廣電系統(tǒng)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)故障的分析與處理

李 芳

（杭州市廣播電視科學(xué)技術(shù)研究所，浙江 杭州 310008）

1 同步數(shù)字傳輸系列（SDH）概述

高度發(fā)展的信息社會(huì)促進(jìn)有線電視向數(shù)字化、綜合化和智能化方向發(fā)展，通過(guò)廣播電視網(wǎng)絡(luò)向用戶提供廣播電視及多種多樣業(yè)務(wù)。同步數(shù)字傳輸系列（SDH）傳輸體制是從準(zhǔn)同步系列（PDH）發(fā)展進(jìn)化來(lái)的，具有PDH的優(yōu)點(diǎn)。SDH規(guī)范了數(shù)字信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用方式、傳輸速率等級(jí)、接口碼型等，融光纖技術(shù)、線路傳輸、交換功能于一體，SDH具有協(xié)調(diào)一致的管理、操作和業(yè)務(wù)靈活調(diào)度。憑借傳輸信息量大、網(wǎng)絡(luò)利用率高、抗干擾考輻射強(qiáng)、自愈保護(hù)性好等優(yōu)勢(shì)，SDH傳輸網(wǎng)在國(guó)家、省市級(jí)骨干網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。

SDH設(shè)備作為廣播電視傳輸網(wǎng)的重要組成部分，SDH傳輸系統(tǒng)的日常維護(hù)工作直接影響著廣播電視網(wǎng)的安全運(yùn)行。特別是SDH骨干網(wǎng)的光鏈路的安全，不僅影響整個(gè)SDH傳輸網(wǎng)的保護(hù)機(jī)制，也影響著傳輸業(yè)務(wù)的性能指標(biāo)，需要引起技術(shù)運(yùn)維人員的特別重視。

2 常見(jiàn)故障分類(lèi)

SDH光通信以光波為載體，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)，因此，光鏈路安全對(duì)SDH網(wǎng)絡(luò)安全意義重大。導(dǎo)致SDH光同步數(shù)字傳輸設(shè)備光鏈路出現(xiàn)故障的原因很多，按故障的來(lái)源大體可分為以下6類(lèi)常見(jiàn)故障[1]：

1）光纜尾纖故障。包括光纜尾纖中斷、光纜線路總衰耗過(guò)大；尾纖彎曲半徑過(guò)小，法蘭盤(pán)接頭有灰塵及尾纖頭臟、光纖配線架法蘭接觸不良等。

2）單板故障。包括光線路板、時(shí)鐘板、交叉板、主控板、電源板等器件損壞及因環(huán)境、溫濕度等影響機(jī)盤(pán)正常工作等情況。

3）電源系統(tǒng)故障。包括交流停電、蓄電池放不出電、設(shè)備直流掉電及熔斷器故障等，電壓不穩(wěn)造成光線路板損壞。

4）電纜故障。包括45 Mbit/s中繼電纜中斷，數(shù)據(jù)配線架側(cè)45 Mbit/s輸入/輸出端口脫落或接觸不良等。

5）網(wǎng)管系統(tǒng)故障。包括網(wǎng)管與設(shè)備之間的通信故障或系統(tǒng)異常而造成DCC通道中斷，死機(jī)、網(wǎng)元失聯(lián)等。

6）操作不規(guī)范故障。工程人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒐怄溌纷呦颉⒃O(shè)備性能不熟悉，冒然開(kāi)通或跳光纖；對(duì)端光盤(pán)未卸下尾纖，冒然使用光時(shí)域測(cè)試儀，造成對(duì)端光盤(pán)損壞等。

