面向全光網(wǎng)絡(luò)的端到端無源鏈路智能管控

賈永華，馬文學，于麗嘉

（1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司北京市分公司網(wǎng)運中心，北京 100025；2.一體化指揮調(diào)度技術(shù)國家工程實驗室，北京 100192）

面向全光網(wǎng)絡(luò)的端到端無源鏈路智能管控

賈永華1，馬文學2，于麗嘉1

（1.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司北京市分公司網(wǎng)運中心，北京 100025；2.一體化指揮調(diào)度技術(shù)國家工程實驗室，北京 100192）

1 引言

近年來落實“光進銅退”、寬帶提速、“360服務(wù)”及網(wǎng)速不達標賠償承諾等重大舉措，這是運營商發(fā)展“寬帶中國”戰(zhàn)略、滿足寬帶市場需求、應(yīng)對寬帶市場競爭的必然選擇，也是提升客戶感知、強化客戶保有、提升寬帶客戶有效發(fā)展率的有力措施。為配合上述發(fā)展戰(zhàn)略，在運維服務(wù)保障上則強化面向用戶、強化全程管控、強化集約模式，致力于全業(yè)務(wù)全程模式的CRIS客戶響應(yīng)智能支持體系應(yīng)運而生。

2 國內(nèi)外“全光網(wǎng)的端到端”智能管控發(fā)展

2.1 國外的發(fā)展

光通信技術(shù)最早在日本、韓國、加拿大等國家大規(guī)模應(yīng)用，各國組網(wǎng)特點和技術(shù)情況雖有所不同，但一致采用OTDR作為集中光測量的技術(shù)手段，實現(xiàn)光纖線路實時監(jiān)控和故障精確判定。

1991年，日本NTT為實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)竣工驗收的有效性，日常維護的主動性，故障排查的準確性，開始建立集中光測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)在確保光通信服務(wù)質(zhì)量方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。

日本NTT在所有ODN光纖線路上都部署了合波器模塊和終端反射器，全部實現(xiàn)了不中斷業(yè)務(wù)的在線測試，其中承載重要業(yè)務(wù)的光纖處于實時監(jiān)測狀態(tài)。

2.2 國內(nèi)的發(fā)展

國內(nèi)生產(chǎn)商針對國內(nèi)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，綜合考慮建設(shè)成本及運行維護需求，提出多種解決方案：離線監(jiān)測或在線監(jiān)測、OTDR監(jiān)測和光功率監(jiān)測。

圖1 OTDR在線監(jiān)測原理

2.2.1 OTDR在線監(jiān)測OTDR在線監(jiān)測也稱做主動（Active Fiber）測試。RTU所測試的光纖即為業(yè)務(wù)光纖。RTU傳送測試信號到使用者正在傳輸?shù)墓饫w上，并收集反射（Back-Scatting）的信號加以分析及計算。

2.2.2 OTDR離線監(jiān)測

圖2 OTDR離線監(jiān)測原理

OTDR離線監(jiān)測也稱為備用（Spare Fiber）測試或暗線（Dark Fiber）測試。所測試的光纖并非使用者用以傳輸信號的使用中的光纖，而是相同一段光纜中的備用光纖。理論上來說，在相同光纜里的光纖，不論是使用中或備用的光纖，都會有相同物理特性，受外部應(yīng)力時；例如：大彎曲（MarcoBending）﹑小彎曲（Micro Bending）﹑濕氣滲透。受潮的線路﹑或斷損的線路等。所以，使用RFTS測試備用光纖或主動光纖的結(jié)果極為相似。

2.2.3 光功率離線監(jiān)測

圖3 光功率離線監(jiān)測原理

在備纖上采用發(fā)光模塊及光功率檢測告警模塊，在離線測試架構(gòu)下，監(jiān)測備用光纖，并達到光功率實時告警監(jiān)測。

2.2.4 光功率在線監(jiān)測

圖4 光功率在線監(jiān)測原理

通過WDM將測試光源耦合到業(yè)務(wù)光纖，采用光功率檢測告警模塊實時監(jiān)測業(yè)務(wù)纖損耗質(zhì)量。

2.2.5 混合型離線監(jiān)測

圖5 混合型離線監(jiān)測原理

同樣采用光功率告警模塊，在離線測試架構(gòu)下，監(jiān)測備用光纖，并達到光功率實時告警監(jiān)測。由于監(jiān)測備纖，所以沒有來自傳輸設(shè)備的信號源，故此種測試架構(gòu)必須在監(jiān)測路由的末端加入一個光源，向備纖發(fā)送光信號，然后同樣在頭端（RTU端）進行光功率檢測。當芯線異常時光源信號會被阻斷或減弱，系統(tǒng)立即激活測試該芯線，進行精確的故障判斷與定位。

