广电系统SDH传输网络故障的分析与处理

李 芳

（杭州市广播电视科学技术研究所，浙江 杭州 310008）

1 同步数字传输系列（SDH）概述

高度发展的信息社会促进有线电视向数字化、综合化和智能化方向发展，通过广播电视网络向用户提供广播电视及多种多样业务。同步数字传输系列（SDH）传输体制是从准同步系列（PDH）发展进化来的，具有PDH的优点。SDH规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级、接口码型等，融光纤技术、线路传输、交换功能于一体，SDH具有协调一致的管理、操作和业务灵活调度。凭借传输信息量大、网络利用率高、抗干扰考辐射强、自愈保护性好等优势，SDH传输网在国家、省市级骨干网中得到广泛应用。

SDH设备作为广播电视传输网的重要组成部分，SDH传输系统的日常维护工作直接影响着广播电视网的安全运行。特别是SDH骨干网的光链路的安全，不仅影响整个SDH传输网的保护机制，也影响着传输业务的性能指标，需要引起技术运维人员的特别重视。

2 常见故障分类

SDH光通信以光波为载体，以光导纤维为传输媒质，因此，光链路安全对SDH网络安全意义重大。导致SDH光同步数字传输设备光链路出现故障的原因很多，按故障的来源大体可分为以下6类常见故障[1]：

1）光缆尾纤故障。包括光缆尾纤中断、光缆线路总衰耗过大；尾纤弯曲半径过小，法兰盘接头有灰尘及尾纤头脏、光纤配线架法兰接触不良等。

2）单板故障。包括光线路板、时钟板、交叉板、主控板、电源板等器件损坏及因环境、温湿度等影响机盘正常工作等情况。

3）电源系统故障。包括交流停电、蓄电池放不出电、设备直流掉电及熔断器故障等，电压不稳造成光线路板损坏。

4）电缆故障。包括45 Mbit/s中继电缆中断，数据配线架侧45 Mbit/s输入/输出端口脱落或接触不良等。

5）网管系统故障。包括网管与设备之间的通信故障或系统异常而造成DCC通道中断，死机、网元失联等。

6）操作不规范故障。工程人员对网络拓扑、光链路走向、设备性能不熟悉，冒然开通或跳光纤；对端光盘未卸下尾纤，冒然使用光时域测试仪，造成对端光盘损坏等。

由此看来，以光路故障对SDH承载业务的影响最大，本文着重分析光链路故障及相应的处理方法。

3 故障判断的基本思路和方法

3.1 故障定位的关键

故障定位的关键是将故障点准确定位到单站、机盘。SDH通信系统的特点是：一条通道中出现任何一个“故障源”，在下游各站设备上都会出现告警指示。因此设备发生告警只是一个现象，处理之前首先要对告警性质进行分析，然后再定性处理。故障处理时需要全线协调配合工作，盲目从事会造成错误判断，影响故障的及时处理。因此故障定位的关键在于将故障点准确定位到单站、单板。

3.2 故障定位的基本原则[2]

1）先外部，后传输。在定位故障时，应先排除外部的可能因素，如光纤断、电缆或电源问题。

2）先单站，后机盘。在定位故障时，要尽可能准确地将故障定位到单站。

3）先线路，后支路。光群路盘的故障常常会引起支路盘的异常告警。

4）先高级，后低级。在分析告警时，应首先分析告警级别高的告警，再分析级别低的告警。

3.3 故障定位的常用方法

故障定位的常用方法有：一分析；二环回；三换盘。1）发生故障时，首先通过对告警事件、性能事件、业务流向的分析，初步判断故障点范围；

2）通过逐段环回，排除外部故障，最终将故障点定位到单张，乃至单盘；

3）通过换盘，排除故障点（故障盘寄回厂家修理）。

3.4 故障处理的常用方法[3]

