基于非接觸式智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)研究

［歐月華 任艷］

1 引言

伴隨著FTTH的規(guī)模建設(shè)，光分配網(wǎng)絡(luò)將變得更加龐大且復(fù)雜，基于紙質(zhì)標(biāo)簽的傳統(tǒng)ODN存在很多問題已經(jīng)不能滿足運營的需求，比如說大量節(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，很難有效識別等。另外雖然智能光分配網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)基于端口的可感知以及可視化管理能力，但是智能光分配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，成本較高，且需要新建有源ODN配線設(shè)施或者改造原有設(shè)施，在實際應(yīng)用中碰到很多困難，一直無法大規(guī)模使用，難以解決上述光分配網(wǎng)絡(luò)中的實際問題。

為了解決以上問題，本項目中研究基于非接觸式的智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)，下文所說的智能標(biāo)識指的都是非接觸式的智能標(biāo)識，與網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)相結(jié)合，對光纖網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行智能化管理的方式，具有成本低廉、操作簡單、不需要改動成有源光配線設(shè)施和部署便捷等優(yōu)勢。

2 ODN對智能標(biāo)識的基本要求

ODN主要作用是為網(wǎng)絡(luò)側(cè)OLT和用戶側(cè)ONU提供光媒質(zhì)傳輸通道，按照不同的位置ODN的設(shè)施分為局端配線設(shè)施（比如光纖配線架）、光分配點設(shè)施（比如光纖配線架、光纜交接箱、光纜分纖盒和光纜接頭盒等）、光用戶接入點設(shè)施（比如光纜分纖盒、光纜接頭盒和光纜終端盒等）、用戶端接設(shè)施（比如光纜插座盒），還有上述設(shè)施中使用的光分路器、跳纖、跳纜以及不同點設(shè)施之間連接起來的光纜等。ODN設(shè)施組網(wǎng)示意圖如圖1所示。

圖1 ODN設(shè)施組網(wǎng)示意圖

基于非接觸式智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)主要是采用非接觸式智能標(biāo)簽技術(shù)識別ODN上述設(shè)施和設(shè)施的端口，結(jié)合能讀寫標(biāo)簽和通信的手持式終端和后臺的ODN網(wǎng)管實現(xiàn)設(shè)施和端口的可感知以及可視化ODN管理能力，并進(jìn)一步結(jié)合相關(guān)裝維流程，實現(xiàn)ODN智能化運維管理。

ODN智能標(biāo)識的基本目標(biāo)包括：

（1）不改變ODN網(wǎng)絡(luò)的無源特性；

（2）目的不是對ODN進(jìn)行智能化改造，更不是將現(xiàn)有ODN網(wǎng)絡(luò)推翻重來，而是對ODN進(jìn)行智能化管理；

（3）智能標(biāo)識與光纖配線架、光纜接頭盒、光纜交接箱、光纜分纖箱等ODN設(shè)施以及ODN設(shè)施端口和光纖的連接關(guān)系等等智能管理融為一體，能夠提供一套整體的ODN智能管理解決方案；

（4）無論對存量ODN網(wǎng)絡(luò)、還是新建ODN網(wǎng)絡(luò)都能提供兼容的解決方案。

3 智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)方案

3.1 方案實現(xiàn)原理

基于智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)中，可以在不中斷業(yè)務(wù)的情況下，使用機(jī)器可讀取的智能標(biāo)簽標(biāo)識ODN中無源設(shè)施和ODN的光纖連接關(guān)系信息。

方案中實現(xiàn)原理包括ODN設(shè)施、設(shè)施中端口和光纖連接器等都要設(shè)置一個智能標(biāo)簽（設(shè)施端口和對接該端口的光纖連接器可在系統(tǒng)形成一一配對關(guān)系），通過手持式終端的讀寫模塊完成各種標(biāo)簽載體的標(biāo)簽信息讀寫，得到設(shè)施、端口、光纖連接器和光纖連接關(guān)系等信息，并且在手持式終端中將該信息上報到ODN網(wǎng)管；同時這些信息在ODN網(wǎng)管中統(tǒng)一管理，與運維施工流程結(jié)合，通過手持式終端上實現(xiàn)各種智能化的操作，如圖2所示。

圖2 智能標(biāo)識應(yīng)用于ODN

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括智能標(biāo)簽載體、手持式終端和ODN網(wǎng)管，系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 基于智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

