波分系統(tǒng)中OTU ALS功能和光功率維護(hù)問題探討
波分系統(tǒng)中OTU ALS功能和光功率維護(hù)問題探討
汪令全 張暉
網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心
摘要：
結(jié)合網(wǎng)絡(luò)故障分析了增益鎖定型波分系統(tǒng)中OTU啟用ALS功能可能出現(xiàn)的問題，提出維護(hù)建議并討論了光功率優(yōu)化的重要性。
一．波分系統(tǒng)介紹
隨著通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，DWDM系統(tǒng)已得到了大量應(yīng)用，特別是在長(zhǎng)途骨干傳輸網(wǎng)中波分系統(tǒng)承載了絕大部分的業(yè)務(wù)，所以波分系統(tǒng)的維護(hù)也越來越重要。一個(gè)波分系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：
圖1
其中OA（光放大器）主要功能是將輸入的光進(jìn)行功率進(jìn)行放大以供長(zhǎng)距離傳輸，在波分系統(tǒng)中OA的增益鎖定非常重要，因?yàn)椴ǚ窒到y(tǒng)是一個(gè)多波長(zhǎng)的工作系統(tǒng)，當(dāng)某些波長(zhǎng)信號(hào)失去時(shí)，由于增益競(jìng)爭(zhēng)，其能量會(huì)轉(zhuǎn)移到那些未丟失的信號(hào)上，使其它波長(zhǎng)的功率變高。在接收端，由于電平的突然提高可能引起誤碼。在極限情況下，例如8路波長(zhǎng)中7路丟失時(shí)，所有的功率都集中到所剩的一路波長(zhǎng)上，功率可能會(huì)達(dá)到17dBm左右，這將帶來強(qiáng)烈的非線性或接收機(jī)接收功率過載，也會(huì)帶來大量誤碼。OA增益鎖定和不鎖定時(shí)性能的比較如圖2、圖3所示：
圖2增益不鎖定時(shí)光放大器掉波、上波增益變化圖
圖3增益鎖定時(shí)光放大器掉波、上波增益變化圖
實(shí)現(xiàn)OA增益鎖定有許多種技術(shù)，典型的有控制泵浦光源增益的方法。OA內(nèi)部的監(jiān)測(cè)電路通過監(jiān)測(cè)輸入和輸出功率的比值來控制泵浦源的輸出，當(dāng)輸入波長(zhǎng)某些信號(hào)丟失時(shí)，輸出功率和輸入功率的比值會(huì)增加，通過反饋電路，降低泵浦源的輸出功率，保持OA增益（輸出/輸入）不變。
另外還有飽和波長(zhǎng)的方法。在發(fā)送端，除了工作波長(zhǎng)外，系統(tǒng)還發(fā)送另一個(gè)波長(zhǎng)作為飽和波長(zhǎng)，在正常情況下，該波長(zhǎng)的輸出功率很小，當(dāng)線路的某些信號(hào)丟失時(shí)，飽和波長(zhǎng)的輸出功率會(huì)自動(dòng)增加，用以補(bǔ)償丟失的各波長(zhǎng)信號(hào)的能量。當(dāng)線路的多波長(zhǎng)信號(hào)恢復(fù)時(shí)，飽和波長(zhǎng)的`輸出功率會(huì)相應(yīng)減少。從而保持EDFA輸出功率和增益保持恒定。
光放大器實(shí)現(xiàn)增益鎖定后，當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度增大時(shí)相應(yīng)的輸出光功率也增大，但當(dāng)輸入光功率增大到一定值后就進(jìn)入了飽和區(qū)，此時(shí)輸出光功率將不會(huì)繼續(xù)按比例放大而是保持在一相對(duì)固定值，在飽和區(qū)內(nèi)放大器增益不再鎖定而是呈下降趨勢(shì)的，如圖4所示。
圖4
當(dāng)光纜中斷等情況造成輸入光信號(hào)丟失時(shí)，根據(jù)ITU G.664建議，為防止出現(xiàn)光浪涌要采用ALS(automatic laser shutdown)機(jī)制來保護(hù)光放大器。OTU（光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元）在波分系統(tǒng)中主要用來完成光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和光信號(hào)中繼再生，但有些設(shè)備的OTU也具備 ALS功能，如現(xiàn)網(wǎng)上的華為波分系統(tǒng)。 OTU的ALS功能可以通過網(wǎng)管設(shè)置為Enable/Disable，當(dāng)ALS功能打開時(shí)，OTU檢測(cè)到LOS（輸入信號(hào)丟失）時(shí)就會(huì)自動(dòng)啟用ALS，關(guān)閉激光器停止發(fā)光。