SDH设备故障定位和处理的常用方法有：1）网管告警信息分析法；2）环回法；3）替换法；4）更换配置法；5）仪表测试法；6）经验处理法。

4 故障的告警分析

杭州阿尔卡特SDH传输网，由杭州、余杭、临安、淳安、建德、桐庐、富阳、萧山等网元组成，均采用复用段保护方式，分别向杭州地区的二五区县传输数字电视和模拟电视业务（见图1）。其中，数字电视传输网由阿尔卡特1660SM设备构成，模拟电视传输网由阿尔卡特1664SM设备构成。根据对阿尔卡特SDH传输设备的运维经验，对常见的光链路告警分析总结如下。

阿尔卡特1660SM设备的告警级别分为：严重告警（CRITICAL红色）、主要告警（MAJOR橙色）、次要告警（MINOR黄色）、提示告警（WARING蓝色）和已消失的告警（CLEARED绿色）等。

光路板的端口主要由SPI（SDH物理接口）、RST（再生段终端）、MST（复用段终端）、MSP（复用段保护）等几部分组成（见图2）。

4.1 SDH物理接口（SPI）常见告警

1）LOS：Los Of Signal，信号丢失。

2）LOF：Loss Of Frame，帧丢失；连续4帧不能正确接收到帧定位信号，则会产生OOF帧失步告警，当连续3 ms出现OOF时，会发出LOF帧丢失告警。

3）URU：Underling Resource Unavailable，在板卡上检测到设备失效。4）TD：Transmitter Degrade，发送端劣化。5）TF：Transmitter Failure，发送端失效。

4.2 再生段终端（RST）常见告警

1）URU：Underling Resource Unavailable，在板卡上检测到设备失效。

2）RS-TIM：再生段踪迹标识J0字节失配。

3）CSF：Communication Subsystem Fail，通信子系统故障。

4）PM-AS：Performance Monitoring Alarm Synthesis，性能监视综合告警。

4.3 复用段终端（MST）常见告警

1）DS：Degraded Signal，被降级的信号（BER＞1.00×10-6）。

2）RDI：Remote Defect Indication，远端缺陷指示（相当于FERF）。

3）EBEF：Excessive BER，误码率越限（BER＞1.00×10-3）。

4）AIS：Alarm Indication Signal告警指示信号。

5）CSF：Communication Subsystem Fail，通信子系统故障。

6）CPE：Communication Protocol Error，通信协议故障。

7）PM-AS：Performance Monitoring Alarm Synthesis，性能监视综合告警。

4.4 其他常见告警

1）LOP：Loss Of Pointer，指针丢失。

2）LAPD：Link Access Protocol on D channel，通信协议故障。

4）DRIFT：频偏，时钟故障。

5）FF：Fuse Failure，电源故障。

6）RI：Resource Isolation，设备与网管失联。

5 SDH层次结构特点

判断故障，需要根据SDH的层次结构特点来分析。

1）首先判断故障属于物理层、再生段、复用段还是通道层。然后根据各通道层在系统中的对应位置或作用，定位到单盘。

2）根据路由和时隙查找故障点，分析交叉的时隙规则，查看故障是否发生在整个东向、西向，还是某个业务板、接口板，或者是某个VC12，VC3，VC4时隙。

3）物理层、再生段、复用段、通道层的故障及机性能之间的相互影响关系如图3所示。其中通道又分为高阶通道和低价通道。高阶通道为155 Mbit/s以上速率，如155 Mbit/s，622 Mbit/s等，低阶通道为155 Mbit/s以下速率，如2 Mbit/s，34 Mbit/s，45 Mbit/s等。

6 复用段倒换机理

从图1可以看出，采用杭州广播电视传输网，是一个中心站（杭州）向环上其余站点发送广播业务。典型的单环拓扑结构SDH传输网络，适合采用复用段保护方式。复用段倒换就是以复用段为基础的，（STM-N）/2作为主用工作信道，（STM-N）/2作为备用保护信道。倒换与否根据环上传输的复用段信号的质量决定的，倒换是由K1K2字节做携带的APS协议来启动，当复用段出现问题时，工作信道上的业务都切换到备用信道上。因此，当光纤中断了，该复用段跟着也就断了，导致复用段保护倒换。有时光缆没有中断，出现误码过大、帧丢失、信号劣化等条件也会导致复用段保护倒换。

