宽带接入网无源故障的主动发现和定位研究

蔡林峰 戴斌 王亮 中国电信股份有限公司江西分公司云网支撑事业部 南昌市 0029

万宏谋2 中国电信股份有限公司江西分公司云网运营部 南昌市 330029

1 问题描述

传统宽带故障的监控定位，基于宽带PON网管实现，定位最小颗粒是宽带接入设备的端口--PON口，但每个PON口通常接无源分光器OBD 4-8个，每个OBD可接入4-8个用户，即一个PON口下有16-64个用户。其中单个OBD的故障或OBD的光路故障，在PON口上并不产生告警，网管无法监控定位。实际上，OBD故障（含连接它的主光路）占宽带片障的比例比较大（约47%），对客户感知影响大。基于PON网管监控的宽带故障定位，颗粒大，在以3个用户宽带同源故障即为片障的监测方面，存在较多的遗漏。

2 解决过程

通过对所有单个宽带、ITV用户的申告信息的实时AI分析处理，实现OBD颗粒级别的故障主动发现，要求实现宽带故障主动发现精度达到3个用户的级别。步骤如下：

采用对所有单个光宽带ONU（光猫）的掉线信息的实时数据分析处理，实现了分光器故障主动发现，宽带3个用户以上的片障主动发现率提升到了95%。

2.1 故障发现

“片障”，是指影响3个及以上用户的网络故障，因为颗粒细，数量庞大（每月150万次）。其中有源故障部分（PON口及以上部分），系统通过将PON网管、IP网管告警信息与资源系统用户信息关联，可实时分析设备告警影响的用户情况，生成用户片障单，进行故障管控处理。

对于宽带无源部分（PON口以下）的二级分光故障，通过ONU状态关联分析，对同时超3个用户ONU断纤、PON口无用户在线、PON口下不在线用户超阈值、PON口下同时申告用户超阈值进行分析及片障发现，实现对宽带片障影响的用户、关联的申告用户、未关联宽带片障的潜在申告用户进行监控，主动处理故障。如图1所示。

图1 无源片障分析流程

实现原理：①系统实时监控处理PON网管中所有ONU离线告警数据，在排除PON设备、板卡级别的情形、排除PON口告警的情形（主光路中断）；②对剩余的掉线ONU进行大数据实时聚类：是否在同一个二级分光器内，有3个ONU同时断线。如是，查询该二级分光器下ONU在线状态，如果是断纤（LOS），则判该二级分光器光纤断；③生成告警，并在告警系统中关联资源系统该二级分OBD ID，派故障单给服保系统进行故障处理。系统实现原理如图2所示。

图2 宽带二级分光故障数据分析处理流程

2.2 故障恢复

判定为二级分光故障后，系统轮询监测AAA平台上故障用户的上线状态（是否上网在线），结合现场修障人员通过APP反馈的修复状态，如该二级分光下的ONU有用户上线，则认为该二级分光段故障恢复，释放故障状态，解除跟踪。

2.3 判别依据

在随机事例中，有一类现象，只产生两种互斥的结果，如某种化验结果的阳性与阴性，接触某传染源的感染与未感染等。这种随机事件是只具有两种互斥结果的离散型随机事件，称为二项分类变量（Dichotomous Variable）的离散型随机事件。它的发生概率，可以由二项分布（Binomial Distribution）对这类随机事件的规律性进行描述。

一般地，如果随机变量服从二项分布，n次试验中正好得到k次成功的概率由二项分布计算公式给出：

宽带接入网二级无源分光器的故障状态，只有两种随机状态，要么是中断，要么不中断。扣除割接、电源故障引起的中断情况以后，线路中断、分光器老化引起的故障是随机发生的，因此满足二项分布。

实际中OBD上用户关联（即OBD-ONU关联）的准确率为68%，当3个ONU故障聚类到同一OBD，同时发生中断，则该OBD发生故障的概率为：

如上所述，根据同一OBD以下的3个ONU同时断线，则可判定属于该二级分光故障的准确率为96.7%。

将OBD无源片障定义到（10秒-60秒之间均可）一分钟内同PON口下ONU同时断纤大于3且PON设备本身无故障告警，则判断为二级分光故障以后。系统调取网络资源系统数据，建立网络拓扑结构图，进行OBD可视化展现，便于现场的定位处理，如图3所示。

图3 定位到PON以下的二级分光单元

3 实施效果

为提升片障主动发现，将智能片障分析的触发提前到用户申告之前，进一步开展无源片障主动分析工作，通过对天翼网关掉线、告警，通过PON口、时间段等进行聚类、触发同时掉线分析，进行片障预警，抢在用户申告前触发片障预警信息，进行申告拦截，发起主动维护。比申告触发的片障分析量提升80%，完整率95%以上。显著减少了客服10000号的宽带、ITV用户的申告和投诉数量（全省由每月23.5万次减少为14.5万次，下降38%）。

客服系统片障自助拦截量，从每月的2124次，增长每月17529次，增幅达8.6倍，说明大量宽带用户申告时故障已经在处理当中，先于用户发现故障，大大缩短了业务中断时长，提升了客户感知。图4是宽带无源故障定位功能上线后的申告拦截量增长情况，图5是宽带无源故障主动发现量的占比情况。

图4 系统月均片障拦截数量

图5 无源片障拦截数量对比

4 结束语

关于宽带的无源故障定位，武汉邮科院提出了一种部署OBD以下的光分支检测信号，进行物理检测的方法（专利《一种无源光接入网络中支路故障定位的装置和方法》2018年——CN105577458A），这种方法硬件成本高；华为提出一种终端设备掉电或者正常关电时，判断是设备故障还是线路故障的方法（专利《一种无源光网络的故障定位方法及系统》2010年——CN101345581A），这种方式可实现PON口级别的故障定位，不能进行PON口以下的二级OBD无源故障定位。本文基于数据分析的方法具有成本低、准确率高的优点。