(wǎng)管逐站進(jìn)行告警性能分析，查看各站的光功率，與已經(jīng)保存好的性能數(shù)據(jù)（正常情況下）比較，分析差異，定位出可能存在故障的尾纖或單板。綜合使用這兩種方法，基本都可以將故障定位到單站。

2.2.3、故障定位到單板并最終排除：故障定位到單站后，進(jìn)一步定位故障位置最常用的方法就是替換法。通過(guò)替換法可定位出存在問(wèn)題的單板和尾纖。

2.2.4、故障處理的各個(gè)過(guò)程及其常用的方法

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3、波分系統(tǒng)常見(jiàn)故障

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，如何盡快判斷故障原因、故障性質(zhì)和發(fā)生區(qū)段，是排除故障的關(guān)鍵。由于在實(shí)際的光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，SDH與WDM設(shè)備之間是相互關(guān)聯(lián)的，對(duì)于WDM系統(tǒng)而言，SDH設(shè)備變成了它的邊緣節(jié)點(diǎn)；而對(duì)于SDH系統(tǒng)而言，可以將WDM系統(tǒng)看成是多套SDH系統(tǒng)共用的智能化的光纖。二者通過(guò)傳送的業(yè)務(wù)信號(hào)流緊密地結(jié)合在一起。當(dāng)某一設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，往往會(huì)引起與之相關(guān)的多個(gè)設(shè)備同時(shí)上報(bào)告警。然而，目前光傳輸網(wǎng)絡(luò)的管理通常是由各自獨(dú)立的網(wǎng)元管理系統(tǒng)來(lái)完成的，即各個(gè)設(shè)備的告警信息相對(duì)獨(dú)立。這使得光傳輸網(wǎng)絡(luò)的故障診斷變得較為復(fù)雜，往往就只能依靠具有豐富經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員來(lái)完成。我們?cè)谌粘＞S護(hù)中碰到的最常見(jiàn)的故障主要有光信號(hào)中斷和誤碼兩種。

3.1、發(fā)生光信號(hào)中斷時(shí)，分析處理規(guī)則如下：

3.1.1、當(dāng)OTU盤(pán)、OA單元收無(wú)光時(shí)，其發(fā)光器也會(huì)自動(dòng)關(guān)閉(ALS功能)；

3.1.2、單、雙纖故障的情況都會(huì)存在，而且在光纜發(fā)生故障時(shí)，雙纖同時(shí)中斷的概率更大，單纖故障則更多發(fā)生在尾纖或連接器上；

3.1.3、無(wú)源器件對(duì)光信號(hào)的傳輸性能會(huì)有影響，但只影響某一波的概率是很低的。

3.2、發(fā)生光信號(hào)誤碼時(shí)，分析處理規(guī)則如下：

3.2.1、誤碼告警以每一個(gè)光通道為基本單位；

3.2.2、 OTU盤(pán)本身具有再生段誤碼檢測(cè)的功能；

3.2.3、設(shè)備能夠檢測(cè)出誤碼，說(shuō)明此時(shí)光路未中斷；

3.2.4、雙向通道同時(shí)劣化的概率不大，基本上只考慮單向誤碼的情況；

3.2.5、在WDM系統(tǒng)中，如果發(fā)端OTU檢測(cè)到B1誤碼，則收端OTU肯定也會(huì)檢測(cè)到誤碼，當(dāng)二者檢測(cè)出的誤碼數(shù)量相同時(shí)，說(shuō)明在收發(fā)OTU之間的光路上再?zèng)]有產(chǎn)生新的誤碼；

3.2.6、當(dāng)所有共用WDM的SDH都產(chǎn)生了B1誤碼時(shí)，可認(rèn)為故障發(fā)生在公用部分，如光復(fù)用、解復(fù)用或光線路。

4、總結(jié)與建議

波分設(shè)備，目前來(lái)說(shuō)，維護(hù)手段還是很有限的，本文結(jié)合WDM系統(tǒng)各單元，介紹了設(shè)備維護(hù)的一些要點(diǎn)，以及對(duì)WDM系統(tǒng)進(jìn)行故障定位的一些常用方法，實(shí)際上就是對(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行了提煉和總結(jié)，以幫助維護(hù)人員理論結(jié)合實(shí)際，做好日常維護(hù)工作，提高自己的波分維護(hù)技術(shù)水平。綜合WDM、SDH系統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)所提供的告警，自動(dòng)分析出WDM網(wǎng)故障的原因和位置，從而全面、快速、準(zhǔn)確地監(jiān)視全網(wǎng)的運(yùn)行狀況。

［1］武文彥，《光波分復(fù)用系統(tǒng)與維護(hù)》，電子工業(yè)出版社，2010-04-01

［2］卜愛(ài)琴，《光纖通信》，北京師范大學(xué)出版社，2009年8月

［3］袁國(guó)良，《光纖通信原理》，清華大學(xué)出版社，2004-07-01

［4］Optix BWS 1600G產(chǎn)品手冊(cè)

［5］Optix BWS 320G故障處理手冊(cè)