（计算机科学与技术专业论文）光功率指标在传送网管理中的应用研究与实现.pdf

kr) 、 、l产。、 独创性( 或创新性) 声明 删 y 1 。7 , 1j i i 5 i i i rll8l i i i i 7 i i i i i15i j i l l l l 7 l 1 l l 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：铘谚日期：加f 。3 f 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：装张鹚日期：加l 。1 导师签名：日期： 厂 摘要 作为电信网的基础网络，传送网为整个网络所承载的业务提供传 输通道和传输平台。随着光传输技术的发展，网络管理技术向直接面 向光层的管理发展。传统的像误码率、l o s 、l o f 这类性能参数只能 在信号的电域检测，到目前为止，光域上能够准确检测的参数只有光 功率、光信噪比和中心波长，可检测的参数中，最方便、直接的参数 是光功率。因此，日常维护方面，电信网络维护人员越来越关注光功 率等光域参数，从而了解网络的运行状况；故障处理方面，也开始采 用光功率数据作为故障判断的依据，通过比较当前实际的光功率数据 与基准光功率数据，结合物理光纤连接关系可以有效进行故障定位。 由此可见，光功率可以反映光传送网络的运行状况，是光传送网的重 要性能指标。 随着光传输技术的发展，光传送网上承载的信息量越来越大。当 网络发生故障时( 如光纤断裂) ，受影响的业务量将非常大，因此， 在光传送网络的日常维护工作中必须重视光功率性能数据的采集和 性能分析工作，以便及时发现和处理隐患，防患于未然。通过建设光 功率管理系统，实现对光功率的全面管理，可以协助维护人员及时发 现网络故障并进行处理，提高传输网络的可用性。 本文首先概述了传送网中光功率指标的种类及分析方法，对光功 率管理现状进行了分析，以找出存在的问题。然后，本文明确了光功 率管理系统的需求，给出了光功率管理系统的设计与实现并对系统的 主要功能进行了验证。最后，结合传送网的演进方向，本文把光功率 指标应用到o t n 的故障管理中，提出了一种在o t n 中基于光功率分 析的故障检测和定位机制。 关键词光传送网光功率指标光功率管理故障检测和定位 m f l a l - - _ _ 。 一 r e s e a r c ha n di m p l e m e n l r p 汀1 0 n0 fo p t i c a l p o w e ri n d i c a t o ra p p l i c a t l 0 ni nt r a n s p o r t n e t w o r km a n a g e m e n t a b s t r a c t t r a n s p o r tn e t w o r ki s t h eb a s i so ft h ee n t i r et e l e c o m m u n i c a t i o n s n e t w o r k w h i c hp r o v i d e st r a n s m i s s i o nc h a n n e l sa n dd e l i v e r yp l a t f o r mf b r t h eb u s i n e s s e sc a r d e do nt h en e t w o r k w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f o p t i c a lt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y , n e t w o r km a n a g e m e n tt e c h n o l o g yt u r n s t o w a r d st h ed i r e c t m a n a g e m e n to fo p t i c a ll a y e l t h ec o n v e n t i o n a l p e r f o r m a n c ep a r a m e t e r ss u c ha sb i te r r o rr a t e ( b e r ) ，l o s so fs i g n a l ( l o s ) ，l o s so ff r a m e ( l o f ) c a no n l yb em e a s u r e di nt h ee l e c t r i c a l d o m a i na n ds of a r t h ep e r f o r m a n c ep a r a m e t e r st h a tc a nb ea c c u r a t e l y d e t e c t e di