【移动4G光网络传输设备的配置和维护7700字（论文）】

移动4G光网络传输设备的配置和维护目录1.前言 12.光网络接入概述 22.1光接入网基本结构 22.1光接入网的分类 22.1.1有源光网络(AON) 22.1.2PON技术 22.1.3SDH 23.移动4G光网络传输设备的配置 33.1实验原理 33.2实验装置 43.3TDM-PON中的配置 43.3.1传输信号的特性 43.3.2信号提取方法 43.3.3结果分析 54.移动4G光网络传输设备维护 64.1应掌握的情况 64.2维护工作的分类及内容 64.2.1日常例行维护 64.2.2周期性例行维护 64.2.3突发性维护 64.3常见问题及处理 64.2.1误码 64.2.2业务问题 64.2.3无法登录部分网元 74.3SDH维护 74.3.1SDH维护与故障处理 74.3.2SDH传输系统故障处理原则 75.总结 8参考文献 9摘要：光纤通信系统因其高传输速率和大传输容量的特点，长期以来都是各界学者们的主要研究内容。随着光网络的迅速发展，光纤通信的大范围使用，大量的人开始依靠于该网络系统。但是，随着光纤通信链路的大规模铺设，一旦在通信的传输进行中光纤链路出现问题，会造成的很大的经济损失。因而，能够实时地诊断并且定位出传输链路中的问题出现的位置，从而保证网络系统传输的正常进行，长期以来都是光通信领域被关注的热点内容。本文主要针对TDM-PON光通信网络提出了一种低成本的、可实现在线检测的，TDM-PON光纤故障点诊断的新方法。曲线上峰值的位置，以及大小都携带着光纤反射点的信息，根据这些信息再结合相关法检测技术便可诊断出故障的位置。关键词：TDM-PON网络，SDH，设备维护1.前言近年来，数据传输业务的发展十分迅速，随着网络的发展，光纤通讯[1-凭着其自身的通信容量大、传输质量好、传输稳定、不受电磁的影响、保密性强等优良的性质，正在一步步地取代之前的使用铜线、或同轴电缆，实现通信业务的传输方式，据有关数据显示，目前我国己经进入全面发展光纤传输的时代。光接入网中光纤出现故障时能否将其及时的处理好，与他带来的影响联系颇为紧密，修复故障所花费的时间越少，导致的损失也会越小。而能否及时的修复网络中的故障，不仅与发现故障所花费的时间长短有关，是否可以准确的定位故障的位置、进行维修的工作人员修复的时候操作是否熟练等等，各方面的因素都至关重要。工作人员的修复水平，可以经过训练来提高，然而，如果故障的所在不能够精准地找出，即使工作人员的操作水平再熟练，也需要进行大范围的检测，这将浪费大量的人力物力，修复故障的时间也将更长。因此，准确的、实时的定位出故障所在，不仅可以减少修复所用的时间，还可以降低成本。为了贯彻落实“宽带中国”战略，实现由混合型网络向全光网络的演进，进一步提升网络质量和资源效益，集团企业全面启动网络光纤化改造工作；工程建设既要考虑基础资源利旧，又要考虑各场景的建设方式，还要考虑整体端口造价控制、OLT节点的下沉等问题。工程设计极其复杂困难，宽带接入网方案制定过程中，采用FTTH无源光缆网络技术组网，降低能源消耗，设计中根据实际用户需求进行设备配置，避免配置过大造成能源浪费，本项目建成投产后，将宣告铜缆通信时代的全面结束，实现光纤全域覆盖，实现全光缆的目标，从此正式步入全光网络通信期，为向“互联网+”转型奠定坚实基础，而提供的业务也必然从单一走向多元、从GSM转向IP、从个人通信转向宽带化的业务时代。2.光网络接入概述2.1光接入网基本结构在以互联网为代表的，通信领域迅猛发展的时代，由于市场的需求，光接入网的形式也渐渐增多，不同的技术缓缓而出。光纤接入网，即借用光纤来完成通讯双方之间数据的传输。