基于网管信息的光纤通信网运行质量评估

周 宇

基于网管信息的光纤通信网运行质量评估

周 宇

随着光通信网络和网络管理技术的快速发展，各设备厂商提供的网元级、子网级和网络级网管系统的智能化水平越来越高，兼具设备管理、故障处理、性能监测等众多功能，为光通信网的运行管理提供了可靠的工具和有效的数据支持。

本文探讨从光纤链路、设备运行、传输系统三个方面对通信网络运行质量进行评估分析的指标和方法。并充分利用厂商网管系统北向数据接口构建运行质量评估系统，对网络运行情况进行客观、准确评估，确保光纤通信网及其承载的业务安全、稳定和可靠运行。

光纤链路质量评估

光信号在光纤中传输的过程中，由于光纤固有损耗和附加损耗的存在，信号的强度会随着传输距离的增长而下降。若设光纤链路的损耗为AL，和PR分别为发送端S的发光功率、接收端R的收光功率，则基于网管信息的光纤链路衰减值AL定义为链路输入、输出端口的光功率之差，即：

公式1用于反映端到端间光纤链路衰减特性，式中PS和PR可通过厂商网管系统采集。

光纤链路的衰减系数

光纤链路既包含了收、发两端之间的全部光缆线路，又包括两个端站内部的尾纤和串入的光衰耗器。由于尾纤长度较短，可采用光缆线路的长度L等效光纤链路的长度。则基于网管信息的光纤链路衰减系数定义为：

式中，L可用OTDR测量或查阅工程竣工资料得到，衰减器值DA可查阅工程竣工资料得到，当光纤链路中没有串入光纤衰减器时，DA值为零。

北部湾经济区的区内贸易比重反映了其在广西省内贸易中的一个地位，如果这个比重呈上升趋势，则表明广西总贸易对北部湾经济区的区内贸易的依赖程度也在上升。本文主要选取北部湾经济区2008年-2011年四年间全区区内进出口额以及全区进出口总额来进行测度，通过选取指标得到如下表格：

光纤链路的衰减平衡度

理论上，同一光缆中的多条光纤，其衰减特性应基本保持一致。光纤链路平衡度定义为中继段双向链路衰减的绝对值，用于评价同一光缆中，不同纤芯之间衰减差异的大小，以监控光缆线路的整体质量，即：

式中，AL1、AL2分别为中继段双向光纤链路的衰减值。

光纤链路衰减合格率

光纤链路质量的评价，主要从光纤链路衰减特性、衰减系数和衰减平衡度三个方面进行，可根据实际情况划分为不同的质量等级区分光纤链路是否合格。光纤链路衰减合格率定义为衰减合格光纤链路数与光纤链路总数的百分比，用于综合评价区域内或某一传输系统光纤链路的质量总体情况，即：

光传输设备质量评估

光传输设备的主要功能是在发送端将要传送的电信号转换成光信号并输入到光纤中传输，在接收端从光纤中接收光信号并将其恢复成原来的电信号，同时还用于汇聚、交叉链接和上下业务，为用户提供各种速率的信道资源。在光传输设备中，光发送、光接收和光放大器的性能指标，直接决定着传输设备甚至整个传输系统的运行质量。

光发送机评估

光发送机依靠激光器或发光二极管及相关控制保护电路将电脉冲信号变换成光脉冲信号并送入光纤中传输。通过厂商网管可以采集到光发送机输出光功率P0、偏置电流I0和工作温度T，且激光器性能下降时厂商网管还会上报激光器发送失效、劣化、寿命即将终止等告警信息。

综上，基于网管信息的光发送机运行质量评价模型为：

当P0、I0、T正常且无告警参数时，则认为发送机质量合格；当P0变化大于门限值或发生激光器失效、劣化告警时，则判发送机劣化；当发生激光器寿命即将终止告警或无输出时，则判发送机不合格。

接收机评估

就接收机而言，当接收光信号的功率适当、质量较好时，能够正确地将接收的光信号转换为电信号，即误码率为0或在规定的范围之内。由于厂商网管只能采集到接收光功率Pi和误码率告警，因此，基于网管信息的光接收机质量评价模型为：

