實施光接入網絡無源箱體遠程集中管控的探討

林顯達

（中國電信股份有限公司廣東分公司網絡運營部 廣州510081）

1 前言

2012年“寬帶中國”已上升為國家戰略，隨著城市光網絡和FTTx網絡的發展，各類光交節點不斷出現，光接入箱、分線箱等無源箱體大幅度增加。如截至2012年9月底，廣東電信全省維護光箱體38 492個、光終端盒757 982個，各類光接點還將不斷增加。

由于缺乏有效的管理手段，箱體內設備和資源無法實時監控，維護管理人員無法對無源箱體狀態及時掌握，非法開啟箱門、偷盜、黑跳線等安全事件時有發生，缺乏有效的安全管理、維護工作滯后、維護效率低下等問題是PON規模發展所必須克服的，也是電信運營商迫切研究的課題。

2 需要解決的問題

隨著互聯網的廣泛應用，用戶對電信的服務質量要求愈來愈高，作為光接入網光纜的交接、配線、分線設備直接連接著用戶，這些設備的維護和管理直接關系到對用戶的服務質量和服務水平。

由于光接入網的無源箱體主要分布在戶外，野外環境給電信網絡的維護工作帶來了很多困難，箱體是否安全無法實時得知，這些無源箱體作為主要的分線設備，受環境影響大，因被各類施工人員頻繁開啟、挪動或者被非法開啟，沒有及時處理便很快銹蝕或被破壞，很容易造成通信中斷，成為故障多發的重要部位，從而影響了網絡的服務質量。

又由于維護人員能隨意開啟箱門，進而隨意改動光路而不更新資料，導致光路資料不準確、布線不規范，鑰匙的擴散、流失直接導致箱體內部模塊被破壞，或者因箱門鎖閉不嚴，容易遭到非法人員的破壞，而由于沒有技術手段，出現的問題無法追溯。另外由于箱體較多，傳統門鎖及鎖匙也十分多，維護或工程人員對門鎖與鑰匙的對應關系往往容易搞錯，在施工中往往由于帶錯鑰匙而不能開啟門鎖，致使外線維護人員不得不采取主動破壞行為。

同時，由于這些接入設備的維護很多由外包人員負責，維護人員的職業素養參差不齊，無法掌握外包人員對這些外包維護設備的巡檢情況，如維護及巡檢人員是否到崗考核困難，實際巡檢與目標站點路線是否一致，無法科學評估維護人員的維護工作量情況或是否按要求完成巡檢任務。另外，目前戶外設備維護現狀、數據采集使用紙質記錄方式，準確性無法保證，無法實時監控巡檢的完成情況，巡檢過程中需要拍攝大量圖片數據，后期處理困難且工作量巨大。

基于以上這些情況，電信網絡運營公司如何適應新的需要，利用現代技術和手段建立一套系統來管理日益增多的光纜分線設備變得非常必要，因此，系統必須解決如下問題。

·通過系統對無源光箱體實現集中管控，實時查詢無源箱體門的開/關狀態、垂直狀態，箱體出現非法開啟等問題或被非法侵入時進行告警，使維護管理人員能迅速發現。

·對戶外箱體的門鎖進行有效管理，配合工程或維護需要，對光纜箱體進行遠程開門控制；配置特制電子鎖，對鑰匙進行管理，防止鑰匙的丟失和非法復制，每把鑰匙都有全球唯一的標識，一條鑰匙可以開啟多個箱體，通過對箱體開啟的歷史數據進行統計分析，為追溯出現問題的根源提供依據。

·通過系統管理對箱體開啟管理流程形成閉環并記錄，遠程授權開啟箱門，記錄開門鑰匙標識、開門時間、關門時間，對維護人員巡檢情況進行考核記錄。

·跟蹤巡檢路線，檢查是否按計劃巡檢，結合智能終端的手機拍照功能，將現場情況拍照并及時傳回管理端，供管理人員核查，有效杜絕了以假亂真現象，形成了嚴格的考核依據，規范了外包人員的工作，解決了考核工作量統計及巡檢軌跡的難題。另外可就近精確派單，可以查看現場人員所處位置及手頭工作完成情況，實現就近派單，縮短故障搶修的響應時間，解決人力就近支撐問題，提高工作效率。

