网络通信链路故障排查技术在AIS方面的应用.doc

网络通信链路故障排查技术在AIS方面的应用林泽强 王树茂（天津海事局）摘要：本文介绍了中国沿海AIS岸基网络系统拓扑结构和网络通信设备在AIS系统中的作用，针对日常运行中出现的典型故障，提出了网络通信链路排查要点，并结合工作中具体的网络排查案例总结AIS网络排查中的经验与教训，从而使链路故障排查更加快速有效。关键词：通信 故障排查 AIS 应用一、前言中国沿海AIS岸基系统已经建成，基本覆盖全国沿海海域、港口和水道，在海上安全管理和航运经济建设等方面发挥了巨大的作用，无论是在船舶交通组织、海上搜救、海事调查、航路规划上，为海事事业的又快又好发展提供了科学的依据和基本的保障。作为AIS系统不可或缺的基础部分，网络通信链路的正常与否，将直接影响AIS系统的运行正常率。在日常工作中，由于各种因素导致网络通信链路的暂时中断，将直接影响AIS数据的应用，对于重大的搜救或海上交通指挥系统造成影响，AIS数据的完整性就会大打折扣，如何及时有效地排除网络故障就成为重中之重。二、AIS网络拓扑及设备介绍如图，AIS网络具体由AIS基站、辖区AIS中心、海区AIS中心三级组成。每个基站包括2个R40（一主一备）收发设备，以及负责与辖区AIS中心连接的协议转换器、光端机、路由器、交换机等。辖区AIS中心连接各个基站，除了有同样的网络设备之外，还架设服务器来转发和保存实时数据。海区AIS中心作为总控制中心,连接着辖区AIS中心的网络和服务设备，将整个海区的AIS信息汇总，同时为AIS客户端提供服务。协议转换器简称协转，协议转换器也就是网关，它能使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然互相合作，完成各种分布式应用。它工作在传输层或更高。接口协议转换器一般用一个ASIC芯片就可以完成，成本低，体积小。它可以将IEEE802.3协议的以太网或V.35数据接口同标准G.703协议的2M接口之间进行相互转换。它将以太网信号或V.35信号转换为E1信号，以E1信号形式在同步/准同步数字网上进行长距离传输。主要目的是为了延长以太网信号和V.35信号的传输距离，是一种网络接入设备。总而言之，“协议转换器用于构架网络连接，将一种协议转换为另一种协议”。我们现有的协议转换器主要分为E1/以太网系列和E1/V.35系列。在AIS中心两种协议转换器同时存在：在北方海区AIS内网机柜中，各个辖区的E1信号进入协议转换器中转换成V.35信号，通过串口进入路由器中。在国家AIS中心机柜中,负载均衡的两条链路则是E1信号转成以太网信号，通过网口进入路由器。在网络排查中，无论是哪种协议转换器，都可以做成环路在网络出现故障的时候供网络排查使用。光端机光端机就是光信号传输的终端设备,由于目前技术的提高,光纤价格的降低，使它在各个领域得到很好的应用。两根光纤经过光端机从下边的配线架中进入协议转换器。在北方海区AIS管理维护中心设有中国联通公司的光端机，作为和各辖区AIS中心的链接，分成2M1/ 2M2-2M8等等链路来进行AIS信息传输。光端机的指示灯标示着光端机 的运行状况，同时在下边的配线 架上有专门的易操作的打环装置。路由器连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。在AIS岸基系统中，路由器连接着各级AIS网络。基站与辖区AIS中心、辖区AIS中心与海区AIS中心、以及海区AIS中心之间都通过路由器链接。通过路由器可以指定路由的指向，比如只允许NMR-1000、NMR-800服务器的信息通过路由器进行传输（比如国家中心服务器中东海海区、南海海区的数据与东海、南海海区AIS中心链路监控服务）。三、AIS网络通信链路的排查（一）通过协议转换器外部情况的诊断：1、LOS：告警指示灯，LOS是转换器E1信号丢失指示信号，正常时此灯灭；2、AIS：告警指示灯，AIS是转换器E1输入至传输设备线缆连接正常，但无信号。此时转换器只收到传输设备发送的全“1”码，正常时此灯灭； 3、TD：数据发指示灯，TX是转换器V.35数据发送指示信号，正常时此灯亮并且闪动；4、RD：数据收指示灯，RX是转换器V.35数据接收指示信号，正常时此灯亮并且闪动。 （二）故障的种类、排查、分析及解决 1、故障：V.35线路不通，转换器LOS告警指示灯长亮。分析：转换器出现LOS告警，说明传输设备接入转换器的E1信号出现信号丢失。2、故障：V.35线路不通，转换器AIS告警指示灯长亮。分析：转换器出现AIS告警，说明连接光端机E1发送和转换器E1接收的E1线缆连接正常，但无信号，此时转换器收到本端光端机发送的全“1”码。3、故障：V.35线路不通，RD灯不亮。分析：转换器出现RD灯不亮，说明转换器未接到路由器发送的信号。