CMTS網絡故障排查的思路探索和研究

徐永

【摘要】CMTS是HFC雙向廣電網絡的核心節點設備，本文重點研究了CMTS網絡的運行方式和故障排查方式，特別對于CMTS網絡的故障管理和檢修管理思路提出了對策建議。本文認為，通過合理的網絡排查流程和故障管理對策，CMTS的運行可以滿足目前市場對于網絡穩定性的要求。

【關鍵詞】CMTS;網絡故障;管理對策

CMTS是基于雙向交換的CATV網絡的升級版HFC網絡關鍵設備，起到橋接HFC網絡和公共數據交換網的關鍵作用。采用光纖網絡取代CATV的干線網絡，使用雙向放大器取代CATV網絡末端同軸線路的單向放大器，即可使得在原CATV介質環境下實現雙向HFC網絡。采用了CMTS設備的雙向HFC網絡雖然實現了較高速度的雙向數據傳輸，但其帶寬已經逐漸無法滿足目前百兆家庭網絡的接入需要。但目前家庭寬帶市場中4M網絡和8M網絡仍然占到相當的組成部分，所以，如何在當前市場環境中維護好CMTS設備及相關的鏈路沿線硬件，是本文研究的主要問題。

1.從CMTS設備特點分析其故障點

1.1 網絡故障

CMTS需要在HFC一側布置高通濾波器和低通濾波器將同軸中的上行數據信號，下行數據信號，電視信號分離開。因為同軸電纜線纜較硬，連接器件往往采用手動壓接，壓接工藝質量難以得到保證，所以，HFC一側的硬件故障絕大多數來自系統虛接、短路、開路引起的故障。特別是濾波器之前的硬件故障，因為虛接或者線纜之間的相互干擾，可能造成系統帶寬出現明顯的下降，甚至出現無效數據包的現象。

而CMTS在ROUTER一側的連接線一般采用千兆以太網或者百兆以太網的形式實現。因為雖然每一路HFC的帶寬都較小，只有50Mbps左右，但每個CMTS通過刀片式的布局，需要更高的背板帶寬連接ROUTER。

圖1 CMTS核心設備布置圖

1.2 軟件故障

CMTS要與CM進行通訊，其配置內容較為復雜，每一項配置內容出現問題，都可能造成系統的通訊錯誤：

電平及頻率控制是HFC網絡中物理層控制的主要內容，在CMTS的配置功能中，可以直接通過命令行界面控制下行頻率，上行頻率，下行電平，上行電平等信息，在一個獨立的HFC網絡中，所有的CMTS和CM設備的物理層配置必須一致，否則這些設備無法進行相應的通訊。

同時，在對CMTS級聯口的配置中，需要對CMTS的IP地址、主機名、DHCP、TFTP進行配置，以確保CMTS與ROUTER之間的通訊正常。CMTS的實質是HFC網絡的交換機設備。

1.3 硬件故障

當輸入電壓不穩定、運行溫度和濕度不符合要求時，CMTS會同其他網絡設備一樣出現硬件故障，故障原因來自其內部器件（電容器、電感器、電阻器、基于PN結的電子設備等）出現非線性的特性改變。

長時間處于以上較惡劣的運行環境中，CMTS同樣會出現內部器件的疲勞和燒毀。往往CMTS采用刀片式布局，而背板系統的故障概率遠小于刀片系統。在背板系統中，較容易損壞的電源模塊往往也設計為可以熱插拔的2～4組。所以，CMTS在出現故障時，需要及時判斷故障是否來自硬件本身，進一步選擇并列解方案。

2.常見故障的定位及排除方式

2.1 HFC端網絡故障

HFC網絡的主要故障源來自網絡噪聲，網絡噪聲除了諧波干擾之外，主要來自以下三個方面：

首先，使用同軸測線儀可以測量同軸線路的連通性，以確定同軸線路是否中間出現了折斷。另外，電阻式同軸測距儀可以測量同軸的距離，以確定其中間是否發生了擊穿和漏電的現象。

其次，通過SMNP網絡管理協議，可以測試終端機和其他試驗性接入點與其他關鍵節點之間的聯通關系。同時，可以得到各個關鍵點之間的網絡聯通健康程度的報告。

最后，通過對于關鍵節點的重點維修，插拔，重新壓制連接點，可以有效排除因為網絡連接點虛接造成的故障。對于電纜傳進穿出麻花管或者其他管道的接口處、電纜跨越繁忙道路的高架處等較容易出現故障的地點，都可能出現電纜的磨損和斷路。通過對這些地點的排查，可以較快速的找到網絡的故障地點。

2.2 ROUTER端網絡故障

CMTS的ROUTER端網絡較為簡單，一般視ROUTER后的網絡進行管理，基于CMTS的ROUTER一般為雙口ROUTER維護較為簡單。目前，往往將ROUTER的下行口配置成HFC的網段地址，而上行口配置成干線回路的地址。廣電網絡的干線回路地址往往采用公網IP實現，也有部分區域為了管理方便，按照10.0.0.0網段進行配置。而HFC進入住戶CM之后，往往住戶還會部署家庭中心路由器進行管理，可以再度劃分網段。

