實(shí)施光接入網(wǎng)絡(luò)無(wú)源箱體遠(yuǎn)程集中管控的探討

林顯達(dá)

（中國(guó)電信股份有限公司廣東分公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部 廣州510081）

1 前言

2012年“寬帶中國(guó)”已上升為國(guó)家戰(zhàn)略，隨著城市光網(wǎng)絡(luò)和FTTx網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，各類(lèi)光交節(jié)點(diǎn)不斷出現(xiàn)，光接入箱、分線箱等無(wú)源箱體大幅度增加。如截至2012年9月底，廣東電信全省維護(hù)光箱體38 492個(gè)、光終端盒757 982個(gè)，各類(lèi)光接點(diǎn)還將不斷增加。

由于缺乏有效的管理手段，箱體內(nèi)設(shè)備和資源無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控，維護(hù)管理人員無(wú)法對(duì)無(wú)源箱體狀態(tài)及時(shí)掌握，非法開(kāi)啟箱門(mén)、偷盜、黑跳線等安全事件時(shí)有發(fā)生，缺乏有效的安全管理、維護(hù)工作滯后、維護(hù)效率低下等問(wèn)題是PON規(guī)模發(fā)展所必須克服的，也是電信運(yùn)營(yíng)商迫切研究的課題。

2 需要解決的問(wèn)題

隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，用戶(hù)對(duì)電信的服務(wù)質(zhì)量要求愈來(lái)愈高，作為光接入網(wǎng)光纜的交接、配線、分線設(shè)備直接連接著用戶(hù)，這些設(shè)備的維護(hù)和管理直接關(guān)系到對(duì)用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平。

由于光接入網(wǎng)的無(wú)源箱體主要分布在戶(hù)外，野外環(huán)境給電信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)工作帶來(lái)了很多困難，箱體是否安全無(wú)法實(shí)時(shí)得知，這些無(wú)源箱體作為主要的分線設(shè)備，受環(huán)境影響大，因被各類(lèi)施工人員頻繁開(kāi)啟、挪動(dòng)或者被非法開(kāi)啟，沒(méi)有及時(shí)處理便很快銹蝕或被破壞，很容易造成通信中斷，成為故障多發(fā)的重要部位，從而影響了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

又由于維護(hù)人員能隨意開(kāi)啟箱門(mén)，進(jìn)而隨意改動(dòng)光路而不更新資料，導(dǎo)致光路資料不準(zhǔn)確、布線不規(guī)范，鑰匙的擴(kuò)散、流失直接導(dǎo)致箱體內(nèi)部模塊被破壞，或者因箱門(mén)鎖閉不嚴(yán)，容易遭到非法人員的破壞，而由于沒(méi)有技術(shù)手段，出現(xiàn)的問(wèn)題無(wú)法追溯。另外由于箱體較多，傳統(tǒng)門(mén)鎖及鎖匙也十分多，維護(hù)或工程人員對(duì)門(mén)鎖與鑰匙的對(duì)應(yīng)關(guān)系往往容易搞錯(cuò)，在施工中往往由于帶錯(cuò)鑰匙而不能開(kāi)啟門(mén)鎖，致使外線維護(hù)人員不得不采取主動(dòng)破壞行為。

同時(shí)，由于這些接入設(shè)備的維護(hù)很多由外包人員負(fù)責(zé)，維護(hù)人員的職業(yè)素養(yǎng)參差不齊，無(wú)法掌握外包人員對(duì)這些外包維護(hù)設(shè)備的巡檢情況，如維護(hù)及巡檢人員是否到崗考核困難，實(shí)際巡檢與目標(biāo)站點(diǎn)路線是否一致，無(wú)法科學(xué)評(píng)估維護(hù)人員的維護(hù)工作量情況或是否按要求完成巡檢任務(wù)。另外，目前戶(hù)外設(shè)備維護(hù)現(xiàn)狀、數(shù)據(jù)采集使用紙質(zhì)記錄方式，準(zhǔn)確性無(wú)法保證，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控巡檢的完成情況，巡檢過(guò)程中需要拍攝大量圖片數(shù)據(jù)，后期處理困難且工作量巨大。

