基于網管信息的光纖通信網運行質量評估

周 宇

基于網管信息的光纖通信網運行質量評估

周 宇

隨著光通信網絡和網絡管理技術的快速發展，各設備廠商提供的網元級、子網級和網絡級網管系統的智能化水平越來越高，兼具設備管理、故障處理、性能監測等眾多功能，為光通信網的運行管理提供了可靠的工具和有效的數據支持。

本文探討從光纖鏈路、設備運行、傳輸系統三個方面對通信網絡運行質量進行評估分析的指標和方法。并充分利用廠商網管系統北向數據接口構建運行質量評估系統，對網絡運行情況進行客觀、準確評估，確保光纖通信網及其承載的業務安全、穩定和可靠運行。

光纖鏈路質量評估

光信號在光纖中傳輸的過程中，由于光纖固有損耗和附加損耗的存在，信號的強度會隨著傳輸距離的增長而下降。若設光纖鏈路的損耗為AL，和PR分別為發送端S的發光功率、接收端R的收光功率，則基于網管信息的光纖鏈路衰減值AL定義為鏈路輸入、輸出端口的光功率之差，即：

公式1用于反映端到端間光纖鏈路衰減特性，式中PS和PR可通過廠商網管系統采集。

光纖鏈路的衰減系數

光纖鏈路既包含了收、發兩端之間的全部光纜線路，又包括兩個端站內部的尾纖和串入的光衰耗器。由于尾纖長度較短，可采用光纜線路的長度L等效光纖鏈路的長度。則基于網管信息的光纖鏈路衰減系數定義為：

式中，L可用OTDR測量或查閱工程竣工資料得到，衰減器值DA可查閱工程竣工資料得到，當光纖鏈路中沒有串入光纖衰減器時，DA值為零。

北部灣經濟區的區內貿易比重反映了其在廣西省內貿易中的一個地位，如果這個比重呈上升趨勢，則表明廣西總貿易對北部灣經濟區的區內貿易的依賴程度也在上升。本文主要選取北部灣經濟區2008年-2011年四年間全區區內進出口額以及全區進出口總額來進行測度，通過選取指標得到如下表格：

光纖鏈路的衰減平衡度

理論上，同一光纜中的多條光纖，其衰減特性應基本保持一致。光纖鏈路平衡度定義為中繼段雙向鏈路衰減的絕對值，用于評價同一光纜中，不同纖芯之間衰減差異的大小，以監控光纜線路的整體質量，即：

式中，AL1、AL2分別為中繼段雙向光纖鏈路的衰減值。

光纖鏈路衰減合格率

光纖鏈路質量的評價，主要從光纖鏈路衰減特性、衰減系數和衰減平衡度三個方面進行，可根據實際情況劃分為不同的質量等級區分光纖鏈路是否合格。光纖鏈路衰減合格率定義為衰減合格光纖鏈路數與光纖鏈路總數的百分比，用于綜合評價區域內或某一傳輸系統光纖鏈路的質量總體情況，即：

光傳輸設備質量評估

光傳輸設備的主要功能是在發送端將要傳送的電信號轉換成光信號并輸入到光纖中傳輸，在接收端從光纖中接收光信號并將其恢復成原來的電信號，同時還用于匯聚、交叉鏈接和上下業務，為用戶提供各種速率的信道資源。在光傳輸設備中，光發送、光接收和光放大器的性能指標，直接決定著傳輸設備甚至整個傳輸系統的運行質量。

光發送機評估

光發送機依靠激光器或發光二極管及相關控制保護電路將電脈沖信號變換成光脈沖信號并送入光纖中傳輸。通過廠商網管可以采集到光發送機輸出光功率P0、偏置電流I0和工作溫度T，且激光器性能下降時廠商網管還會上報激光器發送失效、劣化、壽命即將終止等告警信息。

綜上，基于網管信息的光發送機運行質量評價模型為：

當P0、I0、T正常且無告警參數時，則認為發送機質量合格；當P0變化大于門限值或發生激光器失效、劣化告警時，則判發送機劣化；當發生激光器壽命即將終止告警或無輸出時，則判發送機不合格。

接收機評估

就接收機而言，當接收光信號的功率適當、質量較好時，能夠正確地將接收的光信號轉換為電信號，即誤碼率為0或在規定的范圍之內。由于廠商網管只能采集到接收光功率Pi和誤碼率告警，因此，基于網管信息的光接收機質量評價模型為：

另外，在評價光接收機的質量時，需要注意區分是否為上游站傳遞過來的質量問題。假定光接收機接收的光信號功率電平和質量均符合要求的前提條件下，若仍產生誤碼告警信息，則為光接收機部分質量故障。如果接收點的光功率正常但消光比很差或本身信號有誤碼，也會造成接收機產生誤碼告警。

