DWDM 故障分析方法及维护

徐海利 上海铁路局上海通信段

随着科学技术的发展，铁路系统越来越多地采用了数字化、智能化、高度集成化的新型通信设备。由于DWDM 系统具有一纤多波、大容量、透明传输等优点，在铁路骨干网上应用很多。京沪穗接入层DWDM 系统在2002 年就应用于铁路骨干网。采用的是华为320 G 设备，其中沪宁管内就涉及无锡、常州、丹阳、镇江等7 个城市。由于波分系统仍然以链状应用为主，因此对维护人员在也提出很高的要求。

1 DWDM 波分的工作原理

DWDM 技术是利用单模光纤的带宽以及低损耗的特性，采用多个波长作为载波，允许各载波信道在光纤内同时传输。与通用的单信道系统相比，密集WDM（DWDM）充分利用了光纤的带宽，不仅极大地提高了网络系统的通信容量，而且它具有扩容简单和性能可靠等诸多优点，特别是它可以直接接入多种业务，使得它的应用前景十分光明。在模拟载波通信系统中，为了充分利用电缆的带宽资源，提高系统的传输容量，通常利用频分复用的方法，即在同一根电缆中同时传输若干个信道的信号，接收端根据各载波频率的不同利用带通滤波器滤出每一个信道的信号。同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量。

图1 DWDM 系统的构成及频谱示意图

DWDM 系统发送端的光发射机发出波长不同而精度和稳定度满足一定要求的光信号，经过光波长复用器复用在一起送入掺铒光纤功率放大器（掺铒光纤放大器主要用来弥补合波器引起的功率损失和提高光信号的发送功率），再将放大后的多路光信号送入光纤传输，中间可以根据情况有或没有光线路放大器，到达接收端经光前置放大器（主要用于提高接收灵敏度，以便延长传输距离）放大以后，送入光波长分波器分解出原来的各路光信号(见图1)。

2 DWDM 系统概述及故障分析方法及处理

2.1 DWDM 系统概述

铁路上DWDM 波分系统一般应用在骨干线上，以京沪穗接入层DWDM 系统为例，此系统采用是华为DWDM320G系统，贯穿整个铁路沿线，从北京到上海共经过27 个城市。图2 是京沪穗接入层DWDM 系统组网中的沪宁线上的一部分。从图中不难看出京沪穗接入层DWDM 系统组网是采用链状。由于该系统是应用在骨干环上，组网又是采用链状结构，因此无论从网络的安全还是从系统的重要性来说对维护人员来说都是一种挑战。

图2 京沪穗接入层DWDM 部分组网图

2.2 DWDM 系统故障分析方法

DWDM 系统故障定位的常用方法和一般步骤可简单地总结为三句话："一分析，二测量，三替换"。分析法，就是通过网管对告警事件、性能数据和信号流向进行分析，初步判断故障点范围；接着，通过排除法排除尾纤或光缆故障，并将故障位到单板；最后通过换板或换纤，排除故障问题，后面提到的案例将会用到分析法。下面简单介绍一下测量和替换法。

2.2.1 仪表测试法

对于波分设备一般采用仪表有光谱分析仪和光功率计两种仪表。用光谱分析仪测试单板的MON 口输出的光谱，直接从仪表上读出光功率、信噪比、分析光放大板的增益平坦度。将得到的数据和原始数据比较，看是否出现较大的性能劣化。用光功率计测量设备的输出功率的值与根据设备的正常输出功率的值进行比较可以判断是尾纤还是单板问题。

2.2.2 替换法

"替换法"适用于排除故障外部设备的问题，如光纤、法兰盘、接入SDH 设备、供电设备等；或故障定位到单板站后，用于排除单站内单板或模块的问题。

图3 中的TWF 或TWC 板上报R-LOS 告警，而SDH 接收没发生告警，则可以调换尾纤A 和B,观察TWF/TWC 板和SDH 告警情况，如果TWF/TWC 板仍然有R-LOS 告警，则可以判断SDH 的发送模块或TWF/TWC 板的接收模块有故障；但如果TWF/TWC 板没有告警，而SDH 设备产生R-LOS 告警，则说明A 纤故障。但测试时要把TWF/TWC 板和SDH 单板激光器自动关闭功能屏蔽。

