有線電視主動(dòng)式運(yùn)維管理應(yīng)用
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摘要：如何主動(dòng)定位故障并處理，減少故障發(fā)生概率，提高修復(fù)時(shí)間，避免對(duì)用戶業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，使網(wǎng)絡(luò)更健康、更流暢，從而提高用戶體驗(yàn)是運(yùn)維對(duì)綜合網(wǎng)管提出的新需求。廣東省網(wǎng)通過主動(dòng)式運(yùn)維管理系統(tǒng)的部署并與傳統(tǒng)綜合網(wǎng)管結(jié)合使用，極大地提升了用戶體驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：PNM；主動(dòng)式運(yùn)維；綜合網(wǎng)管；MTR
1主動(dòng)式運(yùn)維網(wǎng)管產(chǎn)生背景
1.1網(wǎng)管系統(tǒng)演進(jìn)之路
綜合網(wǎng)管系統(tǒng)是架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)管理人員與通信網(wǎng)絡(luò)之間的一座橋梁。它共經(jīng)歷了4個(gè)階段，主要是集配置、故障、性能、運(yùn)維、安全等功能模塊于一體，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置、故障報(bào)警、性能分析等網(wǎng)絡(luò)管理、業(yè)務(wù)管理以及安全管理，同時(shí)還負(fù)責(zé)系統(tǒng)自身的管理及建設(shè)，并且結(jié)合網(wǎng)管工作的實(shí)際流程進(jìn)行告警處理、工單處理等事務(wù)管理，為運(yùn)行維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)資源管理、網(wǎng)絡(luò)性能分析、計(jì)劃建設(shè)決策、業(yè)務(wù)管理等各級(jí)人員提供服務(wù)。全面的虛擬化技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)、共享服務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)以及新應(yīng)用程序平臺(tái)的出現(xiàn)，使得以往的管理模式已經(jīng)不能滿足云時(shí)代數(shù)據(jù)中心全新的管理需求，其管理對(duì)象、目標(biāo)等均出現(xiàn)了鮮明的特色。隨著虛擬化、云計(jì)算等技術(shù)及應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)化，未來的IT管理系統(tǒng)必將更融合、更智能、更開放。
1.2網(wǎng)管系統(tǒng)現(xiàn)有功能
（1）設(shè)備管理對(duì)網(wǎng)元級(jí)設(shè)備具有強(qiáng)大的管理能力，針對(duì)多廠家的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線可統(tǒng)一管理及分析，針對(duì)較大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也可輕松管理。（2）業(yè)務(wù)配置開通支持分離式管理業(yè)務(wù)的開通。業(yè)務(wù)配置拓?fù)鋵ぢ沸矢?，業(yè)務(wù)配置效率逐步提高。（3）網(wǎng)絡(luò)割接提供業(yè)務(wù)遷移、網(wǎng)絡(luò)調(diào)整、批量路由調(diào)整及路由回遷等各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景的割接。（4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇汕逦恼故?，拓?fù)浞謱踊@示。（5）資源統(tǒng)計(jì)可統(tǒng)計(jì)資源類信息報(bào)表，包括鏈路資源、業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)物理資源等相關(guān)資源的報(bào)表。（6）告警實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)生的告警及性能指標(biāo)告警，對(duì)告警進(jìn)行級(jí)別分類和過濾。
1.3主動(dòng)式運(yùn)維的產(chǎn)生
綜合網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)往往只能反映出網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的信號(hào)指標(biāo)，因此運(yùn)維人員需要通過查看多個(gè)節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)情況進(jìn)行定位和排除，也就是被動(dòng)式維護(hù)。被動(dòng)式維護(hù)是用戶感知業(yè)務(wù)質(zhì)量已下降，投訴后才進(jìn)行維修。另外，被動(dòng)式維護(hù)在維護(hù)定位時(shí)還有可能中斷用戶網(wǎng)絡(luò)，給用戶體驗(yàn)帶來較大影響。如何做到在某種程度上對(duì)故障先知先覺、對(duì)問題預(yù)先判斷、對(duì)故障隱患提前解決、做到未雨綢繆，是目前運(yùn)維對(duì)綜合網(wǎng)管提出的新需求。在此背景下，主動(dòng)式運(yùn)維應(yīng)運(yùn)而生。PNMP即“基于預(yù)均衡的主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維”，是PNM主動(dòng)運(yùn)維的一種技術(shù)手段。