（1）智能標(biāo)簽載體：安裝了智能標(biāo)簽的光纖連接器、ODN設(shè)施等產(chǎn)品，智能標(biāo)簽記錄這些產(chǎn)品的相關(guān)信息，并被讀寫器讀寫（RFID）或者被掃碼獲取。

（2）手持式終端：主要作用包括兩個方面：一是對無源的智能標(biāo)簽信息進(jìn)行讀寫，實現(xiàn)標(biāo)簽信息的上報到ODN網(wǎng)管的功能；二是用于現(xiàn)場施工或裝維指導(dǎo)，通過手機(jī)或者平板電腦安裝相關(guān)ODN智能管理應(yīng)用來實現(xiàn)。

（3）ODN網(wǎng)管：ODN網(wǎng)管支持對智能標(biāo)識的ODN設(shè)施和光纖進(jìn)行管理，通過智能標(biāo)簽信息產(chǎn)生光纖路由。ODN網(wǎng)管可與OSS中的資源管理系統(tǒng)、裝維調(diào)度系統(tǒng)和業(yè)務(wù)開通系統(tǒng)等互通信息，實現(xiàn)的管理功能包括識別ODN設(shè)施和光纖連接關(guān)系、校準(zhǔn)光纖資源信息、輔助光纖施工和發(fā)現(xiàn)光纖故障等，最終實現(xiàn)ODN資源的有效管理和施工運維的智能化、電子化操作。

4 4ODN智能標(biāo)識技術(shù)

4.1 主要技術(shù)分析比較

在ODN中要實現(xiàn)對ODN設(shè)施的識別并且不改變設(shè)施設(shè)施無源的狀態(tài)，主要實現(xiàn)的非接觸式的標(biāo)簽技術(shù)有二維碼標(biāo)簽和電子標(biāo)簽RFID，對ODN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)ODN智能化管理。

RFID技術(shù)和二維碼技術(shù)比較如表1所示。

表1 RFID技術(shù)和二維碼技術(shù)比較

綜上表比較，對于ODN來說，存在很多室外的設(shè)施，戶外環(huán)境比較惡劣，RFID在這種情況下應(yīng)用優(yōu)勢較大，下面重點介紹一下RFID智能標(biāo)識技術(shù)。

4.2 RFID智能標(biāo)識技術(shù)

4.2.1 應(yīng)用ODN的RFID分析

RFID標(biāo)簽按工作頻率可分為低頻RFID、高頻RFID、超高頻RFID，低頻、高頻、超高頻RFID由于技術(shù)特性不一樣，是不可兼容的，各種頻段的RFID體積、相關(guān)特性、價格和應(yīng)用場景如表2所示，并分別在ODN設(shè)施密集端口應(yīng)用中作出分析：

表2 三種頻段RFID特性及在ODN系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

4.2.2 RFID標(biāo)簽性能指標(biāo)建議

考慮到ODN很多戶外的應(yīng)用場景，以及需要識別ODN設(shè)施間距比較短的端口，還有ODN設(shè)施維護(hù)的習(xí)慣，本文對應(yīng)用于ODN的RFID標(biāo)簽的工作溫度、通信距離、使用壽命等建議如表4所示。

表4 RFID標(biāo)簽的性能指標(biāo)建議

4.3 ODN智能標(biāo)識的電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)內(nèi)容

ODN設(shè)施和端口的識別需求決定了智能標(biāo)簽的相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容，需要先分析ODN資源數(shù)據(jù)采集對象，對其進(jìn)行梳理并分析其屬性，包括：

（1）ODN設(shè)施包括光纖配線架、光纜交接箱和光纜分纖盒等：對其的識別歸結(jié)為箱體級別智能標(biāo)識；

（2）ODN設(shè)施內(nèi)部的機(jī)框、盤：對其的識別歸結(jié)為盤體級別智能標(biāo)識；

（3）ODN設(shè)施內(nèi)部端口：對其的識別歸結(jié)為端口級別智能標(biāo)識；

（4）光分路器、跳纖、跳纜等：對其的識別歸結(jié)為端口連接級別智能標(biāo)識。

除了以上的智能標(biāo)識外，ODN的網(wǎng)絡(luò)管理中需要利用智能標(biāo)識技術(shù)建立相關(guān)的光纖跳接關(guān)系：通過手持式終端或者ODN網(wǎng)管對ODN設(shè)施的端口和端口連接級別智能標(biāo)識進(jìn)行配對和校驗。同時為了部署和管理方便，智能標(biāo)簽應(yīng)具有唯一的編碼信息，編碼格式應(yīng)采用統(tǒng)一格式，建議與行標(biāo)規(guī)范的智能ODN電子標(biāo)簽的格式兼容。

