一種超長(zhǎng)級(jí)聯(lián)國(guó)際傳輸專線故障機(jī)器定位算法的研究

黃宏棟，劉中健，詹鵬飛，孔鎮(zhèn)

（1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司，廣州 510640；2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司，北京 100032）

1 基本概念

1.1 邊緣節(jié)點(diǎn)

邊緣節(jié)點(diǎn)定義為：子網(wǎng)路徑對(duì)接的參考點(diǎn)為邊緣節(jié)點(diǎn)。本文中的子網(wǎng)路徑限定為子網(wǎng)中一個(gè)邊界出口到另一個(gè)邊界出口的連接（如圖1）。具體到國(guó)際電路構(gòu)成中的子網(wǎng)路徑就存在封閉子網(wǎng)路徑、半開子網(wǎng)路徑以及全開子網(wǎng)路徑，所謂封閉子網(wǎng)路徑就是源目出口在同一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)且能夠在現(xiàn)有網(wǎng)管中進(jìn)行管理，半開子網(wǎng)路徑僅部分能夠在自有網(wǎng)管中進(jìn)行管理（如離境系統(tǒng)），全開子網(wǎng)路徑也即黑匣子路徑，由第三方提供，無(wú)法在自有網(wǎng)管對(duì)其監(jiān)管。

圖1 子網(wǎng)路徑

基于上面的定義，邊緣節(jié)點(diǎn)根據(jù)電路的不同而不同，可以通過程序自動(dòng)進(jìn)行判斷，如一般情況下半開子網(wǎng)路徑與封閉子網(wǎng)路徑的對(duì)接點(diǎn)為離境系統(tǒng)的邊緣節(jié)點(diǎn)，封閉子網(wǎng)路徑與封閉子網(wǎng)路徑的對(duì)接點(diǎn)為兩個(gè)骨干網(wǎng)的邊緣節(jié)點(diǎn)，全開子網(wǎng)路徑與封閉子網(wǎng)絡(luò)經(jīng)的對(duì)接點(diǎn)為骨干網(wǎng)與省干或其他租用電路的邊緣節(jié)點(diǎn)。

1.2 電路

國(guó)際業(yè)務(wù)電路由各運(yùn)營(yíng)商提供的域內(nèi)電路（下稱運(yùn)營(yíng)商電路）級(jí)聯(lián)構(gòu)成，如一條香港—法蘭克福的電路由中國(guó)移動(dòng)提供的以諸如香港—蒙古國(guó)x電路、俄羅斯電信電路以及其他運(yùn)營(yíng)商提供的運(yùn)營(yíng)商電路串接而成，最終形成一條從香港到法蘭克福的端到端的國(guó)際業(yè)務(wù)傳輸通道。運(yùn)營(yíng)商電路是由運(yùn)營(yíng)商或服務(wù)商提供的域內(nèi)電路，其定義為一序列子網(wǎng)路徑聚合組成（如圖2所示）。

1.3 路徑

路徑由A端出口、Z端出口以及路由組成，路由由直達(dá)通道和交叉連接組成（如圖3所示）。

1.4 段與直達(dá)通道

段即通常所說(shuō)的再生段和復(fù)用段，本文特指復(fù)用段。

圖2 電路與路徑示例

圖3 路徑

直達(dá)通道即兩個(gè)相鄰交叉矩陣之間的ODU通道，如波道為100 Gbit/s帶寬OTN的相鄰兩個(gè)OTU4終結(jié)點(diǎn)之間的ODU4通道（未經(jīng)解復(fù)用也未經(jīng)交叉連接）以及ODU4通道解復(fù)用出來(lái)的ODU2、ODU1、ODU0子通道（未經(jīng)解復(fù)用也未經(jīng)交叉連接）。

