珠海空管站光傳輸系統分析與維護研究

□ 民航珠海空管站 黎 磊/文

隨著民航通信網傳輸、交換、處理的信息量增大，向數字化、綜合化、智能化發展，傳統的PDH傳輸系統已不能適應現代通信發展的要求，逐漸被SDH所取代。SDH是一整套可進行同步數字傳輸、復用和交叉連接的、標準化數字信號的等級結構。SDH的主要優勢接口規范，同步復用，運行維護管理（OAM）功能強大，互聯互通兼容性好。基于SDH的網絡平臺可以同時實現TDM、以太網、ATM等業務的接入、處理和傳送，并提供統一網管服務。同時，SDH對網絡節點接口進行了統一的規范，包括數字速率等級、幀結構、復用方法、線路接口、監控管理等。SDH設備容易實現多廠家互連，在同一網絡中可以使用不同廠家的設備進行組網，體現了橫向兼容性。對老體制PDH設備的可接入性，對MSTP/ASON新技術的可在線升級特點，體現了SDH設備的縱向兼容性。

光纖通信的技術分析

（一）技術特點

光纖通信以光作為信息載體，利用光纖傳輸攜帶信息的光波，以達到通信的目的。光傳輸材料大多具有良好的絕緣性能且使用壽命較長，通信容量大（一根光纖同時傳輸24萬話路），中繼距離長（具有極低的衰耗系數，中繼距離可達數百公里以上），保密性能好，抗干擾能力強（光波只在芯區進行傳輸），便于施工和維護。

（二）工作原理

數字光纖通信系統的基本組成包括光發送機、光接收機與光纖。發送端的電端機把信息（如話音）進行模/數轉換，用轉換后的數字信號去調制發送機中的光源器件LD，輸出發出攜帶信息的光波。光波經光纖傳輸后到達接收端，光接收機把數字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機再進行數/模轉換，恢復成原來的信息。

1.光纖與光纜

光纖呈圓柱形，由纖芯、包層與涂層三大部分組成。光線路信號在光纖上傳送的波長有850 nm、1310 nm、1550 nm。850 nm窗口只用于多模傳輸，1310 nm和1550 n m窗口用于單模傳輸。光纜為光纖提供可靠的機械保護，使之適應外部的使用環境，并確保在敷設與使用中光纜的光纖具有可靠的傳輸性能。光纜雖有一定的強度和抗張力，但無法經受過大的側壓力與拉伸力。光纜在短期內可接觸水，當時間過長會增加光纖的衰耗。

2.光源器件

光纖通信對光源器件的要求有：發射光波長適中（0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm附近）、發射光功率足夠大（指入纖光功率）、溫度特性好（光源器件的發光波長與發射光功率易隨溫度變化，在較高溫度下其性能容易劣化）、發光譜譜線寬度較窄（譜線寬度應小于2 nm。譜線過寬，會增大光纖色散，減少光纖的傳輸容量與傳輸距離）、工作壽命長（光源器件壽命的終結是指其發光功率降低到初始值的一半或者其閾值電流增大到其初始值的二倍以上）、體積小、重量輕。

3.光發送機的主要技術指標

（1）平均發送光功率

指在發送“0”、“1”碼等概率調制的情況下，光發送機輸出的光功率值，單位為dBm。

（2）-20 dB譜寬

光發送機中光源器件的譜線寬度，一般用-20 d B譜寬衡量，即指從中心波長的最大幅度下降到百分之（-20 dB）時兩點間的寬度。

（3）光源器件的壽命

（4）消光比E X

“1”碼光脈沖功率與“0”碼光脈沖功率之比。光發送機的消光比一般要求大于8.2 dB，但并非越大越好，否則會引起"啁啾聲"。

4.光接收機的主要技術指標

（1）光接收機靈敏度

在保證規定的誤碼率條件下（如BER＝1×10-10），光接收機所需要的最小光功率值，一般以dBm為單位。靈敏度是光接收機一項重要的技術指標，靈敏度與光發送機的發光功率、光纖的衰耗系數決定了光纖通信的中繼距離。

