珠海空管站光传输系统分析与维护研究

2019-12-30民航珠海空管站

民航管理 2019年9期

□ 民航珠海空管站黎磊/文

随着民航通信网传输、交换、处理的信息量增大，向数字化、综合化、智能化发展，传统的PDH传输系统已不能适应现代通信发展的要求，逐渐被SDH所取代。SDH是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的、标准化数字信号的等级结构。SDH的主要优势接口规范，同步复用，运行维护管理（OAM）功能强大，互联互通兼容性好。基于SDH的网络平台可以同时实现TDM、以太网、ATM等业务的接入、处理和传送，并提供统一网管服务。同时，SDH对网络节点接口进行了统一的规范，包括数字速率等级、帧结构、复用方法、线路接口、监控管理等。SDH设备容易实现多厂家互连，在同一网络中可以使用不同厂家的设备进行组网，体现了横向兼容性。对老体制PDH设备的可接入性，对MSTP/ASON新技术的可在线升级特点，体现了SDH设备的纵向兼容性。

光纤通信的技术分析

（一）技术特点

光纤通信以光作为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信的目的。光传输材料大多具有良好的绝缘性能且使用寿命较长，通信容量大（一根光纤同时传输24万话路），中继距离长（具有极低的衰耗系数，中继距离可达数百公里以上），保密性能好，抗干扰能力强（光波只在芯区进行传输），便于施工和维护。

（二）工作原理

数字光纤通信系统的基本组成包括光发送机、光接收机与光纤。发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，输出发出携带信息的光波。光波经光纤传输后到达接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。

1.光纤与光缆

光纤呈圆柱形，由纤芯、包层与涂层三大部分组成。光线路信号在光纤上传送的波长有850 nm、1310 nm、1550 nm。850 nm窗口只用于多模传输，1310 nm和1550 n m窗口用于单模传输。光缆为光纤提供可靠的机械保护，使之适应外部的使用环境，并确保在敷设与使用中光缆的光纤具有可靠的传输性能。光缆虽有一定的强度和抗张力，但无法经受过大的侧压力与拉伸力。光缆在短期内可接触水，当时间过长会增加光纤的衰耗。

2.光源器件

光纤通信对光源器件的要求有：发射光波长适中（0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm附近）、发射光功率足够大（指入纤光功率）、温度特性好（光源器件的发光波长与发射光功率易随温度变化，在较高温度下其性能容易劣化）、发光谱谱线宽度较窄（谱线宽度应小于2 nm。谱线过宽，会增大光纤色散，减少光纤的传输容量与传输距离）、工作寿命长（光源器件寿命的终结是指其发光功率降低到初始值的一半或者其阈值电流增大到其初始值的二倍以上）、体积小、重量轻。

3.光发送机的主要技术指标

（1）平均发送光功率

指在发送“0”、“1”码等概率调制的情况下，光发送机输出的光功率值，单位为dBm。

（2）-20 dB谱宽

光发送机中光源器件的谱线宽度，一般用-20 d B谱宽衡量，即指从中心波长的最大幅度下降到百分之（-20 dB）时两点间的宽度。

（3）光源器件的寿命

（4）消光比E X

“1”码光脉冲功率与“0”码光脉冲功率之比。光发送机的消光比一般要求大于8.2 dB，但并非越大越好，否则会引起"啁啾声"。

4.光接收机的主要技术指标

（1）光接收机灵敏度

在保证规定的误码率条件下（如BER＝1×10-10），光接收机所需要的最小光功率值，一般以dBm为单位。灵敏度是光接收机一项重要的技术指标，灵敏度与光发送机的发光功率、光纤的衰耗系数决定了光纤通信的中继距离。