nt h eo p t i c a ld o m a i na r eo p t i c a lp o w e r , o p t i c a ls i g n a lt on o i s e r a t i oa n dt h ec e n t e rw a v e l e n g t h a m o n gt h eo p t i c a ld o m a i np e r f o r m a n c e p a r a m e t e r s ，o p t i c a lp o w e ri sm o s tc o n v e n i e n ta n dm o s td i r e c t t h e r e f o r e ， i nt h ed a i l ym a i n t e n a n c eo ft e l e c o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k ，m a i n t e n a n c e p e r s o n n e l a r e i n c r e a s i n g l y c o n c e r n e da b o u tt h e o p t i c a lp o w e rt o u n d e r s t a n dt h eo p e r a t i o no ft h en e t w o r ks t a t u s a n di nt h ef a u l th a n d l i n g o fn e t w o r km a n a g e m e n to p t i c a lp o w e rd a t aa r ea l s ou s e da sab a s i sf o r f a u l td i a g n o s i s t h r o u g ht h ec o m p a r i s o no fc u r r e n to p t i c a lp o w e ra n di t s b e n c h m a r k c o m b i n e dw i t ht h ep h y s i c a ll i n kr e l a t i o n s h i po ft h eo p t i c a l f i b e r , w ec a nl o c a t et h es o u r c eo ft h ef a u l t t h u s o p t i c a lp o w e rc a n r e f l e c tt h eo p e r a t i o ns t a t u so fo p t i c a lt r a n s m i s s i o nn e t w o r ka n di ti sa n i m p o r t a n tp e r f o r m a n c ei n d i c a t o ro ft r a n s p o r tn e t w o r k w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h eo p t i c a lt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y , t h e a m o u n to fi n f o r m a t i o nc a r d e db yo p t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r kb e c o m e s i n c r e a s i n g l yl a r g e w h e nan e t w o r kf a i l u r e ( s u c ha sf i b e rf r a c t u r e ) o c c u r s ， t h ea f f e c t e db u s i n e s sw i l lb e v e r yl a r g e h e n c e i n t h er o u t i n e m a i n t e n a n c eo fo p t i c a lt r a n s m i s s i o nn e t w o r k w em u s tp a ya t t e n t i o nt o o p t i c a lp o w e rp e r f o r m a n c ed a t ac o l l e c t i o na n dp e r f o r m a n c ea n a l y s i si n o r d e rt od i s c o v e ra n dd e a lw i t hh i d d e nd a n g e r sb e f o r et h