光放大器評估

光放大器的性能指標主要有增益、增益帶寬、增益噪聲等，但此類指標大部分不在網管系統的監測范圍之內。廠商網管系統能夠實時監測到光放大器的輸入Pin、輸出光功率Pout及光放大器增益降低、制冷電流過限等告警信息，因此，基于網管的光放大器質量評價模型為：

當光放大器的增益特性符合指標要求且無表告警時，則認為光放大器合格，當增益特性不符合指標要求或出現表告警時，則認為光放大器劣化；當光放大器輸入正常而無輸出時，則認為失效，不合格。

光傳輸設備綜合評估

（1）光傳輸設備性能評價指標。該指標根據光傳輸設備內光發送機、光接收機和光放大器件的情況，對光傳輸設備進行綜合評價，評價模型為：

如果光發送機、光接收機、光放大器均正常，且無本機設備質量告警信息，則光傳輸設備質量合格。當光發送機、光接收機、光放大器任一指標劣化或傳輸設備有機盤故障告警信息時，則認為光傳輸設備劣化；當光發送機、光接收機、光放大器任一指標為不合格或有機盤告警信息且已影響系統正常運行時，則認為設備質量不合格。

（2） 設備可靠性評價指標。該指標主要評價光傳輸設備各組成器件的運行質量和工作狀態，定義為光傳輸設備合格運行時間與統計時間之比，即：

式中，統計時間一般以光傳輸設備開通投入運行時間為起點至統計當日的時間段，故障時間是指在統計時間段內，設備不能正常運行的時間（劣化、不合格）。

（3） 光傳輸設備質量合格率。光傳輸設備質量合格率定義為區域或某傳輸系統內質量合格光傳輸設備數量與光傳輸設備總數之比率，即：

光傳輸系統質量評估

光傳輸系統的質量評估需綜合上述光纖鏈路質量評估和光傳輸設備質量評估的結果，實現對本傳輸系統內所有鏈路和設備運行情況的綜合管控。另外，光傳輸系統質量評估還應包括傳輸系統光功率管理、誤碼性能管理及“可通率”指標統計三方面內容。

（1）傳輸系統光功率管理。光功率管理基本要求是將光功率調整在最大和最小允許的范圍之內，滿足系統擴容的要求，并保證系統在一定范圍內的功率波動不影響正常業務。由于各中繼段的距離不同、開通的業務數量不同，光功率的管理需要逐段、逐站、逐設備管理，并根據不同技術體制的傳輸系統進行精確定位、計算和嚴格控制。基于網管信息的光功率管理模型，可從告警信息和性能指標兩個方面進行評價。

（2）傳輸系統誤碼性能管理。誤碼性能主要對各再生段、復用段的性能進行管理，可分為合格、劣化和不合格三類進行評估。光傳輸系統有比較完善的誤碼性能監測體系，指標管理的內容主要是對各傳輸系統和維護單位不同類別的誤碼性能進行對比分析和量化評估。

（3）傳輸系統“可通率”指標。光傳輸系統的“可通率”定義為某個考察時間段內傳輸系統總的正常運行時間與該考察時間段之比率，即：

系統實現

運行質量評估系統建立在現有光通信網絡網管系統之上，通過網管系統的北向接口，定時采集網管信息數據，并依據上述質量評估方法對現有網絡的運行情況進行評估。

（1） 光纖鏈路質量評估。如圖1所示，系統可查看指定鏈路歷次采集運行質量情況，包括鏈路正向/反向衰減值、正向反向衰減系數、衰減平衡度及質量等級等指標。

（2）光傳輸設備質量評估。如圖2所示，系統可查看指定設備端口歷次采集運行質量情況，包括發送、接收光功率、溫度、偏置電流、誤碼秒及質量等級等指標。

（3） 光傳輸系統質量評估。系統可查看指定傳輸系統各設備端口性能（圖2）、逐段鏈路性能及合格率（圖3）、可通率（圖4）、故障統計（圖5）等指標。

圖1　光纖鏈路質量評估示例

圖2　光傳輸設備質量評估示例

圖3　傳輸系統鏈路性能及合格率

圖4　傳輸系統可通率

圖5　傳輸系統故障統計

結語

本文基于廠商網管系統提供的數據獲取與管理功能，對現有光通信網絡的運行質量指標進行分析，建立光纖鏈路、設備運行、傳輸系統三個方面多項運行質量評估指標，并構建質量評估系統加以驗證，為提高網絡運行質量提供了有益參考。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.019