具備ALS功能的OTU有利于保護(hù)激光器，延長(zhǎng)其使用壽命，并有利于維護(hù)人員對(duì)激光器操作時(shí)的安全防護(hù)，但在波分系統(tǒng)維護(hù)中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，下面結(jié)合幾個(gè)典型故障來具體分析。
二．維護(hù)中發(fā)現(xiàn)的問題
1．引起線路光功率振蕩
1）故障現(xiàn)象
西南環(huán)波分系統(tǒng)在南寧至貴陽之間光纜中斷，南寧－貴陽之間業(yè)務(wù)會(huì)受影響，但同時(shí)卻導(dǎo)致了貴陽到成都的兩條2.5G IP電路中斷。西南環(huán)波分為增益鎖定型，該2.5G電路是開在同一10G波道的OCU（四路STM-16與單路STM-64轉(zhuǎn)換單元）端口上，在重慶站是通過背靠背的OCU直接串通到成都。波分系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D5所示：
圖5
告警查詢分析
通過分析網(wǎng)管上的告警記錄我們看到：在光纜中斷期間，貴陽站(重慶方向)OCU的10G波分口有MS-RDI和MS-REI告警；在重慶站(貴陽方向)OCU的10G波分口有B1EXC（B1誤碼越限）和BEFFEC_EXC（FEC糾錯(cuò)前誤碼越限）告警，而其2.5G客戶側(cè)端口報(bào)MS-RDI告警；在重慶站（成都方向）OCU的2.5G客戶側(cè)端口有MS-AIS告警；在成都站OCU的2.5G客戶側(cè)端口有MS-RDI告警。
由于在重慶站(貴陽方向)OCU的10G波分口有B1EXC，故向其客戶側(cè)下插MS-AIS，同時(shí)向貴陽站(重慶方向)OCU的10G波分口回告MS-RDI和MS-REI。重慶站（成都方向）OCU 2.5G端口收到上游發(fā)過來的MS-AIS信號(hào)后，下傳MS-AIS告警同時(shí)回告MS-RDI。最后成都站OCU的2.5G端口將上游傳過來的MS-AIS信號(hào)發(fā)給路由器POS口，路由器收到MS-AIS后，回告MS-RDI。所以這些告警傳遞機(jī)制都是正常合理的，關(guān)鍵問題是光纜中斷時(shí)重慶站(貴陽方向)OCU的10G波分口為什么會(huì)產(chǎn)生B1EXC？
3）故障分析
為查障我們采集了光纜中斷時(shí)波分系統(tǒng)該中繼段各站的光性能數(shù)據(jù)，分析后發(fā)現(xiàn)當(dāng)南寧至貴陽間光纜中斷時(shí)，由于西南環(huán)波分各波的0TU板均啟用了ALS功能，導(dǎo)致在貴陽站串通的波發(fā)生中斷。從理論上分析貴陽發(fā)至重慶方向主光通道光功率應(yīng)下降，但重慶收貴陽各波OTU板波分側(cè)收光功率卻都提高了3dB左右。
然后檢查貴陽至重慶段間各光放大站的光功率，發(fā)現(xiàn)趕水光放站光放大板的輸入光功率在光纜中斷后有3dB左右的下降，而輸出卻只略降0.2dB。進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)主要原因是該放大板的輸入光功率一直過高，當(dāng)前為0dBm，放大器已經(jīng)進(jìn)入飽和區(qū)（該單板的飽和區(qū)臨界值是-3dBm），進(jìn)而導(dǎo)致南寧至貴陽之間光纜中斷時(shí)，貴陽站串通的十幾個(gè)波道因ALS機(jī)制激光器自動(dòng)關(guān)閉，所以發(fā)往重慶方向的波數(shù)減少了十幾波，放大器發(fā)光功率也降低了3dB。但因趕水站光放大器一直工作在飽和區(qū)，趕水站輸入雖有降低但光放大器的增益卻相對(duì)提高了，所以重慶收趕水方向的輸入光功率幾乎沒有變化。
由于貴陽發(fā)重慶方向的波道數(shù)減少了十幾波，但總的光功率變化很小，所以每個(gè)單波道的功率值就相應(yīng)提高了。又因該故障波道在貴陽與重慶之間光纜中斷前光功率已是偏高，中斷后此波道光功率又提高了3dB，導(dǎo)致該波道出現(xiàn)非線性效應(yīng)引發(fā)B1EXC告警，最終導(dǎo)致此單板向客戶側(cè)下插了MS-AIS，引起貴陽到成都的兩條2.5G IP電路中斷。
通過調(diào)節(jié)趕水收貴陽方向的衰耗降低輸入光功率后故障消失。但只對(duì)局部光功率作調(diào)整可能會(huì)影響到其他站的光性能，所以還要對(duì)波分系統(tǒng)的光功率進(jìn)行全程優(yōu)化。
2．光線路信號(hào)丟失告警擴(kuò)散
圖6
