傳輸設(shè)備維護(hù)與演進(jìn)探討

周 兵

（安徽省專用通信局，安徽 合肥 230000）

0 引 言

傳輸設(shè)備是通信網(wǎng)中重要的傳輸媒介，由光纖、中繼器、光模塊、分光器以及光電轉(zhuǎn)換器等組成，具有信號傳輸速率高、傳輸帶寬大以及傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。在日常生活中，傳輸設(shè)備和人們的生活緊密相連。傳輸設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，就會影響通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。及時(shí)維護(hù)傳輸設(shè)備，研究傳輸設(shè)備的演進(jìn)，是通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和建設(shè)的一項(xiàng)重要工作。

1 傳輸設(shè)備故障處理

對于傳輸設(shè)備故障的處理原則可歸納為：先其他系統(tǒng)，后傳輸系統(tǒng)；先整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，后單個(gè)網(wǎng)元；先高速告警，后低速告警；先重要告警，再次要告警[1]。

（1）先其他系統(tǒng)，后傳輸系統(tǒng)。定位故障時(shí)，首先要排除可能的外部因素，如光纜被挖斷、交換設(shè)備故障以及動力原因，之后再定位傳輸系統(tǒng)故障因素[2]。

（2）先整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，后單個(gè)網(wǎng)元。在定位故障時(shí)，優(yōu)先確定是哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，之后再對故障網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元進(jìn)行逐個(gè)排查。

（3）先高速告警，后低速告警。在傳輸設(shè)備中，低速信號復(fù)用進(jìn)高速信號進(jìn)行傳輸，當(dāng)高速信號出現(xiàn)告警時(shí)，低速信號往往同時(shí)也會受到影響。高速信號的告警比低速信號的告警少，能夠更加有效地判斷出故障節(jié)點(diǎn)。往往在高速告警處理完畢后，低速告警也會同步消失。

（4）先重要告警，后次要告警。分析告警時(shí)，先分析高級告警，如緊急告警和重要告警等，再分析低級告警，如事件告警和提示性信息等[3]。

1.1 經(jīng)驗(yàn)處理法

有經(jīng)驗(yàn)的維護(hù)人員往往可以更加快速地處理故障。發(fā)生一些極端情況時(shí)，如瞬時(shí)供電電壓過大、高溫或強(qiáng)烈的外部電磁干擾，傳輸設(shè)備的某些板卡會進(jìn)入異常工作狀態(tài)[4]。此時(shí)，業(yè)務(wù)閃斷和數(shù)據(jù)傳輸卡頓等故障現(xiàn)象發(fā)生，可能會伴隨相應(yīng)的告警，也可能沒有告警。查看各板卡的配置數(shù)據(jù)可能完全正常。維護(hù)經(jīng)驗(yàn)豐富的維護(hù)人員，通過插拔板卡、重啟設(shè)備、重新配置業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及將業(yè)務(wù)反向到保護(hù)通道等措施，可以有效地排除故障，及時(shí)恢復(fù)業(yè)務(wù)[5]。

1.2 配置數(shù)據(jù)分析法

在一些特殊情況下，如設(shè)備運(yùn)行環(huán)境突然變化，或由于操作失誤，設(shè)備網(wǎng)元數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和板卡的數(shù)據(jù)可能會被破壞或更改，從而導(dǎo)致系統(tǒng)無法運(yùn)行。此時(shí)，在將故障定位到單個(gè)網(wǎng)元后，可以使用恢復(fù)數(shù)據(jù)庫和重新配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)的方法恢復(fù)業(yè)務(wù)。

1.3 告警和性能分析法

傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)的協(xié)議定義了大量的開銷字節(jié)。當(dāng)傳輸系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，通常伴隨著大量的高級、低級告警以及性能事件信息。通過研判這些信息，維護(hù)人員可以大致確定故障的類型和位置。

獲取告警和性能事件信息的方式有兩種：可以通過網(wǎng)管查詢故障設(shè)備的當(dāng)前告警、歷史告警以及性能事件數(shù)據(jù)；也可以去現(xiàn)場查看設(shè)備的運(yùn)行燈和警示燈，了解設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)。