3 集中管控的實現

3.1 關鍵問題的解決

與電纜時代不同的是，光接入后由于沒有可以導電和信號的銅線，光接入箱體不能通電，也就是說光交接箱體與傳統電纜交接箱集中管理的實現方式有所不同，光交接箱體更難于管理。因此如何解決電源、信息采集、通信通道問題是系統構建的關鍵技術。

本文認為，正常情況下控制電路無需電源，開門時才給箱體供電，因此可通過特殊的鑰匙必要時臨時給無源箱體控制電路供電，進行電子鎖的開啟。目前另外一種做法是，光電交接箱內置控制器通過運營商移動通信卡實現短信通信，需要對箱體安裝蓄電池進行供電，這不但成本高，而且給日后維護帶來困難，另外占用運營商用戶賬號資源，這些用戶賬號往往會被盜用，用戶賬號的安全管理成為一個問題。

因為所有光接點都有光纖到達，可以通過備用纖芯實現通信，在管控機房安裝采集器通過光纖與無源箱體的傳感器及門鎖控制器相連，實現通信。光纖傳感器測量工作過程[1]為：發光器件射出來的光通過傳輸光纖送到箱體，有一部分透過，而其余的光被反射回來。當敏感元件與箱體相接觸時，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，通過箱體反射的光可以檢查到門的關閉情況。而通過光纖可解決管控中心與箱體間的通信問題，并實現對箱體的相關信息進行采集、傳送、記錄、存儲分析，遠程集中授權。

如果需要對維護人員進行定位，可通過GPS技術以及AGPS輔助定位技術，利用移動數據網絡實現對各箱體等的精確定位，實現維護人員智能終端與維護平臺對數據的實時上傳、下載[2]。

3.2 系統架構及組成

集中管理系統集遠程監控、告警、數據庫管理、遠程通信、GIS故障定位于一體，集中監控裝置包括數據采集器、傳感器、電子鎖、光交控制器，系統結構如圖1所示。

監控中心：在管控中心設立網管服務器，實現多個機房遠程管理所有監測設備，客戶端通過瀏覽器（IE）登錄服務器，分級管理，發現傳感器異常，發出聲光告警。

采集器：安裝在局站機房，主要負責狀態采集、無源箱體開門申請、網管數據的處理等，當發現無源光傳感器狀態異常時，發出聲音和LED指示告警，起到監控的目的。

圖1 系統組成結構

光交控制器：安裝在戶外的光纜箱體中，負責連接電子鎖、無源光纖傳感器和局端的光纖通信信道。負責接收電子鑰匙的開門申請，將開門申請通過光纖傳送到局端的采集器。

電子鎖安裝在戶外光纜箱體的門上，電子鑰匙由光纜箱體管理員隨身攜帶，電子鑰匙帶內置電源和識別碼，給控制電路供電，同時作為操作人員的識別標識。當需要打開光纜箱體門時，將電子鑰匙的插口插入電子鎖的插槽中，發出開門申請，如鑰匙合法，網管下發開鎖命令；如鑰匙非法，網管下發拒絕開鎖命令。通過查看箱體門開啟記錄，可以知道維護人員是否到過該箱體。

無源箱體與采集器通過光纖連接，根據光纜實際情況采用星型或鏈型連接，采用星型結構可以監控每個無源箱體門的狀態，但占用纖芯較多，而鏈型連接雖然占用纖芯資源少，但不能同時開啟鏈上的多個箱體。

如系統擴展巡檢功能，配置手持終端給維護人員，通過手持終端實現維護人員定位，同時采用高精度差分技術，在GIS圖中對各局站、井、桿、標石和其他地表參照物進行精確定位?，F場巡檢人員手持終端設備巡檢，GIS采用矢量化電子地圖，獲取數據庫提供的各級光纜路由、光交接點、巡檢設備信息，并在地理背景圖上顯示其分布，實現光纜設備管理圖型化操作和空間查詢操作，在矢量化電子地圖上顯示“光纜線路圖”、“巡檢線路圖”、“巡檢設備”、“搶修車輛線路圖”。利用移動數據網絡進行手持終端與管理平臺實施數據的實時上傳、下載，如圖2所示。

圖2 智能終端定位與通信

3.3 功能的實現

通過系統將無源箱體全部納入系統集中管理，由監控中心對箱體進行初始化，監控中心對所有箱體的屬性數據和基層維修人員檔案進行集中管理，加強對箱體及人的管理，管理人員可以登錄集中監控系統查詢所有管理的箱體和線路維護人員的情況。

