浅析光传输网的误码性能及应用
浅析光传输网的误码性能及应用
渭南网络维护中心 杨碧芹
摘要：在分析了误码对各类业务影响的基础上，主要阐述了在光传输网维护中误码性能参考标准、误码检测机理、网管采集原理及在实际排障中的应用。
关键词：传输网、误码性能、开销字节、网管
1 引言
随着各类新业务量的迅猛增长，传输容量、传输设备也在不断地增加，光通信传输网从初期的点对点PDH光系统到 SDH自愈环光系统一直发展到现在的DWDM，其上所承载的业务由原来单一的话音业务到现在的IP业务、DDN业务、专线出租业务、视频业务等等，其业务不仅对带宽提出了更高的要求，同时也对通道质量同样提出了更高的要求，而在目前光传输系统中，误码是影响传输通道质量的重要因素，是表征传输质量标准的重要指标，现从以下几方面谈谈传输网中的误码性能。2 误码对各类业务的影响
所谓误码，就是在数字通信系统中，接收端通过接受判决再生后产生的比特流中，某些比特发生了差错，是传输信息的质量产生了损伤。不同的业务对通道误码率的要求不同，当超过一定门限后，就会对业务产生影响，对话音业务会产生掉话现象或电话难打现象；对数据业务会产生丢包、错包现象等；对图像业务会产生画面出现马赛克或定格等现象，可见误码对业务影响是如此之大，那么在光传输网维护当中，我们应参考什么样的误码性能标准。
3 误码性能的参考标准
ITU-T有两个建议规定误码性能，G821以误码（比特差错）事件为基础的规范，而G826以误快（块差错）事件为基础的规范。
G821定义的误码性能事件有：
·ES(误码秒)：在1秒时间周期内，有一个或更多差错比特；
·SES(严重误码秒)：在1秒时间周期的比特差错比≥10-3；
G821定义的误码性能参数有：
· ESR(误码秒比)：在一个固定测试时间间隔上的可用时间内， ES与总秒数之比；
· SESR（严重误码秒比）：在一个固定测试时间间隔上的可用时间内，SES与总秒数之比；
G821定义的误码性能指标：
一个国际ISDN全长为27500KM的HRX连接误码性能指标为:
表一 64Kbit/s国际ISDN连接误码性能指标（RPO）
G826误码性能事件和参数：
事件的定义:：
·EB(误块)：在一块中有一个或多个差错比特；
·ES(误块秒)：在一秒中有一个或多个误块时，就称该秒为误块秒；
·SES(严重误块秒)：在一秒中含有≥30%的误块或至少有一个缺陷；
·BBE(背景误块)：发生在SES以外的误块。
参数的定义:
·ESR(误块秒比): 在一个确定的测试时间内，可用时间内的ES与总秒数之比；
·SESR(严重误块秒比): 在一个确定的测试时间内，可用时间内的`SES与总秒数之比；
·BBER(背景误块比): 在一个确定的测试时间内，可用时间内背景误块与总块数扣除SES中的所有块后剩余块数之比。
G.826的性能指标：
以上ITU-T G.826建议是规范数字传输网误码网络性能指标，它一般用统计术语来描述，并要求长期测试至少一个月来检验。在工程验收和实际维护中，建议用M.2100(PDH)、M.2101(SDH)来规范传输网数字通道和复用段维护指标。该建议端到端基准性能指标是G.826规范值的一半。因采用短时间的维护检测结果来判断优劣,只有采用更严格指标才能保证电信网的长时间性能指标合格。《维护规程》中所有短期测试的性能限值都是依此为基础导出的。《维护规程》还指出CRC-4校验的计数值与2Mb/s 速率所统计得到的ES和SES事件之间的等效关系为：
1秒钟内若有大于或等于1个CRC-4差错计数，它等效于1个ES；
1秒钟内若有大于或等于805个CRC-4差错计数，它等效于1个SES+1个ES。
4 误码与开销