（2）光接收机过载光功率

在保证规定的误码率条件下（如BER＝1×10-10），光接收机所允许的最大光功率值，以dBm为单位。

（3）动态范围

过载光功率与灵敏度之差，动态范围一般在20 d B以上。

SDH 基本原理

（一）SDH信号帧结构和复用步骤

SDH帧大体可分为三个部分：（1）信息净负荷（payload）是STM-N传送各种用户信息码块的地方，在STM-N帧结构中存放。（2）段开销（SOH）是为了保证信息净负荷正常传送所必须附加的网络运行、管理和维护（OAM）字节。段开销又分为再生段开销（RSOH）和复用段开销（MSOH），可分别对相应的段层进行监控。（3）管理单元指针（AUPTR）是用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧内准确位置的指示符，以便接收端能根据指示符的值（指针值）准确分离信息净负荷。指针有高、低阶之分，高阶指针是AU-PTR，低阶指针是TU-PTR（支路单元指针），TU-PTR的作用类似于AU-PTR，其信息负荷更小。

STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围为1，4，16，64……。表示此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行。SDH信号帧传输的原则是，帧结构中的字节（8 bit）从左到右，从上到下一个字节一个字节（一个比特一个比特）的传输，传完一行再传下一行，传完一帧再传下一帧。

（二）开销和指针

开销的功能是完成对SDH信号提供层层细化的监控管理功能，监控的分类可分为段层监控、通道层监控。段层监控又分为再生段层监控和复用段层监控，通道层监控分为高阶通道层和低阶通道层的监控。由此实现了对STM-N层层细化的监控。例如对2.5 G系统的监控，再生段开销对整个STM-16信号监控，复用段开销细化到其中16个STM-1的任一个进行监控，高阶通道开销再将其细化成对每个STM-1中V C 4的监控，低阶通道开销又将对VC4的监控细化为对其中63个VC12的任一个进行监控，由此实现了从对2.5 Gbit/s级别到2 Mbit/s级别的多级监控手段。

指针的作用就是定位，指示VC-n在相应的A U或T U帧的起点位置。通过定位使收端能正确地从STM-N中拆离出相应的V C，进而通过拆V C、C的包封分离出PDH等低速信号，也就是说实现从STM-N信号中直接下低速支路信号的功能。当网络处于同步工作状态时，指针用来进行同步信号间的相位校准。当网络失去同步时，指针用作频率和相位校准。当网络处于异步工作时，指针用作频率跟踪校准。指针还可用来容纳网络中的频率抖动和漂移。

珠海空管站光传输现状

珠海空管站通信枢纽室传输系统于2014年7月开始安装，主要用于拦浪山雷达站与航管楼之间甚高频、雷达业务的传输。雷达站与航管楼之间的传输采用光纤传输和微波传输双链路保障，2个雷达站组成1个光传输容量为16个E1的链路网、1个微波传输容量为16个E1的链路网、1个FA36接入业务容量为8通道VHF、4通道雷达、2通道以太网及2通道电话的业务网。传输设备采用华为公司METRO1000设备及汉信通信公司PDH设备、业务接入采用杭州新华三公司FA 36-II-60设备进行组网。

珠海空管站光传输常见故障分析与处理

（一）常见告警

SDH信号的帧结构中定义了丰富的、包含系统告警和性能信息的开销字节。因此，当SDH系统发生故障时，一般会伴随有大量的告警和性能事件信息，通过对这些信息的分析，可大概判断出所发生故障的类型和位置。获取告警和性能事件信息的方式有以下两种：（一）通过传输设备机柜和单板运行灯、告警灯的状态，了解设备当前的运行状况。但由于指示灯只能反映出设备的当前状态和告警级别，并不能给出详尽的信息，此种方法适用于没有网管的现场维护人员配合网管工程师处理故障时使用。（二）通过网管查询传输系统查询当前或历史发生的告警和性能事件数据。此种方法能够全面准确的获取设备的故障信息，如当前存在哪些告警，上报告警的单板有哪些，告警发生时间，历史告警，性能事件具体数值等。