所以，SDH光路上出现以下4种告警会导致复用段倒换，要特别注意：1）Loss Of Signal，信号丢失；2）Excessive BER，误码越限；3）Loss Of Frame，帧丢失；4）Degraded Signal，信号劣化。复用段保护在发生光缆中断、光缆割接、光盘故障、监控盘故障等故障时，自动发生复用段倒换，以保护SDH传输的业务不中断。

7 故障案例

根据运维实际工作中遇到的典型故障，利用故障判断的基本方法进行告警分析，故障定位及处理。

7.1 双光纤同时中断或出现故障

故障描述：某日，本端A网元的西向光盘上报“LOS”，“CSF”告警，远端B网元的东向光盘上报“LOS”，“CSF”告警，发生复用段倒换（见图4）。

告警分析：双光纤故障问题是SDH的最常见故障。应从告警分析入手，关键是判断故障点在A网元或在B网元，还是在光缆上。

具体分析如下：

1）“LOS”无光告警。当A网元光盘收不到光功率时，或者接收光功率过大或过小，超出过载点或小于接收灵敏度，出现无光告警。同理B网元光盘收不到光功率时，也会上报“LOS”无光告警。

2）“CSF”通信子系统故障。因为光缆中断会造成本地A网元和远端B网元之间的通信故障，A，B网元同时上报“CSF”告警。

原因分析：发生光链路双向故障，主要原因有：1）由于光缆或尾纤同时中断2根；2）发送端发送激光器故障；3）接收端接收光模块故障；4）接收端接收光功率过大或过小，超出收光模块指标范围；5）活动连接器接触不良或法兰盘损坏。

处理方法：1）最好先用光功率计测试测量接收端的接收光功率，如在ODF架上，或者直接在光板上测试接收光功率，如果测不到光功率，则可能是光纤断了，或对端发送光功率有问题。用这个办法来查找出现告警的故障点是光纤断了，还是对端光发送不好，或者光接头脏了还是本端的故障。2）如果没有光功率计，可以用短路光纤在ODF架或者在光盘上做收发环回，用此方法来判断故障是光纤断了还是光盘故障。3）通过光时域分析仪检查光缆的断处。然后根据实际情况进行处理，排除故障。

处理结果：排查后确定是过路车辆挂断SDH骨干网光缆，经工程队抢修后，恢复正常。

7.2 单光纤中断或出现故障

故障描述：A网元的西向光盘上报“LOS”，“EFER”，“DS”，“LOF”，“AIS”，“CSF”告警，B网元的东向光盘上报“FERF”，“RDI”，“CSF”告警，发生复用段倒换（见图5）。

告警分析：单光纤故障问题是常见故障。应从告警分析入手，关键是判断故障点在A网元还是在B网元，或者在光缆上。

具体分析如下：

接收端A：1）“AIS”指示告警，全1，即A网元收不到B网元过来的信号；2）“EBEF”误码超出门限值（BER＞1.00×10-3），即B点发信号太弱，或者光路衰减太厉害，造成A点接收端光信号误码越限；3）“DS”信号劣化信（BER＞1.00×10-6），即B点发信号太弱，或者光路衰减太厉害，造成A点接收端光信号劣化；4）“LOF”当A点连续4帧不能正确接收到帧定位信号，会产生R-OOF帧失步告警，当连续3 ms出现R-OOF时，会发出R-LOF（再生段-帧丢失）告警；5）“LOS”无光告警。当A点收不到光功率，或者接收光功率过大或过小，超出过载点或小于接收灵敏度，将出现无光告警。

发送端B：“FERF”，即A网元没有收到B网元过来的信号，A网元上报“AIS”后，A网元给B网元一个信息“FERF”，通知B网元。B网元上报“FERF”远端接收失效（或者“RDI”远端缺陷指示）告警。

另外，由于网管与网元之间通信，是通过光纤传输的，只要A，B之间的光纤中断，不管是中断1根还是2根，都会造成本端网元和远端网元的通信故障，上报“CSF”（通信子系统故障）。