故障：V.35线路不通，TD灯不亮。 分析：对端V.35信号未传送到本端，本端转换器无信号发送到本端路由器，此灯不亮与本端转换器、路由器无关，非本端设备故障。（二）通过登录路由器进行的故障排查通过路由器可以看到各端口的状态，特别是当对方打环时时，可以根据是否形成环路来确定是否网络服务商链路的问题。用telnet命令登录本地路由器，可以看到各端口的情况，比如登录天津海区AIS中心路由器查看端口情况telnet 192.168.73.1输入用户名密码Show ip int bri看路由器的状态，最主要的是看路由器的status状态和portocol状态。当我们在路由器的特权模式下#show interface interf ace-number后，出现如下状态：1、Serial interface-number is down，line protocol is down可能出现的问题：路由器未加电；LINE未与CSU/DSU联接；硬件错误。解决方法：检查电源；确认所用电缆及串口是否正确；换到别的串口上试一下。2、Serial inface-number is up，line protocol is down（DTE）可能出现的问题：本地或远程路由器配置丢失；远程路由器未加电；线路故障，开关故障；串口的发送时钟在CSU/DSU上未设置；CSU/DSU故障；本地或远程路由器硬件故障。解决方法：将MODEM、CSU或DSU设置为“LOOPBACK”状态，用“SHOW INT Serial interface-number”命令确认LINE PROTOCOL是否UP，假如UP，证实是电信局故障或远程路由器已经SHUTDOWN；检查电缆所连接的串口是否正确，用“SHOW CONTROLLERS”确认哪根电缆连接哪个串口；键入“DEBUG SERIAL INTERFACE”，假如LINE PROTOCOL还没有UP，或键入的命令显示激活的端口数没有增加，证实路由器硬件错误，更换路由器端口；假如LINE PROTOCOL UP，并且激活的端口数增加，证实故障不在本地的路由器上；更换路由器端口。3、Serial interface-number is up，line protocol is down（DCE）可能出现的问题：路由器端口配置中的CLOCKRATE丢失；DTE设备未启动；远程的CSU/DSU有故障；电缆连接错误或有故障；路由器硬件错误。解决方法：将CLOCKRATE加到路由器端口配置中；将DTE设备设置为SCTE模式；确认所用电缆是否正确；假如LINE PROTOCOL仍然DOWN，请更换路由器端口。四、实例分析1背景介绍天津海区AIS中心与青岛辖区AIS中心的链路为2Mbps SDH光纤数字电路，网络通信设备为Cisco路由器，网络连接设备为运营商提供的光端机和G703转V.35协议转换器。2故障描述一条网络通信线路出现网络连接异常，最初表现为偶尔出现轻微的丢包。每次重新启动协议转换器就不会出现丢包，但是约半小时后出现无规律的丢包现象：包尺寸为1000B或5000B以上时，丢包率为10左右。又过半小时，发现该条线路不通。 3故障的分析和解决出现丢包现象一般与传输线路的质量、网络连接设备、电缆以及路由器端口故障有关，通常采用替换法容易锁定故障点并排除故障。所以在出现轻微丢包时，在线路两端都进行了24小时线路打环测试，发现丢包率为0，传输线路正常。再检查并分别替换G703电缆、协议转换器、V.35电缆、路由器端口等措施，未发现异常，不能确定故障点，无法根除该现象。由于该现象出现时段少，丢包轻微，暂时搁置，继续观察。当丢包现象较为严重后，再次采取线路打环测试和设备替换法，发现替换协议转换器或者断电重启后线路一般会恢复正常。于是暂时采取出现故障时替换协议转换器的方法解决问题，并继续观察。在线路无法通信后，经观察，发现甲端协议转换器的“AIS”告警指示灯常亮。（注：AIS：告警指示灯，AIS是转换器E1输入至传输设备线缆连接正常，但无信号。此时转换器只收到传输设备发送的全“1”码，正常时此灯灭。）在光端机输出端打环，乙端路由器能看到环路，可以确定乙端无故障、甲端光端机无故障。故障锁定在甲端光端机输出端后面的设备。 首先替换G703电缆，原电缆在其他接口工作正常，而故障依旧，排除该电缆故障。其后依次替换协议转换器、V.35电缆、原设备在新连接中都不能正常工作，依旧丢包。由此怀疑到路由器端口的问题（一般这是比较少考虑到的故障起因），更换路由器端口后重新配置端口IP，连接协议转换器进入路由器，对远端路由器进行ping包发现已经没有丢包现象，无论发多大的ICMP包都不会丢包。至此，故障原因查明。由于路由器串口出现故障导致PING包的时候出现丢包，但当线路中断致使误码的累积就会瞬时清零，所以当重新启动协