波分复用系统误码分析与处理

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1、波分复用系统误码分析与处理新疆长途传输局光传输技术支援中心李纹【来源：新疆通信上传时间:05-04-15】DWDM系统主要为SDH、PDH、ATM以及IP等业务提供透明的光传输通道，衡量DWDM系统传输质量时，以满负载时所承载的业 务信号的传输质量做为标准。在DWDM系统中，影响系统两个非常关键的指标是光信噪比（OSNR）和误码率，当光信噪比（OSNR）很 高时（如2.5G信号信噪比22 dB）,系统的质量基本可以保证，但信号脉冲在传输中由于色散和非线性效应会引起信号波形失真， 在这种情况下光信噪比（OSNR）就很难定量地评估信号的传输质量，有时会出现OSNR较高时相应的误码率有可能较差，我们

2、以承 载的业务信号的传输误码性能来衡量信号的传输质量，验收时我们对误码率的要求是BER为1X10-12。在波分设备的安装和日常维护中经常会碰上误码问题，波分系统工程验收时的要求是24小时无误码，如果出现误码（即使是出 现几个误码），允许进行设备检查，检查后再进行误码测试，要求72小时无误码。本文就波分误码测试的一些方法，以及导致误码原因和误码处理分析的方法做一个介绍。一、误码测试的方法DWDM系统的误码测试主要以电再生段（点对点的OTM站）为单位进行测试。一种方法是用SDH分析仪进行挂表测试，另一种方法是 在仪表比较缺乏的情况下，通过网管设置单板的性能监控进行测试，测试时，这两种方法一般混合使

3、用。1.1方法1：挂表测试测试以点到点的OTM站为单位，挂表测试的配置连接如下图：图1系统误码测试示意图SDH分析仪的PRES应该设置为223 1,收发数据结构设置成一样，时钟设为跟踪外部时钟，误码测试时间为24小时，测试完 成后将测试结果打印出来。1.2方法2：网管设置性能监控进行测试开放式系统中OTU 般都具有对再生段开销字节（B1）进行监测的功能，我们可以利用OTU单板的误码检测功能进行误码测试。 方法是，将实际的业务信号接入系统，通过网管设置的网元的15分钟和24小时性能监控，对OTM站的所有网元设置成监控上报，观 察和分析OTU单板的误码性能。二、误码产生的原因误码定义为系统设备实际

4、运行时接收到的数据流的错误位。通常以bit位来表示。对于高比特率通道的误码性能是以“块”为 基础的一组参数，通常以误块秒比（ESR）、严重误块秒比（SESR）、背景误块比（BBER）等来表示。产生误码的原因有很多种，包括光路因素（光功率异常、色散、信噪比、光纤非线性）、单板因素（光器件性能劣化）、承载 业务因素、人为因素、环境因素等。2.1光功率异常光功率异常产生误码的原因，分两种情况：一种是光功率下降太大，导致收端OTU的输入光功率已在收端激光器的灵敏度以下。目前收端OTU单板采用两种激光器，PIN管 和APD管，2.5G速率采用的PIN管，灵敏度为一18dBm,在试验室的测试结果可以达到一

5、21dBm以下；PD管的激光器灵敏度为一28dBm, 在试验室的测试结果可以达到一31dBm以下。现场调测的时候，由于光缆距离比较长，考虑系统的通道代价，最小接收灵敏度要劣化 2dB，注意测试灵敏度的时候，应该以仪表上报误码为准，不能以单板上红色指示灯是否闪烁为标准，测试的时候最容易犯这个错误。 10G速率信号接收目前只采用PIN管，接收灵敏度一般可以达到一17dBm，当光功率为一14dBm 般就会出现光功率过低告警。另一种情况是光功率下降，影响接收端的信噪比，如果信噪比本来余量就不大，光功率下降直接会导致信噪比的劣化，引起接 收端OTU单板出现误码。2.5G速率的单板OTU没有采用FEC功能

6、，8X22dB组网国标要求为20dB，5X33dB和3X33dB组网要求为22dB， 一般低于国标值3dB我们的单板能正常解码；OTU单板采用带外FEC功能（RS（255,239）算法编码），理论纠错值最大为255字节纠 正8字节误码，24小时理论的最大纠错量为：2.5E9X60X60X24X（8/255）=6.7E12, 24小时误码量小于这个数单板应该能正 常工作，没有误码，但网管上性能数据会上报纠错数，纠错数大小与误码量一致，收端信噪比要求可以降低到14dB。10G速率的OTU 单板都是采用FEC功能的，信噪比要求为20dB以上。光功率异常的原因光功率异常主要指光功率下降。外部的原因主要