告警级别用于标识一条告警的严重程度和重要性、紧迫性，按严重程度递减的顺序可以将告警分为以下四个级别：紧急告警、主要告警、次要告警、提示告警。默认情况下，网管用红色表示紧急告警，用橙色表示主要告警，用黄色表示次要告警，用紫色表示提示告警。用户可以自己定义不同级别告警的颜色。

1.R_LOS（线路接收侧信号丢失）和R_LOF（线路接收侧帧丢失）。

R_LOS或R_LOF告警产生后，将向下游信号结构中下插AIS信号，业务可能会中断（当在网络处于无保护状态下，业务中断）。产生该告警后，如果两站之间仍然有光纤连接且单板激光器没有关闭的情况下，系统会自动向发端站点回告MS_RDI，通过告警同步操作，发端站点上报MS_RDI 告警。

2.T_ALOS（E1/T1接口模拟信号丢失）和TU_AIS（TU告警指示）。

T_ALOS告警表示E1或T1接口模拟信号丢失。此类告警多发生在PQ1/PD1等单板，该告警会造成PDH业务中断。TU_AIST告警表示单板检测出TU指针全“1”。此类告警多发生在PQ1/PD1等板，该告警会造成单板通道上的业务中断。

3.PS

当业务发生倒换，实现业务保护功能时，PS告警出现在支路板上。该告警出现，说明业务已进行保护倒换，业务不受影响。

4.SNCP倒换

当该异常事件发生时，说明对应SNCP业务已发生保护倒换，业务不受影响。

（二）环回

一般在定位线路故障时，需用到环回手段。环回包括SDH接口环回和PDH接口环回。

SDH接口环回分为内环回和外环回，SDH接口外环回表示网元接收到的SDH业务在SDH接口被返回，外环回可用于判断外部纤缆连接和SDH接口是否正常。SDH接口内环回表示网元发送的SDH业务在SDH接口被返回到交叉板，内环回可用于判断交叉板及SDH板业务处理模块是否正常。

PDH接口环回分为内环回和外环回。PDH接口外环回表示网元接收到的PDH业务在PDH接口被返回，外环回可用于判断外部纤缆连接和PDH接口是否正常。SDH接口内环回表示网元发送的SDH业务在SDH接口被返回到交叉板，内环回可用于判断交叉板及SDH板业务处理模块是否正常。注意，环回会中断该接口的业务，环回操作只能用于故障定位，故障排除后必须清除该接口的环回设置。

（三）故障处理方法

光传送网络是由光传输设备及其之间的光纤组成，网络中绝大部分的故障是由于网络中某些网元或者某段光纤的故障引起的，因此如何将故障点定位到某一个特定区域的单个网元是故障定位的关键，也就是将故障准确定位到单站。另外，通常各站点之间的距离较远，一般几十，甚至上百公里。在将故障定位到单站之前，盲目的怀疑这个站或那个站有问题是没有意义的，只会浪费宝贵的时间。

绝大多数情况下单站中的某些单板失效或者故障会导致整个网络出现故障，所以在将故障定位到单站后，如何进一步定位故障点，整个过程可以遵循如下原则。

1.先定位外部，后定位传输。在定位故障时，应先排除外部的可能因素，如光纤断裂，对接设备故障或电源问题等。先定位单站，后定位单板。在定位故障时，首先要尽可能准确地定位出是哪个站的问题，然后再定位到具体故障单板。

2.先高速部分，后低速部分。从告警信号流中可以看出，高速信号的告警常常会引起低速信号的告警；因此在故障定位时，应先排除高速部分的故障。

3.先分析高级别告警，后分析低级别告警。

在分析告警时，应首先分析高级别的告警，如紧急告警、主要告警；然后再分析低级别的告警，如次要告警和提示告警。此条原则可以同“先高速部分，后低速部分“配合使用，在故障处理过程中先处理线路的高级别告警，再处理线路的低级别告警，然后查询支路是否还有告警上报，若仍有告警，再按照先高级后低级的原则去分析支路的告警。

这三条故障处理的原则在使用顺序上并不是一成不变的，可以根据实际网络灵活应用。