CMTS網(wǎng)絡(luò)故障排查的思路探索和研究

徐永

【摘要】CMTS是HFC雙向廣電網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點設(shè)備，本文重點研究了CMTS網(wǎng)絡(luò)的運行方式和故障排查方式，特別對于CMTS網(wǎng)絡(luò)的故障管理和檢修管理思路提出了對策建議。本文認(rèn)為，通過合理的網(wǎng)絡(luò)排查流程和故障管理對策，CMTS的運行可以滿足目前市場對于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的要求。

【關(guān)鍵詞】CMTS;網(wǎng)絡(luò)故障;管理對策

CMTS是基于雙向交換的CATV網(wǎng)絡(luò)的升級版HFC網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備，起到橋接HFC網(wǎng)絡(luò)和公共數(shù)據(jù)交換網(wǎng)的關(guān)鍵作用。采用光纖網(wǎng)絡(luò)取代CATV的干線網(wǎng)絡(luò)，使用雙向放大器取代CATV網(wǎng)絡(luò)末端同軸線路的單向放大器，即可使得在原CATV介質(zhì)環(huán)境下實現(xiàn)雙向HFC網(wǎng)絡(luò)。采用了CMTS設(shè)備的雙向HFC網(wǎng)絡(luò)雖然實現(xiàn)了較高速度的雙向數(shù)據(jù)傳輸，但其帶寬已經(jīng)逐漸無法滿足目前百兆家庭網(wǎng)絡(luò)的接入需要。但目前家庭寬帶市場中4M網(wǎng)絡(luò)和8M網(wǎng)絡(luò)仍然占到相當(dāng)?shù)慕M成部分，所以，如何在當(dāng)前市場環(huán)境中維護好CMTS設(shè)備及相關(guān)的鏈路沿線硬件，是本文研究的主要問題。

1.從CMTS設(shè)備特點分析其故障點

1.1 網(wǎng)絡(luò)故障

CMTS需要在HFC一側(cè)布置高通濾波器和低通濾波器將同軸中的上行數(shù)據(jù)信號，下行數(shù)據(jù)信號，電視信號分離開。因為同軸電纜線纜較硬，連接器件往往采用手動壓接，壓接工藝質(zhì)量難以得到保證，所以，HFC一側(cè)的硬件故障絕大多數(shù)來自系統(tǒng)虛接、短路、開路引起的故障。特別是濾波器之前的硬件故障，因為虛接或者線纜之間的相互干擾，可能造成系統(tǒng)帶寬出現(xiàn)明顯的下降，甚至出現(xiàn)無效數(shù)據(jù)包的現(xiàn)象。

而CMTS在ROUTER一側(cè)的連接線一般采用千兆以太網(wǎng)或者百兆以太網(wǎng)的形式實現(xiàn)。因為雖然每一路HFC的帶寬都較小，只有50Mbps左右，但每個CMTS通過刀片式的布局，需要更高的背板帶寬連接ROUTER。

圖1 CMTS核心設(shè)備布置圖

1.2 軟件故障

CMTS要與CM進行通訊，其配置內(nèi)容較為復(fù)雜，每一項配置內(nèi)容出現(xiàn)問題，都可能造成系統(tǒng)的通訊錯誤：

電平及頻率控制是HFC網(wǎng)絡(luò)中物理層控制的主要內(nèi)容，在CMTS的配置功能中，可以直接通過命令行界面控制下行頻率，上行頻率，下行電平，上行電平等信息，在一個獨立的HFC網(wǎng)絡(luò)中，所有的CMTS和CM設(shè)備的物理層配置必須一致，否則這些設(shè)備無法進行相應(yīng)的通訊。

同時，在對CMTS級聯(lián)口的配置中，需要對CMTS的IP地址、主機名、DHCP、TFTP進行配置，以確保CMTS與ROUTER之間的通訊正常。CMTS的實質(zhì)是HFC網(wǎng)絡(luò)的交換機設(shè)備。

1.3 硬件故障

當(dāng)輸入電壓不穩(wěn)定、運行溫度和濕度不符合要求時，CMTS會同其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一樣出現(xiàn)硬件故障，故障原因來自其內(nèi)部器件（電容器、電感器、電阻器、基于PN結(jié)的電子設(shè)備等）出現(xiàn)非線性的特性改變。

