9-5 网络故障排除工具

网络故障排查工具

网络故障排查工具分为三类：设备或系统诊断命令、网络管理工具以及专用故障排除工具。

设备或系统诊断命令

网络设备及系统本身就提供大量的集成命令来帮助监视并对网络进行故障排除。

display命令：可以用于监测系统的安装情况与网络的正常运行状况，也可以用于对故障区域的定位。

debug命令：帮助分析协议和配置问题，生产网慎用，可能导致业务中断。

ping命令：用于检测网络上不同设备之间的连通性。

tracert命令：可以用于确定数据包在从一个设备到另一个设备直至目的地的过程中所经过的路径。

display显示认证失败原因

网络管理工具

网络管理工具：监测以及故障排除功能，有助于网络管理和故障排除。

基础运维：流量监控、拓扑管理

开源软件：Zabbix、MRTG、Cacti、Nagios
商用软件：华为esight、华三IMC/U-center、锐捷SNC、CISCO Works
高级运维：机房管理、资产管理、运维流程管理
商用软件：华为IMOC、华三IMC、锐捷RIIL、广通、北塔、优诺等

专用故障排除工具

专用故障排除工具：比设备或系统中集成的命令更有效。如果在“可疑”的网络上接入一台网络分析仪，就可以尽可能少地干扰网络的正常工作，并且很有可能在不打断网络正常工作的情况下获取到有用的信息。

欧姆表、数字万用表及电缆测试器可以用于检测电缆的物理连通性
时域反射计（Time Domain Reflectors,TDR）：快速地定位金属电缆(如网线)中的断路、短路、压接、扭结、阻抗不匹配及其他问题。线缆长度+故障位置
光时域反射计（Optical Time Domain ReRectors,OTDR）：测量光纤的长度、定位光纤的断裂处、测量光纤的信号衰减、测量接头或连接器造成的损耗。
断接盒(breakout boxes)、智能测试盘和位/数据块错误测试器(BERT/BLERT)可以用于外围接口的故障排除。
网络监测器通过持续跟踪穿越网络的数据包，能每隔一段时间提供网络活动的准确图像。
网络分析仪(例如Sniffer、Wireshark)可以对OSI所有7层上出现的问题进行解码，自动实时地发现问题，对网络活动进行清晰的描述，并根据问题的严重性对故障进行分类。

测试工具

双绞线测试工具－多功能网络寻线仪/测线仪

普通模式：线缆密集时精准寻线。

POE模式：测量网线长度、断点、短路点、PoE供电测试。

光纤测试工具－红光笔

优点：

便于携带，即开即用。把红光笔到光纤头子上，调节按钮为一直发光或者脉冲式发光，光缆另外一头安排个人盯着，看到光纤头子有光，就通了;
价格便宜，淘宝几十块钱，好点的几百。

缺点：只能测通断，而没有数据的反映

光纤熔接机

光纤熔接机是结合了光学、电子技术和精密机械的高科技仪器设备。

主要用于光通信中光缆的施工和维护，所以又叫光缆熔接机。一般工作原理是利用高压电弧将两光纤断面熔化的同时用高精度运动机构平缓推进让两根光纤融合成一根，熔接后的光纤具备低损耗、高机械强度的特性。

冷接头的光损耗较高，使用熔纤机熔接光纤，几乎没有损耗

光纤测试工具－光功率计

项目验收，测试部署的光纤质量，需要使用光功率计。

方法：先测试光端机/光模块的发送功率，再到光纤对端测试接收功率。
$$
线路损耗=发射功率-接收功率
$$
或者一端采用稳定光源，另一端采用光功率计。

光功率的单位是dBm，可以和mW互相转换；线路衰减的单位是dB/km或dB

比如稳定光源发射功率是4dBm，接收端收光功率计测得-2dBm，那么线路衰减是6dB。

光模块功率

下表中的接口指标指的是该接口能够输出或接收的光功率的访问

如光模块接收光功率-13.7~+2.3：

如果传过来的光信号为10dBm，光功率过大，那么该光模块就会烧坏，此时应当减少发射端发射功率或传输路径中添加光信号衰减设备如光信号衰减器、分光器等
如果传过来的光信号已经衰减至-15dBm，信号衰减过大，那么该光模块接收时会出现丢包或不通，此时应当增大发射端发射功率或传输路径中添加光信号放大设备如光信号放大器