2.2.6 混合型在線監(jiān)測

圖6 混合型在線監(jiān)測原理

使用光功率告警模塊，透過分光器在接收端將光傳輸設(shè)備（光終端機）的傳輸光源分出5%實時加以監(jiān)測，可隨時檢測光功率值，監(jiān)視傳輸質(zhì)量的變化，異常時系統(tǒng)立即激活測試該芯線，進行精確的故障判斷與定位。

2.2.7 各種形式的優(yōu)缺點分析

表1 各種形式的優(yōu)缺點分析

綜合考慮價格與性能，OTDR在線監(jiān)測系統(tǒng)雖然造價較高，但是它適應(yīng)全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展的需要；讓全光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、維護、運營等各個環(huán)節(jié)的“啞資源”說話；為全光網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

3 OTDR在線監(jiān)測系統(tǒng)在“端到端的智能管控方面的應(yīng)用

OTDR在線監(jiān)測系統(tǒng)無縫融入運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、日常的客戶響應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)檢測等運維支撐體系才能真正發(fā)揮價值。基于此，本項目模擬了光網(wǎng)絡(luò)從工程建設(shè)到維護管理的各類工作場景的所需測試，形成七大應(yīng)用。下面將對OTDR在線監(jiān)測系統(tǒng)在各環(huán)節(jié)的具體應(yīng)用做具體的研究：

3.1 工程報竣

全光網(wǎng)質(zhì)量的保證必須從源頭開始。光網(wǎng)的建設(shè)從部署光分的工程開始，良好的施工質(zhì)量這是后續(xù)光網(wǎng)維護工作的基礎(chǔ)。目前的工程工作規(guī)范中雖然有對質(zhì)量的確認環(huán)節(jié)，但是無有效手段支撐，而且大部分無源設(shè)備也無法在網(wǎng)管中監(jiān)控，這就導致工程質(zhì)量很難保證，為后續(xù)裝機、維護等均帶來極大隱患和成倍工作量。利用OTDR在線監(jiān)測系統(tǒng)，只需在工程作業(yè)中，增加一個報竣前的測試環(huán)節(jié)，測試系統(tǒng)自動完成、自動判別，測試數(shù)據(jù)自動存檔，可以大大減少工程報竣工作中的人為干預及工作量。

3.2 工程驗收工程質(zhì)量80%的問題會在剛完成的幾個月內(nèi)暴露出來，所以盡管在工程報竣時已經(jīng)要求外線人員通過手機終端遠程進行測試確認，但在管理上仍需要進一步通過光測試資源進行集中工程驗收測試并將數(shù)據(jù)進行對比確認，有問題及時解決以確保工程質(zhì)量，最終將數(shù)據(jù)存檔。系統(tǒng)在本環(huán)節(jié)的主要功能是，工程交付前對每個光路全程測試評估達標情況，從管理上確保工程質(zhì)量、建立質(zhì)量檔案，實現(xiàn)真正意義上的交維，同時也是考核/遴選工程隊伍、形成良性循環(huán)、節(jié)省整體維護成本的重要基礎(chǔ)。

3.3 裝機確認

目前在裝機（部署ONU）后只有測速數(shù)據(jù)，用戶所在光路的質(zhì)量數(shù)據(jù)是缺失的。對裝機進行驗證（不僅能激活而且端到端衰減符合要求），確保用戶所在光路無隱患；在裝機后第一時間建立用戶光路質(zhì)量檔案，作為今后維護的重要基礎(chǔ)。

3.4 故障診斷環(huán)節(jié)

隨著光進銅退等戰(zhàn)略的實施，光網(wǎng)蓬勃發(fā)展、光纜數(shù)已至海量，故障數(shù)也越來越高。以二區(qū)為例，每月故障大約在1.6萬件，其中20%左右與光纜有關(guān)。光路維護工作量是非常大的，而且這種局面伴隨光網(wǎng)的進一步發(fā)展將愈演愈烈。

為了實現(xiàn)對故障的高效處理及全程管控，在端到端測試中整合光測試系統(tǒng)、形成完整的智能故障綜合判定，切實實現(xiàn)“360”服務(wù)要求。

⊙ 系統(tǒng)日常按照設(shè)定的規(guī)則定期對光路進行實時監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，從而可以與客戶交流，在不影響客戶使用的狀態(tài)下，排除隱患，將故障滅殺在搖籃之中，提高MTBF（平均無故障時間）。