長時間處于以上較惡劣的運行環(huán)境中，CMTS同樣會出現(xiàn)內(nèi)部器件的疲勞和燒毀。往往CMTS采用刀片式布局，而背板系統(tǒng)的故障概率遠(yuǎn)小于刀片系統(tǒng)。在背板系統(tǒng)中，較容易損壞的電源模塊往往也設(shè)計為可以熱插拔的2～4組。所以，CMTS在出現(xiàn)故障時，需要及時判斷故障是否來自硬件本身，進一步選擇并列解方案。

2.常見故障的定位及排除方式

2.1 HFC端網(wǎng)絡(luò)故障

HFC網(wǎng)絡(luò)的主要故障源來自網(wǎng)絡(luò)噪聲，網(wǎng)絡(luò)噪聲除了諧波干擾之外，主要來自以下三個方面：

首先，使用同軸測線儀可以測量同軸線路的連通性，以確定同軸線路是否中間出現(xiàn)了折斷。另外，電阻式同軸測距儀可以測量同軸的距離，以確定其中間是否發(fā)生了擊穿和漏電的現(xiàn)象。

其次，通過SMNP網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，可以測試終端機和其他試驗性接入點與其他關(guān)鍵節(jié)點之間的聯(lián)通關(guān)系。同時，可以得到各個關(guān)鍵點之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通健康程度的報告。

最后，通過對于關(guān)鍵節(jié)點的重點維修，插拔，重新壓制連接點，可以有效排除因為網(wǎng)絡(luò)連接點虛接造成的故障。對于電纜傳進穿出麻花管或者其他管道的接口處、電纜跨越繁忙道路的高架處等較容易出現(xiàn)故障的地點，都可能出現(xiàn)電纜的磨損和斷路。通過對這些地點的排查，可以較快速的找到網(wǎng)絡(luò)的故障地點。

2.2 ROUTER端網(wǎng)絡(luò)故障

CMTS的ROUTER端網(wǎng)絡(luò)較為簡單，一般視ROUTER后的網(wǎng)絡(luò)進行管理，基于CMTS的ROUTER一般為雙口ROUTER維護較為簡單。目前，往往將ROUTER的下行口配置成HFC的網(wǎng)段地址，而上行口配置成干線回路的地址。廣電網(wǎng)絡(luò)的干線回路地址往往采用公網(wǎng)IP實現(xiàn)，也有部分區(qū)域為了管理方便，按照10.0.0.0網(wǎng)段進行配置。而HFC進入住戶CM之后，往往住戶還會部署家庭中心路由器進行管理，可以再度劃分網(wǎng)段。

CMTS的ROUTER端的主要問題來自ROUTER的配置和上行交換機的配置，這些配置必須適應(yīng)HFC網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，在多路由網(wǎng)絡(luò)的管理中，保證每一跳轉(zhuǎn)均可以真實有效。

CMTS到ROUTER之間的連接線一般采用單模光纖實現(xiàn)，單模光纖的連接卡扣也存在松動、灰塵污染等現(xiàn)象。也可能在機柜維修中誤碰電纜造成的線纜中部折斷。所以，采用激光功率計測試CMTS到ROUTER之間的光纖激光衰減可以有效防止出現(xiàn)CMTS到ROUTER之間的光纖損壞問題。如果CMTS部署量較大，可能存在CMTS和ROUTER不同柜的現(xiàn)象，這給激光線路的排查帶來困難，采用OTDR可以直接斷定CMTS和ROUTER之間的光纖是否出現(xiàn)斷纖或者過度彎折。

2.3 硬件故障

如果出現(xiàn)電源指示燈、系統(tǒng)運行指示燈不正當(dāng)閃爍，信號指示燈閃爍不正常，都標(biāo)志著CMTS設(shè)備本身的運行出現(xiàn)了問題，首先應(yīng)該啟用備用刀片將線路迅速跳接到故障刀片上，觀察備用刀片的運行狀態(tài)，如果可以恢復(fù)正常，則切除故障刀片進行維修，如果切換到備用刀片仍然無法正常運行，就要考慮重新啟動設(shè)備或者啟用備用設(shè)備。如果仍然不奏效，再考慮排查因為線路問題造成設(shè)備運行部正常的狀態(tài)。防止出現(xiàn)首先進行復(fù)雜的線路檢修而錯過快速處理故障的窗口機會。如果設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的電流雜音、焦糊氣味、異常噪音或震動等現(xiàn)象，應(yīng)該立即啟用備用設(shè)備，完成線路跳接，切除故障設(shè)備，防止事故的擴大化。