（2）光接收機過載光功率

在保證規定的誤碼率條件下（如BER＝1×10-10），光接收機所允許的最大光功率值，以dBm為單位。

（3）動態范圍

過載光功率與靈敏度之差，動態范圍一般在20 d B以上。

SDH 基本原理

（一）SDH信號幀結構和復用步驟

SDH幀大體可分為三個部分：（1）信息凈負荷（payload）是STM-N傳送各種用戶信息碼塊的地方，在STM-N幀結構中存放。（2）段開銷（SOH）是為了保證信息凈負荷正常傳送所必須附加的網絡運行、管理和維護（OAM）字節。段開銷又分為再生段開銷（RSOH）和復用段開銷（MSOH），可分別對相應的段層進行監控。（3）管理單元指針（AUPTR）是用來指示信息凈負荷的第一個字節在STM-N幀內準確位置的指示符，以便接收端能根據指示符的值（指針值）準確分離信息凈負荷。指針有高、低階之分，高階指針是AU-PTR，低階指針是TU-PTR（支路單元指針），TU-PTR的作用類似于AU-PTR，其信息負荷更小。

STM-N的信號是9行×270×N列的幀結構。此處的N與STM-N的N相一致，取值范圍為1，4，16，64……。表示此信號由N個STM-1信號通過字節間插復用而成。當N個STM-1信號通過字節間插復用成STM-N信號時，僅僅是將STM-1信號的列按字節間插復用，行數恒定為9行。SDH信號幀傳輸的原則是，幀結構中的字節（8 bit）從左到右，從上到下一個字節一個字節（一個比特一個比特）的傳輸，傳完一行再傳下一行，傳完一幀再傳下一幀。

（二）開銷和指針

開銷的功能是完成對SDH信號提供層層細化的監控管理功能，監控的分類可分為段層監控、通道層監控。段層監控又分為再生段層監控和復用段層監控，通道層監控分為高階通道層和低階通道層的監控。由此實現了對STM-N層層細化的監控。例如對2.5 G系統的監控，再生段開銷對整個STM-16信號監控，復用段開銷細化到其中16個STM-1的任一個進行監控，高階通道開銷再將其細化成對每個STM-1中V C 4的監控，低階通道開銷又將對VC4的監控細化為對其中63個VC12的任一個進行監控，由此實現了從對2.5 Gbit/s級別到2 Mbit/s級別的多級監控手段。

指針的作用就是定位，指示VC-n在相應的A U或T U幀的起點位置。通過定位使收端能正確地從STM-N中拆離出相應的V C，進而通過拆V C、C的包封分離出PDH等低速信號，也就是說實現從STM-N信號中直接下低速支路信號的功能。當網絡處于同步工作狀態時，指針用來進行同步信號間的相位校準。當網絡失去同步時，指針用作頻率和相位校準。當網絡處于異步工作時，指針用作頻率跟蹤校準。指針還可用來容納網絡中的頻率抖動和漂移。

珠海空管站光傳輸現狀

珠海空管站通信樞紐室傳輸系統于2014年7月開始安裝，主要用于攔浪山雷達站與航管樓之間甚高頻、雷達業務的傳輸。雷達站與航管樓之間的傳輸采用光纖傳輸和微波傳輸雙鏈路保障，2個雷達站組成1個光傳輸容量為16個E1的鏈路網、1個微波傳輸容量為16個E1的鏈路網、1個FA36接入業務容量為8通道VHF、4通道雷達、2通道以太網及2通道電話的業務網。傳輸設備采用華為公司METRO1000設備及漢信通信公司PDH設備、業務接入采用杭州新華三公司FA 36-II-60設備進行組網。

珠海空管站光傳輸常見故障分析與處理

（一）常見告警

SDH信號的幀結構中定義了豐富的、包含系統告警和性能信息的開銷字節。因此，當SDH系統發生故障時，一般會伴隨有大量的告警和性能事件信息，通過對這些信息的分析，可大概判斷出所發生故障的類型和位置。獲取告警和性能事件信息的方式有以下兩種：（一）通過傳輸設備機柜和單板運行燈、告警燈的狀態，了解設備當前的運行狀況。但由于指示燈只能反映出設備的當前狀態和告警級別，并不能給出詳盡的信息，此種方法適用于沒有網管的現場維護人員配合網管工程師處理故障時使用。（二）通過網管查詢傳輸系統查詢當前或歷史發生的告警和性能事件數據。此種方法能夠全面準確的獲取設備的故障信息，如當前存在哪些告警，上報告警的單板有哪些，告警發生時間，歷史告警，性能事件具體數值等。

