DWDM系统误码问题分析定位探讨

1、DWDM系统误码问题分析定位探讨安捷信客户支持部 宋志永/39340 工程师摘要 DWDM系统因网络地位高、业务密集、安全性要求高，是客户运维工作的重点，而DWDM误码问题因涉及因素众多、定位复杂，往往是维护工作的难点。本文以某传输干线DWDM网络运行与误码维护实例为背景，论述了波分误码问题的产生原因与基本排查思路，重点分析了线路反射对DWDM系统的影响、基本定位思路和解决方法。关键词 DWDM 线路 误码 反射 波道 1. 问题描述某DWDM网络A和B站为OTM站，距离362km，中间设C站一个OADM站和D、E、F三个OLA站，使用322.5G系统组网，拓扑如图1.0。系统在A、B间开通2

2、0个波道，线路功率与波道信噪比符合指标，但B站收A站方向6个波道OTU上报大量RSBBE（再生段误码），个别波道甚至由于误码过大无法正常承载业务，必须进行波长倒带转移。FEDCAB 图1.0 A-B段DWDM组网拓扑图2. 原因分析1) DWDM误码原因分析误码是指在传输过程中码元发生了错误，DWDM系统产生误码的因素众种，其中维护中常见的误码产生原因包括线路光功率异常、色散容限不够、波道间功率不平坦、信噪比过低、光纤非线性以及传输设备的光器件性能劣化等，通常围绕这些指标参数，结合故障现象进行分析定位。在DWDM系统出现误码后要确定是单波道误码还是多个波道同时产生误码，以判断是线路问题还是单波

3、问题。若只有一个波道出现误码，其它波道性能均正常，则需重点对该误码波道的OTU收发光功率、OTU光器件以及OTU与合分波单元的尾纤进行排查定位；若多个波道同时出现了误码，这时通常可以判断是主光线路出现了问题，需要重点对光缆、线路功率、色散、非线性、光放大板卡等进行分析定位，DWDM系统常见误码原因见表1.0。表2.0 DWDM误码的常见原因故障类别序号故障原因监控/定位手段线路问题1光缆环境问题，高温、高寒地区线路光功率2设备环境问题（设备温度过高） 设备温度3光放大板失效或性能劣化光放性能与告警4线路光功率异常（过高、过低）光放功率5信噪比劣化、波道均衡性差在线光谱监测6光纤非线性效应线路光

4、功率7色散容限问题DCM补偿8光纤接头、尾纤端面污渍导致的回损过大OTDR、光纤显微镜单波问题1OTU单板到合分波间尾纤异常、连接不稳定现场检查2OTU单板失效或性能劣化OTU性能与告警3OTU接收功率（过高、过低）OTU功率2) 定位思路及步骤因20个波道中6个波出现了误码，且6个波道的误码量随时间的变化步调一致，所以基本可以判断非单个波道故障，需要对线路展开分析定位。根据上表中线路问题的常见故障原因18，结合相关原理知识，排查过程如下：a) 首先检查光缆环境和全线机房环境，排除运行环境如温度、湿度对系统的影响，经客户各方确认当前运行环境正常；波分干线维护中曾遇到与温度、湿度相关的误码故障现

5、象：（1) 东北地区的架空光缆，冬季晚上九点以后线路衰减开始增加，每小时放大板OAU功率下降约1dBm，到早晨太阳出来时衰减累计增加10dB左右，系统信噪比下降所有波道上报误码，从早晨九点开始衰减减小放大板功率又逐渐回升到正常值。夜班维护人员必须逐渐调低电可调衰减器VOA的衰减以保证系统功率的正常，白班人员又必须逐渐调高VOA衰减来降低功率。（2) 一子架3块波长转换板LWC同时瞬报LSR_COOL_ALM（激光器制冷电流过限）告警，接收端LWC上报大误码，承载的SDH业务全部倒换。经查相应机柜PMU板上报TEMP_ALARM告警，经现场确认该机房空调故障多日，客户用普通电风扇为设备降温。 （