光接入网在进行数据传送时，主要是通过光线路终端(OLT，OpticalLineTerminal)和业务节点相连，再通过光网络单元(ONU，OpticalNetworkUnit)与用户进行连接，以此实现信息的传输。在光接入网中，完成数据传送时，信号借助光纤从OLT发出，然后在远程节点进行分配，再传送到每个ONU，同样的，信号用户端的信号也可以通过该路径传回到终端，以此实现它们之间的相互通讯。接入设备不仅能够构成各式各样的，网络拓扑结构，还可以实现本地维护工作，远程集中监控工作透明的光络协定，构成可以实现通讯维护功能和管理功能的网络。该系统在传输时，借助然后借助与之相对应的网归到网管中心，然后进行统一的管理。2.1光接入网的分类2.1.1有源光网络(AON)有源光网络，顾名思义，即实现通信工作的设施中，从网络终端传输到用户侧，信息的传输除了通过光纤外，还需借助有源器件来实现，有源器件有激光器、光收发模块、以及光纤放大器等等。有源光接入网又可以分为两种，一种是在SDH基础上实现光网络的信息传输，另一种则是基于PDH（PlesiochronousDigitalHierarchy）来完成光接入网的通信工作有源光网络没有出现之前是一到多的点对点通讯形式，作为光接入网的其中一种，在无源光网凭借其大容量、远距离、低成本的传输特质，被各大运营商广泛使用。2.1.2PON技术PON(无源光网络)是指在进行信号传输时，通讯双方之间的传输设施不使用一个有源器件，给出了PON的基本机构。PON一般通过控制中心的OLT，用户端的ONU，还有光分配器(ODN)三个结构形成。其中，其中的ODN部分中包含光纤、以及分光器，或者是耦合器，用来实现OLT与众多ONU之间的连接。2.1.3SDH全称是同步光网络，该技术实际上是对PDH的一次改革。PDH中，任何网络节点，在接入或接出低速的数据信息时，都要在该节点上进行互连、改变编码方案及速率、固定时长、对信号进行加密、解密等操作。但是PDH仅仅对电接口进行了明确的规定并没统一线路系统以及光接口。SDH的出现，使系统在进行信号传播时，可提供其物理过程的同时，还可以对所传输数据实行处理、监控操作。SDH的特点：提供的网络，在传输业务时非常可靠、而且较为理想；SDH本身的灵活性高。但是，光纤通讯技术在成本方面有很高的要求，以及通讯网络的传输环境恶劣消耗方面要低，使得应用于该网络中的SDH技术，它的紧凑度必须很高，但是花费和消耗方面要低。3.移动4G光网络传输设备的配置TDM-PON系统是一种一点到多点的通讯方式，凭借这个优点它在光接入网中，尤其是光纤到户领域被大范围的使用。该技术的实现，使得一整栋大楼的所有住户可能仅需要一根距离长点的光纤便可以完成其快速的通讯传输。由于“大数据”的出现，以及TDM-PON自身成本的优势，使得此技术渐渐成为了全球光接入网技术的主要部署方式。“宽带中国”策略的出现，提高了各大运营商对光接入网的重视度，全面加速了我国光接入网技术的发展，而TDM-PON正是我国的主要布网技术。在当今网络为主导的地位的时代，人类依赖于光纤通信完成信息的输送，如果时分复用无源光网络系统在工作时出现故障，将会导致用户数量的丢失，影响用户的网络使用，影响各大行业的发展，致使光网络中光纤故障的解决变得非常必要。因此，实时地诊断并定位出通信网络中的光纤的故障位置，以维护光通信网络的正常运转成为了该领域内主要的研究课题。而TDM-PON作为主要的布网技术，其系统中的故障监测也更受关注。通信信号相关探测法作为一种低成本、高精度的光纤链路故障检测方法，我们对其在TDM-PON网络中的应用做了详细的研究说明，本章通过实验操作，证明了该方案在TDM-PON中是可行的，并成功实现了TDM-PON网络中故障的在线实时诊断与定位。