2 告警信號(hào)流圖分析

在對(duì)華為、中興和烽火OTN告警信號(hào)流進(jìn)行分析后總結(jié)得出：在單個(gè)子網(wǎng)路徑的情況下，本端支路側(cè)引入的告警，在子網(wǎng)路徑另一端支路側(cè)產(chǎn)生對(duì)告或直接下插到客戶設(shè)備，如圖4（1）中A站的client(支路)側(cè)接收到的R_LOS(信號(hào)丟失)、R_LOF(幀丟失)、MSAIS(復(fù)用段告警指示信號(hào))在B站client(支路)側(cè)出現(xiàn)REM_SF(遠(yuǎn)端信號(hào)失效)，相應(yīng)的在B站的客戶設(shè)備上呈現(xiàn)出R_LOF和MS-AIS告警，而A站的client側(cè)接收到誤碼則直接傳送到B站客戶設(shè)備。在子網(wǎng)路徑中間部分檢測(cè)到的通道級(jí)告警在本子網(wǎng)路徑末端的支路側(cè)不一定會(huì)有告警，而支路側(cè)對(duì)接的客戶設(shè)備會(huì)檢測(cè)到告警，通道級(jí)性能告警在下游客戶設(shè)備上的體現(xiàn)為檢測(cè)到誤碼，在圖4（1）中B站的WDM(波分)側(cè)收到的性能告警DEG(劣化)、EXC(超門限)在B站支路側(cè)沒有告警，但B站客戶設(shè)備上接收到信號(hào)誤碼，而B站的WDM(波分)側(cè)收到的通道級(jí)故障告警AIS(告警指示信號(hào))、LOM(復(fù)幀丟失)、LOF(幀丟失)、OCI(開放連接指示，一般是缺少交叉連接造成)、LOS(信號(hào)丟失)以及LCK(維護(hù)鎖定)在B站支路側(cè)也沒有告警，但B站客戶設(shè)備上接收到R_LOF告警。

國(guó)際電路通常由多個(gè)子網(wǎng)路徑串聯(lián)組成，上游子網(wǎng)路徑的告警會(huì)影響下游子網(wǎng)路徑告警的呈現(xiàn)，將電路按照上述模型切分成多條子網(wǎng)路徑進(jìn)行迭代分析。即將圖4（1）中的客戶設(shè)備替換為下游子網(wǎng)路徑進(jìn)行分析，如圖4（2）。從圖4（2）中可以看出，此時(shí)子網(wǎng)路徑2的B站支路側(cè)接收到從子網(wǎng)路徑1傳送過來(lái)的告警信號(hào)，然后子網(wǎng)路徑2按照上述規(guī)則將告警傳送到C站客戶設(shè)備或下游子網(wǎng)路徑的C站支路側(cè)。

根據(jù)上述分析結(jié)論，本算法的核心思想為：通過檢測(cè)支路側(cè)告警來(lái)定位根源故障所在的子網(wǎng)路徑，找到根源子網(wǎng)路徑后根據(jù)告警信號(hào)流確定具體的“段”位置，結(jié)合光層告警信號(hào)流關(guān)系，找到真正的故障源。

3 算法分析

3.1 總體思路

（1） 當(dāng)告警為OTU 級(jí)別以上的告警，設(shè)置該段子通道相關(guān)聯(lián)的電路的通道級(jí)級(jí)電路級(jí)告警予以忽略，進(jìn)行光層根源告警分析；

（2） 根據(jù)告警端口找到關(guān)聯(lián)電路，切分成多個(gè)串聯(lián)的子網(wǎng)路徑；

（3） 定位故障所在的子網(wǎng)路徑，具體分析見3.2；

（4） 定位根源告警所在的段；

（5） 分析光層故障（如果是光層故障）位置。

3.2 確定根源告警子網(wǎng)路徑

圖4 級(jí)聯(lián)子網(wǎng)路徑電路告警信號(hào)流迭代分析

路由中每段是否存在支路告警，支路端口關(guān)鍵告警如表1所示。本次研究的對(duì)象為國(guó)際電路，目前承載在OTN網(wǎng)絡(luò)上的國(guó)際專線主要以STM-64、10 GE WAN和10 GE LAN為主，因此本研究以這三大類特征研究為重點(diǎn)，關(guān)注的也為常見告警：非OTN信號(hào)支路側(cè)信號(hào)以及子網(wǎng)通道級(jí)的OTUk層告警：OTUk_AIS、OTUk_LOM、OTUk_LOF、OTUk_TIM ODUk_PM_AIS和ODUk層告警：ODUk_PM_OCI、ODUk_PM_LCK、OTUk_DEG、ODUk_PM_DEG。

3.2.1 華為告警信號(hào)流規(guī)律總結(jié)

當(dāng)告警發(fā)生在中間通道時(shí)（子網(wǎng)路徑中間）時(shí)，在下游站支路側(cè)要么沒有告警，要么看不到告警（透?jìng)鞯较掠蜗噜徸泳W(wǎng)路徑或客戶設(shè)備），當(dāng)告警從本站支路側(cè)引入時(shí)，對(duì)端站支路側(cè)沒有告警或者包含告警REM_SF（遠(yuǎn)端信號(hào)失效）/REM_SD（遠(yuǎn)端信號(hào)劣化），故確定是否支路告警以A站支路側(cè)告警檢測(cè)為主，B站支路側(cè)告警用于確認(rèn)和復(fù)核，或在半開路徑中用于確認(rèn)是否為外部引起，如離境電路，可在境內(nèi)落地支路口觀測(cè)告警是否存在REM_SF或REM_SD。