e yo c c u r t h r o u g ht h ec o n s t r u c t i o no fo p t i c a lp o w e rm a n a g e m e n ts y s t e mt oa c h i e v e t h eo v e r a l lm a n a g e m e n to fo p t i c a lp o w e rc a nh e l pm a i n t e n a n c ep e r s o n n e l t od e t e c ta n dd e a lw i t hn e t w o r kf a i l u r e sa n di m p r o v et h ea v a i l a b i l i t yo f t r a n s m i s s i o nn e t w o r k i nt h i sp a p e qa no v e r v i e wo ft h et y p e sa n da n a l y s i sm e t h o d so f o p t i c a lp o w e ri n d i c a t o r s i nt r a n s p o r tn e t w o r ki sg i v e n t h ep a p e ra l s o a n a l y z e st h ec u r r e n tm a n a g e m e n ts t a t u so fo p t i c a lp o w e r t oi d e n t i f yt h e e x i s t i n gp r o b l e m s t h e n ，t h ep a p e ro u t l i n e st h er e q u i r e m e n to fo p t i c a l p o w e rm a n a g e m e n ts y s t e m ，g i v e si t sd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o na n d a l s o v e r i f i e si t sm a i nf u n c t i o n s f i n a l l y , t h ep a p e ra p p l i e st h eo p t i c a lp o w e r i n d i c a t o r st ot h ef a u l tm a n a g e m e n to fo t na n dp r o p o s e sas c h e m et o d e t e c ta n dl o c a t et h ef a i l u r e si no t nb a s e do no p t i c a lp o w e ra n a l y s i s k e yw o r d so p t i c a lt r a n s p o r tn e t w o r k o p t i c a lp o w e ri n d i c a t o r o p t i c a lp o w e rm a n a g e m e n t f a u l td e t e c t i o na n dl o c a t i o nm f l a 2 2 光传送网中光功率指标的种类一6 2 2 1光信号传输的功率衰耗模型7 2 2 2光端口的光功率指标分析方法8 2 2 3光纤衰耗指标分析方法8 第三章光功率管理系统需求分析1 0 3 1系统总体需求1 0 3 1 i光功率管理现状1 0 3 1 2光功率管理需求1 l ? r 3 2 系统功能需求一1 1 3 3 第四章 4 1 4 2 第五章 5 1 5 2 5 3 5 4 第六章 3 2 1光功率采集功能。1 2 3 2 2光功率超门限信息提示功能。1 2 3 2 3光功率视图呈现功能。1 2 3 2 4光功率统计和分析功能1 3 3 2 - 5 光功率基础数据管理功能1 3 系统性能需求1 3 光功率管理系统设计及实现1 4 光功率管理系统总体结构1 4 4 1 1系统功能结构1 4 4 1 2系统内各模块接口1 6 4 1 3光功率数据采集接口1 6 4 1 4光功率管理系统与其它系统之间的接口关系1 7 光功率管理系统功能设计与实现1 8 4 2 1光功率采集功能1 8 4 2 2超门限信息提示功能2 0 4 2 3光功率查询及管理功能2 2 4 2 4 基础数据管理功能2 6 光功率管理系统验证。3 0 光功率采集功能验证3 0 超门限信息提示功能验证31 光功率查询及管理功能验证3 3 基础数据管理功能验证4 0 光功率指标在o t n 故障管理中的应用。一。