SDH帧结构中，用于误码检测的开销字节有：B1、B2、B3、V5、M1、G1等，借助SDH帧结构中的开销字节传递告警、性能信息，使得SDH系统具有在线告警和误码监测能力，从SDH或DWDM的网管在线检测中可轻易了解整个网络的性能，对检测到的事件（异常和缺陷）进行近端或远端评估，及时发现各种隐患。熟悉各种开销功能，对于日常维护和排障非常有用。再生段RS、复用段MS、高阶通道HP、低阶通道LP各种开销与告警的对应表如 下：
注： ·异常：在线异常状态用于确定不处于缺陷状态的SDH通道差错性能，一个BIP-n检出一个误块就认为是异常。
· 缺陷：在线缺陷状态用来确定可能发生在通道中的性能变化，在1秒钟1个或多个缺陷导致一个SES。
·RDI:：远端缺陷指示；REI：远端差错指示; DEG: 信号劣化
RFI ：远端故障指示；TCM：串联指示 ; EXC: 误码越限
渭南本地传输网基本采用了中兴ZXSM2500 II 、ZXSM380、ZXSM390 SDH设备，现以该设备为例，详细说明误码开销字节在实际维护中的应用：
B1 该字节用于再生段误码的检测，此误码多与光路有关。B1误码不传递，在接收端终结，且无远端概念。B1的检测在收端进行，发端不检测。B1误码的产生原因有以下几种：由于光板接收光功率过强或过弱导致；或由于系统本身造成，如光板收发光模块，时钟板及时钟质量的问题；也有可能是由于网管在再生段插入误码未解除导致。B1在REG、ADM、TM网元类型光接口板上都会终结。当B1误码记数超过门限值，则上报为B1性能超值告警。有B1 BBE、B1 ES、B1 SES、B1UAS等
B2 该字节用于复用段误码的检测，监测两站复用段之间的路由。B2误码不传递，在接受端终结。B2的检测在收端进行，发端不检测。B2误码一般伴随B1产生而产生，因此，在解决B2误码前应首先解决B1误码。在收端检测B2误码的同时，通过复用段远端误码块指示字节，发端网元同时上报B2 FE数值告警（FEES/FEBBE/FESES/FEUAS）。因此，一般某网元的B2的BBE/ES/SES/UAS与对端网元的B2 FEBBE/FEES/ FESES/FEUAS伴随产生。
B3 该字节用于高阶通道的误码检测，只监测两站间某高阶通道间的路由。它负责监测VC4在STM-N帧中传输的误码性能，监测机理与B1,B2类似。B3误码是传递的，在整个通道的终点终结。一般某网元的B3的BBE/ES/SES/UAS与对端网元的B3 FEBBE/FEES/FESES/FEUAS伴随产生。
V5 该字节用于低阶通道的误码检测。一般某网元的V5的BBE/ES/SES/UAS与对端网元的V5 FEBBE/FEES/ FESES/FEUAS伴随产生。该告警是中兴Ⅱ型机设备网管常见告警之一，刷新告警消失后不久又重复出现。该误码又名通道误码，一般因EP1板接口故障引起，需要重新配置故障时隙来解决。
5 SDH网管误码性能管理及在爱立信网管中的应用
性能管理主要负责监视网络的性能，完成传送中通道和有关网元实际运行中的质量数据，为维护人员提供评价、分析、预测的手段。其主要功能如下：
5.1 性能数据的采集和存储
性能数据的采集通过检测SDH的开销字节（SOH和POH）来获得性能参数，并设置性能门限，如果发现性能异常则产生性能告警事件。性能数据分为15分钟和24小时两种周期采集和上报。管理系统存储一段时间内的性能历史纪录，分别存放在相应的15分钟和24小时寄存器中。
需要收集和监测的性能基本参数有：ES(误块秒)、SES(严重误块秒)、BBE(背景误块)、码违例（CV）等。
5.2 性能门限的管理
当传送实体的性能降低到预定的水平时，利用门限机制可以方便的自动产生性能事件报告。管理系统可以对各种性能事件分别设置15分钟和4小时门限，门限值可以在0到最大值之间设定、修改。但性能事件突破门限值时，应产生有关性能越限告警信号。
