采用電子標(biāo)簽實現(xiàn)接入網(wǎng)光纖智能化管理研究

任 艷，歐月華

（中國電信股份有限公司廣州研究院 廣州510630）

1 接入網(wǎng)光纖管理現(xiàn)狀

有線接入正在由“銅時代”向“光時代”變革，隨著光纖到戶的規(guī)?；ㄔO(shè)，接入網(wǎng)光纖光纜呈海量發(fā)展態(tài)勢，主要表現(xiàn)為：光纜芯數(shù)成倍增長；光纜分布更廣，由僅到達(dá)小區(qū)到遍布樓宇到接入用戶家庭；光纜設(shè)備類型和形態(tài)更多。但接入網(wǎng)的光纖管理方式還停留在“銅時代”，主要通過紙質(zhì)標(biāo)簽進(jìn)行信息管理，主要有以下問題：

·大量節(jié)點的資源錄入主要靠人工進(jìn)行查找、標(biāo)記、抄錄和盤點，不僅工作量大，而且數(shù)據(jù)差錯率高，多次施工后數(shù)據(jù)信息無法及時更新，影響資源利用率；

·人工依照工單操作，缺乏有效的校驗手段，一旦發(fā)生錯誤，很難有效識別；

·現(xiàn)場信息查詢靠紙質(zhì)標(biāo)簽識別，查找困難，同時也可能增加差錯概率；

·紙質(zhì)工單流轉(zhuǎn)效率低、返單率高等，導(dǎo)致運維效率降低。

因此，如何構(gòu)建全面綜合的接入網(wǎng)光纖管理體系，滿足大規(guī)模光網(wǎng)推進(jìn)后面臨的光纖資源普查、自動資源配置、動態(tài)更新、資源割接、資源故障、光纖業(yè)務(wù)開通等光纖管理要求，是“光時代”規(guī)模發(fā)展過程中必須解決的關(guān)鍵問題。

2 采用電子標(biāo)簽實現(xiàn)光纖管理的方法

由于光接入網(wǎng)光纖的無源特性，故障相對于銅纜有大幅度降低，但設(shè)備無源后，光纖的連接狀態(tài)、端口狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)等均無法讀取，給智能維護(hù)管理帶來了難度，因此需要通過采用電子標(biāo)簽以及ODN設(shè)備的智能化實現(xiàn)光纖智能管理。也就是說，在傳統(tǒng)ODN的基礎(chǔ)上，通過采用電子標(biāo)簽技術(shù)，實現(xiàn)基于端口的可感知以及可視化管理能力，并結(jié)合相關(guān)裝維流程，實現(xiàn)光纖智能化管理。

采用電子標(biāo)簽實現(xiàn)光纖管理的方法如圖1所示，在光纖/光纜上加載電子標(biāo)簽，ODN設(shè)備具備讀取標(biāo)簽的能力，在智能便攜工具的輔助下，與光纖智能化管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。關(guān)鍵技術(shù)包括如下幾種。

（1）電子標(biāo)簽技術(shù)

在光纖跳線、光分路器等產(chǎn)品的光纖活動連接器上增加電子標(biāo)簽，智能化的ODN設(shè)備通過讀取電子標(biāo)簽信息，實現(xiàn)識別光纖連接關(guān)系、校準(zhǔn)光纖資源信息、輔助光纖施工、發(fā)現(xiàn)光纖故障等。

（2）智能便攜工具技術(shù)

主要作用是為無電源供電條件的智能化ODN設(shè)備提供電源，并實現(xiàn)智能化ODN設(shè)備和智能管理應(yīng)用之間的通信轉(zhuǎn)發(fā)功能。

（3）智能管理終端

智能管理終端指加載智能管理應(yīng)用的手機(jī)或者平板電腦，主要包括兩個方面的作用：現(xiàn)場施工或裝維指導(dǎo)以及智能化ODN設(shè)備接入智能化ODN網(wǎng)管模塊功能。

（4）ODN設(shè)備智能化技術(shù)

在傳統(tǒng)ODN設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加采集標(biāo)簽信息、監(jiān)控端口狀態(tài)以及端口定位指引等功能。智能化ODN設(shè)備屬于有源設(shè)備，可通過連接穩(wěn)定的交流或直流電源處于長時供電狀態(tài)，或由智能便攜工具在工作時向其短時供電。當(dāng)無電源輸入時，智能化ODN設(shè)備的功能與傳統(tǒng)的ODN設(shè)備功能相同，主要完成光路的連接功能。

（5）光纖智能化管理相關(guān)系統(tǒng)

包括ODN網(wǎng)管以及相關(guān)的資源系統(tǒng)、業(yè)務(wù)開通系統(tǒng)等。ODN網(wǎng)管模塊應(yīng)支持直接或間接通過智能管理應(yīng)用對智能化ODN設(shè)備進(jìn)行管理。

