光纖信号衰減 引發無法上網故障

一天，某處室的一上網使用者打來電話反映上網有問題；剛開始的時候，筆者還認為這是上網使用者自己原因造成的，于是随口建議他重新更換一個IP位址，或者重新插拔一下網絡線纜試試；沒想到，電話還沒有挂斷，其他上網使用者紛紛打來電話，集中反應無法上網故障，這才讓筆者感到事态的嚴重性。既然出現了大批量使用者無法上網的故障，筆者趕快到故障現場進行去處理。

    組網環境

    到達故障現場，筆者先進行了一番仔細勘察，發現那些無法上網的使用者基本都來自四樓；檢視網絡結構拓撲圖，筆者發現四樓所有使用者全部通過超五類網絡雙絞線連接配接到兩組堆疊的華山3050交換機上，這些交換機都集中放置在四樓的專用配線間中。為了實作與區域網路網絡的高速連接配接，所有樓層的接入交換機統一使用 SFP/1310nm/10km型号的子產品，并通過千兆多模光纖連接配接到區域網路的核心交換機上，核心交換機選用的是華山8500路由交換機，該交換機位于區域網路的中心機房中；其中四樓的接入交換機與區域網路核心交換機之間的直線距離大約為200米左右，它們之間采用的連接配接方式為：接入交換機--光纖接線架-- 核心交換機，光纖線纜與光纖接線架等裝置統一都是由本地的寬帶營運商提供的。為了有效防止廣播風暴現象對整個區域網路的運作産生影響，區域網路中的所有電腦根據所在處室的不同，劃分為了8個VLAN,每個VLAN的網關統一設定在區域網路的核心交換機上；平時，各個樓層中的所有電腦都能正常上網，并且上網速度非常快捷。

    故障排查

    由于出現故障的上網使用者，全部來自四樓網絡，筆者下意識認為這種故障肯定是由四樓網絡自身因素引起的；為了判斷自己的分析是否正确，筆者立即使用筆記本電腦，到其他樓層網絡進行測試連接配接，發現在其他樓層上網通路一切正常，顯然區域網路的核心交換機工作狀态是正常的，問題看來要在四樓網絡中仔細尋找。

    1、查交換機

    既然四樓網絡中那麼多使用者同時不能上網，那麼問題應該先從樓層接入交換機開始查起；想到做到，筆者立即趕到四樓專用配線間，仔細觀察接入交換機上 SFP/1310nm/10km型号子產品的信号燈狀态，發現該信号燈處于熄滅狀态，這就意味着四樓交換機級聯端口沒有被正常啟用，難怪連接配接到四樓交換機上的所有電腦不能正常上網通路了。會不會是四樓接入交換機自身有什麼問題呢？通常遇到交換機存在問題時，無論大問題、小問題，我們隻要簡單地重新啟動一下交換機背景系統，各種故障現象就能立即消失了；這次筆者也沒有例外，可是讓筆者感到非常失望的是，當四樓交換機重新啟動穩定後，四樓網絡中的所有電腦還是不能上網，這說明上述故障現象可能與交換機自身系統沒有任何關系。

    2、查端口

    有沒有可能是四樓接入交換機與區域網路核心交換機之間的級聯端口工作模式不比對呢？想到這一點，筆者認為可能性還是存在的，如果它們的端口工作模式不比對，四樓網絡與區域網路網絡之間的通信就會不正常，那麼四樓網絡自然也就不能正常上網了。為了檢查它們的連接配接端口是否比對，筆者分别以系統管理者身份登入進入兩台交換機背景系統，使用"interface"指令進入級聯端口的視圖模式狀态，在該模式狀态下執行"display interface xx"指令（其中xx為級聯端口号碼），檢視級聯端口的配置資訊，發現它們的工作模式是比對的，它們統一使用的是1000兆、全雙工模式。

