光网络波分设备光功率异常和误码故障处理探讨

【摘要】波分系统中需要关注两类单板的光功率：光波长转换板（OTU）和光放大板。OTU板：由光发送模块和光接收模块组成。采用不同的光发送模块，相应的输出光功率也略有不同。采用不同的光接...

摘要：随着光网络波分设备在传输网络中的大量使用，其网络地位越来越高。文章介绍了光网络波分设备光功率异常和误码问题故障处理的基础知识，并通过对光功率异常和误码问题分析，总结了故障处理的思路和方法。

关键词：波分；光功率；误码

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)35-0000-0c

对于波分设备，光功率异常和误码是两个最常见的故障问题。光功率值是波分系统的一项重要性能，输入光功率异常（过低和过高）会导致系统产生误码，甚至导致业务中断。误码是指在传输过程中码元发生了错误。波分系统产生误码的原因有很多种，除光功率异常外，还包括色散容限不够、信噪比过低、光纤非线性以及单板的光器件性能劣化等。

1 光功率参数

波分系统中需要关注两类单板的光功率：光波长转换板（OTU）和光放大板。OTU板：由光发送模块和光接收模块组成。采用不同的光发送模块，相应的输出光功率也略有不同。采用不同的光接收模块，相应的灵敏度和过载光功率不同，在维护及故障处理中要注意区分光发送模块和光接收模块的类型。光放大板：主要采用掺铒光纤放大器（EDFA）补偿线路上的衰耗，延长业务的传输距离。光放大板的输入（出）光功率与主信号中的波长数量相关，满足以下公式：总输入（出）光功率＝单波输入（出）光功率值＋10logN，N为主信号中的波长数量。根据上述公式和检测到的单波输入（出）光功率，可以计算出光放大板的输入、输出总光功率。了解各类OTU板、光放大板的光功率参数标准值是解决光功率异常故障的基础。

2 光功率检测点

波分系统中光功率检测点及位置：1）OTU：波长转换单元。2）MUX：合波单元。3）DMUX：分波单元 d、OA：光放大单元。4) OSC：光监控信道。5) FIU：光纤线路接口单元。6) SDH：SDH设备。7) OTM：光终端复用设备。8) OLA：光放大设备。

3 光功率异常与误码的关系

光功率异常产生误码的原因，分两种情况。

3.1 接收光功率低于接收灵敏度导致误码

OTU单板采用两种激光探测器：PIN管和APD管。对于2.5Gbit/s速率的系统，若采用的是PIN管，接收灵敏度为-18dBm；若采用APD管，激光器接收灵敏度为-28dBm。实际应用中，由于光缆距离比较长，考虑系统的通道代价，最小接收灵敏度要留有2dB的余量。10Gbit/s速率的系统目前只采用PIN管，接收灵敏度一般可以达到-17dBm，但当光功率达到-14dBm时系统一般就会出现光功率过低告警。

3.2 接收端信噪比下降导致误码

由于光功率下降，影响了接收端的信噪比。如果信噪比本来余量就不大，光功率下降直接会导致信噪比的劣化，引起接收端OTU单板出现误码。各速率OTU单板信噪比要求如下：

OTU速率：2.5Gbit/s（无FEC）、2.5Gbit/s（有FEC）、10Gbit/s（有FEC）分别对应信噪比要求：

³20dB、³14dB、³20dB

4 与误码相关的其它因素

4.1色散

系统的色散容限受限将导致接收端产生误码。色度色散一般可以通过色散补偿光纤DCF（Dispersion Compensation Fiber）进行补偿。G.652光纤的色散系数为17ps/nm•km，G.655光纤的色散系数一般为4.5ps/nm•km。2.5Gbit/s速率的发送光模块色散容限大，一般不需要进行补偿。而10Gbit/s速率的发送光模块色散容限比较小（一般为几百ps/nm•km），因此信号传输一段距离后就需要色散补偿。在G.652光纤上传输距离超过30km就需要进行色散补偿；在G.655光纤上传输距离超过了100km也需要进行色散补偿。