7、是在波分系统中，由于传输的距离比较长，使用的光纤存在大量的尾纤跳接和可调 衰耗连接和法兰盘连接，尾纤连接头没连好，线路光缆中断，以及外部环境的影响和细微的操作都有可能使光纤和尾纤上的光功率 的衰减增大。内部因素主要是系统光器件性能劣化，采用的光模块失效等原因。2.2色散光纤色散分为色度色散和PMD（偏振模色散）。色度色散是由于所传送信号的不同频率成分在光纤中的速度不同，从而使不同波长的谱线产生不同的延时，引起传输信号的脉 冲被展宽，接收端的不同比特的信号接收波形不同，时延差增大，接收端的误码及误码率的就会增加。PMD （偏振模色散）是由于光纤由于材料和制作工艺的问题，使光纤截面一定程度椭圆化，

8、造成两个正交偏振模传播常数的差异， 从而产生时延，接收端的脉冲同样也被展宽。色度色散一般可以通过DCF（色散补偿光纤）进行补偿方法解决。PMD （偏振模色散）是一个随机量，无法通过DCF进行补偿。光 纤的色散用色散系数来衡量，色散系数就是两个波长间隔为lnm的两个光波传输1 km长度光纤到达时间之差，单位为ps/nm km。 G.652光纤上色散系数为17 ps/nm km，G.655光纤上色散系数为6 ps/nm km，2.5G的信号一般不需要进行补偿。10G的OTU由于 色散容限比较小（我司为700 ps/n mkm），10G速率信号在G.652光纤上传输距离超过了 30Km就需要进行色散

9、补偿，如果在G.655 光纤上传输距离超过了 100Km也需要进行补偿。色散补偿的原则是色散补偿后必需留有1030 Km余量，色散补偿最好是色散容限 正负交替，效果最好。2.3光纤的非线性波分设备是将多个波长信号复用在一根光纤中进行传输，接入波长越多，入纤的光功率就越大，32波系统的满波光功率可以达 到20dBm。在光强很大，光纤传输比较长的情况下，光纤的非线性会严重影响系统的性能，导致接收端会误码性能会劣化。2.4光器件的性能劣化光器件的性能劣化导致单板损坏是目前系统产生误码的一个主要原因。系统中光监控通道接入板、合波器、分波器等都是纯光学器件，一般不会产生误码；产生误码可能性最大的是OTU

10、板和功放板。OTU （波长转换单元）产生误码的主要原因是信号在单板上经过了 0/E/0 （光/电/光）的转换，OTU单板的工作原理如下：收模 块上的激光器将接收到的光信号转换成两路电信号，一路为数据信号（DATA），另一路为时钟电信号（CLK）,通过两根细同轴电缆和 母板相连，在母板上将数据信号解复用成多路低速率的并行数据信号，进行B1字节的监控，然后通过复用芯片将多路数据信号复用 成一路数据信号；时钟信号通过PLL锁相环进行平滑去抖动处理。处理完的数据信号和时钟信号通过两细同轴电缆接到发模块上， 最后在发模块上通过激光器将信号进行光电转换为光信号。任何一个环节的处理芯片和电路不好都会引起信号

11、的劣化，从而产生误 码。另外发端激光器波长不稳定，偏移标称波长过大，或合波后相邻波长信号隔离度不够，也会导致产生误码， 功放板容易产生误码的主要原因是掺饵光纤放大器的泵浦激光源会引入很大的ASE （自激辐射噪声），如果光器件质量不好或失效， 会导致接收端的信号信噪比过低。三、误码分析处理的方法误码故障处理思路：先排除外部原因，定位故障到再生段（OTM-OTM），然后到单站，最后定位到单板。维护过程中，一般采用以下方法来定位和处理误码故障。3.1告警和性能分析方法查询设备异常告警：查看一下是否有RLOS, RLOF, ROOF等异常告警，同时查看一下OTU单板是否有输入光功率过低和过高的异 常告

12、警，激光器的制冷电流异常等，排除由于断纤，光功率在灵敏度以下等产生误码的可能。分析网元的性能事件：分析通过网管设置的15分钟和24小时性能监控数据，包括接收光功率、误码、纠错数等。其中，光功 率过小或过大都会引起误码，光功率性能数据是最重要的数据。查询光功率要搞清三件事：1、判断出现误码的再生段，减小光功率查询的范围；OTU单板上都有B1字节监控的功能，通过查询OTU单板的误码性能，可以看到出现误码的数量和时间。由于不带FEC功能的OTU 单板只是透明的传送信号，不对误码进行处理。在环回业务信号的测试中，一块OTU单板出现1个误码，顺着信号的流向，后面的 OTU单板在同一时间，都会检查到1个误