由此看來(lái)，以光路故障對(duì)SDH承載業(yè)務(wù)的影響最大，本文著重分析光鏈路故障及相應(yīng)的處理方法。

3 故障判斷的基本思路和方法

3.1 故障定位的關(guān)鍵

故障定位的關(guān)鍵是將故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位到單站、機(jī)盤(pán)。SDH通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是：一條通道中出現(xiàn)任何一個(gè)“故障源”，在下游各站設(shè)備上都會(huì)出現(xiàn)告警指示。因此設(shè)備發(fā)生告警只是一個(gè)現(xiàn)象，處理之前首先要對(duì)告警性質(zhì)進(jìn)行分析，然后再定性處理。故障處理時(shí)需要全線協(xié)調(diào)配合工作，盲目從事會(huì)造成錯(cuò)誤判斷，影響故障的及時(shí)處理。因此故障定位的關(guān)鍵在于將故障點(diǎn)準(zhǔn)確定位到單站、單板。

3.2 故障定位的基本原則[2]

1）先外部，后傳輸。在定位故障時(shí)，應(yīng)先排除外部的可能因素，如光纖斷、電纜或電源問(wèn)題。

2）先單站，后機(jī)盤(pán)。在定位故障時(shí)，要盡可能準(zhǔn)確地將故障定位到單站。

3）先線路，后支路。光群路盤(pán)的故障常常會(huì)引起支路盤(pán)的異常告警。

4）先高級(jí)，后低級(jí)。在分析告警時(shí)，應(yīng)首先分析告警級(jí)別高的告警，再分析級(jí)別低的告警。

3.3 故障定位的常用方法

故障定位的常用方法有：一分析；二環(huán)回；三換盤(pán)。1）發(fā)生故障時(shí)，首先通過(guò)對(duì)告警事件、性能事件、業(yè)務(wù)流向的分析，初步判斷故障點(diǎn)范圍；

2）通過(guò)逐段環(huán)回，排除外部故障，最終將故障點(diǎn)定位到單張，乃至單盤(pán)；

3）通過(guò)換盤(pán)，排除故障點(diǎn)（故障盤(pán)寄回廠家修理）。

3.4 故障處理的常用方法[3]

SDH設(shè)備故障定位和處理的常用方法有：1）網(wǎng)管告警信息分析法；2）環(huán)回法；3）替換法；4）更換配置法；5）儀表測(cè)試法；6）經(jīng)驗(yàn)處理法。

4 故障的告警分析

杭州阿爾卡特SDH傳輸網(wǎng)，由杭州、余杭、臨安、淳安、建德、桐廬、富陽(yáng)、蕭山等網(wǎng)元組成，均采用復(fù)用段保護(hù)方式，分別向杭州地區(qū)的二五區(qū)縣傳輸數(shù)字電視和模擬電視業(yè)務(wù)（見(jiàn)圖1）。其中，數(shù)字電視傳輸網(wǎng)由阿爾卡特1660SM設(shè)備構(gòu)成，模擬電視傳輸網(wǎng)由阿爾卡特1664SM設(shè)備構(gòu)成。根據(jù)對(duì)阿爾卡特SDH傳輸設(shè)備的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見(jiàn)的光鏈路告警分析總結(jié)如下。

阿爾卡特1660SM設(shè)備的告警級(jí)別分為：嚴(yán)重告警（CRITICAL紅色）、主要告警（MAJOR橙色）、次要告警（MINOR黃色）、提示告警（WARING藍(lán)色）和已消失的告警（CLEARED綠色）等。

光路板的端口主要由SPI（SDH物理接口）、RST（再生段終端）、MST（復(fù)用段終端）、MSP（復(fù)用段保護(hù)）等幾部分組成（見(jiàn)圖2）。

4.1 SDH物理接口（SPI）常見(jiàn)告警

1）LOS：Los Of Signal，信號(hào)丟失。

2）LOF：Loss Of Frame，幀丟失；連續(xù)4幀不能正確接收到幀定位信號(hào)，則會(huì)產(chǎn)生OOF幀失步告警，當(dāng)連續(xù)3 ms出現(xiàn)OOF時(shí)，會(huì)發(fā)出LOF幀丟失告警。

3）URU：Underling Resource Unavailable，在板卡上檢測(cè)到設(shè)備失效。4）TD：Transmitter Degrade，發(fā)送端劣化。5）TF：Transmitter Failure，發(fā)送端失效。