4 2 6 1 o t n 简介4 3 6 1 1 o t n 技术本质4 3 6 1 2 o t n 技术的应用定位4 5 6 1 3光交叉连接设备o x c 。4 7 6 2o t n 中的故障类型4 9 6 3基于光功率分析的故障检测和定位机制5 0 6 3 1故障检测5 1 6 3 2故障定位算法5 3 6 4 基于光功率分析的故障检测和定位机制应用实例5 5 6 5 总结5 8 七章 总结与展望6 0 7 1 论文总结6 0 7 2进一步研究的问题6 1 考文献 读学位期间发表的学术论文 6 2 6 4 6 5 北京邮电人学硕上研究生毕业论文光功牢指标在传送网管理中应用的研究与实现 1 1 课题背景 第一章引言 作为电信网的基础网络，传送网为整个网络所承载的业务提供传输通道和传 输平台。随着光传输技术的快速发展，未来的传送网络将逐步发展为全光传送网 络( 端到端全采用光传输技术的传送网) 。传送网向全光传送网发展，对网络的 维护管理产生了新的影响，网络管理技术向直接面向光层的管理发展。如果无法 在光域进行状态检测以获取相关的网络信息，将无法有效保证光网络的正常工 作。传统的像误码率、信号丢失( l o s ，l o s so f s i g n a l ) 、帧丢失( l o f ，l o s so f f r a m e ) 这些反应信号质量的参数只能在信号的电域检测，而反映光信号质量的 指标难以实时测量。到目前为止，光域上能够准确检测到的有效参数只有光功率、 光信噪比和中心波长，可检测的参数中，最方便、直接的参数是光功率。因此， 日常维护方面，电信网络维护人员越来越关注光功率等光域参数，从而了解网络 的运行状况；故障处理方面，也开始采用光功率数据作为故障判断的依据，通过 比较当前实际的光功率数据与基准光功率数据，结合物理光纤连接关系可以有效 进行故障定位。由此可见，光功率可以反映光传送网络的运行状况，是光传送网 的重要性能指标。 传送网从准同步数字系列( p d h ，p l e s i o c h r o n o u sd i g j i t a lh i e r a r c h y ) 到同步 数字系列( s d h ，s y n c h r o n o u sd i 【g i t a lh i e r a r c h y ) ，再到密集波分复用( d w d m ， d e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 点对点传输、光传送网o t n ( o p t i c a l t r a n s p o r tn e t w o r k ) ，直到发展为未来的全光网络，光传送网向超高速率、超大容 量、超长距离发展，网络承载的信息容量越来越大。当网络发生故障时( 如光纤 断裂) ，受影响的业务量将非常大，因此，实时监控光传送网的运行质量，及时 判断出可能发生的故障，减少故障对业务的影响，对于光传送网络的正常运行具 有非常重要的意义。由于s d h 传送网络具有良好的性能监测和保护机制，而且 可以很快把受影响的业务转换到保护光纤上，加上s d h 传送网有很多性能指标 可以反映网络运行状态，如误码率等，因此，在s d h 传送网中，对光功率指标 北京邮电大学硕上研究生毕业论文光功牢指标4 ：传送喇管理中应用的研究j 实现 关注程度较低。随着d w d m 和o t n 制式的全光传送网络越来越多的在电信运 营商网络中应用，光传送网相关的性能参数越来越受到网络维护人员的关注，光 功率作为衡量光网络运行质量的重要性能指标，对于d w d m 和o t n 制式网络 监控有着突出的意义。对于d w d m 传送网和o t n ，由于无法检测传统的电域性 能参数，只有依靠光功率来衡量其性能指标，加上这两种网络的容量大，承载的 业务多，网络发生故障，受影响的业务量将非常大。因此，在这两种网络的日常 维护工作中必须重视光功率性能数据的采集和性能分析工作，以便及时发现和处 理隐患，防患于未然。对光功率进行实时监控，可以在故障发生前就能判断出故 障可能发生。例如，光缆长时间使用后，其可能出现质量劣化，反映在光功率上， 就可以看到这段光缆上的光功率衰耗明显大于标准值。通过监控该光缆的上下游 收发光端口的光功率，就可以计算出该段光缆的光功率衰耗，进行历史数据对照， 就可以看到光功率衰耗值持续上升，这反映了光缆质量劣化。当光缆质量劣化到 一定程度，就会影响到信号的收发，从而影响传输网络的正常运行。 1 2 研究内容 通过对光功率管理需求进行调研，结合传送网的演进方向设计并实现光功率 数据的管理方案。主要包括下面几个内容： ( 1 ) 调研传送网的演进对光功率数据管理需求的影响。随着光传输技术的 发展，传输设备类型越来越多样化、传送网组网方式越来越复杂，这些因素会对 光功率管理不断提出新的要求，本文主要从网络设备类型多样化和网络拓扑结构 的变化这两方面对光功率管理的影响进行研究。 ( 2 ) 设计出传送网中光功率数据的管理方案。