本文重點研究電子標(biāo)簽技術(shù)、智能便攜工具技術(shù)和智能管理終端標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。

圖1 采用電子標(biāo)簽的光纖管理的實現(xiàn)方法

3 電子標(biāo)簽技術(shù)研究

標(biāo)簽（ID）是身份標(biāo)識，在很多領(lǐng)域都利用各種標(biāo)簽實現(xiàn)管理。按照存儲介質(zhì)的不同，用于標(biāo)識身份信息的ID一般可分為如下3類。

·紙質(zhì)標(biāo)簽：常見的有一維條碼、二維條碼、三維條碼等。條形碼是將寬度不等的多個黑條或特定的幾何圖形和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用于表達(dá)一組信息的圖形標(biāo)識符。紙質(zhì)標(biāo)簽通常應(yīng)用于存貨管理領(lǐng)域，如食品包裝、物流標(biāo)識、服裝吊牌等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO/IEC18004等。

·磁性標(biāo)簽：利用磁性載體記錄一些信息，用來標(biāo)識身份或其他用途。典型應(yīng)用是在各種卡片上，如信用卡、銀行卡、門票卡等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO 7811-2:1985等。

·電子標(biāo)簽：以集成電路芯片為存儲信息的媒介，記錄電子編碼信息，用來識別標(biāo)識身份，電子標(biāo)簽中的信息一般用專用機(jī)器進(jìn)行讀取。

在光纖上增加電子標(biāo)簽，可以對光纖資源進(jìn)行唯一“身份標(biāo)識”，結(jié)合運維管理流程實現(xiàn)光纖智能化管理。

3.1 電子標(biāo)簽基本要求

在接入網(wǎng)中，附著在光纖上的電子標(biāo)簽應(yīng)滿足以下基本要求：

·攜帶的信息應(yīng)唯一；

·應(yīng)很牢固地依附在光纖連接頭上，不易脫落；

·形狀和尺寸應(yīng)不影響其本身及其相關(guān)聯(lián)設(shè)備的維護(hù)動作；

·對環(huán)境的要求應(yīng)與其依附的載體保持一致，在與光纖連接頭一起使用的場景下，其電氣和機(jī)械特性應(yīng)不易變化；

·載體的光纖連接器接口應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的SC、LC、FC插頭的尺寸要求。

3.2 電子標(biāo)簽實現(xiàn)技術(shù)

電子標(biāo)簽按照讀取方式分類，可分為接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽。

3.2.1 接觸式電子標(biāo)簽

接觸式電子標(biāo)簽由鑲嵌集成電路芯片構(gòu)成，芯片一般采用不易揮發(fā)的存儲器（ROM、EEPROM）等器件。常見的接觸式電子標(biāo)簽產(chǎn)品有USB-key、SIM卡等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO/IEC 7816等。

完整的接觸式電子標(biāo)簽系統(tǒng)由標(biāo)簽+讀寫器+數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)構(gòu)成，通過電連接讀取標(biāo)簽中的信息，實現(xiàn)對物體的識別。

接觸式電子標(biāo)簽的特點如下：

·跳線兩端增加電子標(biāo)簽，可實時讀取插入狀態(tài)，采用LED引導(dǎo)跳線管理，記錄管理過程；

·宜進(jìn)行密集配置，具有較高的電磁防護(hù)環(huán)境，功耗較小，且可以快速無干預(yù)地進(jìn)行信息讀?。?/p>

·操作簡便，網(wǎng)改稍顯復(fù)雜。

非接觸式電子標(biāo)簽主要由存有識別代碼的集成電路芯片和收發(fā)天線構(gòu)成。常見的非接觸式電子標(biāo)簽產(chǎn)品有身份證、車票、工卡證等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO/IEC 14443A/B、IEC 15693等。

完整的非接觸式電子標(biāo)簽系統(tǒng)由標(biāo)簽+天線+讀寫器+數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)構(gòu)成，利用射頻信號和空間耦合傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。

非接觸式電子標(biāo)簽的特點如下：

·跳線兩端增加RFID，可實時讀取插入狀態(tài)，采用LED引導(dǎo)跳線管理，記錄管理過程；

·通常是全封閉封裝，具有較強(qiáng)的抗污損能力，電磁防護(hù)能力相對電子標(biāo)簽要低，功耗相對較大，高密度端口讀寫的串?dāng)_問題是一個難點；