基于以上這些情況，電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)公司如何適應(yīng)新的需要，利用現(xiàn)代技術(shù)和手段建立一套系統(tǒng)來(lái)管理日益增多的光纜分線設(shè)備變得非常必要，因此，系統(tǒng)必須解決如下問(wèn)題。

·通過(guò)系統(tǒng)對(duì)無(wú)源光箱體實(shí)現(xiàn)集中管控，實(shí)時(shí)查詢(xún)無(wú)源箱體門(mén)的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)、垂直狀態(tài)，箱體出現(xiàn)非法開(kāi)啟等問(wèn)題或被非法侵入時(shí)進(jìn)行告警，使維護(hù)管理人員能迅速發(fā)現(xiàn)。

·對(duì)戶(hù)外箱體的門(mén)鎖進(jìn)行有效管理，配合工程或維護(hù)需要，對(duì)光纜箱體進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)門(mén)控制；配置特制電子鎖，對(duì)鑰匙進(jìn)行管理，防止鑰匙的丟失和非法復(fù)制，每把鑰匙都有全球唯一的標(biāo)識(shí)，一條鑰匙可以開(kāi)啟多個(gè)箱體，通過(guò)對(duì)箱體開(kāi)啟的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為追溯出現(xiàn)問(wèn)題的根源提供依據(jù)。

·通過(guò)系統(tǒng)管理對(duì)箱體開(kāi)啟管理流程形成閉環(huán)并記錄，遠(yuǎn)程授權(quán)開(kāi)啟箱門(mén)，記錄開(kāi)門(mén)鑰匙標(biāo)識(shí)、開(kāi)門(mén)時(shí)間、關(guān)門(mén)時(shí)間，對(duì)維護(hù)人員巡檢情況進(jìn)行考核記錄。

·跟蹤巡檢路線，檢查是否按計(jì)劃巡檢，結(jié)合智能終端的手機(jī)拍照功能，將現(xiàn)場(chǎng)情況拍照并及時(shí)傳回管理端，供管理人員核查，有效杜絕了以假亂真現(xiàn)象，形成了嚴(yán)格的考核依據(jù)，規(guī)范了外包人員的工作，解決了考核工作量統(tǒng)計(jì)及巡檢軌跡的難題。另外可就近精確派單，可以查看現(xiàn)場(chǎng)人員所處位置及手頭工作完成情況，實(shí)現(xiàn)就近派單，縮短故障搶修的響應(yīng)時(shí)間，解決人力就近支撐問(wèn)題，提高工作效率。

3 集中管控的實(shí)現(xiàn)

3.1 關(guān)鍵問(wèn)題的解決

與電纜時(shí)代不同的是，光接入后由于沒(méi)有可以導(dǎo)電和信號(hào)的銅線，光接入箱體不能通電，也就是說(shuō)光交接箱體與傳統(tǒng)電纜交接箱集中管理的實(shí)現(xiàn)方式有所不同，光交接箱體更難于管理。因此如何解決電源、信息采集、通信通道問(wèn)題是系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。

本文認(rèn)為，正常情況下控制電路無(wú)需電源，開(kāi)門(mén)時(shí)才給箱體供電，因此可通過(guò)特殊的鑰匙必要時(shí)臨時(shí)給無(wú)源箱體控制電路供電，進(jìn)行電子鎖的開(kāi)啟。目前另外一種做法是，光電交接箱內(nèi)置控制器通過(guò)運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)通信卡實(shí)現(xiàn)短信通信，需要對(duì)箱體安裝蓄電池進(jìn)行供電，這不但成本高，而且給日后維護(hù)帶來(lái)困難，另外占用運(yùn)營(yíng)商用戶(hù)賬號(hào)資源，這些用戶(hù)賬號(hào)往往會(huì)被盜用，用戶(hù)賬號(hào)的安全管理成為一個(gè)問(wèn)題。

