光传输系统阻断恢复的分析

归海一刀

光传输系统阻断恢复是长途传输维护中一项基本而又极为重要的工作。众所周知，现代长途传输系统有光纤、微波、卫星三种传输方式，其中主要的信息传输手段是以光纤为载体。随着光传输网络技术的高速发展，传输网的容量由过去的155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s到目前的数Tbit/s，网络规模越来越大。就目前中国电信而言，长途骨干网大部分是链状结构，本身无自愈功能。一旦光缆中断或光传输中继设备出故障，电路所承载的业务包括数据、移动、程控、出租专线等电路都将中断，如果这时系统阻断长时间得不到恢复，势必造成巨大经济损失和影响电信公司的声誉。因此，作为电信公司传输维护管理人员，如何迅速恢复阻断的光传输系统被摆在了越来越重要的位置上。
    一、制约系统及时恢复的主要因素
    《传输维护规程》要求传输维护人员发现系统故障并判明故障段落应在二十分钟内完成，据了解，有的公司还要求员工十分钟恢复系统阻断故障。为了在光传输系统出现故障之后能将损失降低到最低点，各个站点均针对自己的实际情况制定相应的应急措施和调度方案。在实际操作中，除系统设置了自动倒换实现保护外，突发系统阻断故障对于业内人士而言，一般很难在规定时间内将系统恢复。究其原因，在系统发生阻断时，通常维护人员处理故障要经过七个步骤，其流程如图1所示。从图中可以看出，在二十分钟之内完成这一系列步骤有些勉为其难。然而通过研究，笔者认为如果能够克服其中一些关键的制约因素，原先为调通系统最多耗费数小时的时间可以压缩，甚至实现十分钟调通系统的指标也是可期的。这些制约因素包括：发现电路故障所耗费的时间；分析故障类型和原因所需耗费的时间；和对方合作所耗费的时间；调光纤或换光盘所耗费的时间。
   

