智能化是光配线网络技术发展的方向
摘要: 智能ODN技术是对ODN技术的重要理念创新,它给运营商在管线设施的规划设计、业务开通及管理维护几个环节都带来了巨大影响。
光配线网络,是基于PON设备的FTTx光缆网络,其作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。通常由光纤、光缆、光连接器、光分路器以及安装连接这些器件的配套设备组成。在传统ODN网络中,管理与维护是重要环节,主要体现在以下几点。
首先是光纤资源及端口资源的管理。ODN业务开通和故障处理时,涉及光纤资源及实现光纤调度的端口资源的查找和同步问题,因此在ODN网络中所有可用光纤及端口资源数据必须被准确地管理起来。
其次是光纤连接关系管理。ODN本质上是为xPON提供光纤物理连接,在ODN故障定位和处理过程中,端到端的光纤连接关系(光路由)的准确生成和管理理所当然是一项重要内容。
再者是故障定位及处理。如果把ODN看成是一个单独并可实现自管理和维护的网络,那么ODN故障的精确定位与分责是ODN管理和维护的一项重要内容。
但传统的ODN网络是一个无源网络,其每个节点设备都是哑资源,没有用于传送业务的帧格式定义,没有用于网络管理的开销字节定义,不能终结光纤传输的业务信号,本身不具有管理和维护的特性。因此传统ODN只有简单、原始的管理和维护措施,ODN管理和维护全部依赖人工,存在效率低、容易出错等问题,其表现包括以下方面。
——使用纸质标签来标识光纤及其连接关系,纸质标签容易脱落,不便于管理,使用纸质标签来标识光纤连接关系,不能自动进行校验,正确性和可靠性无法得到保证。
——资源数据的录入和同步刷新依靠人工操作,时间一长,会出现数据库中的资源数据与实际资源数据不一致的情况。
——在故障定位处理阶段,需要根据纸质标签去查找光纤连接关系,故障恢复时,须人工查找可用端口,且端口无指示,正确性和效率无法得到保证。
如何解决ODN网络的管理和维护难题已成为业界关注的焦点,而智能ODN的概念也正是在这种背景下出现的,其目标主要有三个方面。一是资源利用,实现海量哑资源精确、动态管理,提高资源准确率,快速调度,灵活共享;二是业务发放,用全流程电子工单实现业务发放自动化,融入生产流程,快速发放,零返工;三是故障定位,实现主动监控光纤基础网络故障,故障精确定位,支持故障快速恢复。
总结起来,智能ODN应具有五个系统特性。
1)使用电子标签对光纤进行标识。
2)智能ODN系统支持端口资源的自动化管理,实现对端口状态的监测、端口可读写插入的跳纤或尾纤上的电子标签内容、端口可控制点灯等实现跳接施工指导。
3)光纤连接自动校验,支持光纤跳接等现场操作的自动化校验,保证光纤连接的正确性。
4)支持端口资源及光纤对应的电子标签ID数据自动采集及资源数据的自动同步、自动巡检。
5)支持可视化端到端光纤路由生成和拓扑显示,便于故障的快速确认和恢复。
从智能ODN的系统特征看,只要有光纤连接和调度的地方都应归入智能ODN的范围,因此智能ODN虽然源于光接入网,但还可扩展到城域/本地网、骨干网等。
智能ODN系统架构
智能ODN逻辑架构模型包含智能ODN管理系统、智能管理终端、智能ODN设备和电子标签载体四个功能实体以及各功能实体之间的接口,如图所示。
智能ODN设备:智能ODN设备包括用于实现光纤交叉连接和资源数据采集功能的智能ODF、智能光缆交接箱、智能光缆分纤箱等设备,主要完成功能架构模型中数据采集与控制层的功能。智能ODN设备通过I1接口与电子标签载体通信、通过I2接口与智能管理终端通信或通过I3接口直接与智能ODN管理系统通信。
智能ODN设备可通过连接稳定的交流或直流电源处于实时供电状态,或由智能管理终端向其短时供电。当无电源输入时,智能ODN设备的功能与传统的光配线设备功能相同,主要完成光纤交叉连接功能。
电子标签载体:电子标签载体包括光纤连接头上具有电子标签的光跳纤、尾纤和光分路器等,主要完成承载电子标签和ID数据存储的功能。智能ODN设备通过I1接口与电子标签载体通信后,读取或写入电子标签ID信息内容。
智能管理终端:智能管理终端是一种便携式设备,提供管理操作界面,主要完成智能ODN设备的接入管理功能和现场施工管理功能。其中接入管理功能主要用于有些无源设备无法直接和智能ODN管理的系统,需要其作为接入代理而实现。总结起来,智能管理终端完成的主要功能包括:
读取电子标签信息;
完成下载、导入、导出、查询、删除、反馈工单处理结果等工单处理功能;
通过管理界面提供可视化的施工指导服务;
向智能ODN设备提供供电服务;