監控中心對鑰匙進行授權及管理，軟件平臺預先將箱體及維護人員進行合法化處理，可以對任一箱體增加或刪除電子鑰匙，實現遠程開鎖。管理人員發放鑰匙，維護或工程人員帶上鑰匙進行操作工作，當箱體合法開門時記錄相關信息，當異常時進行告警并通知管理人員及時對相關事件進行處理。箱體開啟管控工作流程如圖3所示。

圖3 鑰匙開門及巡檢流程

系統對箱體的開門方式自動識別 （如密碼開鎖、計算機遠程開鎖、強制開鎖和破壞性開鎖），對于非授權的強制開鎖和破壞性開鎖，系統啟動聲光報警，并立即撥打報警電話。如果發現某條光纜下屬的箱體全部通信失敗，則判斷為發生光纜中斷事件，系統發出警報，維修人員立馬進行維護。

系統可擴展巡檢管理功能，巡檢管理包括對全體維護人員進行定位跟蹤、單人當天巡檢軌跡跟蹤、單人歷史巡檢軌跡查看、巡檢計劃、監護計劃等操作。通過智能終端記錄GPS位置，并實時發回給后臺網管，結合智能終端的手機拍照功能，維護人員將現場情況拍照并及時傳回管理端，供管理人員核查，系統工作流程如圖4所示。

另外可對外線人員進行定位跟蹤，可查看維護單位所有人員的當前在位情況，并確定其最后一次位置信息距當前的時間差，顯示巡檢人員巡檢的路線情況，并可加載光纜靜態資源信息，比對其是否按要求進行巡檢，如果不按要求則在平臺進行告警，管理人員對維護人員工作進行糾偏。在外力施工盯防工作中，可以設計“三盯”人員在固定環境范圍內，超出范圍平臺則告警，使管理人員能監控“三盯”人員在崗狀態，掌握維護工作的主動性。

圖4 巡檢系統路程

4 相關管理要求

監控中心設立管理員負責系統管理，提供7×24 h監控功能。對網管的管理采用分權分域管理模式，管理級的操作權限可以實施遠程開鎖、電子鑰匙配發等，一般操作權限僅能夠對系統進行瀏覽。采用分片管理的模式，不同區域的操作員只能操作權限內的無源箱體和鎖，通過日志功能記錄關鍵操作行為，便于進行系統審計。

對于鑰匙的管理，只有在網管軟件中注冊的鑰匙才是合法鑰匙，可以指定1把鑰匙開若干個無源箱體，也可以指定1個無源箱體由多把鑰匙打開。

為防止失效，現場與遠程驅動開鎖相結合，現場專用帶電源開鎖器，也可由監控主機遠程驅動開鎖，對于合法鑰匙申請開鎖，網管軟件可以自動或人工確認。

預先統一規范箱體，在箱體采購時統一規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 推廣應用路徑

該方案既能解決無源箱體由被動向主動維護的轉變問題，又能解決面臨的安全管理、遠程監控、日常維護效率提高等問題，加強維護外包的手段，具有一定的推廣應用價值。

為確保投資安全，建議采用分步實施、試點推進的方式。根據以往的經驗，一次性完成所有功能或在全網推廣是不可能的，要逐步投資、逐步完善。一是針對網絡，可以先重點區域、重點節點后次要節點，先重點光交接箱再擴展管理分線箱；二是逐步完善功能模塊，先實現箱體的管控，再與GPS線路巡檢系統相結合，擴展巡檢管理、人井管理（人井蓋的管理）、現場維護外包管理。該系統還可以與光纜自動監測系統及光保護系統結合，最后演變為綜合外勤智能管理系統，為現場維護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管理水平。

6 結束語

本文對目前光接入網的無源光網絡無線箱體維護現狀進行了分析，對解決無源箱體安全有效管理、遠程管控、增加維修工作主動性、提升維護效率等問題提出了系統的實施方案。本文認為系統演變路徑是將線路巡檢功能、光纜自動監測系統相結合形成綜合外勤智能管理系統，為現場維護提供必要且必需的手段，以全面提高“寬帶中國·光網城市”戰略下戶外電信設施整體維護管理水平。

1 徐科軍.傳感器與檢測技術.北京:電子工業出版社,2008

2 戴喜明，袁濤，吳定雪.基于GSM/GPS/GIS車輛狀態監控系統的設計與實現.微計算機信息,2006(25)