本文通过设计一个光功率管 理系统来对光功率数据进行管理。 ( 3 ) 实现光功率管理系统的基本功能，并对其采用的关键技术进行验证。 ( 4 ) 分析光功率数据的历史变化情况，统计其变化趋势，评估网络的运行 质量。 ( 5 ) 研究光功率参数管理在o t n 故障定位方面的应用。 北京邮电大学硕十研究生毕业论文光功率指标住传送网管理中麻用的研究与实现 1 3 研究意义 光功率是光传送网的重要性能指标，通过建设光功率管理系统，实现对光功 率的全面管理，协助维护人员及时发现网络故障并进行处理，提高光传送网络的 可用性。光功率对于光传送网的正常运行具有非常重要的意义，本课题的研究意 义主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 通过对承载光传送网的光纤的光功率数据进行分析，有利于降低网络 故障。 在所有的光传送网事故中，一半以上是以光缆为主的传输介质故障所导致， 光缆是影响网络安全性的主要因素。随着通信业务质量需求的不断提高，光缆线 路的维护与管理问题也同渐突出，同时光缆数量的增加以及早期铺设的光缆逐渐 老化，也导致光缆线路的故障次数在不断增加。对运营商来说，及时发现光缆故 障和光缆隐患，对于降低光缆阻断的发生率，缩短光缆的故障历史，显得越来越 重要。通过对光缆的光功率数据进行管理，可以长期分析光缆网络的运行质量， 及时发现网络中存在的隐患，实现光缆的预防式维护。 ( 2 ) 改进落后的光功率管理方式，实现对光功率指标的自动管理，协助维 护人员及时发现网络故障并进行处理。 在建设光功率管理系统之前，维护人员都是通过设备厂家的e m s 来进行光 功率的查看，工作效率非常低。设备厂家的网元管理系统只能对光口的当前光功 率进行查看，不能进行历史趋势分析，不能进行标准值比较等等。基于这些因素， 在长途传输网综合系统中建设光功率管理系统就显得尤为重要。通过建设光功率 管理系统，实现对光功率的全面管理，可以协助维护人员及时发现网络故障并进 行处理，提高传输网络的可用性。 ( 3 ) 通过研究光功率指标在o t n 管理中的应用，提出了一种基于光功率数 据分析的故障检测和故障定位的机制，从而可以有效的检测到故障，并定位故障 的根源，解决了o t n 中由于网络拓扑复杂和信号的性能损耗具有累积效应而难 定位故障根源的问题。 3 北京邮电人学硕 ：研究生毕业论文 光功率指标在传送网管理中应用的研究j 实现 1 4 论文的组织结构 全文由7 章组成，组织结构安排如下： 第一章引言部分描述课题的研究背景、研究内容、以及课题的意义等。 第二章概述光功率的定义以及传送网中光功率指标的种类，并分别论述了光 端口的光功率和光缆段的光纤衰耗这两种光功率指标的分析方法。 第三章介绍了光功率管理系统的需求分析，分别从系统总体需求，功能需求， 性能需求三个方面进行了描述。 第四章设计并实现了光功率管理系统，该系统可以对光功率指标进行有效管 理。 第五章对光功率管理系统的主要功能进行了验证。 第六章介绍了o t n 的相关技术及其核心设备光交叉连接设备的原理，并提 出了一种在o t n 中基于光功率分析的故障检测和定位机制。 第七章总结全文，并提出下一步需要继续研究的问题。 1 5 研究生期间工作 作者在攻读工学硕士学位期间，积极从事理论研究与项目实践两方面的工 作，以理论研究指导实践开发、以项目开发促进理论研究。作者在这两方面都取 得了一定的成果。概括来说，作者在攻读工学硕士学位期间主要完成的工作包括： ( 1 ) 北京网通综合奥运管理系统中动力接口的开发测试工作，以及交换、 传输、动力接口的告警同志查询以及维护工作，动力接口新增区的部署与测试， 交换接口告警同步功能的开发与测试。 ( 2 ) 上海东方有线传输综合网管系统中故障工单管理系统的测试与维护工 作。 ( 3 ) 研究a j a xp u s h 技术在网络管理中主动推送告警方面的应用。 ( 4 ) 分析目前传送网中光功率管理方案的不足，对其进行改进，调研光功 率管理需求，设计并实现光功率管理系统来有效地管理管功率数据，以评估网络 运行质量。 ( 5 ) 调研传送网的演进对光功率数据管理需求的影响，研究光功率数据在 北京邮电人学硕l 研究生毕业论文光功率指标在传送嘲管理中心用的研究与实现 o t n 故障管理中的应用，并就此发表了一篇e i 检索的论文。 5 北京邮l 乜人学硕l ：研究生毕业论文 光功率指标在传送网管理中心用的研究j j 实现 2 1 光功率简介 第二章光功率指标概述 光在单位时间内所做的功称为光功率。光功率单位常用毫瓦( m w ) 和分贝 ( d b ) 表示，其中两者的关系为：l m w = o d b ，而小于l m w 的光功率转换成以分贝 为单位则为负值。在光纤系统中，测量光功率是最基本的，可以帮助评估光纤链 路传输质量。光纤收发器的光功率分为发送光功率和接收光功率，发送光功率通 常小于o d b m 。