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电路故障信号分析和快速判断方法


1.引言
在日常网络维护过程中，传输的故障是最常见的故障，随着我们网络的扩大，电路数增长迅速，我们的维护量也在急剧增大。传输的故障尽管相对比较简单，但由于传输通道一般较长，牵涉设备数多，而且不同的设备也有不同的特点，有时情况还是比较复杂，要高效高质的完成维护任务也不是一件轻松的事，下文将介绍传输的基本原理，举例说明各种故障状态，提供快速判断处理故障的方式方法。

2.电路信号原理
现网内主要采用的是脉冲编码调制（PCM）时分多路复用的传输方式，以2M基群 PCM为基本单位，故先从PCM的信号格式开始分析。
2．1 PCM信号格式
模拟语音信号经过脉冲编码调制后，形成PCM信号。
PCM信号以时隙为单位，每个时隙由8BIT组成，这8个BIT代表一次话音信号的抽样值，话音信号以8K次每秒的速率被抽样，因此，话音信号转换成PCM信号后，每秒钟要传送8000个时隙，其传输速率为8bit X 8000=64Kbit/s。
在PCM一次群的帧结构中，共有32个时隙，编号TS0～TS31，如下图所示，其中TS0为同步定位时隙，TS1～TS31可传话音信号或信令，采用随路信令方式的话TS16为信令时隙。故PCM一次群的传输速率为
64Kbit/s X 32=2048kbit/s
在PCM系统中收发双方必须保持帧同步，首先得识别帧同步定位信号TS0，只有这样才能识别出后面的各路话音时隙。例如：第三路话音时隙TS3，就是TS0之后第17个BIT开始的话音时隙。
帧同步信号在偶数帧同步时隙发10011011信号，接收线路终端一直检索此信号，反复确认后即同步建立，识别出此信号才能识别后面的各路时隙。而同步时隙在奇数帧发11A11111信号，A为0时为正常状态，为1时表示向对方发出远端告警信息。

0
12345678910111213141516171819202122232425262728293031


10011011
偶数帧同步时隙

11A11111
奇帧时隙


2.2常见失效状态
●信号丢失 LOS（loss of incoming signal）－－当接收端接收到信号幅度在给定的时间内一直低于某个设定门限，则设备进入LOS状态。
例：爱立信交换设备线路终端检出的状态为FC 9或LOS状态（注：相关告警必须开启）。
●帧失步OOF——当输入比特流的帧定位字节(如2M的偶数帧0时隙10011011)的位置不能确知，就认为此信号处于帧失步状态。CCITT建议G。783规定，随机未定帧信号的最大OOF监测时间为625us，最大定帧时间为250us。
●帧丢失 LOF（loss of frame alignment）——当OOF（即输入信号未能定帧）持续一规定时间，设备进入LOF状态。
例：爱立信交换设备线路终端检出FC 2或LOF
注：在信号丢失同时一般也检出帧丢失，故爱立信交换设备一般显示FC 2&9或LOF&LOS告警。
●误码高 EER （Excessive error rate）——通过检测TS0错误码的个数确定误码率，当误码在一定时间内累积到一定门限，设备检出误码高。
例：爱立信设备检出 FC 3 或ERRH

2.3常见维护告警指示信号
●AIS （alarm indication signal）用于告知下游设备上游失效已被检出。中继设备（如光端机，DCME压缩设备）的输入信号进入LOS或LOF一定时间内，线路终端向下游发出AIS信号,AIS信号指除特定开销字节外其余字节为全1的信号,净负荷必定为全1，对于2M基群AIS就是全1信号。
示意一：

下游设备在检测时收到的是全1信号
例：爱立信交换设备若在下游，将显示FC 1或 AIS 状态，又由于全1无法检出帧结构，故同时伴随显示帧失步状态，FC 1&2或AIS&LOF
●RDI （alarm indication from the remote end）远端告警（ 对告）， 用于告知上游终端在下游线路上 LOS ，LOF， AIS或误码超标已被检出，PCM线路终端在检测到以上四种信号发送信号时将在奇数帧的同步时隙TS0发出全1信号，偶数帧仍发正常同步信号10011011。
示意二：



示意三：



此时上游的爱立信设备若收端良好，将收到 FC 4或RDI。


3.常见故障举例
常见电路通路模型（通过中继设备）


故障情况一：A局点交换机发端接头松脱或到至中继接口板中间某点线路中断

分析：A局点中继机口板无法接收到A交换机送出信号，根据示意一，向下游送出AIS信号，该信号通过传输网络到达B局点，B交换局将检测到AIS信号，无法正常同步，根据示意三，B交换机在发送端送出RDI远端告警信号，如图示通过传输网络后，A交换机将检测到RDI信号。
最终结果：A交换机的告警是RDI，B交换机上的告警是AIS


故障情况二：A局点交换机一对传输线均中断

分析：A局点交换局的收端亦告中断，将检测到LOS，其它情况如故障一
最终结果：A交换机的告警是LOS，B交换局的告警是AIS

故障情况三：A局点交换机收端接头松脱或到至中继接口板中间某点线路中断

分析：A交换机收不到信号，进入LOS状态，向对端发送RDI信号，经过传输网络后B交换局将收到RDI信号，注意，此时B交换机向A仍然发送正常线路信号，只不过无法送到而已。
最终结果：A交换机显示LOS告警，B交换机显示RDI告警