4.2 光纤非线性

光纤的非线性效应与入纤光功率有很大关系。在入纤光功率很大，传输距离比较长的情况下，光纤的非线性会严重影响系统的性能，导致接收端性能劣化并产生误码。

4.3 FEC技术

OTU单元采用了RS（Reed-Solomon）里德――所罗门码的FEC（前向纠错）技术。利用带外FEC技术，可以改善DWDM传输网的光信噪比预算，增加DWDM传输网元间的光传输段长度。同时，可以降低线路传输产生的误码率，提高DWDM传输网络的通讯质量。

5 故障原因

5.1 光功率异常

产生光功率异常的常见原因有外部原因和设备原因。外部原因有：尾纤衰耗过大(弯曲、挤压、绑扎、连接器不清洁)、尾纤连接错误、线路性能劣化。设备原因有：OTU单板失效或性能劣化、光放大板失效或性能劣化。

5.2 误码

设备出现以下告警或性能事件意味着设备出现或曾经出现误码。

B1_EXC、B2_EXC、B1_SD、B2_SD告警、BEFFEC_EXC、BEFFEC_SD告警、RSBBE、RSES、RSSES、RSUAS、RSCSES性能事件、MSBBE、MSES、MSSES、MSUAS、MSCSES性能事件。

产生误码的常见原因有：1、外部原因：外界干扰、设备接地问题、光功率异常（过高、过低）、信噪比劣化、色散容限问题、光纤非线性效应、环境问题（设备温度过高）。2、设备原因：OTU单板的FEC功能没有打开、OTU单板失效或性能劣化、光放大板失效或性能劣化。

6 故障处理思路

6.1 故障定位与处理

光功率异常：外部原因故障定位与排除

1) 线路性能劣化

设备运行一段时间后，如果光纤性能劣化或者受到物理损伤，会导致光纤上光信号衰耗增大，接收端的光功率降低。收端光功率降低一方面会导致OTU输入偏低，若低于灵敏度则会产生误码，甚至会关断输出激光器；另一方面会导致信噪比的下降，引起系统故障。解决线路性能劣化的方法包括：置换线路光纤；适当提高发送端的光功率；调节接收端最前方的可调光衰减器，使接收光功率恢复正常。提高发送光功率可能带来非线性效应、信号不平坦等问题，所以当遇到线路性能劣化的情况时，优先采用置换线路光纤的方法，其次考虑后两种方法。

2) 尾纤衰耗过大导致光功率异常

在波分系统中，光功率异常除设备本身的原因外，最大的可能是：尾纤连接器不清洁；尾纤弯曲半径过小；尾纤受损从而导致光信号衰耗增大。因此，若出现不明原因的光功率降低，请先检查尾纤的连接和衰耗：ODF、衰减器、法兰盘、光接口板的接口是否连接紧密；ODF、衰减器、法兰盘、光接口板的接口是否清洁；尾纤连接器的接口是否清洁；尾纤是否被挤压；尾纤盘纤的曲率半径是否过小，是否有打折；尾纤绑扎是否过紧。

以上情况都可能导致尾纤衰耗变大，接收端的光功率明显降低。为避免以上问题，在工程安装和维护中应注意：尾纤盘纤时，弯曲半径应大于4cm，不能出现尾纤对折和90度弯曲。尾纤绑扎应使用软扎带，同时注意绑扎力度，绑扎不能过紧。出设备的尾纤应套上波纹管。尾纤连接器要保持清洁。

3) 尾纤连接错误导致光功率异常

波分设备的调测过程应注意尾纤连接的正确性。波分设备光纤连接很多，某些情况下，不同尾纤中的信号是相同的，只是功率值不同，尾纤连接的错误更容易隐蔽起来。因此调测和维护中的连接光纤、置换光纤时一定要特别小心，连接完成后仔细检查。