为无源的智能ODN提供通信代理服务;
与OSS或智能ODN管理系统进行通信。
智能管理终端通过I2接口与智能ODN设备进行通信,通过I4接口与智能ODN管理系统进行通信,如果现场施工管理功能放到智能管理终端上去实现,智能管理终端和OSS/BSS通过I6接口进行交互。
智能ODN管理系统:智能ODN管理系统主要完成智能ODN功能架构模型中管理层的内容,以实现直接管理智能ODN设备或通过智能管理终端管理智能ODN设备的功能。总结起来,智能ODN管理系统完成的主要功能包括:
提供可视化的光纤路由拓扑;
管理智能ODN设备,存储、导入和导出智能ODN设备信息;
管理、下发工单;
管理告警信息并上报OSS;
管理资源数据信息并和OSS进行同步;
与智能ODN设备直接进行通信;
与智能管理终端进行通信;
通过北向接口与OSS进行通信。
智能ODN管理系统通过I3接口与智能ODN设备直接进行通信,通过I4接口与智能管理终端进行通信,通过北向接口I5与OSS进行通信。
智能ODN的电子标签技术及相关设备
智能ODN的电子标签是以集成电路芯片为存储信息的媒介,记录电子编码信息,用来标识和识别物体。从读取方式来看,可分为接触式电子标签和非接触式电子标签(RFID)两种。两者的比较如右表所示:
通过上述分析对比可以看出,在智能ODN系统中使用电子标签来实现光纤标识,在目前技术水平下,接触式电子标签和RFID各有优劣势,都适合于在智能ODN系统中使用。
智能ODN设备主要包括智能ODF、智能光交接箱FDT、智能分纤盒FAT等。从功能上看,智能ODN设备主要实现智能ODN资源数据采集和端口控制等智能化功能。除此之外,智能ODN设备还需要实现传统ODN设备所具有的光纤连接、分配、调度等功能。
智能ODN设备主要由组配单元、控制单元和电源模块三部分组成,组配单元包括光缆引入模块、光纤存储模块、智能熔配模块、智能配线模块和智能分光模块,根据应用场景不同,可选择一个或多个功能模块组成组配单元完成光配线设备具有的光纤连接、分配和调度等功能以及智能ODN设备特有的智能化功能。
智能ODN设备各组成功能模块的功能为:
1)光缆引入模块,与光配线设备的光缆引入模块功能相同,主要用于光缆的引入、固定和保护。
2)光纤存储模块,与光配线设备的光纤存储模块功能相同,主要用于冗余尾纤或跳纤的盘储。
3)光纤熔接模块,与光配线设备相同,主要完成光纤熔接功能。
4)智能熔配模块,主要完成光配线设备具有的熔接和配线功能,并在控制单元管理下提供I1接口,完成端口电子标签读取与端口定位指引的功能。
5)智能配线模块,主要完成光配线设备具有的配线功能,并在控制单元管理下提供I1接口,完成端口电子标签读取与端口定位指引的功能。
6)智能分光模块,仅适用于适配器型分光器,完成光分路功能,并在控制单元管理下提供I1接口,完成端口电子标签读取与端口定位指引的功能。
7)电源模块,通过外部电源为智能熔配模块、智能配线模块、智能分光模块以及控制单元提供供电功能。
8)通信模块,主要完成智能ODN设备的对外通信功能,包括通过I2接口与智能管理终端通信,通过I3接口与智能ODN管理系统通信。根据应用场景不同,通信模块应至少支持I2接口,可选支持I3接口,对于支持外部稳压电源实时供电的智能ODN设备,通信模块需要同时支持I2、I3两个接口。
9)端口管理模块,主要完成光端口监视、端口施工指引、端口自检和电子标签ID信息采集等功能。在智能ODN设备中,由于ID数据采集功能和端口密切相关,所以该功能可以和端口控制功能并在一起统称为端口管理。对于智能ODN设备中的端口管理,有集中式管理和分布式管理两种方式。集中式管理适合用于像智能ODF、智能FDT等端口比较多的场景,分布式管理适用于像智能FAT等端口比较少的场景。
智能ODN的应用
智能ODN技术是对ODN技术的重要理念创新,它给运营商在管线设施的规划设计、业务开通及管理维护几个环节都带来了巨大影响。但必须认识到,智能ODN的引入不仅仅是限于ODN线路设施资源的标签化,而是需要在整体架构上对系统进行改进,既涉及OSS系统和ODN管理系统,也涉及大量的ODN设备及线缆设施,同时需要对运营商的业务和管理流程进行改造,建设和改造在短期内会带来成本的增加。这也就意味着智能ODN技术在实际应用中会是一个循序渐进的过程。智能ODN初期将被对线路资源有巨大需求的运营商率先应用,未来将被已有巨大存量线路资源的运营商按照先新建后改造的过程逐步推广。
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