故障情况四：A交换机发送的通道上有误码

分析：B交换机收误码，向A发RDI
最终结果：A交换机显示RDI告警，B交换机显示误码高告警
收发通道都有误码的情形类似，这里不作举例了！

故障情况五：A交换机线路终端故障

分析：A交换局接口板故障将会发出AIS信号，但无法检测B发过来信号
最终结果：A交换机显示接口板故障，B交换机显示AIS告警
注意：接口板故障也有可能是误码过高引起，请根据实际情况判断！

故障情况六：传输网络故障或交叉连接未正常连接

最终情况：A和B交换机都显示AIS告警
注意：传输网络故障会更复杂一点，还要根据传输网管监测到的状态合同判断。

对于不经过中继设备的故障现象就更简单了，各位可根据故障原理自行画出相应案例。

4．故障处理的实际应用
4.1日常电路故障处理
对于正常使用的电路，发生故障时，基本上只可能有一个故障点，即故障只可能在A，B或传输网络上出现，我们只要知道了A，B交换机接口的告警情况，就可判断故障点所处的位置，可迅速派维护人员赶往现场处理，不需要每个局点都派人去判断了，减少故障处理时间。
例一：若A检测到LOS告警，B检测到AIS告警。可迅速判断A的收端没有收到信号，A局点肯定存在故障点，只需派人往A局点现场即可。
例二：若A检测到RDI，B检测到AIS，亦可判断出B到B局点的中继支路接口应该没有问题（收到AIS），而A也收到RDI，即B发的RDI也可送到A，可判断出A交换局线路终端发端到中继支路接口间线路中断了，如故障情况一示。

4.2电路状态快速判断
通晓电路维护信号原理和故障案例还可以对电路是否正常进行一些快速判断。例如：日常维护中有时又可能出现电路被环路的情况，这种情况没有告警，比较隐蔽，会造成大量的单通。若我们怀疑某个电路有环路现象，我们可以人为的制造典型的电路故障，然后根据两端的情况即可判断出，电路是否正常。
我们通常采用的是断开某交换局的发端，电路正常的话，断开发端，应该会收到对端的RDI信号（无论是否经过中继设备的电路），故障情况如一所示.
4.2.1环路状态判断
若有环路，端开发端，则如图示


A交换局显示AIS告警，没有收到B的RDI信号，则表示有环路。
若不经过中继设备显示LOS告警，也是不正确的的状态，也可判断出环路的情况！根据上面原理即可得出结论。
4．2．2线路交叉情况判断
在布放2M-PCM线的时候，由于收发是分开的，以前设计的线缆是单线，而且旧的DDF模块设计不合理，在大量布放线缆的时候比较大的几率会出现其中两对线收发接错的情况，此种情况不产生故障，相当隐蔽，检查困难，同时造成单通，影响正常通话，会大量引起投诉，大大降低客户满意度，所以需及时发现，尽快解决。
示例：以下是最典型的一种交叉的情况，A局点的发端接错。

判断交叉的方法，我们仍然采用拔断线路1 局点A的发端的办法，线路1 局点A的收端正常应该收到RDI，故障情况如一所示，而如果出现如上图的情况，则如图所示
线路1 局点A的收端将仍收到好的信号，没有告警。而线路2 局点A的收端则收到RDI.
这样即可判断线路存在交叉的情况，如果是收端接错的情况也同理得出同样的结果。
交叉点的判断方法
判断出交叉的情形，接着最重要的就是判断出交叉点的位置。判断方法有很多，很多时候技术人员到机房按顺序跟踪一下线缆的布放情况即可。同样依据PCM线路的故障原理也有通用的判断故障点的方法：
1．顺序在线路连接的DDF单独拔断收端和发端
2．分别记录两边收到的状态
3．如果前后两个DDF拔断，收到的状态有不同，则可判定交叉的点就在这个DDF间，派人往现场调回即可。
例：
：
A1架拔断发A端 收 正常B端 收 正常
拔断收A端 收 LOSB端 收 正常
A2架拔断发A端 收 RDIB端 收 AIS
拔断收A端 收 LOSB端 收 正常
据上A1,A2架拔断发的两边的状态不同，可判断故障点在A1,A2架发送信号的线路上。
其他的情况，各位同事也可依据原理一一画出原理图。

4.3常见故障原因

1．DDF塞绳松脱，接触不良。
2．接头虚焊，簧片失效接头松出DDF。
3．接地不良或根本没有接地，尤其是120欧平衡线。接地存在问题，抽样判决参考电平有误，将无法正确还原信号，造成误码甚至中断。典型案例：两边环路均测试正常，放直就是不通，就应该检查接地是否良好。
4．接口板接口类型与电缆类型不匹配，例：连接了75欧姆的电缆，接口板的拨码处于120欧处。
5．接口板故障。
6．电缆中断。
7．传输网络中断，传输质量有问题，交叉连接数据错误.
8．两边设备传输协议不对应，例如：一边打开了CRC校验，对端为关闭状态。



上文是维护工作中的一些小结，希望对大家有所帮助，有机会多多交流。