⊙ 當發(fā)生故障時，及時啟動測試系統(tǒng)，對故障進行精確定位，指導外線人員對故障進行快速排除，縮短MTTR（平均恢復時間）。

⊙ 對故障進行流程、工單電子化閉環(huán)管理，故障完成后自動測試并進行數(shù)據(jù)存檔、自動消單，為以后維護作數(shù)據(jù)支撐。

3.5 修機確認環(huán)節(jié)

使用光測試設(shè)備，光網(wǎng)數(shù)據(jù)資源分享給每一個現(xiàn)場人員，便于查障時查找障礙，修障后確認修復、并更新光路質(zhì)量檔案。

外線人員，可通過“掌上運維”上的“消障測試”功能；當測試OK后，外線人員提交保存；系統(tǒng)將測試結(jié)果與原參考自動比對，告知測試人員比對結(jié)果；測試人員確認后系統(tǒng)將重新建立修機后的光鏈路參考。該應(yīng)用場景是對修機工作的確認，同時也為該被測用戶重新建立光鏈路參考。這一項測試應(yīng)融入修機流程，與修機考核制度結(jié)合。

3.6 光網(wǎng)監(jiān)測環(huán)節(jié)

及時發(fā)現(xiàn)光網(wǎng)故障/隱患及時告警，主動維護網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量以提升用戶感知。尤其是網(wǎng)絡(luò)中有一些特別的場景，需要對光纜進行更為實時的主動維護需求，比如：

（1）關(guān)鍵鏈路監(jiān)控需求：光網(wǎng)絡(luò)的到來使得城域網(wǎng)光纜數(shù)量不斷增加、重要性更加顯著。早期鋪設(shè)的光纜逐漸老化等因素帶來網(wǎng)絡(luò)隱患，需要隨時了解劣化情況。

（2）VIP（SLA）監(jiān)控需求：對于高等級的用戶需要有不同的服務(wù)等級，如金融機構(gòu)、政府部門、VIP基站等。

（3）高安全性監(jiān)控需求：對于安全等級高的用戶，需要安全的網(wǎng)絡(luò)。比如，若光纖彎曲，會有部分光的泄露，從該泄露的光上可被非法進行攔截和竊聽。所以需要持續(xù)監(jiān)測來保障安全。

（4）重保區(qū)域監(jiān)控需求：對于兩會、奧運、FIFA等重保大事件所涉區(qū)域的監(jiān)控需求。

3.7 質(zhì)量普查環(huán)節(jié)

讓管理者掌握發(fā)展到目前的光網(wǎng)的質(zhì)量分布、資源潛力、優(yōu)化方向，為未來的發(fā)展提供決策依據(jù)。

基于全光網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對上述監(jiān)控對象、監(jiān)控關(guān)鍵值進行數(shù)據(jù)挖掘。管理者通過數(shù)據(jù)，可以從各個關(guān)心的維度來掌握光網(wǎng)質(zhì)量，比如：

⊙ 全光網(wǎng)質(zhì)量評估。

⊙ 各種業(yè)務(wù)類型光網(wǎng)質(zhì)量評估。

⊙ 各行政/維護區(qū)域的光網(wǎng)質(zhì)量排名。

⊙ 結(jié)合系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的資源信息，進行多維度的統(tǒng)計，如基于設(shè)備型號（如分光器）的質(zhì)量排名、指導設(shè)備選型。

⊙ 結(jié)合系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的樓宇信息，進行重要商圈的質(zhì)量評估。

在全面掌握光網(wǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、維護考核、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、資源挖潛等提供有效數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié)束語

本文重點闡述了全光網(wǎng)絡(luò)條件下的端到端無源鏈路智能管控技術(shù)手段。綜合分析、對比了國內(nèi)外在此領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和特點，結(jié)合光網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)測試內(nèi)容，通過在各種應(yīng)用場景的試驗、測試，最終提出了OND無源鏈路智能管控系統(tǒng)的基本建設(shè)思路，在全光網(wǎng)絡(luò)端到端無源鏈路上初步實現(xiàn)了“可用、可看、可管”的智能管控，為今后選擇最具推廣意義的部署方案提供可借鑒的方案。同時，采用此項技術(shù)對推廣光網(wǎng)絡(luò)改造傳統(tǒng)的銅線網(wǎng)絡(luò)，對提高全社會資源利具有一定促進作用。

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.09.002

N915文獻標示碼：A

1672-7274（2017）09-0004-04