光纤传输通道故障分析与诊断

崔 磊，张明亮

江苏石油勘探局水电讯处网络技术中心，江苏 扬州 225261

0 引言

目前江苏油田数据传输系统常用的通信方式按传输介质可分为两大类，即无线通信方式和有线通信方式。其中无线通信方式包括数字微波、无线扩频。有线通信方式主要是光纤。全网除边远油区采用无线传输方式外，其他主干传输通道都采用光纤传输。随着油田的发展，传输通道的稳定性、可靠性以及连续性的要求也在不断提高，这就要求维护人员要在最短时间完成故障的分析、定位和排除，恢复电路畅通，确保油田通讯网的有序运行。

1 光纤传输通道的故障分类

1.1 光纤通信系统的组成

光纤通信系统的基本组成，包括数据源、电光转换器、光纤中继器、光电转换器、光缆几部分。电光（光电）转换器实现电信号到光信号的互换，光纤中继器用来延伸光纤的长度，降低信号的衰减，以实现长距离传输。

1.2 光纤传输通道故障的分类

1.2.1 光纤传输设备故障

目前油田网光纤传输设备主要使用的是光端机（SDH/PDH）和光纤收发器，设备主要故障分为以下几类:

1）设备掉电，导致无法完成电光或光电转换，光信号无法发出和接收；

2）温度和其他环境因素影响光传输设备的电光输出特性，导致光信号传输失真；

3）网络条件差，大量ARP病毒，超出设备端口转发能力，导致设备端口吊死；

4）光端机的单板故障，包括线路板、2M板、时钟板、交叉板、主控板等器件损坏或板件接触不良。

1.2.2 光纤传输线路故障

光纤传输的线路故障主要是由于光纤线路传输损耗过大造成的，引起传输损耗主要有接续损耗和非接续损耗两类。

1）接续损耗主要包括:光纤本征因素造成的固有损耗、非本征因素造成的熔接损耗以及活动接头损耗3种；

2）非接续损耗主要包括:弯曲造成的辐射损耗和施工因素及应用环境造成的损耗。

2 光纤传输通道故障定位原则和方法

2.1 技术人员须全面掌握故障站点各方面的情况

1）光缆线路情况:包括光缆的长度、芯数、接头、尾纤型号及光纤的衰耗值、备纤等各方面的情况。

2）设备情况:主要包括设备的型号、配置情况、接口情况、面板上各种告警灯和指示灯的显示情况及组网情况; 光端机的各种测试指标，如∶ 收发送光功率、设备供电电源情况、ODF 架、DDF 架的应用情况。

3）仪表、工具情况:光功率计、光时域反射仪( OTDR) 、红外光源等。熟练掌握这些仪表的功能及使用方法。

2.2 故障定位的原则和方法

2.2.1 故障定位的原则

先设备，后线路:先排除设备故障的可能因素，如电源、端口吊死、板件问题；先活动接头，后光缆线路:准确定位出是否是尾纤、耦合器等连接件的问题；先支路，后干路:因为光纤传输通道往往由支路跳接到主干线路上，先判断出是支路衰减损耗过大，还是主干线路的问题。

2.2.2 故障定位的常用方法

首先判断故障起因是设备还是光缆自身的问题。维护人员可使用备用设备、咨询值班人员、更换备用跳线纤芯、为设备做硬件环、检查该段其它设备的运行情况等方法为自己的判断提供依据。如果问题出在设备上，只需更换设备或板件，并将故障设备卸下检查和维修即可；若问题出在光缆本身，则需进行使用OTDR设备来准确定位线路的故障点。

3 江苏油田供应处光纤传输通道丢包故障处理案例

2011年某日，调度室接到局信息中心故障申报电话，扬州石油城基地中心机房到供应处机房光传输通道丢包严重，影响该处信息网的畅通及视频会议召开。

3.1 技术人员准备

技术人员接到故障申报电话后，立刻投入到抢修前的准备工作中，经技术员查阅技术资料以及询问当日值班员后确认:

1）光缆的长度3.75km，租用运营商2芯单模光缆，其中一芯经过波分复用，1310nm接入光端机，尾纤型号为SC，1550nm接入电视台设备，电视信号有轻微雪花现象;

2）设备使用的是讯风BX120EN的光端机、4E1+4X10/100Base T 、光接口为FC、接口情况、尾纤是由ODF 配线架接入，光端机上2M为语音信号，电话正常。结构示意图如下:

3）准备仪表、工具包括∶ 光功率计、光时域反射仪(OTDR) 、红外光源、2M头、电烙铁、备纤FC-FC、FC-SC、FC耦合器、SC耦合器等。

3.2 故障定位及故障修复

维护人员分成两组，一组到供应处机房，一组到石油城基地中心机房，两组人员按照故障定位原则同时开始进行故障点。

3.2.1 设备检查

首先检查光端机的运行情况，电源正常，无告警指示灯亮；接着，两端通过光端机以太网口接上笔记本，两端对ping，发现丢包率达到了40%。初步判断是以太网口堵塞，重启光端机后，故障现象没有消除；然后对两端光端机进行自环，光路正常；使用光功率计测试两端光端机的发射功率，分别为-7dbm、-6.5dbm，符合光端机技术要求（光发射功率-3dbm～-12dbm），初步排除光端机故障。

3.2.2 线路检测及修复

首先分别测试两端光端机光口IN端的接收功率，中心机房端测得2号纤光接收功率－18dBm；供应处机房端测得1号纤光接收功率－37dBm；初步判断经过波分复用的1号纤有问题，将波分复用设备甩开，直接将这两芯接入光端机的光口，再测1号纤与2号纤的光接收功率，分别为-36dbm、-18dbm，考虑波分复用的衰耗后，发现1号纤光接收功率过小，不满足光端机的光接受灵敏度的技术要求，可以判断经过波分复用的1号纤存在线路故障。

使用OTDR分别测量1、2号纤，如下示意图。

该图说明2号纤是一个正常的波形，而1号纤的波形在C点处有负向阶跃信号，光信号以低功率继续传输，即使光端机接收到光信号，但低于正常值。经过线路检查，从中心机房至供应处机房光缆1956m处有一个接头盒，打开接头盒后，发现施工时接头盒的防水没有做好，下雨进水，导致光纤产生氢损。

故障点找到后，经过重新熔接，故障排除，电路恢复正常。

4 结论

综上所述，光纤传输通道发生故障后，准确定位故障点十分重要，应当先判断是设备故障还是线路故障。如果是设备故障，可以采用环回分析、替换、更改配置等方法来排除故障；如果是线路故障，可以采用连接件替换、仪表测试等方法来定位故障点，并采取相应措施来排除故障。另外，随着江苏油田业务范围的不断拓展，光纤传输通道的接入点也不断增多，各类故障也随之出现。这就要求维护人员做好详实的资料记录，熟练掌握仪器仪表的使用要点，灵活运用故障定位的方法，不断提高对光纤传输通道故障的分析判断能力，缩短故障历时，确保江苏油田传输通道的稳定性和连续性。

[1]廖子熙.SDH光传输系统故障分析处理探讨.信息通信.

[2]敖平.浅谈光缆线路的维护与故障排除.信息系统工程.

[3]史英.光纤线路设备故障分析与维护措施.甘肃科技.

[4]冯宪慧.OTDR在光纤光缆测试中的应用.天津科技.