6、3) 南部地区干线，机房湿度控制不佳，ODF架一个尾纤接头接触不紧密，其空隙间受水雾变化影响，导致线路不稳定产生误码。b) 检查放大板功率、电流、增益等指标，可排除设备内部连纤异常和单板故障；c) 线路光功率，是DWDM系统最重要的配置数据，受光缆施工、线路割接等影响容易引起衰减值的变化，是例行维护的重点。故障定位时需要依据线路放大板型号规格和承载波数计算标称值，标称功率计算方法：P（总）=P（单波）+10LogN，N为总波数，各放大板规格及单波输入功率请参考开局指导书。检查线路光功率，发现A-B间线路放大板功率与标称值基本一致，见下表1.1 各站放大板值（当前值与标准值之差）均小于1dBm，

7、说明当前线路功率正常。表2.1 A-B间线路功率统计表（承载：20波，2.5G*32波系统）站点板位板名端口接收光功率(dBm)发送光功率(dBm)标称当前标称标称当前标称A14合波板-0-5-5.4-0.4A24功放1-5-5.2-0.217.617.9-0.6C6预放1-12-120.010.612-1.2C4功放1-5-4.90.117.617.70.1D4功放1-5-4.70.317.618.50.7E4功放1-5-4.80.217.618.30.2F4功放1-5-4.40.617.618.80.5B12预放1-12-11.4 0.610.611.70.4B28分波板1-120-0d)

8、 用光谱在线分析板对B站接收A方向线路进行光谱监测，发现所有波道信噪比、波道间的均衡平坦性总体良好，说明均衡、信噪比均正常。e) 光纤非线性效应主要由功率过高导致，光功率越高单位光纤横截面的能量密度越大，当此密度过大时，会导致传输信号的非线性效应，影响系统性能。调高线路功率，观察误码未见明显加重，排除非线性问题。非线性：从本质上讲，所有介质都是非线性的，只是通常情况下非线性特征难以表现出来。当光纤的入纤功率不大时，光纤呈现线性特征，当光放大器和高功率激光器在光纤通信系统中使用后，光纤的非线性特征愈来愈显著。f) 色散容限是DWDM系统中重要维护指标，与光功率指标同样重要，通常在系统设计时已按线

9、路区段进行严密的计算，工程开局时按设计值使用相应型号DCM（色散补偿模块）进行补偿，但2.5G的WDM系统通常受色散影响很小，工程中无须进行补偿。本例中DWDM系统是2.5G*32系统，所以可以排除色散问题导致误码的可能。色散：光脉冲中的不同频率成分的光在光纤中的群速度不同，因而到达光纤终端有先有后，这使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散。色散用时延差来表示，即不同频率的信号成分传输同样的距离所需要的时间之差。 图2.0 色散引起的脉冲展宽示意图对于10G和40G速率的系统，须严格对线路进行色散补偿，否则系统会在功率正常、信噪比正常的情况下， OTU的纠错或误码严重。g) 光纤接头、尾纤端面污

10、渍会产生回损，造成线路中的多径反射现象，而不同波长的谐振长度不一样，如果反射长度与波长可比拟时，就会产生相干调制等现象，对信号造成损伤，从而导致系统性能劣化，因此在反射过大的情况下，可能会出现相同路由部分波道性能正常，而部分波道产生误码的现象，且误码特点是突发性明显，有时连续数个15M无误码，偶尔突发出现十几万。但我司传统WDM及OTN对回损均无法实现量化监测与预警，从而给问题定位造成一定的困难。根据以上a-f 七个方面分析，一一排除了各因素对系统的影响，重点怀疑光纤接头或端面污染引起反射，导致系统产生了误码。回损（RL）：回损即回波损耗（return loss），也叫反射，是从无源器件的输入

11、端口返回的光功率与输入光功率的比例，定义为:RL=-10log(Pr/Pj)，活动连接器(Connector)、机械接头（Mechanical splice）和光纤中的断裂点（Crack）都会引起反射，常见反射事件OTDR测量结果见下图。 图2.1 OTDR测试的常见反射事件图对于速率2.5G的系统要求线路回波损耗小于-27dB，对于速率为10G的系统要求线路回波损耗小于-25dB。3. 解决问题根据本DWDM系统误码现象分析及排查结果，分别排除了运行环境、设备故障、光功率、信噪比、波道均衡、非线性、色散等因素，怀疑是线路反射导致了DWDM系统产生误码。于是成立定位小组沿接收端B站开始，沿F、