另外，在评价光接收机的质量时，需要注意区分是否为上游站传递过来的质量问题。假定光接收机接收的光信号功率电平和质量均符合要求的前提条件下，若仍产生误码告警信息，则为光接收机部分质量故障。如果接收点的光功率正常但消光比很差或本身信号有误码，也会造成接收机产生误码告警。

光放大器评估

光放大器的性能指标主要有增益、增益带宽、增益噪声等，但此类指标大部分不在网管系统的监测范围之内。厂商网管系统能够实时监测到光放大器的输入Pin、输出光功率Pout及光放大器增益降低、制冷电流过限等告警信息，因此，基于网管的光放大器质量评价模型为：

当光放大器的增益特性符合指标要求且无表告警时，则认为光放大器合格，当增益特性不符合指标要求或出现表告警时，则认为光放大器劣化；当光放大器输入正常而无输出时，则认为失效，不合格。

光传输设备综合评估

（1）光传输设备性能评价指标。该指标根据光传输设备内光发送机、光接收机和光放大器件的情况，对光传输设备进行综合评价，评价模型为：

如果光发送机、光接收机、光放大器均正常，且无本机设备质量告警信息，则光传输设备质量合格。当光发送机、光接收机、光放大器任一指标劣化或传输设备有机盘故障告警信息时，则认为光传输设备劣化；当光发送机、光接收机、光放大器任一指标为不合格或有机盘告警信息且已影响系统正常运行时，则认为设备质量不合格。

（2） 设备可靠性评价指标。该指标主要评价光传输设备各组成器件的运行质量和工作状态，定义为光传输设备合格运行时间与统计时间之比，即：

式中，统计时间一般以光传输设备开通投入运行时间为起点至统计当日的时间段，故障时间是指在统计时间段内，设备不能正常运行的时间（劣化、不合格）。

（3） 光传输设备质量合格率。光传输设备质量合格率定义为区域或某传输系统内质量合格光传输设备数量与光传输设备总数之比率，即：

光传输系统质量评估

光传输系统的质量评估需综合上述光纤链路质量评估和光传输设备质量评估的结果，实现对本传输系统内所有链路和设备运行情况的综合管控。另外，光传输系统质量评估还应包括传输系统光功率管理、误码性能管理及“可通率”指标统计三方面内容。

（1）传输系统光功率管理。光功率管理基本要求是将光功率调整在最大和最小允许的范围之内，满足系统扩容的要求，并保证系统在一定范围内的功率波动不影响正常业务。由于各中继段的距离不同、开通的业务数量不同，光功率的管理需要逐段、逐站、逐设备管理，并根据不同技术体制的传输系统进行精确定位、计算和严格控制。基于网管信息的光功率管理模型，可从告警信息和性能指标两个方面进行评价。

（2）传输系统误码性能管理。误码性能主要对各再生段、复用段的性能进行管理，可分为合格、劣化和不合格三类进行评估。光传输系统有比较完善的误码性能监测体系，指标管理的内容主要是对各传输系统和维护单位不同类别的误码性能进行对比分析和量化评估。

（3）传输系统“可通率”指标。光传输系统的“可通率”定义为某个考察时间段内传输系统总的正常运行时间与该考察时间段之比率，即：

系统实现

运行质量评估系统建立在现有光通信网络网管系统之上，通过网管系统的北向接口，定时采集网管信息数据，并依据上述质量评估方法对现有网络的运行情况进行评估。

（1） 光纤链路质量评估。如图1所示，系统可查看指定链路历次采集运行质量情况，包括链路正向/反向衰减值、正向反向衰减系数、衰减平衡度及质量等级等指标。

（2）光传输设备质量评估。如图2所示，系统可查看指定设备端口历次采集运行质量情况，包括发送、接收光功率、温度、偏置电流、误码秒及质量等级等指标。

（3） 光传输系统质量评估。系统可查看指定传输系统各设备端口性能（图2）、逐段链路性能及合格率（图3）、可通率（图4）、故障统计（图5）等指标。

图1　光纤链路质量评估示例

图2　光传输设备质量评估示例

图3　传输系统链路性能及合格率

图4　传输系统可通率

图5　传输系统故障统计

结语

本文基于厂商网管系统提供的数据获取与管理功能，对现有光通信网络的运行质量指标进行分析，建立光纤链路、设备运行、传输系统三个方面多项运行质量评估指标，并构建质量评估系统加以验证，为提高网络运行质量提供了有益参考。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.019