4.3.1 箱體級別智能標(biāo)識

ODN設(shè)施上提供電子標(biāo)簽，識別ODN設(shè)施并進(jìn)行物理位置定位。電子標(biāo)簽內(nèi)容建議：

（1）設(shè)施ID，全球唯一，格式“廠家標(biāo)識+廠商序列號”，其中以SNMP協(xié)議OID為唯一廠家標(biāo)識。

（2）設(shè)施類型、設(shè)施型號等；

（3）設(shè)施物理位置定位信息；

（4）映射規(guī)則：設(shè)施ID作為OSS的資源管理系統(tǒng)和ODN網(wǎng)管交互的關(guān)鍵標(biāo)識；

4.3.2 盤體級別智能標(biāo)識

在ODN設(shè)施的機(jī)框、盤體上植入智能標(biāo)簽，能夠進(jìn)行機(jī)框、盤體在ODN設(shè)施上的定位。機(jī)框、盤體本身兼容現(xiàn)有的ODN設(shè)施，能夠直接替換原先無標(biāo)簽的機(jī)框、盤體。

盤體級別智能標(biāo)識內(nèi)容建議：

（1）包括設(shè)施名稱（或設(shè)施ID）/機(jī)框編號/盤體編號。

（2）設(shè)施名稱：機(jī)框、盤體所屬的設(shè)施名稱，或者采用設(shè)施ID作為在系統(tǒng)中關(guān)聯(lián)。

（3）機(jī)框編號：對于設(shè)施有多個機(jī)框的情況，對該設(shè)施的機(jī)框進(jìn)行編號。

（4）盤體編號：在此機(jī)框下盤體的編號。

4.3.3 端口級別智能標(biāo)識

端口級別智能標(biāo)識主要通過在ODN設(shè)施的端口上植入智能標(biāo)簽，實現(xiàn)端口在ODN設(shè)施上的定位標(biāo)識以及端口的使用狀態(tài)標(biāo)識等。

智能標(biāo)簽內(nèi)容建議：

（1）包含上述的設(shè)施名稱（或設(shè)施ID）/機(jī)框編號/盤體編號。

（2）在盤體內(nèi)通過物理位置和物理排布來唯一確定端口：排列規(guī)則、排列方向、位置號、行號、列號等。

4.3.4 端口連接級別智能標(biāo)識

光分路器、跳纖、跳纜等的連接頭處植入電子標(biāo)簽，能夠?qū)崿F(xiàn)連接頭詳細(xì)信息的識別。帶有智能標(biāo)簽連接頭的盤體需要能夠與之前的盤體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)兼容。

（1）設(shè)施ID ，全球唯一，格式“廠家標(biāo)識+廠商序列號”，其中以SNMP協(xié)議OID為唯一廠家標(biāo)識。

（2）設(shè)施類型、設(shè)施型號等；

（3）輸入輸出端；

（4）端口信息（與光分路器、跳纖、跳纜對接的端口信息在系統(tǒng)中作好匹配后，可以寫入光分路器、跳纖、跳纜等連接頭處的標(biāo)簽。）

5 應(yīng)用前景與相關(guān)問題

基于非接觸式智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)與非接觸式的智能標(biāo)識技術(shù)的結(jié)合，對光纖網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行智能化管理的方式，具有成本低廉，操作簡單，不需要增加有源設(shè)施、部署便捷等優(yōu)勢，目前已經(jīng)有多個廠商開發(fā)出相關(guān)產(chǎn)品，并在運營商網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多個試點和應(yīng)用，顯示出良好的效果。

但是對于基于智能標(biāo)識的光分配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各個廠商的產(chǎn)品外觀、功能和性能等差異較大，需要對系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)以及相關(guān)的產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)范，以推進(jìn)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，滿足運營商的應(yīng)用需求，方便運營商裝維人員使用，從而提高ODN網(wǎng)絡(luò)的運營效率。目前CCSA已成立ODN智能標(biāo)識的行標(biāo)制定項目，并且逐漸開展相關(guān)工作。