3.1实验原理通讯开始以后，控制中心的光端机OLT中输出的信号经过一个耦合器后，被分为探测信号与参考信号两部分。耦合器小比例端口输出的部分作为参考信号，通过一个光电探测器接收，光信号被转换成为电信号后输入到示波器；耦合器另外的绝大部分信号作为探测光，经过一个环形器然后进入一段单模光纤，探测信号在待测光纤中继续传输，当传输的过程中遇到故障点时，探测信号便会产生后向传输的瑞利散射及菲涅尔反射信号，这部分散(反)射信号便会经由环形器的另一端进入另一只同等型号的光电探测器，被其转换为电信号，与参考信号一同进入示波器。最后对两组数据进行采集存储，将采集到的参考与回波信号做后续的互相关运算，通过分析他们的互相关曲线峰值，从而诊断故障所在。图3.1实验原理3.2实验装置实验中，我们所使用的光端机(OLT)为中兴公司生产的zaxloc22o，该型号的设备支持的上下行传输比特率为1.25Gbit/s；另外，此设备还支持单纤双向传输方式，在此种工作模式下它的上行传输的中心波长是1310nm，下行传输的中心波长时1490nm，该设备全方位支持FFTx的各种应用场景与业务布放，可以支持TDM-PON系统，实验中的通信信号便是由此设备发出。接收回波信号与参考信号的两个性能同等的光电探测器，为北京康冠公司的KG-PT-l0G-A的lOGbps高速光电探测模块，该探测器的光谱范围为1100-1650nm，饱和光功率为1dBm。数据采集使用的示波器为Lecory公司生产的，具有6G带宽，40GS/s采样率，型号为SDA806zi-A路中同时进行上行传输与下行传输。因此在使用该装置进行实验时，不仅在上行传输中出现故障时可以检测出，下行传输过程中出现故障，同样可以检测出。3.3TDM-PON中的配置3.3.1传输信号的特性根据上面的检测的基本原理，我们先对TDM-PON光网络系统中的光纤单故障事件进行了检测。具体操作如下：基于图3-1，然后在环形器后面接入一段约长10km的单模光纤，将光纤接入用户端(ONU)，松动光纤与ONU之间的接头，以模拟光纤链路中故障的发生。最后将示波器的采样率设为1OGS/s，对两组信号进行采集，具体装置如图3-2所示。图3.2检测装置图3.3.2信号提取方法将两组信号采集存储以后，我们对采集到的参考信号与回波信号进行了互相关运算，从图中可以明显的看到，在10.13km相对应的地方有一个最高峰值，但是峰值附近还有许多的旁瓣，这些旁瓣就是信号中周期部分作用的结果。为了避免这些周期信号所产生的的旁瓣影响测量结果的准确性，必须将两组信号中的周期部分剔除。通过对采集到的数据的时间序列以及自相关曲线的观察，我们注意到由于通信网络中传输的周期信号都是网络传输信号的管理、开销等信息导致的，因而他们的周期都是相同的。其次，根据函数的相关性原理，我们得知如果做互相关的两组信号没有任何的相似性，那么他们的相关曲线是无规则的、没有明显的特征；而两组信号具有相似的形状或周期时，他们的互相关曲线是对称的、有规则的。根据这些信息，我们对采集的信号做了互相关运算，从而能找出信号中周期的部分，进而将其剔除，剩余的信号便是随机的，我们实验需要的。因此，我们在实验前预先抽出一定长度的周期信号，然后将故障检测中采集到的数据按抽出信号长度等分，分别与预先存的周期信号做互相关运算，观察每次运算结果，然后将周期部分剔除。为了很好的理解随机信号的提取过程，下面我们将具体步骤进行详细的介绍。