4.2 再生段終端（RST）常見(jiàn)告警

1）URU：Underling Resource Unavailable，在板卡上檢測(cè)到設(shè)備失效。

2）RS-TIM：再生段蹤跡標(biāo)識(shí)J0字節(jié)失配。

3）CSF：Communication Subsystem Fail，通信子系統(tǒng)故障。

4）PM-AS：Performance Monitoring Alarm Synthesis，性能監(jiān)視綜合告警。

4.3 復(fù)用段終端（MST）常見(jiàn)告警

1）DS：Degraded Signal，被降級(jí)的信號(hào)（BER＞1.00×10-6）。

2）RDI：Remote Defect Indication，遠(yuǎn)端缺陷指示（相當(dāng)于FERF）。

3）EBEF：Excessive BER，誤碼率越限（BER＞1.00×10-3）。

4）AIS：Alarm Indication Signal告警指示信號(hào)。

5）CSF：Communication Subsystem Fail，通信子系統(tǒng)故障。

6）CPE：Communication Protocol Error，通信協(xié)議故障。

7）PM-AS：Performance Monitoring Alarm Synthesis，性能監(jiān)視綜合告警。

4.4 其他常見(jiàn)告警

1）LOP：Loss Of Pointer，指針丟失。

2）LAPD：Link Access Protocol on D channel，通信協(xié)議故障。

4）DRIFT：頻偏，時(shí)鐘故障。

5）FF：Fuse Failure，電源故障。

6）RI：Resource Isolation，設(shè)備與網(wǎng)管失聯(lián)。

5 SDH層次結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

判斷故障，需要根據(jù)SDH的層次結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)分析。

1）首先判斷故障屬于物理層、再生段、復(fù)用段還是通道層。然后根據(jù)各通道層在系統(tǒng)中的對(duì)應(yīng)位置或作用，定位到單盤(pán)。

2）根據(jù)路由和時(shí)隙查找故障點(diǎn)，分析交叉的時(shí)隙規(guī)則，查看故障是否發(fā)生在整個(gè)東向、西向，還是某個(gè)業(yè)務(wù)板、接口板，或者是某個(gè)VC12，VC3，VC4時(shí)隙。

3）物理層、再生段、復(fù)用段、通道層的故障及機(jī)性能之間的相互影響關(guān)系如圖3所示。其中通道又分為高階通道和低價(jià)通道。高階通道為155 Mbit/s以上速率，如155 Mbit/s，622 Mbit/s等，低階通道為155 Mbit/s以下速率，如2 Mbit/s，34 Mbit/s，45 Mbit/s等。

6 復(fù)用段倒換機(jī)理

從圖1可以看出，采用杭州廣播電視傳輸網(wǎng)，是一個(gè)中心站（杭州）向環(huán)上其余站點(diǎn)發(fā)送廣播業(yè)務(wù)。典型的單環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)，適合采用復(fù)用段保護(hù)方式。復(fù)用段倒換就是以復(fù)用段為基礎(chǔ)的，（STM-N）/2作為主用工作信道，（STM-N）/2作為備用保護(hù)信道。倒換與否根據(jù)環(huán)上傳輸?shù)膹?fù)用段信號(hào)的質(zhì)量決定的，倒換是由K1K2字節(jié)做攜帶的APS協(xié)議來(lái)啟動(dòng)，當(dāng)復(fù)用段出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，工作信道上的業(yè)務(wù)都切換到備用信道上。因此，當(dāng)光纖中斷了，該復(fù)用段跟著也就斷了，導(dǎo)致復(fù)用段保護(hù)倒換。有時(shí)光纜沒(méi)有中斷，出現(xiàn)誤碼過(guò)大、幀丟失、信號(hào)劣化等條件也會(huì)導(dǎo)致復(fù)用段保護(hù)倒換。