13、码。如果上游站的OTU检测到A个B1误码，下游站接收OTU检查到B个B1误码，则上游站 和下游站之间产生了 (A-B)个误码，从检查到的误码数量可以判断误码是在那段产生的。2、判断出现误码是那个方向，确定反方向是否也存在误码。目前的波分设备采用的是双纤双向的系统，两个方向的系统的物理性能最为相似，彼此是最好的参考系统，要搞清楚故障发生 的方向，是双向都出现误码，还是单向出现误码，便于故障的分析和处理。3、查清楚是否所有波长通道都出现误码还是只是个别通道出现误码。如果是所有通道都出现误码，说明故障在线路上(MPI-S和MPI-R之间)，需要重点检查系统的主通道。如果只是部分通道出现 误码，可能是

14、系统正工作在临界状态；或者是个别通道自己存在原因，如单站内的尾纤连接等，与主信道无关。搞清上述三件事后，将所有网元的性能设置成监控，然后再在网管上顺着出现故障段的信号流的方向，查询各块单板的输入输 出光功率。由于功率上报存在0.51dB的误差，如果现场有人用光功率计实地测量就更好。确认各块单板的光功率是否在正常范围。我们以日本NEC公司SpectralWave40第二代密集波分复用系统一个典型的光功率下降引起误码的例子来分析。组网如下：网管查询性能事件发现库尔勒215局站收那拉提站入1、入2、入3、入4、入5、入6、入9通道出现误码。根据系统信号流，检 测电再生站间各站各单板的光功率是否正常，

15、发现464站OTFT发送模块的光功率正常为+14 dbm,而巴仑台站放大器型号为SS20/SMF/30, OTFR接受模块光功率值为-20 dbm,比接受灵敏度低3.5dbm。用0TDR测纤发现此纤衰耗大，调纤后巴仑台站接受光功 率值正常，误码消失。在日常维护中，维护人员应当及时记录系统的光功率和各单板的接收、发送光功率。定时查询，及早发现。当发现光功率下降 时，应当首先查明光功率下降的范围，特别要注意根据信号流，找到接收光功率下降单板的共同点，这样就能够准确的定位故障点。3.2环回法系统出现误码的时候，有时从告警和性能数据可能分析不出来，这时，可以象SDH中的故障处理方法一样，对业务信号逐段

16、环 回来进行定位，环回可以在收发的OTU单板进行，也可以在收发WBA和WPA之间加衰减进行；可以在本站环回，也可在对端站环回。环回法要中断业务，环回前应该先在SDH上做强制倒换，将业务进行保护后再断纤，环回法在误码处理过程中非常有用，不过做 环回的时候一定要注意加衰减,以免光功率过大损坏激光器。同时环回法一般要断纤操作，在定位故障的过程中，有时需要中断正在运行的业务来进行检查。对于有备用通道的波长来说, 可以先强制倒换到备用通道上去；对于没有备用通道的波长来说，应当选择在业务量较小时如深夜进行，尽量减小影响3.3替换法替换法的原则是用已知正常的单板和工作条件，去替换可能出现故障的单板和工作条件

17、（替换光纤，OUT单板，功放板）。逐步 将故障的判断范围缩小，在实际的误码故障处理中灵活的使用，可以起到事半功倍的效果。3.4仪表测试法在日常维护中，系统上一般都割接了实际的业务信号，业务没有中断的情况下是不可能进行断纤试验的，对维护中遇到的误码 处理中，如果辅助以仪表在线测试，采集数据进行定性的分析，方便对误码故障的定位。功放板，合分波板都提供了 MON 口，便于用仪表进行在线的测试，功放板的MON 口光功率是放大后信号的1%,和输出信号光功 率相差20dB；合分波信号是输入/输出信号的9%,和实际信号的光功率相差10dB左右。将MON 口连接到光谱分析仪的输入口，测 量到的信噪比和实际信号的信噪比一样，同时在仪表上还可以读出信号的波长，可以查询到波长偏移的实际数据，波长偏移过多的 话，会干扰相邻通道，从而导致误码的产生。四、综述在误码故障处理过程中，我们要灵活采用多种处理方法，例如，在用光谱分析仪等仪表进行误码故障定位的时候，可以和网管 查询一起配合，同时借助故障定位经验进行处理。同时注意细节，尾纤的连接，可调光衰的调节等。如两根尾纤通过法兰盘对接时， 很容易出现尾纤头对接出现缝隙，造成很大的反射，虽然信噪比和光功率都很正常，但还是会出现误码。所以在维护过程中，我们 一定要按照规范进行操作。