浅谈波分系统故障分析与定位

摘要：目前波分设备被电信运营商广泛应用于骨干、城域网络，本文从作者多年来对波分系统的维护经验，总结了波分系统故障定位的主要原则和方法，对维护人员的要求，并通过案例分析详细论述了波分系统故障后如何进行分析定位。

关键词：波分、DWDM、定位

中图分类号：U226.8+1 文献标识码：A 文章编号：

一、波分技术的发展背景及优点

随着以IP为代表的数据业务的爆炸增长，以及Internet在全球范围内的迅速发展，网络带宽的需求不断增加。如何提高通信系统的带宽成为焦点问题，波分复用技术(WDM)正是解决这一问题的关键技术，它是将多种不同波长的光波信号，在发送端经合波器把这些光波信号汇合在一起，并耦合到一根光纤中进行传输；在接收端经分波器将各种波长的光波进行分离的技术，由于这种技术具有超大传输容量、节约光纤资源、平滑升级、扩容、超长距离传输、系统的可靠性高等特点，使得近几年得到了迅猛发展。

二、波分故障定位的重要性

最近几年，运营商波分复用（WDM）网络的容量一直在增加，并随着技术的改革，DWDM（密集波分复用）系统的最小波道间隔达到了50GHz，单波容量达到了40Gb/s，正向着单波容量100Gb/s发展。目前运营商干线的实际配置容量已经达到800Gb/s。在这种形式下，如果DWDM系统出现故障，受到影响的业务量往往非常大。如何保证波道的可用性，为业务提供有效的QoS保证，成为DWDM网络维护时必须考虑的首要问题。而故障管理作为网络管理的一个非常重要的组成部分，主要包括： 故障监测、 故障定位、业务恢复、故障修复。在DWDM网络出现故障时，首先要有效的利用备用资源，恢复业务。这就要求先定位发生故障的段落或具体的位置，然后再在此之间调度业务。因此，故障定位是恢复业务的前提，是故障管理中的一个关键环节。

三、波分故障定位的主要原则和分析方法

1、对维护人员的要求

在DWDM网络出现故障时，必须尽快定位故障，以确保故障能够得到及时解决，这对维护人员提出了更高的要求，系统维护员不仅应该熟悉网络拓扑，还应该具备以下几点：

（1）熟悉波分原理，各器件功能。

（2）熟悉信号流、连纤图，波长分配图。

（3）熟悉告警产生的原因和告警信号流产生的原理。

（4）做好设备正常运行时数据的采集与保存。

熟练掌握以上四点能帮助维护员在故障分析判断时思路清晰，定位准确，少走歪路。

2、故障定位的主要原则

故障定位的关键，是将故障点准确的定位到单站。一旦将故障定位到单站后，我们就可以集中精力，通过对性能数据的分析、硬件检查和更换单板等各种手段来排除该站的故障。故障定位的主要原则可归纳为：

（1）先外部、后内部：指应该先排除外部设备的原因，这些外部设备包括电源、光纤、接入设备。

（2）先网络、后网元：指出现故障时，不只是一个单站出现告警，而是多个站点上报告警，要通过分析和判断来缩小导致故障的范围，尽快降故障定位到网元。

（3）先高级、后低级：指在分析告警时要先分析高级告警，如紧急告警、主要告警，再分析低级告警，如次要告警、一般告警。

（4）先多波、后单波：指分析告警时要先处理合波告警，再分析单波告警。

3、故障分析和定位方法

故障定位过程中常用的方法有：信号流分析法；告警、性能分析法；环回法；替换法；仪表测试法，这些方法各有特点。多种故障定位方法结合、可快速定位网络故障。在实际的应用中，维护人员需综合应用各种方法，完成对故障的定位和排除。

(1)信号流分析法 根据业务信号流向逐点排查故障是波分系统中故障定位的常用方法，通过业务信号流的分析，可以较快地定位到故障点。下图是波分系统信号流程图。

(2)告警、性能分析法

通过网管获取的告警和性能信息很全面、详实，在进行告警分析的时候，要遵循“先分析高级别告警，再分析低级别告警”的原则。

(3)环回法

根据业务信号流，逐段环回，定位故障点。

(4)替换法

替换法是当故障定位到单站后怀疑单站内单板或附件有问题时，用一个工作正常的物件去替换被怀疑的工作不正常的物件，可替换物件包括线缆、法兰盘、电源、单板等。

(5)仪表测试法

仪表测试法一般用于排除传输设备外部问题、和其他设备对接问题以及设备性能指标问题，常用的仪表有光功率计，集成于设备上的光谱分析测试单板。

4、波分常见故障分析定位

DWDM系统中常见的影响业务的故障大致可以分为二种：第一种是光缆中断。对于这种故障，我们通过网管可以定位出光缆断点所在段落，再用OTDR监测就可以精确定位断点。第二种是设备故障。例如光放盘故障可能会导致系统中断，分波合波单元的故障可能会造成一个波带甚至整个系统的中断，波长转换单元盘的故障往往影响一个波道。正常情况下，出现这些故障时，网管一般都会上报相关盘的告警，借助网管，就可以准确定位故障。

案例一：如图2，当节点A-D间所有的业务中断时，可能的原因有两个，一是节点A、B、C、D之间的光缆中断，二是节点A、B、C或D的功率放大器、前置放大器等设备出现故障。在这种情况下，应该首先判断是不是设备的故障。如果是设备故障，通过网管上报的告警就可以准确地定位故障。如果网管没有上报设备故障的告警，可以观察同缆中其他系统的运行情况来判断光缆是否中断。如果光缆中所有的系统都中断，我们就可以断定光缆中断了。 对于光缆中断的情形，应该做一个详细的分析。当光缆在节点B和C之间中断时，与断点相邻的两个节点B和C都会出现合路信号丢失告警、OSC信号丢失的告警以及单波道信号丢失的告警。C点收到OSC信号丢失的告警时，C往D方向发送的光功率将会大大降低。光信号在C点到D点传输过程中，由于光纤的衰减，D点收到的光信号可能会很弱，这样D点也会报合波信号丢失的告警。如果业务在节点D直通到节点F，这时E点、F点也有可能会报合波信号丢失的告警,同理，A点也会有合波信号丢失告警。在这种情形下，如果我们单纯关注合路信号丢失的告警，就很难判断出光缆断点是在B和C之间还是在C和D D和E，E和F之间。但是，应该看到，在光缆中断时，节点B和C都会报OSC信号丢失的告警，B向A，C向D发送的业务信号光功率虽然降低了，但是发送的监控通道的光功率并没有下降，因此，节点A、D不会上报OSC信号丢失的告警。在这种情况下，如果把OSC通道的告警和合路信号的告警结合起来，就可以准确判断出光缆中断的段落在节点B和C之间。

案例二：如图2，F点某OTU报线路侧输入光功率过低，这是一条D-F间业务。引起这个故障的原因很多，D、F点的OUT，合波/分波，D、E、F点放大器等设备性能降低，OUT到合/分波器连接光纤，D-E、E-F光缆衰耗增加，这种故障可以用光谱分析仪先排除合波信号光功率有没有降低，再按照信号流，用光功率及逐点测量，就能找出故障点。

四、结束语

故障定位是故障管理的一个重要环节，它是故障修复和业务恢复的基础和前提。在定位DWDM系统的故障时，应该分析故障自身的特点，把不同节点、不同类型的告警结合起来，按照故障定位的原则和方法，找出其中的关键信息，准确定位故障。对于单纯依靠网管上报的告警不能定位的故障，应该借助合适的仪表，测量相关的性能参数，找出故障点。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。