CMTS的ROUTER端的主要問題來自ROUTER的配置和上行交換機的配置，這些配置必須適應HFC網絡的復雜性，在多路由網絡的管理中，保證每一跳轉均可以真實有效。

CMTS到ROUTER之間的連接線一般采用單模光纖實現，單模光纖的連接卡扣也存在松動、灰塵污染等現象。也可能在機柜維修中誤碰電纜造成的線纜中部折斷。所以，采用激光功率計測試CMTS到ROUTER之間的光纖激光衰減可以有效防止出現CMTS到ROUTER之間的光纖損壞問題。如果CMTS部署量較大，可能存在CMTS和ROUTER不同柜的現象，這給激光線路的排查帶來困難，采用OTDR可以直接斷定CMTS和ROUTER之間的光纖是否出現斷纖或者過度彎折。

2.3 硬件故障

如果出現電源指示燈、系統運行指示燈不正當閃爍，信號指示燈閃爍不正常，都標志著CMTS設備本身的運行出現了問題，首先應該啟用備用刀片將線路迅速跳接到故障刀片上，觀察備用刀片的運行狀態，如果可以恢復正常，則切除故障刀片進行維修，如果切換到備用刀片仍然無法正常運行，就要考慮重新啟動設備或者啟用備用設備。如果仍然不奏效，再考慮排查因為線路問題造成設備運行部正常的狀態。防止出現首先進行復雜的線路檢修而錯過快速處理故障的窗口機會。如果設備出現嚴重的電流雜音、焦糊氣味、異常噪音或震動等現象，應該立即啟用備用設備，完成線路跳接，切除故障設備，防止事故的擴大化。

如果高通濾波器、低通濾波器、PDU、UPS等配合設備出現運行故障時，也應該根據應急預案，及時啟動備用設備或者采用替代運行方案進行處理，確保斷線時間控制在最短。

3.思路及對策

3.1 先搶修后追責

因為網絡通訊的搶修必須注重搶修響應時間和修復時間的時間點控制，所以，在發生事故的時候，首先應該最快的響應速度執行搶修預案，確保檢修人員和機房管理人員在第一時間到達問題CMTS及HFC網絡的各搶修檢測點。搶修用設備及工具需要隨車攜帶，防止出現現場缺少工具導致部分檢測無法執行的衍生事故。

在事故搶修完成后，不管搶修是否順利，都應該進行事故追責。因為只有完整的事故追責才可以發現現有設備的相關隱患，保證隱患在轉化成事故之前得到妥善處理。追責過程分為三部分：

其一是必須詳細了解本次事故發生的原因，故障點的特征與既定的故障定性標準進行比對，對故障進行定性。

其二是必須詳細了解本次事故發生的機理，如果是客觀事故，應該研究避免此客觀原因的新工作方法，而如果是責任事故，則應了解責任人的工作能力是否適應本職工作要求，并進行相應的人事對策。對責任人執行人事對策的目的是保護系統的可靠性，而不是針對某人的處罰。

其三通過之前追責的結果，如果是客觀事故，應該對所有類似隱患點進行排查，以確定是否存在類似的隱患。如果是責任事故，應該對該責任人的所有責任區進行排查，以發現其他沒有轉化為事故的故障點。

3.2 預案與冗余同等重視

再嚴密的管理，再先進的設備，都會出現故障，只要出現故障，就可能演變為事故。所以，事故是客觀存在的，其存在方式與概率相關。我們必須對每個設備建立臺賬，以充分考察及事故概率，以發現該設備需要配備的冗余設備的合理配置。同時，我們應該對設備可能發生的故障建立預案。

其一是定位預案。在發生某條線路的故障時，應該根據故障區域迅速定位可能的故障點，部署中間節點搶修人員和巡線搶修人員。網絡工程師應該迅速進入CMTS和ROUTER管理系統進行相應參數的監測。

其二是搶修預案。搶修人員出動需要配備的設備、工具、資料等，需要提前打包，做到快速行動且井然有序。

4.結束語

總之，CMTS在HFC網絡中屬于中心節點設備，其故障排查的效率對于整個廣電網絡的穩定性可靠性的影響都是巨大的。本文梳理了CMTS的網絡特性和檢修方法及管理對策，認為在合理的管理模式下，CMTS的檢修工作可以滿足HFC網絡的運行要求。

參考文獻

[1]徐志成.巧用CMTS管理軟件進行Cable Modem主動維護[J].中國有線電視，2012（05）：151-153.

[2]郭一帆.基于IPDR協議的線纜調制解調器管理系統[J].現代計算機，2013（03）：57-59.

[3]劉洋.有線電視HFC終端設備管理系統設計與實現[D].電子科技大學碩士，2011.