告警級別用于標識一條告警的嚴重程度和重要性、緊迫性，按嚴重程度遞減的順序可以將告警分為以下四個級別：緊急告警、主要告警、次要告警、提示告警。默認情況下，網管用紅色表示緊急告警，用橙色表示主要告警，用黃色表示次要告警，用紫色表示提示告警。用戶可以自己定義不同級別告警的顏色。

1.R_LOS（線路接收側信號丟失）和R_LOF（線路接收側幀丟失）。

R_LOS或R_LOF告警產生后，將向下游信號結構中下插AIS信號，業務可能會中斷（當在網絡處于無保護狀態下，業務中斷）。產生該告警后，如果兩站之間仍然有光纖連接且單板激光器沒有關閉的情況下，系統會自動向發端站點回告MS_RDI，通過告警同步操作，發端站點上報MS_RDI 告警。

2.T_ALOS（E1/T1接口模擬信號丟失）和TU_AIS（TU告警指示）。

T_ALOS告警表示E1或T1接口模擬信號丟失。此類告警多發生在PQ1/PD1等單板，該告警會造成PDH業務中斷。TU_AIST告警表示單板檢測出TU指針全“1”。此類告警多發生在PQ1/PD1等板，該告警會造成單板通道上的業務中斷。

3.PS

當業務發生倒換，實現業務保護功能時，PS告警出現在支路板上。該告警出現，說明業務已進行保護倒換，業務不受影響。

4.SNCP倒換

當該異常事件發生時，說明對應SNCP業務已發生保護倒換，業務不受影響。

（二）環回

一般在定位線路故障時，需用到環回手段。環回包括SDH接口環回和PDH接口環回。

SDH接口環回分為內環回和外環回，SDH接口外環回表示網元接收到的SDH業務在SDH接口被返回，外環回可用于判斷外部纖纜連接和SDH接口是否正常。SDH接口內環回表示網元發送的SDH業務在SDH接口被返回到交叉板，內環回可用于判斷交叉板及SDH板業務處理模塊是否正常。

PDH接口環回分為內環回和外環回。PDH接口外環回表示網元接收到的PDH業務在PDH接口被返回，外環回可用于判斷外部纖纜連接和PDH接口是否正常。SDH接口內環回表示網元發送的SDH業務在SDH接口被返回到交叉板，內環回可用于判斷交叉板及SDH板業務處理模塊是否正常。注意，環回會中斷該接口的業務，環回操作只能用于故障定位，故障排除后必須清除該接口的環回設置。

（三）故障處理方法

光傳送網絡是由光傳輸設備及其之間的光纖組成，網絡中絕大部分的故障是由于網絡中某些網元或者某段光纖的故障引起的，因此如何將故障點定位到某一個特定區域的單個網元是故障定位的關鍵，也就是將故障準確定位到單站。另外，通常各站點之間的距離較遠，一般幾十，甚至上百公里。在將故障定位到單站之前，盲目的懷疑這個站或那個站有問題是沒有意義的，只會浪費寶貴的時間。

絕大多數情況下單站中的某些單板失效或者故障會導致整個網絡出現故障，所以在將故障定位到單站后，如何進一步定位故障點，整個過程可以遵循如下原則。

1.先定位外部，后定位傳輸。在定位故障時，應先排除外部的可能因素，如光纖斷裂，對接設備故障或電源問題等。先定位單站，后定位單板。在定位故障時，首先要盡可能準確地定位出是哪個站的問題，然后再定位到具體故障單板。

2.先高速部分，后低速部分。從告警信號流中可以看出，高速信號的告警常常會引起低速信號的告警；因此在故障定位時，應先排除高速部分的故障。

3.先分析高級別告警，后分析低級別告警。

在分析告警時，應首先分析高級別的告警，如緊急告警、主要告警；然后再分析低級別的告警，如次要告警和提示告警。此條原則可以同“先高速部分，后低速部分“配合使用，在故障處理過程中先處理線路的高級別告警，再處理線路的低級別告警，然后查詢支路是否還有告警上報，若仍有告警，再按照先高級后低級的原則去分析支路的告警。

這三條故障處理的原則在使用順序上并不是一成不變的，可以根據實際網絡靈活應用。

結束：

隨著民航業的不斷發展，對通信傳輸網絡及其維護人員提出更高要求，要成為一名優秀的通信運維人員，不僅要快速排查問題，解決故障，還要在工作中勤于思考，及時發現隱患并處理，保障通信設備安全的可靠運行。