一波分系統(tǒng)如圖6所示：D站是只作業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接串通的中繼站，當(dāng)B站和C站之間的光纜中斷時(shí)，通常我們?cè)诰W(wǎng)管上將看到A、B、C、D站報(bào)光線路LOS告警，這是因?yàn)楣夥糯笃鞯腁LS功能起作用后自動(dòng)關(guān)閉前后光端站(OTM)之間的光放大器，維護(hù)人員再結(jié)合OSC（光監(jiān)控信道）信號(hào)丟失等告警信息即可定位光纜中斷的段落。但若此波分系統(tǒng)的OTU都啟用了ALS功能，在網(wǎng)管上就會(huì)看到E、F、G等站也報(bào)光線路LOS告警，這是因?yàn)楣饫|中斷后D站的每個(gè)波OTU收C站方向LOS后都會(huì)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)向E站的光，所以E站的光放大器也會(huì)收到LOS，這樣LOS告警一直擴(kuò)散到有上下業(yè)務(wù)的光端站才中止。對(duì)于這種B－C之間的光纜故障引起A－G之間各站都出現(xiàn)光線路LOS告警，將會(huì)影響維護(hù)人員迅速定位故障段落，延長(zhǎng)障礙處理時(shí)間。
3．單波道丟失告警擴(kuò)散
圖7
一條北京至西安的電路路由如圖7所示：廣州－成都段承載在波分系統(tǒng)Ⅰ上，在成都站將該波道轉(zhuǎn)接到波分系統(tǒng)Ⅱ后傳到西安，系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ采用不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備。西安客戶申告其設(shè)備收MS-AIS告警，查看網(wǎng)管發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)Ⅱ該波道在成都轉(zhuǎn)接處OTU上有LOS告警，這時(shí)維護(hù)人員會(huì)很自然地想到障礙點(diǎn)出在成都轉(zhuǎn)接處，但成都處理后故障并沒有消失。經(jīng)過逐段測(cè)試，最后卻發(fā)現(xiàn)是由于廣州端客戶設(shè)備發(fā)光端口故障引起。因?yàn)橄到y(tǒng)Ⅰ上的OTU啟用了ALS功能，所以廣州波分收客戶側(cè)光信號(hào)LOS時(shí)，會(huì)一直往下傳遞LOS直到成都轉(zhuǎn)接處。對(duì)于這樣單波道的故障信息從廣州擴(kuò)散到成都，加上地域跨度大溝通協(xié)調(diào)不便，會(huì)直接影響到故障的及時(shí)處理。
三．維護(hù)建議
根據(jù)上述幾種故障現(xiàn)象和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為在現(xiàn)網(wǎng)中將OTU的ALS功能禁止有利于波分系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的維護(hù)，并能減少線路故障、波道調(diào)度、波道測(cè)試等操作所引起線路光功率的波動(dòng)，有利于波分系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
現(xiàn)在全國各地市政工程、道路施工、地質(zhì)災(zāi)害較多，所以光纜要經(jīng)常做割接，一條干線光纜多個(gè)段落多次割接后，其段落衰耗等性能指標(biāo)也將會(huì)同工程設(shè)計(jì)時(shí)有偏差，再加上光器件的老化，運(yùn)行環(huán)境的變化等因素都會(huì)影響到波分系統(tǒng)的光功率發(fā)生變化。因此在維護(hù)中定期檢查波分系統(tǒng)的光功率值是日常維護(hù)作業(yè)計(jì)劃的重要內(nèi)容之一，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)隱患，并且要加強(qiáng)干線系統(tǒng)的巡檢，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)整個(gè)波分系統(tǒng)的光功率進(jìn)行優(yōu)化，保持光功率均衡對(duì)波分系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。
四．參考文獻(xiàn)：
[1] Huawei,”O(jiān)ptiX BWS 320G 骨干DWDM光傳輸系統(tǒng) 手冊(cè)”
[2] Huawei,”課程 TC000003 WDM 原理”
[3] Nortel Networks,”O(jiān)PTera Long Haul 1600 Optical Line System NTP Library”
[4] 張成良,”光傳送網(wǎng)絡(luò)的安全和要求”
[5] ITU-T Rec.G.664，”O(jiān)ptical safety procedures and requirements for optical transport systems”
【波分系統(tǒng)中OTU ALS功能和光功率維護(hù)問題探討】相關(guān)文章：
1.電腦系統(tǒng)維護(hù)修復(fù)和硬盤常見問題
2.OA系統(tǒng)報(bào)表的功能和優(yōu)勢(shì)
5.網(wǎng)絡(luò)文學(xué)的功能和存在的問題