设备原因故障定位与排除

（1）波长转换板器件失效。如果OTU光发送模块性能劣化或器件失效，会导致输出光功率异常。可以通过更换单板来解决故障。

（2）光放大板器件失效。如果是由于光放大板器件失效导致光功率异常，会导致光放大板输出光功率异常。可以通过更换单板来解决故障。

6.2 误码问题

6.2.1 外部原因的故障定位与排除

1）检查外界干扰：造成误码的外部干扰主要有：外界电子设备带来的电磁干扰；来自设备供电电源的电磁干扰；雷电和高压输电线产生的电磁干扰。防止外部电磁干扰，主要是做好预防工作。对于机房内的用电设备要进行良好的接地；对于射频器，其干扰程度应符合要求；传输设备最好使用独立的电源；供电电源要配置防浪涌和工频干扰的大电容器滤波；机房避免建在雷电多发和高压输电线的附近，并做好防雷措施。

2）检查设备接地：机房内的各种设备、电缆接地不良，也会引起误码。所以在定位误码原因时，要注意检查以下接地情况：传输设备机柜的接地；传输设备机柜的侧板的接地；子架接地；信号电缆的接地；DDF、ODF的接地；网管设备、各种用电设备的接地；对接设备是否共地。

3）检查环境温度：机房的环境温度必须达到规定的标准，温度过高和过低，都有可能引起误码。

4）检查光功率：波分设备有大量跳接的尾纤和可调衰耗器件以及法兰盘。尾纤接头接触不好、尾纤弯曲、尾纤绑扎过紧、外部环境的影响和细微的操作都有可能使光纤的光功率衰减增大。所以发现误码时，及时检查各点光功率，解决以上问题。如果是由于光缆性能劣化、接头损耗过大或尾纤连接错误导致系统产生误码，及时修复光缆、调节光衰减器或正确连接单板间尾纤。

光功率异常而导致误码时，具体的故障定位与排除方法请参见上一部分光功率异常的故障定位和排除方法。

5）排除光纤非线性影响：不仅光功率过低会导致系统产生误码，光功率如果过高也会产生误码，这主要是由于光功率过高会导致信号产生非线性畸变。我们可以通过网管查询系统的发送光功率，使其保持在特定范围内，从而消除非线性导致的误码。

6）检查色散补偿：对于10Gbit/s速率的单波信号，需要注意系统的色散补偿是否合理。在系统设计时要考虑系统的色散预算，同时应注意以下几点：整个系统采用的光纤类型；色散补偿模块的类型和补偿距离；色散补偿模块的分布是否合理

6.2.2 设备原因的故障定位与排除

1）单板性能劣化：波长转换板性能劣化：客户端信号在OTU单板上经过复杂转换，所经环节较多，任何一个环节出现故障都会造成性能劣化并进而造成误码。而且发端激光器波长不稳定、偏移过大，或合波后相邻波长信号隔离度不够，也会导致产生误码。如果是由于波长转换板性能劣化导致误码，可以通过换板来解决故障。

光放大器性能劣化：掺饵光纤放大器的泵浦激光源可能会引入很大的ASE（自激辐射噪声），会使接收端的信噪比过低，从而导致误码。如果是由于光放大器性能劣化导致误码，通过更换单板来解决故障。

2）FEC功能没有打开：关闭FEC功能的OTU单板仍可接收数据，但灵敏度、信噪比容限和色散容限会劣化。当波分侧有误码而光功率又正常时，应该首先查询单板的FEC功能是否打开。

3） 风扇异常：如果风扇出现异常情况，可能会造成设备温度升高，从而导致设备出现误码。风扇出现异常情况一种可能是由于出风通道不畅，例如防尘网被堵塞，这时需要立即清洗防尘网；另一种可能是风扇本身故障，这就需要立即更换风扇来解决故障。

7 总结

造成光功率异常除设备本身的原因外，最有可能的是尾纤问题。波分设备的调测过程应注意尾纤连接的正确性。波分设备有大量跳接的尾纤和可调衰耗器件以及法兰盘。尾纤接头接触不好、尾纤弯曲、尾纤绑扎过紧、外部环境的影响和细微的操作都有可能使光纤的光功率衰减增大，从而导致误码。另外，色散的影响不容忽视。对于10Gbit/s速率的单波信号，需要注意系统的色散补偿是否合理，在系统设计时要考虑系统的色散预算。