通過網(wǎng)管獲取故障信息，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位[6]。傳輸網(wǎng)管24小時(shí)運(yùn)行，維護(hù)人員無需去現(xiàn)場查看。一旦有異常產(chǎn)生，網(wǎng)管系統(tǒng)會發(fā)出聲光告警。依托當(dāng)前傳輸設(shè)備的智能化，維護(hù)人員能實(shí)時(shí)定位故障設(shè)備，且能直接在網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫查詢該設(shè)備的歷史告警、當(dāng)前告警以及歷史性能數(shù)據(jù)，無須單獨(dú)保存。

1.4 儀表測試法

儀表是傳輸設(shè)備維護(hù)必不可少的工具，經(jīng)常用來測試傳輸設(shè)備的性能和當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，用來解決光衰耗不符合規(guī)范、誤碼超限、設(shè)備電壓異常以及設(shè)備內(nèi)部線路短路等問題。常用的儀表有萬用表、OTDR、2M誤碼分析儀、光功率計(jì)、穩(wěn)定化光源以及紅光筆等。

1.5 替換法

替換法是用一個(gè)無異常的備件替換疑似異常板卡，從而達(dá)到定位和排除故障目的的方法[7]。替換對象可以是光纜、局站或板卡。本辦法不僅適用于排除光纖、中繼電纜、數(shù)據(jù)交換機(jī)以及電源設(shè)備等傳輸外部設(shè)備的問題，也可以用來縮小故障排查范圍，將故障定位在網(wǎng)元之后，進(jìn)而查找網(wǎng)元內(nèi)部出現(xiàn)的故障。替換法應(yīng)用舉例如圖1所示。

圖1 替換法應(yīng)用舉例

在圖1的示例中，如果懷疑NE2的設(shè)備內(nèi)部有問題，在滿足光口傳輸距離的前提下，可以使用光耦合器將NE2設(shè)備的W光纖和E光纖進(jìn)行互聯(lián)，如果業(yè)務(wù)中斷告警依然存在，則判斷NE2設(shè)備無異常，繼續(xù)去其他站點(diǎn)排查。如果互聯(lián)后NE1和NE3的告警消失，則可判斷為NE2設(shè)備問題，可以直接更換NE2設(shè)備來恢復(fù)業(yè)務(wù)。但仍需進(jìn)一步排查NE2設(shè)備內(nèi)部，將故障定位到具體物件，減少維護(hù)成本，增加故障處理經(jīng)驗(yàn)。

2 傳輸設(shè)備維護(hù)

2.1 做好維護(hù)前準(zhǔn)備工作

做好維護(hù)前的準(zhǔn)備工作，可以有效提高傳輸設(shè)備的維護(hù)效率和質(zhì)量。具體準(zhǔn)備工作如下。

（1）做好維護(hù)前的安全生產(chǎn)教育，維護(hù)工作不能對在網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響。維護(hù)人員不能隨意刪除或創(chuàng)建數(shù)據(jù)，不能泄露設(shè)備的配置信息給無關(guān)人員，應(yīng)注意用電安全和防靜電，確保生產(chǎn)安全。

（2）維護(hù)人員需要準(zhǔn)備好必要的維護(hù)工具，并檢查工具是否運(yùn)行正常。

（3）維護(hù)人員需加強(qiáng)知識儲備，掌握所維護(hù)設(shè)備的各種參數(shù)和構(gòu)成，在全面分析設(shè)備運(yùn)行報(bào)告的基礎(chǔ)上，詳細(xì)了解設(shè)備的數(shù)據(jù)配置、光纖走向以及端口使用情況，制定科學(xué)的維護(hù)措施，確保維護(hù)工作平穩(wěn)有序開展。

2.2 傳輸設(shè)備常規(guī)檢測維護(hù)

目前，主流傳輸設(shè)備的維護(hù)工作較為智能。傳輸設(shè)備常見的安全隱患有：接收或發(fā)送光功率異常、設(shè)備溫度異常、硬件故障、系統(tǒng)軟件待升級、無備份數(shù)據(jù)、傳輸質(zhì)量下降以及存儲空間不足等。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行報(bào)告，維護(hù)人員可以明確維護(hù)工作的重點(diǎn)。

對于智能化程度較低的傳輸設(shè)備，維護(hù)人員需要根據(jù)網(wǎng)管和設(shè)備面板了解設(shè)備運(yùn)行情況，按照維護(hù)作業(yè)要求開展檢測維護(hù)工作。檢測維護(hù)工作的目標(biāo)是優(yōu)化傳輸系統(tǒng)的運(yùn)行，解決設(shè)備日常運(yùn)行中的問題，確保整個(gè)傳輸系統(tǒng)無安全隱患，同時(shí)優(yōu)化傳輸設(shè)備性能和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)約設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，刪除無用數(shù)據(jù)，為緊急故障處置打牢堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 傳輸設(shè)備發(fā)展的常見問題