表1 支路側(cè)關(guān)鍵告警

3.2.2 中興告警信號(hào)流規(guī)律總結(jié)

本站支路側(cè)引入的告警在對(duì)端站支路側(cè)體現(xiàn)為OPU_CSF或與本站支路側(cè)一樣，即復(fù)制了本站支路側(cè)告警（如RS_DEG、B1_SD、MS-AIS），如果告警為中間通道引入，在下游站支路側(cè)告警體現(xiàn)為包含ODU_AIS或沒有告警。因此在程序處理時(shí)，處理方法與華為區(qū)別不大。

3.2.3 烽火告警信號(hào)流規(guī)律總結(jié)

烽火本站支路側(cè)引入告警在末站支路側(cè)告警體現(xiàn)為Port_OPU2告警，且告警體現(xiàn)為FDI、RS_LOF、RS_SD、REM_FAULT；中間通道引入的告警體現(xiàn)為PORT_ODU2（性能類）和PORT_OPU2：PLM（故障類）且在相關(guān)的線路側(cè)有ODU級(jí)AIS告警，告警處理方法也與華為類似。

綜上，區(qū)分告警屬于本路徑內(nèi)還是其他路徑引入是可以程序?qū)崿F(xiàn)的，算法偽代碼如圖5。算法的思路為：

（1） 對(duì)電路組成中的每條子網(wǎng)路徑，確定子網(wǎng)設(shè)備的提供商，根據(jù)設(shè)備商設(shè)置入支路口特征告警、出支路口特征告警以及通道特征告警。

（2） 檢查子網(wǎng)路徑的類型，設(shè)置子網(wǎng)類型參數(shù)。

（3） 根據(jù)子網(wǎng)類型和特征告警定位根源告警所在的子網(wǎng)。

對(duì)封閉類型：如果入支路口有路徑特征告警或出支路口有路徑特征告警，則檢查上游子網(wǎng)路徑，如有通道特征告警或出支路口有通道故障特征告警，在本子網(wǎng)查找根源告警。

對(duì)半開類型：如果出支路口有路徑特征告警或前一段子網(wǎng)路徑的入支路口檢查到路徑特征告警，判斷為半開路徑另外一端的問題，如果有通道特征告警或出支路口有通道故障特征告警，在本子網(wǎng)查找根源告警。

圖5 算法偽代碼

對(duì)全開路徑，程序發(fā)出提示。

3.3 確定根源告警

在確定根源告警所在的子網(wǎng)路徑后，就可以通過分析通道告警確定告警的根源位置。

展開本段子網(wǎng)路徑模型形成樹形結(jié)構(gòu)，依次為子網(wǎng)路徑、低階ODU通道、高階ODU通道、OTU、OMS、OTS。

根據(jù)通道正向第一個(gè)主告警與反方向第一個(gè)BDI確定告警的所在的低階直達(dá)ODU通道。

依次往高階通道查找：正向第一個(gè)主告警與反方向第一個(gè)BDI確定告警的所在的該級(jí)直達(dá)ODU通道，直到?jīng)]有更高階的ODU或OTU告警或性能告警。

如果最后確定的告警位置為ODU層級(jí)，檢查是否OCI、LCK或TIM，如果是，提示檢查對(duì)應(yīng)的交叉連接、鎖定操作以及跟蹤設(shè)置，如果是其他通道告警，提示檢查其他如幀配置等并檢查是否存在硬件故障。

如果前述步驟確定的告警位置為OTU層級(jí)，按照OTU→OMS→OTS依次檢查告警或性能。

如果最后確定的告警位置為OTU層級(jí)，則建議檢查單波性能和故障，單波性能可通過程序比較性能基線（參考值），看是否存在變動(dòng)，如性能無(wú)變化，提升檢查是否為硬件問題（如OTU4_LOF可能因?yàn)镹S4板隱性故障引起）。

如最后確定的告警位于OTS段，則檢查是否光纜中斷或性能劣化，性能檢查通過比較基線數(shù)據(jù)（參考值）或比較變動(dòng)值發(fā)現(xiàn)。

4 總結(jié)

國(guó)際傳輸專線組網(wǎng)具有其獨(dú)有的特性，基于其特性，本文定義了便于機(jī)器判斷的邊緣節(jié)點(diǎn)、電路、路徑以及段和直達(dá)通道，在這些基本定義的基礎(chǔ)上，通過迭代分析告警信號(hào)流傳遞的規(guī)律，總結(jié)從電路層到路徑層、通道層，然后到光層，依次分析告警或故障的根源因素，給出了機(jī)器可實(shí)現(xiàn)的故障定位算法。

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