所以，SDH光路上出現(xiàn)以下4種告警會(huì)導(dǎo)致復(fù)用段倒換，要特別注意：1）Loss Of Signal，信號(hào)丟失；2）Excessive BER，誤碼越限；3）Loss Of Frame，幀丟失；4）Degraded Signal，信號(hào)劣化。復(fù)用段保護(hù)在發(fā)生光纜中斷、光纜割接、光盤(pán)故障、監(jiān)控盤(pán)故障等故障時(shí)，自動(dòng)發(fā)生復(fù)用段倒換，以保護(hù)SDH傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)不中斷。

7 故障案例

根據(jù)運(yùn)維實(shí)際工作中遇到的典型故障，利用故障判斷的基本方法進(jìn)行告警分析，故障定位及處理。

7.1 雙光纖同時(shí)中斷或出現(xiàn)故障

故障描述：某日，本端A網(wǎng)元的西向光盤(pán)上報(bào)“LOS”，“CSF”告警，遠(yuǎn)端B網(wǎng)元的東向光盤(pán)上報(bào)“LOS”，“CSF”告警，發(fā)生復(fù)用段倒換（見(jiàn)圖4）。

告警分析：雙光纖故障問(wèn)題是SDH的最常見(jiàn)故障。應(yīng)從告警分析入手，關(guān)鍵是判斷故障點(diǎn)在A網(wǎng)元或在B網(wǎng)元，還是在光纜上。

具體分析如下：

1）“LOS”無(wú)光告警。當(dāng)A網(wǎng)元光盤(pán)收不到光功率時(shí)，或者接收光功率過(guò)大或過(guò)小，超出過(guò)載點(diǎn)或小于接收靈敏度，出現(xiàn)無(wú)光告警。同理B網(wǎng)元光盤(pán)收不到光功率時(shí)，也會(huì)上報(bào)“LOS”無(wú)光告警。

2）“CSF”通信子系統(tǒng)故障。因?yàn)楣饫|中斷會(huì)造成本地A網(wǎng)元和遠(yuǎn)端B網(wǎng)元之間的通信故障，A，B網(wǎng)元同時(shí)上報(bào)“CSF”告警。

原因分析：發(fā)生光鏈路雙向故障，主要原因有：1）由于光纜或尾纖同時(shí)中斷2根；2）發(fā)送端發(fā)送激光器故障；3）接收端接收光模塊故障；4）接收端接收光功率過(guò)大或過(guò)小，超出收光模塊指標(biāo)范圍；5）活動(dòng)連接器接觸不良或法蘭盤(pán)損壞。

處理方法：1）最好先用光功率計(jì)測(cè)試測(cè)量接收端的接收光功率，如在ODF架上，或者直接在光板上測(cè)試接收光功率，如果測(cè)不到光功率，則可能是光纖斷了，或?qū)Χ税l(fā)送光功率有問(wèn)題。用這個(gè)辦法來(lái)查找出現(xiàn)告警的故障點(diǎn)是光纖斷了，還是對(duì)端光發(fā)送不好，或者光接頭臟了還是本端的故障。2）如果沒(méi)有光功率計(jì)，可以用短路光纖在ODF架或者在光盤(pán)上做收發(fā)環(huán)回，用此方法來(lái)判斷故障是光纖斷了還是光盤(pán)故障。3）通過(guò)光時(shí)域分析儀檢查光纜的斷處。然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，排除故障。

處理結(jié)果：排查后確定是過(guò)路車(chē)輛掛斷SDH骨干網(wǎng)光纜，經(jīng)工程隊(duì)搶修后，恢復(fù)正常。

7.2 單光纖中斷或出現(xiàn)故障

故障描述：A網(wǎng)元的西向光盤(pán)上報(bào)“LOS”，“EFER”，“DS”，“LOF”，“AIS”，“CSF”告警，B網(wǎng)元的東向光盤(pán)上報(bào)“FERF”，“RDI”，“CSF”告警，發(fā)生復(fù)用段倒換（見(jiàn)圖5）。

告警分析：?jiǎn)喂饫w故障問(wèn)題是常見(jiàn)故障。應(yīng)從告警分析入手，關(guān)鍵是判斷故障點(diǎn)在A網(wǎng)元還是在B網(wǎng)元，或者在光纜上。