因?yàn)樗泄饨狱c(diǎn)都有光纖到達(dá)，可以通過(guò)備用纖芯實(shí)現(xiàn)通信，在管控機(jī)房安裝采集器通過(guò)光纖與無(wú)源箱體的傳感器及門(mén)鎖控制器相連，實(shí)現(xiàn)通信。光纖傳感器測(cè)量工作過(guò)程[1]為：發(fā)光器件射出來(lái)的光通過(guò)傳輸光纖送到箱體，有一部分透過(guò)，而其余的光被反射回來(lái)。當(dāng)敏感元件與箱體相接觸時(shí)，與空氣接觸相比，光透射量增大，而反射量減少。因此，由反射光量即可知道是否接觸空氣，通過(guò)箱體反射的光可以檢查到門(mén)的關(guān)閉情況。而通過(guò)光纖可解決管控中心與箱體間的通信問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體的相關(guān)信息進(jìn)行采集、傳送、記錄、存儲(chǔ)分析，遠(yuǎn)程集中授權(quán)。

如果需要對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行定位，可通過(guò)GPS技術(shù)以及AGPS輔助定位技術(shù)，利用移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)各箱體等的精確定位，實(shí)現(xiàn)維護(hù)人員智能終端與維護(hù)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳、下載[2]。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)及組成

集中管理系統(tǒng)集遠(yuǎn)程監(jiān)控、告警、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、遠(yuǎn)程通信、GIS故障定位于一體，集中監(jiān)控裝置包括數(shù)據(jù)采集器、傳感器、電子鎖、光交控制器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

監(jiān)控中心：在管控中心設(shè)立網(wǎng)管服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)房遠(yuǎn)程管理所有監(jiān)測(cè)設(shè)備，客戶(hù)端通過(guò)瀏覽器（IE）登錄服務(wù)器，分級(jí)管理，發(fā)現(xiàn)傳感器異常，發(fā)出聲光告警。

采集器：安裝在局站機(jī)房，主要負(fù)責(zé)狀態(tài)采集、無(wú)源箱體開(kāi)門(mén)申請(qǐng)、網(wǎng)管數(shù)據(jù)的處理等，當(dāng)發(fā)現(xiàn)無(wú)源光傳感器狀態(tài)異常時(shí)，發(fā)出聲音和LED指示告警，起到監(jiān)控的目的。

圖1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

光交控制器：安裝在戶(hù)外的光纜箱體中，負(fù)責(zé)連接電子鎖、無(wú)源光纖傳感器和局端的光纖通信信道。負(fù)責(zé)接收電子鑰匙的開(kāi)門(mén)申請(qǐng)，將開(kāi)門(mén)申請(qǐng)通過(guò)光纖傳送到局端的采集器。

電子鎖安裝在戶(hù)外光纜箱體的門(mén)上，電子鑰匙由光纜箱體管理員隨身攜帶，電子鑰匙帶內(nèi)置電源和識(shí)別碼，給控制電路供電，同時(shí)作為操作人員的識(shí)別標(biāo)識(shí)。當(dāng)需要打開(kāi)光纜箱體門(mén)時(shí)，將電子鑰匙的插口插入電子鎖的插槽中，發(fā)出開(kāi)門(mén)申請(qǐng)，如鑰匙合法，網(wǎng)管下發(fā)開(kāi)鎖命令；如鑰匙非法，網(wǎng)管下發(fā)拒絕開(kāi)鎖命令。通過(guò)查看箱體門(mén)開(kāi)啟記錄，可以知道維護(hù)人員是否到過(guò)該箱體。

無(wú)源箱體與采集器通過(guò)光纖連接，根據(jù)光纜實(shí)際情況采用星型或鏈型連接，采用星型結(jié)構(gòu)可以監(jiān)控每個(gè)無(wú)源箱體門(mén)的狀態(tài)，但占用纖芯較多，而鏈型連接雖然占用纖芯資源少，但不能同時(shí)開(kāi)啟鏈上的多個(gè)箱體。