2主動(dòng)式運(yùn)維管理系統(tǒng)
經(jīng)過幾年的探索與功能優(yōu)化，基于PNM技術(shù)衍生了ComcastScoutFlux、Spectra及Watchtower等應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序包括預(yù)均衡、頻譜分析、空間定位等功能，可準(zhǔn)確定位及判斷出網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備的健康狀態(tài)。PNM技術(shù)主要是通過補(bǔ)償上行信道中的線性失真（包括頻率響應(yīng)、微反射、群延時(shí)等）來保證上行信號(hào)質(zhì)量。簡(jiǎn)單來說就是CMTS是根據(jù)CM的測(cè)距消息來評(píng)估CM的信號(hào)質(zhì)量，生成預(yù)均衡參數(shù)，下發(fā)給CM。CM的預(yù)均衡器會(huì)根據(jù)預(yù)均衡參數(shù)進(jìn)行信號(hào)增益，抵消上行線路上的損耗。這樣，在CMTS收到信號(hào)時(shí)，線性失真的問題會(huì)大幅緩解，從而有效提升信號(hào)質(zhì)量。根據(jù)PNM原理，衍生出不同的應(yīng)用角度，主要包括健康指標(biāo)MTR、頻響曲線分組、故障點(diǎn)位置TDR三類。（1）MTRCM的預(yù)均衡器有24個(gè)可調(diào)節(jié)參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，主參數(shù)（主抽頭）能量遠(yuǎn)大于其他參數(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)劣化時(shí)，其他參數(shù)能量會(huì)大幅增加以補(bǔ)償增益。根據(jù)這一原理，用主參數(shù)與其他參數(shù)的能量比就能衡量網(wǎng)絡(luò)健康狀況。主參數(shù)能量越高，其他參數(shù)越低，MTR值越大，網(wǎng)絡(luò)越健康。一般建議MTR值保持在20dB以上，小于10dB就說明網(wǎng)絡(luò)有明顯故障。（2）頻響曲線針對(duì)鏈路問題，可根據(jù)相同分支分配器下不同CM的頻響曲線是否相同來判斷該分支分配器是否出現(xiàn)老化故障。（3）TDRTDR時(shí)域反射技術(shù)是指一種對(duì)反射波進(jìn)行分析的遙控測(cè)量技術(shù)。頻率響應(yīng)可以通過反向傅里葉轉(zhuǎn)換，推算出一個(gè)時(shí)域內(nèi)的時(shí)間幅度圖，通過分析圖中駐波間的時(shí)間間隔可以計(jì)算出一個(gè)時(shí)間差，通過這個(gè)時(shí)間差和信號(hào)的物理傳輸速度可以計(jì)算出一個(gè)大概的故障距離，即通過TDR計(jì)算出的故障位置僅供排障參考，反映的是距離CM最近的可能故障點(diǎn)。
3我司主動(dòng)式運(yùn)維演進(jìn)之路
我司在2014年年初啟動(dòng)了全省CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的搭建，2014年年底完成了全省各單位分平臺(tái)的建設(shè)部署并正式投入使用。截至2016年6月，CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已完成全省超過350臺(tái)CMTS設(shè)備和超過180萬臺(tái)CM終端的接入和管理?；诰W(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，我司先后制定了接入網(wǎng)基本指標(biāo)、較優(yōu)指標(biāo)、新裝終端合格率等考核標(biāo)準(zhǔn)，并在CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)考核報(bào)表的開發(fā)，該系統(tǒng)結(jié)合移動(dòng)終端APP程序，成為了一線運(yùn)維人員上門裝維服務(wù)不可缺少的技術(shù)工具之一。CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署和推廣使用，大大提高了我司運(yùn)維工作效率，它與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作緊密結(jié)合，促進(jìn)了我司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)的穩(wěn)步提高，給PNM主動(dòng)式故障運(yùn)維系統(tǒng)的部署與推廣奠定了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。