3、查子產品

    在排除交換端口因素後，筆者打算将光纖線路的收發端口進行一下對調，也就是說在交換子產品上将插入的兩條光纖芯号線交換一下位置，讓之前插入到TX端口上的芯号線插入到RX端口上，讓之前插入到RX端口上的芯号線插入到TX端口上。由于這項操作需要在核心交換機與接入交換機兩端同時進行，于是筆者請另外一位同僚在核心交換機現場進行幫忙；讓筆者感到非常意外的是，這位同僚趕到核心交換機現場時，發現對應子產品上的信号燈處于點亮狀态，這是為什麼呢？後來，當我們同時調換收發光纖的端口位置時，發現四樓交換機對應子產品上的信号燈又處于點亮狀态了，與此同時核心交換機子產品上的信号燈卻熄滅了，會不會是連接配接四樓網絡的這對光纖被弄錯了？經過仔細檢查，筆者确認這對光纖線路沒有弄錯，那麼為什麼在交換過收發位置後，四樓交換機燈會亮，而核心交換機的燈會熄滅呢？

    經過與同僚認真分析，筆者認為交換機的子產品不存在任何問題，因為當交換機的端口處于1000兆、全雙工模式狀态時，兩側的光端口在通信時不需要經過協商，隻要交換子產品的RX端口收到了光信号，那麼對應端口的信号燈狀态就會被點亮；相反，如果交換機的端口處于自動協商模式狀态時，光纖線纜中的兩根芯号線必須同時連通，才能保證它們在通信時協商成功，兩側的交換子產品信号燈狀态也應該處于同時點亮狀态。可是，現在一端交換子產品的信号燈處于點亮狀态，另外一端處于熄滅狀态，這說明連接配接四樓交換機與核心交換機的這對光纖線纜中有一根芯号線是不通的，在對調收發端口位置後，交換子產品的信号燈仍然是一側點亮、一側熄滅狀态，顯然交換子產品是沒有任何問題的，問題出在其中一根芯号線上。

    4、查光纖

    既然問題确定出在連接配接四樓交換機與核心交換機的這對光纖線纜上，那麼究竟那根芯号線存在問題呢？由于筆者手頭沒有專業的工具，于是邀請本地寬帶營運商技術人員，到故障現場幫忙進行檢測、檢視。本地寬帶營運商技術人員帶來了一種光功率計這樣的工具，該工具專門用來判斷光纖線路通與不通的；經過反複測試、檢查，技術人員發現這對光纖線纜中間存在很大的信号衰減，導緻其中一根芯号線根本無法正常收到光信号；後來，技術人員又使用了一種叫做光時域反射計的專業工具，對這對光纖線纜的信号收發進行了測試，終于找到了光信号大幅度衰減的原因，原來是光耦合器自身性能問題造成了信号衰減，重新使用新的光耦合器裝置進行替換過後，這對光纖線纜終于通暢了，四樓網絡中的所有電腦經過測試，發現無法上網的故障現象也立即消失了。

    故障總結

    通過認真排查，我們終于找到了故障的罪槐禍首是光纖信号衰減，造成了上網失敗故障。為了幫助各位更好地解決由光纖信号衰減引起的網絡不通故障，筆者上網對這類現象的形成原因進行了搜尋、總結，發現造成光纖信号衰減主要有以下幾個因素：

    1、跳線因素。通常來說，我們在鋪設光纖線纜的時候，使用的線纜在性能方面還是能得到保證的，同時從業人員在實際施工的時候，也會對光纖線纜的性能進行品質測試，如果真的品質不過關的話，也會在第一時間發現問題；可是，光纖跳線這個細節因素往往不引起人重視，并且市場上的光纖跳線在品質方面也是千差萬别，我們很多人在選用光纖跳線的時候，往往抱着無所謂的态度去随意選擇，當我們運氣不好，選擇了一個品質不好的光纖跳線時，光纖信号能夠衰減10個 dbm,這個衰減幅度足以造成網絡連接配接不通故障。為此，為了避免光纖跳線因素的幹擾，我們必須在組建網絡的時候，到品質硬、信譽好的公司去選擇跳線；當然，如果條件允許的話，我們最好在夠買現場，使用光功率計來測試一下自己購買的跳線。

2、耦合器因素。由于光耦合器一般都是安裝在光纖配線盒上的，對于它的品質問題，相信很多人都會忽視它的；可是，在實際管理網絡的過程中，筆者發現光耦合器要是性能不好的話，也容易造成幅度比較大的信号衰減，是以如果在組網的過程中需要單獨購買光耦合器的時候，還是需要到品質硬、信譽好的公司去購買。

    3、耦合次數因素。為了把位于不同局點的光纖線纜連接配接起來，我們通常需要在管道進内對光纖線路進行耦合；通常情況下，我們對光纖線路每進行一次耦合，光纖信号就會衰減1個dbm左右，要是耦合的次數比較多的話，那麼光纖信号的衰減幅度就會大大增加，這樣一來也會影響網絡連接配接速度。