如系統(tǒng)擴(kuò)展巡檢功能，配置手持終端給維護(hù)人員，通過(guò)手持終端實(shí)現(xiàn)維護(hù)人員定位，同時(shí)采用高精度差分技術(shù)，在GIS圖中對(duì)各局站、井、桿、標(biāo)石和其他地表參照物進(jìn)行精確定位?，F(xiàn)場(chǎng)巡檢人員手持終端設(shè)備巡檢，GIS采用矢量化電子地圖，獲取數(shù)據(jù)庫(kù)提供的各級(jí)光纜路由、光交接點(diǎn)、巡檢設(shè)備信息，并在地理背景圖上顯示其分布，實(shí)現(xiàn)光纜設(shè)備管理圖型化操作和空間查詢(xún)操作，在矢量化電子地圖上顯示“光纜線路圖”、“巡檢線路圖”、“巡檢設(shè)備”、“搶修車(chē)輛線路圖”。利用移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行手持終端與管理平臺(tái)實(shí)施數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳、下載，如圖2所示。

圖2 智能終端定位與通信

3.3 功能的實(shí)現(xiàn)

通過(guò)系統(tǒng)將無(wú)源箱體全部納入系統(tǒng)集中管理，由監(jiān)控中心對(duì)箱體進(jìn)行初始化，監(jiān)控中心對(duì)所有箱體的屬性數(shù)據(jù)和基層維修人員檔案進(jìn)行集中管理，加強(qiáng)對(duì)箱體及人的管理，管理人員可以登錄集中監(jiān)控系統(tǒng)查詢(xún)所有管理的箱體和線路維護(hù)人員的情況。

監(jiān)控中心對(duì)鑰匙進(jìn)行授權(quán)及管理，軟件平臺(tái)預(yù)先將箱體及維護(hù)人員進(jìn)行合法化處理，可以對(duì)任一箱體增加或刪除電子鑰匙，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)鎖。管理人員發(fā)放鑰匙，維護(hù)或工程人員帶上鑰匙進(jìn)行操作工作，當(dāng)箱體合法開(kāi)門(mén)時(shí)記錄相關(guān)信息，當(dāng)異常時(shí)進(jìn)行告警并通知管理人員及時(shí)對(duì)相關(guān)事件進(jìn)行處理。箱體開(kāi)啟管控工作流程如圖3所示。

圖3 鑰匙開(kāi)門(mén)及巡檢流程

系統(tǒng)對(duì)箱體的開(kāi)門(mén)方式自動(dòng)識(shí)別 （如密碼開(kāi)鎖、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程開(kāi)鎖、強(qiáng)制開(kāi)鎖和破壞性開(kāi)鎖），對(duì)于非授權(quán)的強(qiáng)制開(kāi)鎖和破壞性開(kāi)鎖，系統(tǒng)啟動(dòng)聲光報(bào)警，并立即撥打報(bào)警電話(huà)。如果發(fā)現(xiàn)某條光纜下屬的箱體全部通信失敗，則判斷為發(fā)生光纜中斷事件，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，維修人員立馬進(jìn)行維護(hù)。

系統(tǒng)可擴(kuò)展巡檢管理功能，巡檢管理包括對(duì)全體維護(hù)人員進(jìn)行定位跟蹤、單人當(dāng)天巡檢軌跡跟蹤、單人歷史巡檢軌跡查看、巡檢計(jì)劃、監(jiān)護(hù)計(jì)劃等操作。通過(guò)智能終端記錄GPS位置，并實(shí)時(shí)發(fā)回給后臺(tái)網(wǎng)管，結(jié)合智能終端的手機(jī)拍照功能，維護(hù)人員將現(xiàn)場(chǎng)情況拍照并及時(shí)傳回管理端，供管理人員核查，系統(tǒng)工作流程如圖4所示。