步骤一：对检测过程中采集到的参考信号做自相关运算，观察曲线的峰值之间的间隔，得到周期信号的周期为T；步骤二：选取长度为L(选取的长度要保证在做互相关时，结果清晰，在实验中我们选取了1000个点作为参考)的一段周期信号，将其存储；步骤三：将采集到的参考信号按照L为长度分为若干等分，这些数据全部与长度为L的周期信号做互相关运算；步骤四：观察上一步得到的互相关曲线结果，如果出现的结果如图3-3(a)中所示，两边关于中间对称，则此组数据为周期信号；如果得到的结果是图3-3(b)所示，无规则的、不对称的，则该组数据为随机的。观察全部的互相关曲线结果，将结果为周期信号的数据记录并剔除，则剩余的数据组均为随机的。图3.3步骤四示意图3.3.3结果分析用网络中传输的信号作为探测光对TDM-PON系统中的单故障进行检测，测试结果如上所述，通过分析互相关曲线，我们得知故障发生在10.13km处。而我们在实验的过程中将10km光纤与ONU之间的接头松动，此处确实发生了故障。由此可见通过数据分析得到的结果与实际的结果是相符的，因此本文所提出的方案在检测TDM-PON的单故障时是可行的。值得注意的是，上述实验是在下行传输发生故障时做的检测，虽然该系统支持单纤双向传输的工作模式，但是由于环形器的不可逆性，在进行实验时需将环形器重新连接，而其他操作与在下行检测时完全一致。之后我们也用同样对此种情况作了实验，实验结果证实在进行上行传输时，其结果与下行传输无异，可以精确点位故障，此方案仍然是适用的。4.移动4G光网络传输设备维护4.1应掌握的情况熟练掌握所维护传输设备的基本原理、告警功能、网管及设备的维护性操作。熟悉掌握所维护局域系统的情况。如组网拓扑情况、保护属性、业务分配情况和时隙配置等情况。熟练掌握常用仪表的功能及使用方法。SDH光传输系统常用仪表有：光功率计、光时域反射仪(OTDR)误码仪和2M话路分析仪等。4.2维护工作的分类及内容4.2.1日常例行维护日常例行维护可依靠SDH光传输系统的强大网管功能，通过网管系统动态地监视网上设备的运行状况、告警信息、服务质量，还可通过设备各指示灯的状态来监视设备运行状况。4.2.2周期性例行维护周期性例行维护是指定期进行的设备维护，通过周期性维护，维护人员可以了解设备的长期工作情况。周期性例行维护分为周、月、季度维护和年度维护。4.2.3突发性维护突发性维护是指在日常例行维护中、周期性维护中、用户申告发现设备故障或障碍以及网络调整等带来的维护任务。在发现设备故障或障碍时应首先根据故障或障碍现象和告警指示对故障或障碍进行判断分析，利用监控系统进行故障或障碍定位，尽快找出故障或障碍原因，在最短时间内排除故障或障碍。4.3常见问题及处理4.2.1误码先检查收光功率是否在正常范围，再检查设备温度是否正常，再查尾纤的清洁度，每次插拔后用酒精棉球或擦纤器清洗，最后用OTDR查一下光纤质量，经过以上的检查处理，一般的误码问题就可以消除。4.2.2业务问题采用逐段环回及挂测试仪表法，如从中心局DDF向交换环、从下面DDF向中心局环、从下面局点的DDF向下面的交换环回。挂表就是一端环回后，在另外一端测试，一一排除故障。4.2.3无法登录部分网元先检查两边的光功率是不是在规定范围，再查上游站对下游站的光板ECC是否关断，ID是否冲突，如果以上都排除，就有可能是下面站上的主控部分有问题，建议到站上做进一步检查处理。对于相邻两个网元，在网管上都有R-LOS，R-LOF告警，而没有MS-RDI，MS-REI，说明光缆很可能中断，因为远端劣化指示和远端误码指示无法回传。如果相邻两网元本端有R-LOS，R-LOF告警，另一端有MS-RDI，MS-REI，说明远端劣化指示和远端误码指示能够回传，可能是光纤单断或尾纤头脏、衰耗大，或本端收光板或对端发光板有故障。如果某网元的东、西两个相邻网元都有相应的R-LOS和R-LOF，并且该网元无法登陆，一般情况为该网元掉电，造成两个方向光路不通。