12、E、D站对区间光缆、站内尾纤接头一一检查，具体定位手段是用OTDR工具对光缆进行损耗和回损测试，用光纤端面显微镜对站内的尾纤接头进行400倍放大观察，以查找反射点。1) OTDR检测站间光缆反射用OTDR对B-A各区段光缆检查，其中部分区段的光缆测试结果如下图，损耗与反射测试结果均正常，发现外部光缆不存在明显的反射点，排除了外部线路反射的可能。图3.0 D-E间光缆测试结果 图3.1 E-F间光缆测试结果OTDR测试反射注意：因ODTR的近端存在测试盲区，测试时需要增加510Km的过渡光缆；光缆的远端，由于是和设备断开的（OTDR测试光缆必须和设备断开，否则可能会把设备单板光口打坏），光纤端面

13、和空气的接触面本身就会有很大的反射，也无法通过OTDR测试结果判断远端最后一个接头的反射情况；所以决定站内尾纤端面用光纤显微镜观察。2) 光纤显微镜查看光纤端面首先，清洁的尾纤接头端面放大观察应该是一个灰色洁净的圆面，因单模光纤的纤芯直径为810m，放大100倍数时约为0.81mm，这时可以看到圆心中间的纤芯，为一个颜色稍浅的小圆点，在纤芯及其边沿都不应该有灰尘、污渍或划痕。放大观察图3.2 尾纤接头及端面放大效果图用光纤显微镜对B至A站室内ODF架接口、设备接口、对接法兰、尾纤端面逐一进行测试，发现光接口、尾纤接头污染严重，全线有60%以上的光纤接头污染严重，清洁前用光纤显微镜对部分接头做了

14、截图，如图3.3。 图3.3 显微镜观察尾纤清洁前端面3) 清洁尾纤端面的污渍对B-A段各机房室内ODF架、设备接口、法兰盘、尾纤所有光接口使用专用擦纤工具展开清洁。光纤端面污染较重的使用卷轴擦纤盒无法清洁干净，所以首先使用无水酒精多次清洁，再使用擦纤盒清洁才能清洁干净；污染、划痕严重的端面使用酒精、擦纤器等都无法清洁干净，只能通过更换尾纤解决。清洁后光纤接头如图3.4。图3.4 显微镜观察尾纤清洁后端面专用尾纤维护工具：光纤显微镜（连接PC）专用卷轴清洁带无尘棉棒通过对沿线各个站点的光纤端面进行观察、清洁、更换，线路性能得到明显提升，B站的光谱扫描中各个单波的均衡性得到进一步改善。（关于线路

15、反射反为什么会影响波道间的平坦度，曾请教研发同事，目前仍未给出答案，希望高手分析）定位小组从B站出发，处理完F、E和D站时，6个故障波道的OTU误码已全部消失，误码问题彻底解决。解决这样的问题花费精力多，网络申请中断时间长，总体来说非常不容易，进站后绝不能放过每一个可能引起反射的尾纤接头。4. 结束语DWDM系统作为骨干传送网，是数据网、核心网、无线G网等所有业务网的安全运行基础，保障其稳定运行是客户运维管理工作的重点。因DWDM系统误码产生原因众多，定位排查有时感觉无从下手，总结本次误码主要原因是DWDM系统设备运行年久，机房环境较差，室内部分光纤端面长时间积累污渍、划痕等造成反射，导致系统误码。此次误码定位和处理过程对DWDM系统的日常维护具有借鉴意义，首先分析定位人员须熟悉网络、掌握WDM系统相关知识，能有序指导维护单位展开定位分析。其次，设备运行环境不达标会影响系统的稳定性，机房温度、湿度和清洁度需努力整治实现标准化。最后，建议客户各机房及维护单位配备专业的DWDM维护工具，如光纤显微镜、卷轴擦纤盒和无尘棉棒等专业工具，有助于有效的定位并彻底解决问题，避免客户反馈已经清洁过，但不能保证已经清洁好的现象。缩略语：OTMOptical Terminal Multiplexer