接收端能够接收的最小光功率称为灵敏度，接收端能接收的最大 光功率减去灵敏度称为动态范围，其单位是d b ( d b m d b m = d b ) 。发送光功率减 去接收灵敏度是允许的光纤衰耗值。测试时实际的发送光功率减去实际接收到的 光功率的值就是光纤衰耗( d b ) 。由于每种光收发器和光模块的动态范围不一样， 所以光纤具体能够允许的光功率衰耗值要看实际情形。一般来说，允许的衰耗为 1 2 3 0 d b 左右。 有的光纤收发器的说明书上只有发光功率和传输距离两个参数，有时会说明 以每千米的光纤衰耗值算出的传输距离，大多是0 5 d b k m 。用最小传输距离除以 每千米的光纤衰耗值，就是能接收的最大光功率，如果接收到的光功率高于这个 值，光收发器可能会被烧坏。用最大传输距离除以每千米的光纤衰耗值，就是灵 敏度，如果接收的光功率低于这个值，链路可能会不通。 2 2 光传送网中光功率指标的种类 光传送网中光功率指标主要包括光端口的光功率和光缆段的光纤衰耗。光端 口的光功率又分为光端口的发光功率和光端口的收光功率。光端口的收发光功率 是反映光器件正常工作与否的重要指标，同时，光纤衰耗也能反映出光缆的光传 输质量是否达到要求。对光功率的这些指标进行实时监控，可以在故障发生前判 断出可能发生的故障。例如，光缆长时间使用后，其可能出现质量劣化，反映在 上光功率指标上，就可以看到这段光缆上的光纤衰耗明显大于标准值。通过监控 舌 北京邮电人学硕j ：研究生毕业论文光功率指标在传送网管理中应用的研究与实现 该光缆的上下游收发光端口的光功率，就可以计算出该段光缆的光功率衰耗，进 行历史数据对照，就可以看到光纤衰耗值持续上升，这反映了光缆质量劣化。当 光缆质量劣化到一定程度，就会影响到信号的收发，从而影响传输网络的正常运 行。 2 2 1 光信号传输的功率衰耗模型 光信号的长距离传输要求信号功率足以抵消光纤的衰耗，( 2 6 5 2 光纤在 1 5 5 0 n m 窗口的衰耗系数一般为0 2 5 d b k m 左右，考虑到光接头、光纤冗余度等 因素，综合的光纤衰耗系数一般小于0 2 7 5 d b k m 。在长途传送网中具体计算光功 率数据时，一般只对传输网络中相邻的两个设备作功率预算，而不对整个网络进 行统一的功率预算。传输网络中相邻的两个设备间的距离称作中继距离，对应的 相邻的两个设备间的光功率衰耗称作中继衰耗。 丸手亡忡阱 图2 - 1 中继衰耗原理图 如图2 - 1 所示，假设a 站点发送参考点为s ，b 站点接收参考点为r ，s 点 与r 点间传输距离为l ，则： 中继距离= ( p o u t p i n ) a ( 2 1 ) p o u t ：为s 点单信道的输出功率( 单位为d b m ) ，s 点的光功率与a 站点的 配置相关； p i n ：为r 点的单信道最小允许输入功率( 单位为d b m ) ； a ：为光缆每公里衰耗系数( d b k m ) ( 根据l t u t 建议，取0 2 7 5 d b k m ， 0 2 7 5 d b k m 已包含接头、富裕度等各种因素的影响) 。 从式( 2 1 ) ，我们可以得出：光缆段的标准的光纤衰耗值等于光缆单位长度 内的衰耗系数乘以光缆段的长度；而实际的光纤衰耗值可以通过光缆发端口的光 功率减去光缆收端口的光功率得到。通过比较光缆段的实际光功率和标准光功 率，就可以得到光缆的状态。 北京邮电人学硕卜研究生毕业论文光功率指标在传送网管理中心用的研究与实现 2 2 2 光端口的光功率指标分析方法 光端口的收发光功率是反映光器件正常工作与否的重要指标，通过对光端口 的收发光功率进行分析，可以了解到传输设备光器件的工作状态。对光端口的收 发功率指标进行分析的方法相同，把实际获取到的光端口的光功率数据与标准值 进行比较，然后判断光端口实际的光功率数据与标准光功率数据的差的绝对值是 否大于阀值。如果大于阀值，则表明光端口性能开始下降，存在潜在的故障，通 过此光端口的信号质量也受到影响。简言之，光端口的工作状态判断方法为： ( 1 ) 如果光端口的i 实际光功率值标准光功率值i 阀值，则表明端e l 运行状 态严重下降，通过该端口的光信号质量开始恶化。 在对端口的光功率指标进行管理中，我们只关注第3 种情况。因为这种情况 表明端口的光功率已经越门限，需自动生成一个告警，以告警的形式提醒客户注 意。 2 2 3 光纤衰耗指标分析方法 受限光信号在光纤中传输时能量( 光功率) 会随着传输距离的增长而衰减， 这称为光纤衰耗。每公里光纤对光功率信号的衰减值定义为光纤的衰耗系数，单 位d b k m 。本文中，我们使用a 1 1 1 i 来表示光纤衰耗，并定义a 1 _ r = 发口光功率 值一收口光功率值【+ 收口衰耗器值+ 发口衰耗器值】，“【”和“】”之间的内容为 可选的。