3.1OSS工單回單判斷
為了有效支撐寬帶業(yè)務(wù)地發(fā)展，合理分配網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化資源，我司啟動(dòng)了報(bào)障預(yù)判斷以及工單回單判斷功能。當(dāng)用戶報(bào)障時(shí)，客服人員（技術(shù)崗）通過接口調(diào)度CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，查看當(dāng)前用戶CM的發(fā)射電平、接收電平、上行SNR、下行SNR等實(shí)時(shí)（歷史）數(shù)據(jù)信息來判斷CM設(shè)備是否存在故障或網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)是否異常，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇出單。而運(yùn)維人員接到工單上門維護(hù)時(shí)便從工單上直接了解到該用戶的具體報(bào)障情況及故障預(yù)判斷等信息，排查解決故障后，在回單時(shí)會(huì)再次從CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上獲取當(dāng)前CM的發(fā)射電平、接收電平、上行SNR、下行SNR等指標(biāo)信息，只有各指標(biāo)達(dá)標(biāo)后才可回單，基本杜絕同一故障多次上門維護(hù)或網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)較差而未處理的現(xiàn)象的發(fā)生，大大節(jié)約了運(yùn)維成本。該功能的實(shí)現(xiàn)，也給各單位運(yùn)維人員初步帶來了主動(dòng)維護(hù)的概念。
3.2基于高低電平差的故障定位
在雙向網(wǎng)絡(luò)的故障中，接頭故障占了70%多。經(jīng)常出現(xiàn)接頭問題會(huì)引發(fā)反向侵入噪聲過高、CM發(fā)射電平和接收電平異常，給用戶的體驗(yàn)就是網(wǎng)速慢、經(jīng)常斷網(wǎng)。在實(shí)際運(yùn)維中，我司總結(jié)出了高低電平差對(duì)比法的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)正向輸出電平高頻（H）、輸出端注入低頻反向信號(hào)電平（L）、CM正向接收電平（A）、CM反向發(fā)射電平（B）4個(gè)值之間有著一定的關(guān)系。在有線電視雙向分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)相對(duì)合理的前提下，只要保證樓放調(diào)試實(shí)行了標(biāo)準(zhǔn)化，那么H、L這兩個(gè)值就是固定的。經(jīng)過大量測(cè)試發(fā)現(xiàn)，只要（H+L）-（A+B）的值（Z）在一定的范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)噪聲就控制的比較好。根據(jù)我司驗(yàn)證，CM發(fā)射電平B的額定范圍內(nèi)（30dBmV~55dBmV）對(duì)應(yīng)不同的固定衰減D值得出相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖1所示，結(jié)合CM接收電平A的額定范圍（-10dBmV~15dBmV），得出黃色部分才是合理的達(dá)標(biāo)區(qū)間。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，Z<0時(shí)，低頻衰減值過大，說明接頭（或鏈路）出現(xiàn)斷路或弱斷路現(xiàn)象；當(dāng)Z>18.4時(shí)，高頻衰減值過大，說明接頭（或鏈路）出現(xiàn)短路或弱短路現(xiàn)象。一線員工只要了解CM的A+B，用固定的H+L，就能算出Z。該理論的證實(shí)及實(shí)際應(yīng)用相對(duì)較準(zhǔn)確地定位了故障原因，大大提高了運(yùn)維效率。運(yùn)維人員對(duì)此類主動(dòng)運(yùn)維的功能的需求越來越迫切。
3.3PNM試點(diǎn)
由于HFC雙向網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期暴露在空氣中，容易受到日照和雨水、灰塵等的影響，使得網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備頭端、終端、光站、放大器、衰減器、分支器、分配器以及電纜都有可能存在問題或隱患。某些存在于網(wǎng)絡(luò)中的“小問題”從表面上看對(duì)業(yè)務(wù)的影響不大，甚至對(duì)傳輸信號(hào)質(zhì)量基本上沒有太大的影響，但隨著時(shí)間的推移，“小故障”有可能會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)指標(biāo)的劣化，最后影響用戶體驗(yàn)。因此，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中存在的故障應(yīng)提前發(fā)現(xiàn)、診斷、定位和排查。