具體分析如下：

接收端A：1）“AIS”指示告警，全1，即A網(wǎng)元收不到B網(wǎng)元過(guò)來(lái)的信號(hào)；2）“EBEF”誤碼超出門(mén)限值（BER＞1.00×10-3），即B點(diǎn)發(fā)信號(hào)太弱，或者光路衰減太厲害，造成A點(diǎn)接收端光信號(hào)誤碼越限；3）“DS”信號(hào)劣化信（BER＞1.00×10-6），即B點(diǎn)發(fā)信號(hào)太弱，或者光路衰減太厲害，造成A點(diǎn)接收端光信號(hào)劣化；4）“LOF”當(dāng)A點(diǎn)連續(xù)4幀不能正確接收到幀定位信號(hào)，會(huì)產(chǎn)生R-OOF幀失步告警，當(dāng)連續(xù)3 ms出現(xiàn)R-OOF時(shí)，會(huì)發(fā)出R-LOF（再生段-幀丟失）告警；5）“LOS”無(wú)光告警。當(dāng)A點(diǎn)收不到光功率，或者接收光功率過(guò)大或過(guò)小，超出過(guò)載點(diǎn)或小于接收靈敏度，將出現(xiàn)無(wú)光告警。

發(fā)送端B：“FERF”，即A網(wǎng)元沒(méi)有收到B網(wǎng)元過(guò)來(lái)的信號(hào)，A網(wǎng)元上報(bào)“AIS”后，A網(wǎng)元給B網(wǎng)元一個(gè)信息“FERF”，通知B網(wǎng)元。B網(wǎng)元上報(bào)“FERF”遠(yuǎn)端接收失效（或者“RDI”遠(yuǎn)端缺陷指示）告警。

另外，由于網(wǎng)管與網(wǎng)元之間通信，是通過(guò)光纖傳輸?shù)模灰狝，B之間的光纖中斷，不管是中斷1根還是2根，都會(huì)造成本端網(wǎng)元和遠(yuǎn)端網(wǎng)元的通信故障，上報(bào)“CSF”（通信子系統(tǒng)故障）。

故障原因：發(fā)生光鏈路單向故障，主要原因有：1）光纜或尾纖只斷1根；2）B端發(fā)送激光器故障；3）A端接收光模塊故障；4）B端接收光功率過(guò)大或過(guò)小，超出收光模塊指標(biāo)范圍；5）活動(dòng)連接器接觸不良或法蘭盤(pán)損壞。因?yàn)閱喂饫w中斷會(huì)造成單端網(wǎng)元的通信中斷、獲取的線路時(shí)鐘源中斷，因此當(dāng)出現(xiàn)光線路上“LOS”時(shí)，通信協(xié)議跟著出錯(cuò)，上報(bào)“CSF”告警。

處理方法：1）單光纖故障問(wèn)題和雙光纖故障一樣，最好先用光功率計(jì)測(cè)試測(cè)量本端網(wǎng)元A的接收光功率；2）通過(guò)短路光纖在ODF架或者在光盤(pán)上做收發(fā)環(huán)回，來(lái)判斷故障是光纖斷了還是光盤(pán)故障。3）通過(guò)光時(shí)域分析儀檢查光纜的斷處。然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，排除故障。

處理結(jié)果：排查后確定是接收端A的法蘭有故障，更換后，告警消失。

7.3 光纖跳錯(cuò)，造成數(shù)字電視無(wú)信號(hào)，模擬電視有信號(hào)

故障描述：某日，發(fā)現(xiàn)模擬電視傳輸網(wǎng)：余杭1664SM/17#光盤(pán)上報(bào)“LOS”告警，杭州1664SM/18#光盤(pán)上報(bào)“LOS”綠色，“LOF”橙色告警。模擬電視7個(gè)區(qū)縣均有信號(hào)。數(shù)字電視傳輸網(wǎng)：余杭1660SM/28#光盤(pán)上報(bào)“LOS”告警，杭州1660SM/25#光盤(pán)正常，上報(bào)告警。數(shù)字電視7個(gè)區(qū)縣業(yè)務(wù)全部中斷，復(fù)用段保護(hù)沒(méi)有倒換。