另外可對(duì)外線人員進(jìn)行定位跟蹤，可查看維護(hù)單位所有人員的當(dāng)前在位情況，并確定其最后一次位置信息距當(dāng)前的時(shí)間差，顯示巡檢人員巡檢的路線情況，并可加載光纜靜態(tài)資源信息，比對(duì)其是否按要求進(jìn)行巡檢，如果不按要求則在平臺(tái)進(jìn)行告警，管理人員對(duì)維護(hù)人員工作進(jìn)行糾偏。在外力施工盯防工作中，可以設(shè)計(jì)“三盯”人員在固定環(huán)境范圍內(nèi)，超出范圍平臺(tái)則告警，使管理人員能監(jiān)控“三盯”人員在崗狀態(tài)，掌握維護(hù)工作的主動(dòng)性。

圖4 巡檢系統(tǒng)路程

4 相關(guān)管理要求

監(jiān)控中心設(shè)立管理員負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理，提供7×24 h監(jiān)控功能。對(duì)網(wǎng)管的管理采用分權(quán)分域管理模式，管理級(jí)的操作權(quán)限可以實(shí)施遠(yuǎn)程開(kāi)鎖、電子鑰匙配發(fā)等，一般操作權(quán)限僅能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行瀏覽。采用分片管理的模式，不同區(qū)域的操作員只能操作權(quán)限內(nèi)的無(wú)源箱體和鎖，通過(guò)日志功能記錄關(guān)鍵操作行為，便于進(jìn)行系統(tǒng)審計(jì)。

對(duì)于鑰匙的管理，只有在網(wǎng)管軟件中注冊(cè)的鑰匙才是合法鑰匙，可以指定1把鑰匙開(kāi)若干個(gè)無(wú)源箱體，也可以指定1個(gè)無(wú)源箱體由多把鑰匙打開(kāi)。

為防止失效，現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖相結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)用帶電源開(kāi)鎖器，也可由監(jiān)控主機(jī)遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖，對(duì)于合法鑰匙申請(qǐng)開(kāi)鎖，網(wǎng)管軟件可以自動(dòng)或人工確認(rèn)。

預(yù)先統(tǒng)一規(guī)范箱體，在箱體采購(gòu)時(shí)統(tǒng)一規(guī)定電子鎖和控制電路、傳感器的安裝位置，以降低后期改造投資成本。

5 推廣應(yīng)用路徑

該方案既能解決無(wú)源箱體由被動(dòng)向主動(dòng)維護(hù)的轉(zhuǎn)變問(wèn)題，又能解決面臨的安全管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、日常維護(hù)效率提高等問(wèn)題，加強(qiáng)維護(hù)外包的手段，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

為確保投資安全，建議采用分步實(shí)施、試點(diǎn)推進(jìn)的方式。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，一次性完成所有功能或在全網(wǎng)推廣是不可能的，要逐步投資、逐步完善。一是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)，可以先重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)節(jié)點(diǎn)后次要節(jié)點(diǎn)，先重點(diǎn)光交接箱再擴(kuò)展管理分線箱；二是逐步完善功能模塊，先實(shí)現(xiàn)箱體的管控，再與GPS線路巡檢系統(tǒng)相結(jié)合，擴(kuò)展巡檢管理、人井管理（人井蓋的管理）、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)外包管理。該系統(tǒng)還可以與光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及光保護(hù)系統(tǒng)結(jié)合，最后演變?yōu)榫C合外勤智能管理系統(tǒng)，為現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)提供必要且必須的手段，全面提高故障診斷能力和整體維護(hù)管理水平。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)目前光接入網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)無(wú)線箱體維護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)解決無(wú)源箱體安全有效管理、遠(yuǎn)程管控、增加維修工作主動(dòng)性、提升維護(hù)效率等問(wèn)題提出了系統(tǒng)的實(shí)施方案。本文認(rèn)為系統(tǒng)演變路徑是將線路巡檢功能、光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合形成綜合外勤智能管理系統(tǒng)，為現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)提供必要且必需的手段，以全面提高“寬帶中國(guó)·光網(wǎng)城市”戰(zhàn)略下戶(hù)外電信設(shè)施整體維護(hù)管理水平。

1 徐科軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,2008

2 戴喜明，袁濤，吳定雪.基于GSM/GPS/GIS車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).微計(jì)算機(jī)信息,2006(25)