                图1 系统故障处理流程
    二、系统故障的快速排查分析
    网络运行维护是电信工作的基础，只要有网络存在，就有运行维护。在传输维护中处理系统故障是等级最高的，因此，快速对系统故障进行排查、恢复系统畅通会直接影响网络运行效益。对限制系统排障的主要因素进行分析，可以帮助缩短系统恢复的时间。
    （1）减少发现系统故障所耗费的时间。为了及早发现故障，应做到传输网管机房24小时有人职守。目前随着电信改革的深入，维护体制在不断更新，传输维护逐步向机房少人、网管集中维护的方向发展，这在一定程度上影响地市局特别是县局干线中继设备的维护。日常处理电路故障均在数字机房进行，网管机房无法做到24小时有人职守，所以故障处理总是起始于用户申告，而非自己主动地发现。往往经过用户告知，再加上自己分析判断是否为系统故障，数十分钟就这样流失了，自然延误了发现故障的时间。解决这个问题最好的办法是让所有的值班人员在网管室值班，只有处理电路时才去数字机房。网管工程师保证所有传输系统的网管都运行正常愈发显得重要，网管的瘫痪或运行不正常无疑会增添分析故障的难度和拖延处理故障的时间。另外，因为各种传输系统的网管服务器和终端很多，所以需要配置声卡和音响发出告警声来提醒值班人员哪个系统可能有问题。同时值班人员需及时消除网管某些干线上非紧急告警和无效告警，避免值班人员放松警惕性，做到有无故障一目了然。
    （2）减少分析故障类型和原因所耗费的时间。它有很大的伸缩性，主要依靠个人的判别能力和借助判别的媒介两个方面。借助的媒介包括：传输网管、传输设备的监控窗口及各种用于测试光信号参数的仪表。这其中利用网管的监控功能判断故障无疑是最直观、最有效的。网管监控系统可对运行中的设备与系统进行不中断监测，它不但能收集与显示各种告警信息，成为我们观测系统运行的窗口，同时还可以利用它监测到的开销字节判断故障段落。PDH之所以被淘汰不仅仅在于其系统传输速率低，无法实施有效的、图形化的网络监控也是一个重要的因素。因此作为维护人员要利用平时的理论知识和经验积累，熟悉各种设备的监控系统，这样才会熟能生巧，一旦系统出现故障就能应对自如迅速地查到所需信息和进行准确的故障定位。现在的光传输技术无论是已为成熟趋于应用多样化的SDH技术，还是日趋完善的DWDM技术都拥有良好的传输监控网络，利用网管的监控功能来判断系统故障有以下几项好处。
    ①及时发现故障段落。一般系统性故障的故障段两侧网元的光盘上会产生类似signal loss和laser automatically shutdown等的严重告警，从而确定发生故障的段落。
    ②迅速判断出故障原因。如类似card failed的告警表明是板子问题，如光发盘光功率正常但光收盘光功率小于-30dB则可能是光收盘坏,光接头或光传输系统线路有问题等等。例如，一段时间北电DWDM设备的λ6 10G bit/s SDH环，甲站和乙站之间常发生保护倒换，测甲站发光好，但乙站收不好。由于波分系统无告警，表明线路无故障，检查、清洁光接头正常，后让乙站换了光收盘后倒换障碍消失。
    ③能发现一些即将影响业务的隐患。如收光功率偏低，24小时性能监测有误码，尚未影响业务的B1、B2 degrade，长期的系统的瞬时严重告警等。
总之处理故障的快慢很大程度取决于维护人员对各种传输设备的了解程度和处理故障的经验。但现在的光传输设备质量良好，很少出问题，值班人员不容易得到锻炼的机会，再加上故障的类别因设备的种类繁多而五花八门，不利于值班人员记忆和识别。比如optical facility一般译为光设备，但在北电公司的传输网管里，它的意思却为光信号。因此需要传输维护部门定时开展业务学习和辅导来增强维护人员的判别能力和动手能力，并组织专人对系统级的故障进行总结、公开处理方法，从而增强传输维护人员处理系统故障的经验。另外对于新工程，设备进入维护初期应结合本站的实际情况，及时作好维护基础资料，如网络区域图、网元位置图、初验测试原始数据、网元面板示意图以及特殊告警解释等，对于抢通电路这点很重要。
   （3）减少和对方合作所花费的时间。系统一旦确认有线路故障，为了疏通电路，相连两站间就要用冗余的光纤将其调通。这看起来非常简单的事，往往会耗费很长时间，它是拖延系统恢复时间的一个很重要的因素。排除故障实际上是一种合作的机制，单靠哪一方来做是行不通的，必须依靠双方的默契合作和共同的努力。另外，由于调纤是无法跨中继站的，所以和维护力量不足的县局人员调光纤、倒系统是常有的事。可以想象当故障出现以后，让对方配合查找故障点或调光纤时，对方说不会，或找其他人来处理，这很浪费时间，这种合作在传输网管出现问题的时候最显重要。另外，调纤前的线路测试也需要大家的合作。这就需要公司管理机构做出更多的努力，共同来提高辖区内维护人员的素质，平时做好调光纤、倒系统的演练，从而有效缩短处理系统故障的时间；
    （4）减少调光纤、换光盘所花费的时间。缩短调度光纤的时间主要通过充分利用各光缆系统的冗余光纤、制作光纤调度方案来实现。通常情况下出现系统故障调纤需和对方先确认备用光纤，测试通过后，再一起调开。在做过光纤调度方案后，一旦线路纤断双方就只需要做调纤一个步骤，便能节省下来不少时间。需要注意的是，在做光纤的调度方案时，保护纤要尽量选用不同光缆上的光纤，因为线路上光缆全断是经常发生的，用同一条光缆的光纤做系统保护在实际应用中往往起不了什么作用。对于换光盘，应该做好标签标志，让值班人员知道不同厂家、各种设备备盘的放置位置，从而能在第一时间找到并更换。
    三、系统保护的应用
以上所说的传输系统的调度属于人工恢复，其过程烦琐而复杂，另外还有一些特殊的情况造成的长时间延时是无法避免的，如出现光缆阻断的段落里只有这一条光缆，光缆阻断的段落包含无人站，坏盘出现在县局或没有备盘的地市局传输机房中等等。系统阻断恢复受到种种的限制，相比之下，系统保护的应用在恢复时间上有较大的优势（最短倒换时间为毫秒级）。
日前国内一级长途干线网几种系统保护的应用实例有：
（1）将干线实行分缆保护。将干线上的不同系统分别开放到二条物理路由上，避免光缆阻断时某一局向发生系统全阻。当然用这种方案，需要对两地间线路传输特性进行评估，适合设备开放要求才能实施。
（2）实现部分SDH干线复用段自动保护。根据不同厂家设备具有国际标准光接口，且理论上具有横向兼容的特点。将西门子等SDH 2.5Gbit/s终端设备作自动倒换配置,在另外SDH 2.5Gbit/s干线或DWDM干线2.5Gbit/s光通道上，实现备用通道保护。这种方案可靠性高，只要具备条件实施起来方便。通过应用，在冗余通道满足的情况下，目前这是对易发生阻断的干线（不论是线路和设备），实行自愈保护的一种好方法。
（3）采用加装掺铒放大器（EDFA）。长途干线一般在大城市或较重要的节点才开口上下电路，为了避免光纤衰耗线路上建有大量中继站，因为中继站一般地理位置偏僻、维护力量薄弱而且系统发生阻断不易恢复，因此在两站发端通过加装EDFA放大器，能提高发送光功率十几dB，从而可延长无中继距离一倍。通过这种办法可以越过易发故障的站，同时以较低的成本克服了光衰耗，减轻劳动维护强度，节约了运营成本。

为了网络运行效益，传输维护人员需要在尽可能短的时间内发现系统故障并恢复系统，它表明了光传输系统在整个电信网中的重要位置。随着通信技术的进步，未来健全的光传输系统将呈自动保护的环状或井字型拓扑结构。目前有些采用DWDM技术的干线传输系统，已经通过SDH 10Gbit/s光层实现了保护，将传输系统阻断的时间降到最低点。而对于至今仍无法实现保护的系统，需要辖区内沿线各站的维护人员的共同努力，在处理故障中能统一步调，从而达到缩短系统阻断时间。