4.3SDH维护4.3.1SDH维护与故障处理机房环境对于SDH传输系统的运行状态十分重要，环境维护设备的正常运行，注意保持环境整清，注意温湿度等自然属性，注意机柜排列、线缆布线以及工具的养护存放。确保通行的工作预留空间，减少杂物的存放。做好应急事件的预案，如火灾等。配备相关设备如应急照明灯，注意火火器的使用以及设备本身的阻燃特性，注意防静电效应。电力、金融等专用网络系统的安全十分重要，定期维护是预防时间的主要措施。实时网络监控，通过网管系统信息的搜集，实时查看设备性能数值，通过判断光功率值等系统状态，参考评判链路状态，查看端口情况。实时对SDH网络系统状态信息监控，检测设备工作状态甚至设备温湿度等自然情况以确保系统安全。同时，现场人员进行故障审查，数据信息和物理审查结合，网络监控人员和现场人员共同准确做故障判断，判断故障来源。查询电路站点，绘制链路的流向图，注重通信设备连接情况。仔细分析网管中的告警信号，注重异常数据，这些往往发生于SDH传输系统发生故障时。仔细分析告警信息，对故障进行定位、定性、定量判断。收集网管告警信号，初步判断电路单板等运行状态，对异常状态、异常信息仔细处理，预防为主、排除隐患、明确故障是积极有效维护的基础。4.3.2SDH传输系统故障处理原则提高维护人员素质，及时分析流向信息，通过告警事件分析，和性能数据的处理，缩小故障范围，逐步排除，最终定位故障位置，依据流程处理，解决故障。故障排查时，要抢通网络为先，尤其在用业务，及时备用设备，抢通后再逐一排查。首先排除外部设备有无故障，再考虑设备本身问题。当多站告警时，快速分析定位，从干路出发，后检查支路。告警级别高的优先于告警级别低的。分清主要矛盾和次要矛盾有助于故障的快速抢修。首先要提高人员素质，加强人员教育。作为SDH传输系统在专用网络中的维护工作者必须扎实掌握基础维护知识，各部门充分协调合作，充分调用SDH传输系统中网管的实时手段进而保障专用系统的高效的数据传输平台。建立维护管理机制，巡检和抽查相综合，日常维护和应急处理相补充，日常做好数据的定期备份。常见设备故障如有光链路故障等，而对SDH传输系统具体设备故障时，要冷静处理，积极判断。依据上述原则对故障定位，使用光设备检测器等技术测试光缆情况，进行断点定位。测量光功率值，分析误码，检测端口漂移等指标。从主干查起，重视机房尾纤损耗连接情况。注重日常清洁和及时更换。支路网上的故障基本判断方式有环回测试等。根据故障的具体现象，积极检查光缆以及单板，电路情况，线缆端口等情况。当两端电脑若互相访问异常时，检查主干和以太网板以及外部接口情况，或重配以太网电路。板卡出现老化、脱位等故障时，最直接有效的替换该板卡。替换时要注意穿着防静电设备，严禁强行插入，锁紧防止单板脱位。更换前做好数据备份。总之，维护SDH传输系统故障时，必须遵循上述原则，积极使用备用设备通道进行抢修，总结多方资料，仔细分析故障现象，综合数据信息及物理故障，对故障现象具体分析，做到定性定位，再针对不同的故障进行针对性的处理，同时做好处理记录。维护SDH传输系统的具体流程有：收集告警信息，以高级告警信息为有限查看受影响电路网元，初步判断故障性质、位置。查询光功率等数字性能和误码情况，两端是否互连，缩小故障可能范围，先业务抢通问题，再有限排查外部障碍，然后检查内部传输问题，检查链路、尾纤等设备，找准故障位置，更换故障设备，排除故障。遵循故障处理原则，积极分析告警数据，强调网管监管信息，进而对故障的排查和修复起到事半功倍的效果。5.总结社会的进步，人类的需求，促进了光接入网的发展。光接入网的出现使得人与人之间的交流更加频繁，提高了视频通话的质量，朋友之间即使相隔两地也可以进行但是人类越依赖光纤