在故障診斷方面，當(dāng)前國(guó)內(nèi)同行的主要方法是基于經(jīng)驗(yàn)和故障現(xiàn)象來開展的，其中主要故障現(xiàn)象包括用戶體驗(yàn)下降、上網(wǎng)慢、上網(wǎng)斷線、點(diǎn)播卡頓等。我司此前建設(shè)部署的綜合網(wǎng)管也如行業(yè)的一樣，只呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的信號(hào)指標(biāo)，運(yùn)維人員無法快速排查故障，無法提前預(yù)知問題即將發(fā)生。另外，故障發(fā)生后，故障的定位及解決還有可能會(huì)中斷用戶網(wǎng)絡(luò)，影響用戶體驗(yàn)。為進(jìn)一步提升用戶滿意度，我司參考國(guó)外有線電視運(yùn)營(yíng)商的先進(jìn)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在2017年年初啟動(dòng)了基于DOCSIS標(biāo)準(zhǔn)預(yù)均衡技術(shù)的主動(dòng)式故障維護(hù)系統(tǒng)（PNM）試點(diǎn)的建設(shè)，探索和推進(jìn)主動(dòng)式故障維護(hù)。我司在佛山分公司和廣東有線各選擇有代表性的3臺(tái)處于不同分前端機(jī)房的CMTS設(shè)備，共計(jì)6臺(tái)CMTS設(shè)備，接入管理超過40000個(gè)CM終端作為試點(diǎn)。本次試點(diǎn)在廣東有線和佛山南海分公司共進(jìn)行了33處現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，根據(jù)主動(dòng)式故障維護(hù)系統(tǒng)提供的大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，準(zhǔn)確分析故障原因及定位故障，實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)式維護(hù)的目標(biāo)。本次試點(diǎn)總結(jié)如下。（1）待驗(yàn)證樣本數(shù)據(jù)與其實(shí)際驗(yàn)證準(zhǔn)確率為100%，即抽取出來的33條待驗(yàn)證樣本數(shù)據(jù)（CM）均為異常CM。（2）精確定位潛在故障所在單條鏈路或共有鏈路。（3）處理方法有效率為100%，即故障處理后較故障處理前的PNM指標(biāo)均有明顯提升并恢復(fù)到PNM指標(biāo)正常范圍內(nèi)，同時(shí)潛在故障消失。
3.4PNM全省推廣
在對(duì)系統(tǒng)有了更深入地理解和對(duì)運(yùn)維流程依托該軟件做了相應(yīng)優(yōu)化后，我司于2018年在全省進(jìn)行了PNM系統(tǒng)的全面推廣。我司CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行多年，作為各分公司日常運(yùn)維工具，使用頻率非常高，極大提高了日常運(yùn)維效率。PNM也是基于對(duì)CMTS/CM的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)分配網(wǎng)鏈路質(zhì)量進(jìn)行分析和處理。為了降低對(duì)設(shè)備的采集壓力和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用比例，也為了減輕運(yùn)維人員的操作難度，我司對(duì)CMTS運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和PNM主動(dòng)式故障維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了整合，形成CMTS綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合內(nèi)容包括Web端整合、APP端整合、采集端整合。系統(tǒng)開發(fā)了智能故障判斷、故障定位分析功能，融合后的系統(tǒng)將進(jìn)一步提高運(yùn)維人員的工作效率。
4總結(jié)
積極推進(jìn)主動(dòng)式故障維護(hù)，在故障影響用戶業(yè)務(wù)之前發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的故障點(diǎn)、主動(dòng)定位和排除故障、減少故障對(duì)用戶業(yè)務(wù)的影響，可以大大提升用戶體驗(yàn)、提高用戶滿意度、促進(jìn)ARPU值的增長(zhǎng)以及降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用等方面帶來巨大積極的作用，已然成為了現(xiàn)階段廣電運(yùn)營(yíng)商一大重點(diǎn)研究方向。
參考文獻(xiàn)
[1]周安.淺談DOCSIS寬帶業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)[J].廣播與電視技術(shù),2012,39(5):96-99.
作者:李名科 余啟林 王斌 蔣曙光 單位:廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司