光信号衰减原因可能如下：

发射端光模块故障导致发射信号过小
传输路径故障，如光纤弯折过大、熔接不好等
接收端光模块故障

光纤测试工具－光时域反射仪OTDR

如果测出光纤质量不达标，就轮到施工单位拿出OTDR了，他们不仅要知道光纤损耗多大，还要定位故障点和原因，否则没法整改。

利用OTDR可以快速定位出哪里熔接有问题，哪里是折弯，还可以测出到故障点的距离。

如下图所示，OTDR能够呈现出测试曲线，但是存在测试盲区，需要在前端加一段1~2km的光纤来消除盲区。

下左图中OTDR测试曲线事件分析如下，一种波形对应一种事件：

熔接对应的是第一个下拐点
弯曲对应的是第二个下拐点
活动连接器对应的是第三个拐点
……

光功率计和光时域反射仪OTDR原理对比

光功率计可确定被测光纤链路中损耗或衰减的总量：在光纤一端A端，稳定光源以特定波长发射出由连续光波形成的信号；在另一端B端，光功率计检测并测量该信号的功率级别。

OTDR所检测并分析的是由菲涅尔（Fresnel）反射和瑞利（Rayleigh）散射返回的信号。

光功率计测试损耗是这样的：我在链路始端发送了100个光子，在终端只接收到20个光子，其中就损耗掉了80个。

OTDR则不是这样测试：它在链路始端也发送了100个光子，但不到对端去测试，而是守株待兔，通过测试由于散射或反射回来的光子来得到结果。

例题

例题1

解析：电缆采用TDR，光缆采用OTDR

TDR（时域反射仪）和OTDR（光时域反射仪）是两种基于反射原理的测试技术，分别用于电缆和光纤的故障检测与性能分析：

TDR（时域反射仪）
TDR通过向被测电缆发送短电脉冲信号，并分析信号在传输过程中遇到阻抗不匹配（如断点、短路、拼接或终端）时产生的反射波形，从而定位故障点位置并评估电缆特性。其核心原理是反射信号的时延与故障点距离成正比，幅度则反映阻抗变化程度。TDR广泛应用于通信电缆、同轴电缆及电路板的故障诊断

OTDR（光时域反射仪）
OTDR专用于光纤测试，通过发射高功率激光脉冲进入光纤，并检测由光纤中的瑞利散射和菲涅尔反射返回的光信号，从而分析光纤的衰减、接头损耗、断裂点位置等参数。其工作原理与TDR类似，但信号载体为光脉冲，需结合激光光源和高灵敏度检测器。OTDR可测量光纤长度、总损耗，并生成“迹线”曲线辅助维护人员评估光缆健康状况。

关键区别：

应用对象：TDR用于金属导体或同轴电缆，OTDR专用于光纤。

信号类型：TDR使用电脉冲，OTDR使用光脉冲。

功能扩展：OTDR可分析光纤的微弯损耗、熔接质量等光学特性，而TDR更侧重于导体的物理完整性检测。

两者均通过时域反射技术实现非破坏性测试，但技术细节与适用场景因传输介质不同而分化。

例题2

解析：

光功率是dBm，光衰减是dB，天线增益是dBi
mW和dBm转换公式：$P_{dBm}=10log_{10}(P_{mW})$
记忆下表中标记红色的对应关系

mW	dBm	备注
0.1mW	-10 dBm
0.01mW	-20 dBm
1mW	0 dBm
10mW	10 dBm
100mW	20 dBm	我国无线电管理委员会规定的室内AP最大功率
500mW	27 dBm	我国无线电管理委员会规定的室外AP最大功率

例题3(2024年5月第25题)

解析：记住100mW=20dBm，500mW=27dBm。

例题4(网规2022年11月第11题)

解析：

【解法1：对比感觉法】无线电委员会规定了无线AP的最大发送功率。室外AP发射功率是500mw（27dBm），室内AP发射功率100mw（20dBm），相差7个dB，相差5倍功率。而题目功率衰减了50%，只是2倍关系，肯定比7dB要小。而选项C和D分别为10dB和30dB，直接排除。
【解法2：公式法】损耗系数定义为：每公里光纤对光信号功率的衰减值。公式：a=10/L*lg Pi/Po，单
位为dB/km。其中，Pi为输入光功率(W），Po为输出光功率(W)。那么损耗系数是10/10*lg2~0.3。

例题5(网规2024年11月第69-70题)

解析：

距离=20dB/（0.7dB/Km）=28.6Km
100公里有20dB衰减，衰减比为0.2dB/km。

例题6(网工2021年11月案例分析二/问题11 (6分))

解析：

网络管理员使用光功率计，初步判断光纤故障
施工方使用光时域反射计OTDR，判断出光缆故障位置
光缆断裂使用熔纤机熔接即可