    4、光纖接頭因素。這是一個比較常見的問題，要是大家仔細留意一下，就可以發現任意一對光纖線路，哪怕是通信良好的光纖線路，我們隻要使用究竟将光纖接頭反複擦拭幾遍，光纖信号的衰減都能減少2個dbm左右；是以，當光纖線路工作時間比較長了之後，或者光纖線路處于灰塵比較多的工作環境中時，我們應該嘗試使用究竟來擦拭光纖線纜的接頭，相信這樣能夠獲得意向不到的效果。

    5、交換子產品因素。很多時候，管道進或地下使用的是多模光纖線路，可是使用者在選用交換子產品時，卻選用了單模交換子產品，如此一來它們之間的連接配接就會出現不比對現象，那麼就可能引發資料嚴重丢包、信号衰減幅度增大等問題；同樣地，如果交換子產品是多模，但光纖跳線卻是單模的，這也會引起網絡連接配接不正常故障；此外，光纖線路與光纖跳線之間如果不比對的話，同樣也會造成不正常的網絡故障。

    基于上述理論分析，我們在排查光纖線路連接配接故障時，可以嘗試按照下面的步驟來進行：

    首先使用專業的光功率計或光時域反射計，來檢查光纖線路的連通性是否正常，如果能夠正常收發光信号的，那就意味着光纖線纜的連通性是正常的；要是發現光纖線路不能正常收光的話，那就存在兩種可能：一是光纖線纜的兩側沒有正确比對，二是光纖線路存在斷裂現象，這個時候我們必須請專業鋪設光纖線路的人員來檢查、解決問題了。

    在确認光纖線路連通性正常的情況下，要是交換機的光子產品端口無法被正常啟用的話，那需要重點檢查交換子產品的工作模式以及信号衰減問題，具體的排查步驟可以參照上面的順序來進行。

附注：

光纖衰減的主要因素及分類

經常聽到有人說，傳輸裝置(PDH光端機，視訊光端機等)光纖顯示燈不正常，導緻傳輸業務時好時壞，甚至中斷通信，又或者傳輸距離達不到标準，這些現象排除了裝置問題與線路接觸不良之外，最大的可能就是光纖衰減損耗而造成的收光弱或無收光狀況。為了保證光信号遠距離、低損耗的傳輸，整條光纖鍊路必須滿足非常苛刻且敏感的實體條件。任何細微的幾何形變或者輕微污染都會造成信号的巨大衰減，甚至中斷通信。

　　造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等

　　本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

　　彎曲：光纖彎曲時部分光纖内的光會因散射而損失掉，造成損耗。

　　擠壓：光纖受到擠壓時産生微小的彎曲而造成的損耗。

　　雜質：光纖内雜質吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

　　不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

　　對接：光纖對接時産生的損耗，如：不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm)，端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不比對和熔接品質差等。

　　當光從光纖的一端射入，從另一端射出時，光的強度會減弱。這意味着光信号通過光纖傳播後，光能量衰減了一部分。這說明光纖中有某些物質或因某種原因，阻擋光信号通過。這就是光纖的傳輸損耗。隻有降低光纖損耗，才能使光信号暢通無阻，而光纖的損耗又分為一、 光纖的吸收損耗，二、光纖的散射損耗，三、波導散射損耗，四、光纖彎曲産生的輻射損耗這四點。同時它又分為：固有損耗和附加損耗，固有損耗包括散射損耗、吸收損耗和因光纖結構不完善引起的損耗。 附加損耗則包括微彎損耗、彎曲損耗和接續損耗。

　　光纖的傳輸既不可以太弱，也不可以太強，如果收光超過範圍的話，也有可能會激壞裝置，是以安裝時需先測試一下光功率等情況，合格後才通業務。

　　光纖的損耗近年來，光纖通信在許多領域得到了廣泛的應用。實作光纖通信，一個重要的問題是盡可能地降低光纖的損耗。所謂損耗是指光纖每機關長度上的衰減，機關為dB/km。光纖損耗的高低直接影響傳輸距離或中繼站間隔距離的遠近，是以，了解并降低光纖的損耗對光纖通信有着重大的現實意義。