·操作簡便，網(wǎng)改較容易。

目前，兩種方式均有多種實現(xiàn)方案和形態(tài)。

·接觸式：一線寄存器、I2C方式、TF卡方式、USB方式等。

一般來說，采購實驗教學(xué)設(shè)備主要采用招標(biāo)采購、定點采購和隨機(jī)采購。如果采購的儀器設(shè)備數(shù)額巨大，一般由政府和財政局進(jìn)行招標(biāo)。而價錢比較低，數(shù)量比較多的實驗儀器，一般都由高校進(jìn)行定點采購，但是在采購的時候要注意不能違反政府相關(guān)規(guī)定。設(shè)備采購到位之后應(yīng)該及時建立檔案標(biāo)簽，同時進(jìn)行臺賬的登記。

·非接觸式：高頻RFID（13.56 MHz）、超高頻RFID（840～960 MHz）。

·產(chǎn)品形態(tài)：內(nèi)嵌式、卡套式、懸掛式等。

當(dāng)前電子標(biāo)簽實現(xiàn)方案的多樣性導(dǎo)致僅能與同一廠商的智能化ODN配套使用，產(chǎn)業(yè)化較難，因此，亟需通過小規(guī)模商用以及評估驗證，選取適合在ODN中使用的電子標(biāo)簽技術(shù)，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，從而促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.3 電子標(biāo)簽的編碼格式要求

為了部署和管理方便，電子標(biāo)簽的編碼應(yīng)采用統(tǒng)一格式，同時兼容接觸式和非接觸式。

電子標(biāo)簽應(yīng)具有唯一的編碼信息，可以通過電子標(biāo)簽的讀取，了解電子標(biāo)簽載體的設(shè)備類型、輸入輸出端、端口序號等。由于電子標(biāo)簽芯片內(nèi)的存儲空間較充裕，標(biāo)簽編碼定義的最大總長度為1 024 bit，同時對于非接觸式電子標(biāo)簽，讀取的長度越大，功耗越大，因此僅可以讀取前256 bit的信息。

編碼規(guī)則見表1。根據(jù)編碼規(guī)則，表2給出幾種常用產(chǎn)品的電子標(biāo)簽編碼示例。

幾個關(guān)鍵字段的含義說明。

（1）產(chǎn)品類型

ID所標(biāo)識的設(shè)備類型及編碼要求如下。

表1 電子標(biāo)簽編碼規(guī)則

表2 電子標(biāo)簽編碼配對示例

·雙端標(biāo)簽跳纖：0x01；

·單端標(biāo)簽跳纖：0x02；

·跳纜：0x03；

·光分路器：0x04；

·廠商自定義：0x30～0x3f。

輸入/輸出字段編碼要求如下。

·輸入：0x01；

·輸出：0x02。

（2）編號

電子標(biāo)簽配對是通過相同編號（即廠商標(biāo)識+序列號）實現(xiàn)的。廠商標(biāo)識是區(qū)分廠商的唯一標(biāo)識，廠商標(biāo)識采用SNMP中規(guī)定的OID（MIB中的對象{1.3.6.1.4.1}），即企業(yè)代碼，由Internet Assigned Numbers Authority（IANA）組織統(tǒng)一管理。序列號的唯一性由廠商保證。

（3）端口序號

ID標(biāo)識光纖所對應(yīng)的端口號，從1開始編號。

（4）輸入端口數(shù)

輸入端口數(shù)和產(chǎn)品類型相關(guān)，編碼相應(yīng)要求如下。

·雙端標(biāo)簽跳纖：0x01；

·單端標(biāo)簽跳纖：0x01；

·跳纜：跳纜芯數(shù)；

·光分路器：0x01或0x02。

（5）輸出端口

輸出端口數(shù)和產(chǎn)品類型相關(guān)，編碼相應(yīng)要求如下。

·雙端標(biāo)簽跳纖：0x01；

·單端標(biāo)簽跳纖：0x01；

·跳纜：跳纜芯數(shù)；

·光分路器：光分路器分支數(shù)。

4 智能便攜工具與智能管理終端標(biāo)準(zhǔn)化

多數(shù)ODN設(shè)備（OCC、分光分纖箱）的分布比較分散，設(shè)備供電以及與管理系統(tǒng)的通信很難直接實現(xiàn)，因此，需要借助智能便攜工具與智能管理終端輔助實現(xiàn)供電及通信。

根據(jù)目前ODN設(shè)備建設(shè)和部署的特點，在同一片區(qū)內(nèi)，存在多個廠商多種類型的設(shè)備，如果智能便攜工具與智能管理終端不能實現(xiàn)互通，則需要運營商運維人員攜帶多個廠商的輔助設(shè)備，使用非常不便，因此這兩種設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化是規(guī)模商用非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

智能便攜工具與智能管理終端標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)包含每個模塊的功能標(biāo)準(zhǔn)化、通信接口標(biāo)準(zhǔn)化以及管理接口協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。