我们把一根光纤上的光纤衰耗分为a 向衰耗和b 向衰耗，a 向、b 向 是每个波分系统人为设定的方向。例如，存在一个波分系统为“北京一南口一 上海，即北京和上海为这个波分系统的端点站，南口为中间站。若人为规定“北 京一一上海为a 向，则“上海一一北京一为b 向，其中的光缆段“北 京一南口”与“北京一上海方向一致，即为a 向，“北京一南口 的光纤 衰耗即为a 向衰耗，“南口一北京 的光纤衰耗即为b 向衰耗，双向衰耗的差 值定义为a 向衰耗与b 向衰耗的差的绝对值，即双向衰耗差值= l a 向衰耗一b 向 1 1 北京邮电大学硕士研究生毕业论文 光功牢指标在传送网管理中臆用的研究与实现 衰耗i 。 我们可以根据计算某一光缆段的a 向衰耗和b 向衰耗来得到光缆段的工作 状态。光缆的工作状态是指“单项衰耗大， “双向衰耗均大，“正常 。工作 状态的计算公式如下： ( 1 ) 如果m i n ( a 向衰耗，b 向衰耗) 光缆长度宰平均衰耗，则光缆的工 作状态为“双向衰耗均大。 ( 2 ) 如m a x ( a 向衰耗，b 向衰耗) 光缆长度宰平均衰耗，则光缆的 工作状态为“单项衰耗大 。 北京邮电大学硕i j 研究生毕业论文 光功率指标在传送网管理中应用的研究与实现 第三章光功率管理系统需求分析 3 1 系统总体需求 3 1 1 光功率管理现状 光功率指标作为d w d m 传送网络运行的重要指标，在d w d m 传送网的运 维中占有重要的地位。光端口收发光功率的大小和光缆段的光纤衰耗的大小能反 映系统是否正常运行，因此光功率指标对于运维人员具有非常重要的作用。通过 观察光功率的变化情况，可以了解到传输设备光器件的工作状态，从而可以提前 发现问题，及时进行光器件的更换和维修，避免网络故障的发生。 一但是在传送网综合网管系统建设和使用之初，没有将光功率管理作为综合网 管系统的主要实现目标，其原因有以下几点： ( 1 ) 综合网管系统建设之初，网络配置数据还没有完全正确，在这种条件 下，光功率管理尚无法进行考虑。 ( 2 ) 厂家接口在综合网管系统建设之处尚不完善，不支持光功率接口。 ( 3 ) 网管系统的基础功能尚不完善，还谈不到更细化、更实用的功能。 随着传送网综合网管系统应用的深入，将光功率管理纳入到综合网管系统的 需求越来越强烈，并且无论在技术方面还是在管理方面，建设光功率管理的条件 已经基本成熟。 在建设光功率管理系统之前，维护人员都是通过厂家设备的e m s 来进行光 功率的查看，工作效率非常低，主要表现在如下几个方面： ( 1 ) 维护人员需要在每个厂家的e m s 上，点击需要查看光功率的光端口， 查看光功率。由于光端口很多，因此需要花费大量的时间来查看，工作量非常大， 而且很枯燥。 ( 2 ) 厂家e m s 上不能设置光功率的标准值，不能设置门限值，因此很难看 到光功率值正常与否，不能及时发现光功率问题。 北京邮电人学硕上研究生毕业论文光功率指标在传送网管理中心用的研究与实现 ( 3 ) 厂家e m s 上不能保存历史数据，因此无法进行历史数据对照，不能及 时发现光功率衰耗的变化，从而预先发现网络中的问题； ( 4 ) 对于光缆的衰耗，只能靠维护人员去人工计算，费时费力。 基于上述问题，迫切需要建设一个光功率管理系统，实现对光功率的全面管 理。 3 1 2 光功率管理需求 根据上述分析和维护人员对光功率管理的要求，光功率管理系统的基本需求 包括如下几个方面： ( 1 ) 系统应能实时采集各个厂家的光功率数据，采集方式应灵活，可以连 续采集，也可以设置离散的时间点，进行定时采集。 ( 2 ) 系统应能以图形模式，呈现每个d w d m 系统各个光端口的收发光功 率，并可自动计算光缆的衰耗。 ( 3 ) 系统应可以设置各个光端口和光纤的标准值和门限值，对于超过门限 的，可以明显呈现。 ( 4 ) 系统应能对光功率数据进行历史趋势分析，了解某个光端口的光功率 或光缆的光纤衰耗的变化情况，从而提早发现问题。 ( 5 ) 系统应能对基础数据进行方便快捷的维护。 3 2 系统功能需求 通过对光功率管理现状和存在的问题进行分析，以及对光功率管理维护工作 的详细调研，可以得到光功率管理系统的详细功能需求主要包括以下几个部分： ( 1 ) 光功率采集功能：实现对光功率数据的灵活采集。 ( 2 ) 光功率基础数据管理功能：对光功率的基础数据进行管理。 ( 3 ) 光功率视图呈现功能：以图形和表格的形式呈现光功率数据。 ( 4 ) 光功率门限管理功能：对光功率的门限进行管理。 ( 5 ) 光功率分析功能：对光功率进行各种分析。 北京邮电大学硕上研究生毕业论文 光功率指标在传送网管理中心用的研究与实现 3 2 1 光功率采集功能 光功率采集功能实现对光功率数据的采集。采集功能应包括： ( 1 ) 能实时采集所有支持光功率的光端口数据的采集。 ( 2 ) 可以灵活设置采集对象，比如可以按照厂家、波分系统等快速选择采 集对象，进行光功率数据的采集。 ( 3 ) 采集的参数至少应包括最大光功率值、最小光功率值、平均光功率值 等参数。 ( 4 ) 采集时间可以支持连续采集，也应能支持离散时间点的数据采集。 ( 5 ) 对于数据采集，可以方便地启动或停止某个或某类对象的数据采集。 3 2 2 光功率超门限信息提示功能 光功率超门限信息提示功能实现光功率的门限管理，具体管理功能包括： ( 1 ) 可灵活设置光端口收发光功率的门限值，对于不同的光口，可以设置 不同的门限值。 ( 2 ) 可灵活设置光纤衰耗的门限值。 ( 3 ) 对于越门限的参数，在拓扑图中，以不同的颜色表示。 ( 4 ) 对于越门限情况，可自动生成一个告警，以告警的形式提醒客户。 3 2 3 光功率视图呈现功能 光功率视图呈现功能完成对采集到的光功率数据的呈现。具体应包括如下功 能： ( 1 ) 能以拓扑图的形式，在界面上以图形方式呈现某个d w d m 系统的所 有设备光端口的收发光功率。 ( 2 ) 各个光端口的收发光功率的标准值也在拓扑图上呈现。 ( 3 ) 能以表格形式，对光功率值进行查询，查询条件可灵活设黄。 ( 4 ) 查询的结果可以导出到e x c e l 文件中。 北京邮电大学硕j ：研究生毕业论文 光功率指标在传送网管理中应用的研究与实现 3 2 4 光功率统计和分析功能 光功率分析功能实现光功率的各种统计和分析，形成分析报告。具体分析功 能应包括： ( 1 ) 越门限分析：分析一段时间以来，d w d m 系统中越门限的情况，可以 按d w d m 系统、按厂家等分别进行分析。 ( 2 ) 分析一个连续时间段内，光端口收发光功率的变化趋势，从而提前发 现问题并进行处理。 ( 3 ) 分析一个连续时间段内，光纤光功率衰耗值的变化趋势，从而提前发 现问题并进行处理。 3 2 5 光功率基础数据管理功能 光功率基础数据管理实现对与光功率管理相关的基础数据的管理功能，具体 应包括： ( 1 ) 可查询当前系统管理的波分系统的情况。 ( 2 ) 可以拓扑图形式呈现波分系统的组成情况。 ( 3 ) 对各个光端口的光功率标准值进行管理。 ( 4 ) 对波分系统各段光纤的衰耗的标准值进行管理。 ( 5 ) 可导入、导出各个光端口收发光功率标准值、光纤衰耗标准值。 3 3 系统性能需求 光功率管理系统对性能方面的需求包括： ( 1 ) 数据采集：光功率采集的时间要求为从开始时间到采集结束，不能超 过5 秒钟。 ( 2 ) 拓扑图呈现从点击到拓扑图呈现，不能超过1 0 秒钟。 ( 3 ) 光功率查询，从点击到打开，不能超过1 0 秒钟。 ( 4 ) 光功率导入，从开始导入，到导入结束，不能超过6 0 秒钟。 北京邮电人学硕! l ：研究生毕业论文 光功率指标谯传送嘲管理中应用的研究与实现 第四章光功率管理系统设计及实现 从前面几章的讨论中，我们知道光功率已成为传送网的重要性能指标， 为了在传送网管理中通过光功率来判断网络的运行状况，我们必须对光功率进行 有效的管理。本章所设计的光功率管理系统实现了对光功率相关数据的管理，主 要包含光功率数据采集、光功率超门限信息提示、光功率数据查询及管理、光功 率基础数据管理等几个功能。通过光功率管理系统对光功率的有效管理，我们可 以知道网络中超出光功率门限值的网络设备、超出光纤衰耗门限值的光缆段，从 而了解网络中设备的状况以及光缆的状况，评估网络运行质量。该系统不仅可以 呈现实际的网络拓扑关系及承载在其上的光功率等信息，还可以分析一个连续时 间段内，光端口收发光功率的变化趋势以及光纤光功率衰耗值的变化趋势，从而 提前发现问题并进行处理。 4 1 光功率管理系统总体结构 4 1 1 系统功能结构 i l 光功率基础数据管理i l 。1 。_ j ；la t t 基础数据管理i ；光功率管理 i ；l - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一 ：r _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ 。一 a t t 管理 i 。+ 。1 。1 。_ j 光功率视图 i r 制定采集任务 i l = 二二二二二= 二= 一 删除采集任务 l l = 二二二二二二二= l 一 光功率补采 图4 - 1 详细功能结构图 图4 - 1 所示为光功率管理系统功能结构图。光功率管理系统可划分为光功率 基础数据管理、超门限信息提示、光功率查询及管理、光功率采集四个模块，各 北京邮电人学硕上研究生毕业论文光功率指标在传送网管理中应用的研究与实现 功能模块的功能概述如下： ( 1 ) 基础数据管理功能分光功率基础数据管理和气耵基础数据管理两部分， 实现对基础数据的批量导入及导出功能。可分别以e x c e l 模板导入和界面录入两 种方式实现对光端口光功率标准值数据和a i t 基础数据的批量导入功能，导入 时有数据纠错功能，还可实现光功率基础