图3 故障解决图例

2.3 DWDM 波分案例分析

京沪穗接入层DWDM 系统中的常州网元有λ1、λ2、λ3 共3波承载业务。网络结构如图4（以λ1 为例），其中λ1 是链状结构。

图4 京沪穗接入层DWDM 常州网元1 波的内部组网图

故障案例：值班人员从SDH 干线网管上看到常州丹阳方向λ1 下带业务全部告警，发现TWC 板有R-LOS 收无光告警，但同样承载业务的λ2、λ3 波道上确未出现任何告警。从故障现象上看，可以排除骨干光缆问题，而故障出现在SCA 板、WBA 板和WPA 单板的可能性也很小；其次就是MR2 板，MR2 板又叫光分插复用板，它主要是提供中间态端口，用于串入其他的光分插复用单板，自身不发光。判断该板的好坏除通过网管观察告警外，还可通过输入该板的光功率和该板输出的光功率的值来判断。MR2 板正常工作的比值范围为：2.5dB-3dB，而MR2 单板的输入、输出功率比值为2.0dB，网管上观察也没任何告警，因此该单板故障的可能性也非常小。剩下就是S16 板或TWC 板，或是二者的连纤问题，但仪表测量S16 板到TWC 板间尾纤均正常。由于TWC 板的功能是实现发送端的光波长转换，它的光接收机工作范围在0dBm～-18dBm，通过网管上看他的接收光功率-5dBm，在正常工作范围内，TWC 单板的故障也可排除。仪表测得S16 板也有-10dBm 光功率输出，但从单板上的指示灯来看，该单板处于不工作状态。该单板虽然故障，但它的发光器是好的，这样就会导致虽然有光输出但不产生有效光，无法使设备正常工作。更换S16 板后告警消失，业务恢复。

3 DWDM 设备维护

(1)光板未用的光口一定要用防尘帽盖住。这样既可以预防维护人员无意中直视光口损伤眼睛，又能避免灰尘进入光口，降低光发送口胡输出光功率或光接口的接收灵敏度。

(2)日常维护中，当尾纤不用时，尾纤接头也要戴上防尘帽。

(3)用尾纤对光口进行硬件自环时一定要加衰耗器，以防接收光功率太强导致光接收模块饱和，以及光功率太强损坏光接收模块。

(4)不要直视光板的发送口。WBA 板、WPA 板和WLA 板的输出光功率较大，且为不可见的红外光，会损害眼睛。

(5)用无水酒精清洗光纤和光板光口，不能随便使用普通酒精、医药酒精或净水。

(6)在设备维护中做好防静电措施，防止损坏设备。任何时候接触单板都要戴好防静电手碗良好接地，单板不使用时要保存在防静电袋内。

(7)单板在运输过程中的震荡容易对单板造成损坏，因此运输时应对单板进行良好的包装。

(8)更换单板时要小心插拔。母板上每个单板槽位中有很多插针，若操作中不慎将插针弄歪、弄倒可能会影响整个系统的正常运行，严重时会引起短路，造成设备瘫痪。

(9)在拔单板时，注意应先拔掉单板上的光纤，然后再拔单板，不要带纤拔板。

(10)波长转换板由于各自输出光信号的波长不同，不可以随意互换，如果必须使用不同发光波长的波长转换板来更换，端口连纤要做相应的变换。

(11)备用单板的存放必须注意环境温度、湿度的影响。单板盒中一般应放干燥剂，保持袋内的干燥。

4 结束语

波分设备承载的业务一般都是非常重要的长途业务。在波分系统的故障处理和维护中，正确使用故障处理方法既能够快速、有效的分析故障又能够节省故障处理时间。平时维护时不仅要通过网管上对系统各点的光功率数据注意观察，做好记录，还要定期在深夜乘割接的时候在设备上实测各级光功率，这样当出现光功率衰减时时，可以将记录的光功率数据与以前的值进行对比，观察光功率的变化，便于将光功率衰减问题定位和处理。