4.1 智能便攜工具與智能管理終端現(xiàn)狀

根據(jù)智能管理終端、電池和控制功能間組合形態(tài)的不同，可分為以下3種方案，接口和形態(tài)種類較多。

（1）定制終端（集成App、電池、控制工具）+設(shè)備

采用定制的一體化終端，將智能終端應(yīng)用、電池和控制功能集成到一個終端中；終端通過有線接口I1與智能化ODN設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，I1目前存在多種實現(xiàn)方式，包括HDMI、USB、RS485、RJ45等。方案架構(gòu)如圖2所示。

（2）定制終端（App、電池）+設(shè)備（含控制功能）

采用定制的終端，將電池集成到智能管理終端，在各智能化ODN設(shè)備上實現(xiàn)控制功能；終端通過有線接口I1與智能化ODN設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，I1目前存在多種實現(xiàn)方式，包 括HDMI、USB、RS485、RJ45等。方案架構(gòu)如圖3所示。

圖2 定制終端方案+設(shè)備方案

圖3 定制終端+設(shè)備（含控制功能）方案

（3）通用智能管理終端（App）+電池、控制功能+設(shè)備

采用通用的智能管理終端，電池與控制工具集成為智能便攜工具；智能便攜工具與智能化ODN設(shè)備采用有線接口I1進(jìn)行互聯(lián)，智能管理終端與智能便攜工具間采用無線接口I2進(jìn)行互聯(lián)。I1目前存在多種實現(xiàn)方式，包括HDMI、USB、RS485、RJ45等；I2目 前 也 存 在 多 種 實 現(xiàn) 方式，包括Wi-Fi、藍(lán)牙等。方案架構(gòu)如圖4所示。

圖4 通用終端+電池、控制工具+設(shè)備方案

4.2 智能便攜工具與智能管理終端標(biāo)準(zhǔn)化建議

智能管理終端應(yīng)是一個加載智能管理應(yīng)用的智能手機(jī)或者平板電腦，同時可以與其他運維功能共存在同一平臺上，而不是一個專用的定制化終端。由于智能管理終端的能力較強(qiáng)，智能便攜工具應(yīng)僅保留供電和透明通信通道功能（相當(dāng)于數(shù)據(jù)通信線），保證智能便攜工具成本低且易于實現(xiàn)互通。

鑒于以上考慮，智能便攜工具與智能管理終端功能的標(biāo)準(zhǔn)化方案如圖5所示。

采用通用的智能管理終端和通用的智能便攜工具；智能便攜工具與智能化ODN設(shè)備采用有線接口I1進(jìn)行互聯(lián)，智能管理終端與智能便攜工具間采用無線接口I2進(jìn)行互聯(lián)。I1采用USB接口，I2采用藍(lán)牙接口。

圖5 通用智能管理終端+通用智能便攜工具+設(shè)備（含控制功能）

通用智能管理終端中包含兩個模塊，分別為智能管理終端應(yīng)用與廠商設(shè)備驅(qū)動插件，智能管理終端應(yīng)用是運營商開發(fā)的統(tǒng)一應(yīng)用，通過使用設(shè)備驅(qū)動插件屏蔽各廠商智能化ODN設(shè)備的差異；通用的智能便攜工具僅包含電池和通信（透明）轉(zhuǎn)發(fā)功能，接口統(tǒng)一，成本低，易于實現(xiàn)異廠商互聯(lián)。

對于樓道內(nèi)的分纖盒/分光分纖盒這類小型設(shè)備，為了降低成本，減小設(shè)備體積，也可采用控制功能分離方式，將控制功能設(shè)計成移動控制模塊，這種情況的標(biāo)準(zhǔn)化建議如圖6所示。

圖6 通用智能管理終端+通用智能便攜工具+設(shè)備+移動控制模塊

這種方案與圖5所示方案僅在智能化ODN設(shè)備實現(xiàn)方面有差異，采用分離式移動控制模塊，由于移動控制模塊包含ODN設(shè)備控制功能，屬于ODN設(shè)備的一部分，因此與ODN設(shè)備的接口屬于廠商內(nèi)部接口，同一廠商的移動控制模塊應(yīng)統(tǒng)一。

5 結(jié)束語

接入網(wǎng)光纖數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連接狀態(tài)多變，采用電子標(biāo)簽的智能化管理方式將實現(xiàn)光纖資源數(shù)據(jù)的高效動態(tài)變更，提升光接入網(wǎng)光纖資源管理效率，為光纖到戶規(guī)模放裝的提供有效的運營支撐。但目前實現(xiàn)方案眾多，阻礙了規(guī)模化發(fā)展，亟需實現(xiàn)電子標(biāo)簽、智能便攜工具以及智能管理終端等的標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)接入網(wǎng)海量光纖資源的智能化管理。