3.1 智能化工作能力不足

隨著科技的發(fā)展，傳輸設(shè)備的集成度越來越高，設(shè)備組網(wǎng)越來越復(fù)雜，對維護(hù)人員的要求越來越高。從3G到4G，再到5G，技術(shù)發(fā)展解決的主要是數(shù)據(jù)傳輸速度的問題，對于設(shè)備的維護(hù)需求則考慮較少，致使光傳輸網(wǎng)絡(luò)的智能化工作能力進(jìn)展緩慢。在業(yè)務(wù)配置、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、智能調(diào)度以及預(yù)警預(yù)修方面需要維護(hù)人員的深度介入，維護(hù)門檻較高，專業(yè)性較強(qiáng)，缺少“傻瓜式”維護(hù)界面。由于各地維護(hù)人員技術(shù)水平不一，因此光傳輸網(wǎng)絡(luò)的工作效率不能達(dá)到最優(yōu)解。在出現(xiàn)故障時(shí)，故障修復(fù)時(shí)間嚴(yán)重加大，導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷時(shí)間過長，給終端用戶帶來不友好的體驗(yàn)。

3.2 設(shè)備種類過多

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，傳輸設(shè)備從準(zhǔn)同步數(shù)字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的主流波分技術(shù)和光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）技術(shù)[8]。為適應(yīng)平滑升級的現(xiàn)實(shí)需要，通信網(wǎng)中的傳輸設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)都盡可能做到向下兼容。目前通信網(wǎng)使用的傳輸設(shè)備類型有PDH設(shè)備、同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）設(shè)備、波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）設(shè)備、OTN設(shè)備以及無線接入網(wǎng)IP化（IP Radio Access Network，IPRAN）設(shè)備等，每種不同類型的傳輸設(shè)備采用不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致這些設(shè)備無法使用統(tǒng)一傳輸網(wǎng)管，不同類型的設(shè)備在對接時(shí)存在各種接口不匹配和協(xié)議兼容異常等問題，給傳輸設(shè)備維護(hù)帶來許多困難和問題。因此，迫切需要在整個(gè)通信網(wǎng)啟用統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一設(shè)備類型的傳輸設(shè)備。

4 傳輸設(shè)備技術(shù)演進(jìn)

傳輸設(shè)備技術(shù)歷經(jīng)多年演進(jìn)，傳輸速度實(shí)現(xiàn)了從MB級到TB（1 TB=1 024 GB=1 048 576 MB）級的飛躍，傳輸網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式從點(diǎn)到點(diǎn)直連方式演進(jìn)到現(xiàn)在具備智能選路功能的智能光交換網(wǎng)絡(luò)[9]。傳輸設(shè)備技術(shù)演進(jìn)方向如圖2所示。

圖2 傳輸設(shè)備技術(shù)演進(jìn)

未來傳輸網(wǎng)絡(luò)將發(fā)展為基于SDN的IP+光模式，基于波長交換直接承載IP。當(dāng)通信網(wǎng)全面進(jìn)入5G且向6G邁進(jìn)的過程中，終端物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸將暴發(fā)式增長，傳統(tǒng)的電信號將很難發(fā)揮作用[10]。IP+光是目前各傳輸設(shè)備廠家的研發(fā)重點(diǎn)。光纖的傳輸能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到上限，IP智能化也可以繼續(xù)挖掘，因此IP+光可以在未來提供更高的帶寬速度和更強(qiáng)的智能化水平，減輕維護(hù)工作量，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

5 結(jié) 論

在時(shí)代發(fā)展的大背景下，維護(hù)人員需要勤學(xué)善思，時(shí)刻準(zhǔn)備開展故障處理工作，全力縮短故障歷時(shí)。在全面5G的時(shí)代潮流中加大傳輸設(shè)備演進(jìn)研究，緊跟前沿技術(shù)發(fā)展方向，對于減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重復(fù)投資和無效投資具有很大的作用[11]。發(fā)揮傳輸?shù)淖畲笮埽皶r(shí)更新傳輸設(shè)備，提供用戶滿意的服務(wù)，對避免低效投入至關(guān)重要。