5.3 性能数据的报告
管理系统可以在不影响寄存器内容的前提下，将存放在各寄存器中的性能数据收集起来并提供报告。性能数据的报告可以按指定的参数、传输方向、累计周期进行上报。报告的形式有以下几种模式：定期上报、请求上报、禁止/允许上报、性能越限自动报告，通过相关设置实现。
5.4 性能的显示和分析
管理系统将收集到的性能数据以直观的形式显示出来，并能对各种性能数据进行分析，从而确定传输的性能。性能数据的显示方式：包括有文本方式、报表方式和图形方式的显示。 显示的类别可以按指定的时间间隔，指定的性能参数，指定的再生段、复用段和通道，根据各种组合条件给出性能数据的统计显示。显示的内容至少应包括：监视对象的名称、数据收集的时间间隔（15min或24h）、数据值（如ES、SES、UAS等）、数据收集的起止时间，等等。
关于爱立信网管中的性能管理
省内陕南环采用爱立信2.5G传输设备，下面利用620-2网元为例，简单介绍一下单个网元性能测试步骤：
现用本地终端登陆打开620-2网元；
测试低阶通道VC12性能：选择63X2M支路板，点击Channels—port—path term data---Enable既可测的15分钟或24小时近端（Near End）与远端（Far End）的ES、 SES 、BBE等数据;
测试高阶通道VC4性能：选择STM-1E电板，点击Channels—General ----port—AU4---Path Term Data---Enable既可测的15分钟或24小时近端（Near End）与远端（Far End）的ES、 SES 、BBE等数据;
测试再生段RS性能：选择STM-1E电板，点击Channels—General—RS Peformeance----Enable既可测的15分钟或24小时近端数据;
测试复用段MS性能：选择STM-1E电板，点击Channels—General—MS Peformeance----Enable既可测的15分钟或24小时近端数据和远端数据；
通过测得数据，分析通道、复用段、再生段是否工作正常。
6 误码性能在实际排障中的应用
误码在传输领域一直是个较为头痛的问题，据统计大约60%的故障有误码引起，按照15分钟性能检测到误码块数量来分的，误码可分为少量误码和大量误码。一般15分钟内误码块数量如少于10个，则认为是少量误码。按照连续出现误码的时间间隔长短，误码又可分为突发性误码和持续性误码。其中突发性少量误码（也称零星误码）很难进行故障定位，只有经过长期性能分析、深入了解误码性能基本原理，并在实际维护和排障中进行综合运用，方可水落石出。
误码类故障处理通常有两大步：定位到网元或网段；在网元或网段内找出故障源进而排除。一般引起误码的原因有：
●外部原因：光纤接头不清洁或连接不正确；光纤性能劣化，损耗过高；设备接地不好；设备附近有强烈干扰源；设备散热不好，工作温度过高；DDF架接触不良等。
设备原因：交叉板与光板、支路板配合不好；时钟板同步性能不好；单板失效或性能不好等。
本人在实际维护中处理过多起误码类故障，现举两例。
[案例一]光板故障导致B1、B2性能超值。
[系统概述]
渭南区内北环共有七个站：1、2、3、4、5、6、7号站都是ZXSM2500 II ADM设备，组成MSP环，集中性业务，1号站为中心站，其他站到1号站下有业务，网络图如图一。
图一
图二
图二
[故障现象]
在区北环网管上查看到5号站收1号站的11# OI16板报B1、B2性能超值，而且不断累加，其余各站正常。
[故障分析和排除]