故障原因：发生光链路单向故障，主要原因有：1）光缆或尾纤只断1根；2）B端发送激光器故障；3）A端接收光模块故障；4）B端接收光功率过大或过小，超出收光模块指标范围；5）活动连接器接触不良或法兰盘损坏。因为单光纤中断会造成单端网元的通信中断、获取的线路时钟源中断，因此当出现光线路上“LOS”时，通信协议跟着出错，上报“CSF”告警。

处理方法：1）单光纤故障问题和双光纤故障一样，最好先用光功率计测试测量本端网元A的接收光功率；2）通过短路光纤在ODF架或者在光盘上做收发环回，来判断故障是光纤断了还是光盘故障。3）通过光时域分析仪检查光缆的断处。然后根据实际情况进行处理，排除故障。

处理结果：排查后确定是接收端A的法兰有故障，更换后，告警消失。

7.3 光纤跳错，造成数字电视无信号，模拟电视有信号

故障描述：某日，发现模拟电视传输网：余杭1664SM/17#光盘上报“LOS”告警，杭州1664SM/18#光盘上报“LOS”绿色，“LOF”橙色告警。模拟电视7个区县均有信号。数字电视传输网：余杭1660SM/28#光盘上报“LOS”告警，杭州1660SM/25#光盘正常，上报告警。数字电视7个区县业务全部中断，复用段保护没有倒换。

故障排查：SDH传输工程师、区县前端技术人员及工程施工人员一起排查。

模拟电视SDH设备：1）杭州1664SM/18#光盘用光功率计，测收、发余杭方向的光功率均正常；2）用OTDR检查，杭州至余杭的光路，收发两纤均为35 km，也正常；3）到余杭站点，将余杭1660SM的杭州方向的2根尾纤都拔去，在杭州网元对应光盘上仍然能收到光功率为正常范围。

数字电视SDH设备：1）杭州发、余杭收，上报“LOS”，拔去杭州光盘上的TX尾纤后，告警没有变化，复用段也没有倒换，说明这根纤有问题；2）余杭发、杭州收，无报警，拔去杭州光盘上的RX尾纤，余杭上报“LOS”，复用段发生倒换，说明这根纤是正常的；3）用OTDR检查，杭州至余杭的光路，拔去余杭的尾纤，发现出现“busy”打不出曲线，说明对端有光发过来，有其他光信号存在。

故障原因：施工队光缆割接施工时，误将数字电视、模拟电视、数据宽带3种不同设备的光纤混淆，造成业务中断。

为什么利用相同路由光缆承载的数字电视业务出现中断，而模拟电视业务没有中断呢？原来是SDH网络配置的方向不同，模拟电视主路信号是从杭州到萧山，最后一站到余杭，不用再往下传了。所以当余杭和杭州之间光缆出错时，复用段不倒换，也不影响其他区县的模拟电视业务。数字电视主路是从杭州到余杭，最后一站是萧山。所以当余杭和杭州之间光缆出错时，复用段不倒换，就造成了其他所有区县的数字电视信号中断。

故障处理：到余杭站点，用1 550 nm光发机发射光功率，在杭州中心机房用光功率计测收到的光功率。一根一根地对光纤，待全部光纤对上号以后，将正确的尾纤接入相应SDH设备光盘，故障排除。

8 结束语

SDH传输技术在广播电视传输系统得到广泛应用。SDH光传输系统的复杂性，提高了设备运维人员的工作要求，增加了故障处理难度。运维工程师需要熟悉SDH基本原理，了解SDH的常用开销字节、告警、帧结构、逻辑功能块、单板硬件等，熟悉SDH的组网拓扑、保护属性、业务分配、运行状态，同时需要有严谨的工作态度和高度的责任心，做好现场数据采集，熟悉故障定位原则和处理方法，才能快速有效地排除SDH故障。随着广播电视数字化、网络化的发展，做好SDH传输系统的技术保障，必将有力推动广播电视事业的迅速发展。

[1]代红.浅谈SDH系统常见故障处理及维护方法[J].内蒙古科技与经济，2007（8）：297-298.

[2]王朋.SDH传输设备的维护和故障定位分析[J].中国有线电视，2006（2）：196.

[3]吕习良.SDH传输故障处理分析[J].通信世界，2008（9）：B25-B26.