故障排查：SDH傳輸工程師、區(qū)縣前端技術(shù)人員及工程施工人員一起排查。

模擬電視SDH設(shè)備：1）杭州1664SM/18#光盤(pán)用光功率計(jì)，測(cè)收、發(fā)余杭方向的光功率均正常；2）用OTDR檢查，杭州至余杭的光路，收發(fā)兩纖均為35 km，也正常；3）到余杭站點(diǎn)，將余杭1660SM的杭州方向的2根尾纖都拔去，在杭州網(wǎng)元對(duì)應(yīng)光盤(pán)上仍然能收到光功率為正常范圍。

數(shù)字電視SDH設(shè)備：1）杭州發(fā)、余杭收，上報(bào)“LOS”，拔去杭州光盤(pán)上的TX尾纖后，告警沒(méi)有變化，復(fù)用段也沒(méi)有倒換，說(shuō)明這根纖有問(wèn)題；2）余杭發(fā)、杭州收，無(wú)報(bào)警，拔去杭州光盤(pán)上的RX尾纖，余杭上報(bào)“LOS”，復(fù)用段發(fā)生倒換，說(shuō)明這根纖是正常的；3）用OTDR檢查，杭州至余杭的光路，拔去余杭的尾纖，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)“busy”打不出曲線，說(shuō)明對(duì)端有光發(fā)過(guò)來(lái)，有其他光信號(hào)存在。

故障原因：施工隊(duì)光纜割接施工時(shí)，誤將數(shù)字電視、模擬電視、數(shù)據(jù)寬帶3種不同設(shè)備的光纖混淆，造成業(yè)務(wù)中斷。

為什么利用相同路由光纜承載的數(shù)字電視業(yè)務(wù)出現(xiàn)中斷，而模擬電視業(yè)務(wù)沒(méi)有中斷呢？原來(lái)是SDH網(wǎng)絡(luò)配置的方向不同，模擬電視主路信號(hào)是從杭州到蕭山，最后一站到余杭，不用再往下傳了。所以當(dāng)余杭和杭州之間光纜出錯(cuò)時(shí)，復(fù)用段不倒換，也不影響其他區(qū)縣的模擬電視業(yè)務(wù)。數(shù)字電視主路是從杭州到余杭，最后一站是蕭山。所以當(dāng)余杭和杭州之間光纜出錯(cuò)時(shí)，復(fù)用段不倒換，就造成了其他所有區(qū)縣的數(shù)字電視信號(hào)中斷。

故障處理：到余杭站點(diǎn)，用1 550 nm光發(fā)機(jī)發(fā)射光功率，在杭州中心機(jī)房用光功率計(jì)測(cè)收到的光功率。一根一根地對(duì)光纖，待全部光纖對(duì)上號(hào)以后，將正確的尾纖接入相應(yīng)SDH設(shè)備光盤(pán)，故障排除。

8 結(jié)束語(yǔ)

SDH傳輸技術(shù)在廣播電視傳輸系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。SDH光傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了設(shè)備運(yùn)維人員的工作要求，增加了故障處理難度。運(yùn)維工程師需要熟悉SDH基本原理，了解SDH的常用開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)、告警、幀結(jié)構(gòu)、邏輯功能塊、單板硬件等，熟悉SDH的組網(wǎng)拓?fù)洹⒈Ｗo(hù)屬性、業(yè)務(wù)分配、運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)需要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和高度的責(zé)任心，做好現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，熟悉故障定位原則和處理方法，才能快速有效地排除SDH故障。隨著廣播電視數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，做好SDH傳輸系統(tǒng)的技術(shù)保障，必將有力推動(dòng)廣播電視事業(yè)的迅速發(fā)展。

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