晚上23：30,首先双方先观察各站设备温度是否过高，经观察正常，然后让5号站拔掉对1号站的光纤，出现复用段保护倒换，不影响业务，之后让两端清洁光纤接头及设备光接头，用光功率计测量收光功率-14dB正常，之后让其恢复光纤。在网管上观察业务倒换成功，再查该5号站的11# OI16板性能，仍报B1、B2性能超值。说明与光接头、光功率无关。由于当时无备板，且已深夜，业务影响不大，故决定让5号站将本站5#光板与11#光板互倒，障碍随之转移，故判断为5号站的11# OI16板有问题，将板复原位，通知5号站取备板，第二天更换原11#光板，恢复光路，在网管观察5号站11#光板性能，仍然上报B1、B2性能超值，但数值明显减少，且15分钟无累加值，感到很奇怪，随怀疑1号站5#光板光发模块是否也有故障，晚上在1号站拔断5# OI16板光纤，观察业务倒换成功后，对5#光板自环，上报B1、B2性能值。既确认1号站5#光板光发模块也有故障，更换5#光板后，在网管观察数天，无B1、B2性能超值上报。上述误码障碍，经过数天处理，终于有了圆满的结果。
[结论和建议]
由此可见，平时发生故障点通常只有一个，但可能还有一个潜在的故障点，虽然不一定是引起故障的主要原因，但会是故障处理过程中有些现象难以解释，维护人员应深入思考。引起光路误码的原因很多，首先排除外部原因，例如温度、光纤接头、设备接地等原因，然后定位是否为光板原因，不仅可能是光板光收的原因，也有可能是光板光发原因，或是 CSC、时钟板。所以当发生类似上述障碍后，首先将故障点准确地定位，是极其重要和关键的。再将故障点准确的定位到单站后，就可以集中精力，通过数据分析、硬件检查、更换单板等手段来排除故障。
[案例二]设备温度过高导致网管上报B2,B3 BBE/ES/SES
[系统概述]
渭南区内南环共有五个站：1（渭）、2(华)、3（阴）、4（潼）、5(大)号站，都是ZXSM2500 II ADM设备，组成MSP环，集中性业务，1号站为中心站，至其余各站均下一个VC4. 网络图如图二
[故障现象]
我方交换机房值班人申告渭南至华县、华阴、潼关、大力各县的大部分电路不可用，经传输室值班人员挂表测试发现电路有误码，查看区南环网管发现：各站LP16板上有大量的“B2,B3 BBE/ES/SES性能值”上报，同时有“复用段信号劣化”和“B2,B3 BBE/ES/SES性能超值”告警。与之相对应对端LP16板上有大量的“B2,B3 FEBBE/FEES/FESES性能值”上报，同时有“复用段远端缺陷指示”和“B2,B3 FEBBE/FEES/FESES性能超值”告警.
[故障分析和排除]
由于有B2/B3性能值上报，是复用段的告警。首先通知各站检查机房环境和设备运行状况。经检查与联系发现除渭南站外其余各站机板温度都较高(烫手)，通知各站尽快清洁架内风扇及防尘网，20分钟后，各站反映设备温度已降下来，观察网管性能和告警指示，故障完全消除。故障原因：由于LP16板温度过高，芯片不能正常工作而产生误码。
[结论和建议]
环境因素对设备运行起着至关重要的作用，所以《光缆传输设备维护规程》对环境温、湿度有明确规定，由于北方灰尘较大，尽管机房采用全封闭式，但是灰尘仍然较大，维护中兴传输设备一定要定期（一周）清洁设备架内防尘网，检查风扇运行情况，从而保证设备的正常运行。
7 结束语
误码是影响传输网的一个重要指标，其实数字传输损伤是个相当复杂的物理现象，CCITT指出除误码外，还有抖动、漂移、时延等指标，如要对传输网性能进行全面评估，还要综合各方面的因素，有待进一步的讨论。
相关参考文献：《长途光缆传输设备维护规程》、《SDH传输设备维护手册》
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