如果高通濾波器、低通濾波器、PDU、UPS等配合設(shè)備出現(xiàn)運行故障時，也應(yīng)該根據(jù)應(yīng)急預(yù)案，及時啟動備用設(shè)備或者采用替代運行方案進行處理，確保斷線時間控制在最短。

3.思路及對策

3.1 先搶修后追責(zé)

因為網(wǎng)絡(luò)通訊的搶修必須注重?fù)屝揄憫?yīng)時間和修復(fù)時間的時間點控制，所以，在發(fā)生事故的時候，首先應(yīng)該最快的響應(yīng)速度執(zhí)行搶修預(yù)案，確保檢修人員和機房管理人員在第一時間到達(dá)問題CMTS及HFC網(wǎng)絡(luò)的各搶修檢測點。搶修用設(shè)備及工具需要隨車攜帶，防止出現(xiàn)現(xiàn)場缺少工具導(dǎo)致部分檢測無法執(zhí)行的衍生事故。

在事故搶修完成后，不管搶修是否順利，都應(yīng)該進行事故追責(zé)。因為只有完整的事故追責(zé)才可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備的相關(guān)隱患，保證隱患在轉(zhuǎn)化成事故之前得到妥善處理。追責(zé)過程分為三部分：

其一是必須詳細(xì)了解本次事故發(fā)生的原因，故障點的特征與既定的故障定性標(biāo)準(zhǔn)進行比對，對故障進行定性。

其二是必須詳細(xì)了解本次事故發(fā)生的機理，如果是客觀事故，應(yīng)該研究避免此客觀原因的新工作方法，而如果是責(zé)任事故，則應(yīng)了解責(zé)任人的工作能力是否適應(yīng)本職工作要求，并進行相應(yīng)的人事對策。對責(zé)任人執(zhí)行人事對策的目的是保護系統(tǒng)的可靠性，而不是針對某人的處罰。

其三通過之前追責(zé)的結(jié)果，如果是客觀事故，應(yīng)該對所有類似隱患點進行排查，以確定是否存在類似的隱患。如果是責(zé)任事故，應(yīng)該對該責(zé)任人的所有責(zé)任區(qū)進行排查，以發(fā)現(xiàn)其他沒有轉(zhuǎn)化為事故的故障點。

3.2 預(yù)案與冗余同等重視

再嚴(yán)密的管理，再先進的設(shè)備，都會出現(xiàn)故障，只要出現(xiàn)故障，就可能演變?yōu)槭鹿?。所以，事故是客觀存在的，其存在方式與概率相關(guān)。我們必須對每個設(shè)備建立臺賬，以充分考察及事故概率，以發(fā)現(xiàn)該設(shè)備需要配備的冗余設(shè)備的合理配置。同時，我們應(yīng)該對設(shè)備可能發(fā)生的故障建立預(yù)案。

其一是定位預(yù)案。在發(fā)生某條線路的故障時，應(yīng)該根據(jù)故障區(qū)域迅速定位可能的故障點，部署中間節(jié)點搶修人員和巡線搶修人員。網(wǎng)絡(luò)工程師應(yīng)該迅速進入CMTS和ROUTER管理系統(tǒng)進行相應(yīng)參數(shù)的監(jiān)測。

其二是搶修預(yù)案。搶修人員出動需要配備的設(shè)備、工具、資料等，需要提前打包，做到快速行動且井然有序。

4.結(jié)束語

總之，CMTS在HFC網(wǎng)絡(luò)中屬于中心節(jié)點設(shè)備，其故障排查的效率對于整個廣電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性可靠性的影響都是巨大的。本文梳理了CMTS的網(wǎng)絡(luò)特性和檢修方法及管理對策，認(rèn)為在合理的管理模式下，CMTS的檢修工作可以滿足HFC網(wǎng)絡(luò)的運行要求。

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