智能光分配網(wǎng)絡(luò)中電子標(biāo)簽技術(shù)的探究

中國電信廣州研究院|任艷 歐月華

智能光分配網(wǎng)絡(luò)中電子標(biāo)簽技術(shù)的探究

中國電信廣州研究院|任艷 歐月華

智能光分配網(wǎng)絡(luò)電子標(biāo)簽的實現(xiàn)方案多種多樣，還需要捆綁同一廠商的智能化ODN設(shè)施，未形成產(chǎn)業(yè)化，這給運(yùn)行維護(hù)帶來一定難度，因此，需要盡快將電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)化，降低建設(shè)成本和運(yùn)營成本，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

隨著“寬帶中國”戰(zhàn)略的大力實施，光纖到戶規(guī)模建設(shè)，基于銅纜的寬帶技術(shù)已經(jīng)不能滿足用戶需求，光分配網(wǎng)絡(luò)變得越來越龐大，越來越復(fù)雜。

接入網(wǎng)光纖紙質(zhì)標(biāo)簽管理問題眾多

光分配網(wǎng)絡(luò)具有無源的特性，相對于銅纜技術(shù)，故障大幅度降低，但是管理上存在很多困難，尤其是仍通過紙質(zhì)標(biāo)簽管理，存在問題眾多。

無源設(shè)施管理難：無源設(shè)施無法進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，比如光纖的端口連接狀態(tài)、設(shè)施端口的狀態(tài)、設(shè)施的狀態(tài)等均無法讀取和管理。

業(yè)務(wù)開通校驗無：施工人員在業(yè)務(wù)開通過程中，光纖端口的查找、光纖端口的連接、紙質(zhì)標(biāo)簽的制作和標(biāo)記、資源的錄入等工作均無校驗過程，很難保證準(zhǔn)確性，返工率高，同時很可能導(dǎo)致資源數(shù)據(jù)的錯誤，事后也很難排查。

業(yè)務(wù)開通時間長：資源數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確導(dǎo)致業(yè)務(wù)開放平臺很難進(jìn)行自動路由計算，通常需要先排查資源情況，然后再分配光纖路由，或者派單無法執(zhí)行時退單，導(dǎo)致二次上門，使業(yè)務(wù)開通時間無法保證，人工成本提高。

光纖資源浪費(fèi)多：資源數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確導(dǎo)致大量端口無法開通業(yè)務(wù)，只能閑置，光纖資源無法有效利用。

人工管理成本高：在光纖資源的錄入、管理、維護(hù)等階段，需要大量的人工操作，例如資源的錄入、線路的巡檢等，工作量大、效率低，且容易出錯。

因此，需要構(gòu)建一個新的接入網(wǎng)光纖管理體系，滿足大規(guī)模光網(wǎng)建設(shè)后面臨的光纖管理需求，實現(xiàn)無源設(shè)施的可管理、快速業(yè)務(wù)開通且自動校驗、光纖資源的自動錄入和管理、充分利用光纖資源等。

采用電子標(biāo)簽實現(xiàn)智能光纖管理

智能ODN解決方案采用電子標(biāo)簽可以實現(xiàn)自動采集與同步光纖連接的資源數(shù)據(jù)，精確管理和控制光纖連接，支持自動調(diào)度和快速提供服務(wù)。智能ODN還可以提供光纖網(wǎng)絡(luò)端到端的視圖，從而支持遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測、檢測和定位故障等。

智能ODN系統(tǒng)包括下面幾個模塊。

電子標(biāo)簽：可以采用接觸式ID標(biāo)簽或非接觸式ID標(biāo)簽（如RFID），這些標(biāo)簽是用來識別和連接光纖。電子標(biāo)簽提供了惟一的標(biāo)識信息，包括惟一的序列號、廠商、在光分路器或者是光纜中的位置等。電子標(biāo)簽把ODN基礎(chǔ)設(shè)施如ODF、OCC等轉(zhuǎn)化為智能設(shè)施，可以遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視。

智能化ODN設(shè)施：在傳統(tǒng)ODN設(shè)施的基礎(chǔ)上，增加主控和端口的監(jiān)控能力，實現(xiàn)標(biāo)簽信息采集、端口狀態(tài)監(jiān)控以及端口定位指引等功能。智能化ODN設(shè)施是有源的，在機(jī)房環(huán)境中可長時供電狀態(tài)，在室外環(huán)境或者供電不便的場景可由智能便攜工具在施工時向其短時供電。

智能管理終端及北向接口：在施工中，智能管理終端可以輔助安裝和維護(hù)，減少紙質(zhì)工單的使用，減少人工錯誤，并提高工作效率、減少施工時間，同時施工人員也可以通過智能管理終端獲得每個光纖端口和連接的詳細(xì)信息、路由和維護(hù)歷史等，輔助施工。智能管理終端的北向接口與OSS系統(tǒng)對接，包括資源管理系統(tǒng)和裝維調(diào)度系統(tǒng)等。

智能便攜工具：智能化的ODN設(shè)施無需實時供電，在施工中，通過智能便攜工具為智能化的ODN設(shè)施提供電源，并支持智能化ODN設(shè)施和智能管理終端之間通信轉(zhuǎn)發(fā)功能。

智能ODN網(wǎng)管及北向接口：智能ODN網(wǎng)管對智能ODN設(shè)施進(jìn)行管理，并實現(xiàn)配置管理、故障管理、安全管理、拓?fù)涔芾?、系統(tǒng)管理等功能。智能ODN網(wǎng)管的北向接口和OSS系統(tǒng)對接，包括資源管理系統(tǒng)、裝維調(diào)度系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)以及在線預(yù)處理系統(tǒng)等。

本文重點研究電子標(biāo)簽技術(shù)。

電子標(biāo)簽形態(tài)多種多樣

電子標(biāo)簽技術(shù)是智能ODN的核心技術(shù)，目前實現(xiàn)的技術(shù)和產(chǎn)品形態(tài)多種多樣。在實現(xiàn)技術(shù)中有接觸式：一線寄存器、I2C，還有非接觸式：IEC15693 13.56M（采用TI、飛利浦、Broadcom的芯片等）。

產(chǎn)品形態(tài)有框套式、光纜式、內(nèi)嵌式等幾種。

框套式：2引腳金手指方式、4引腳金手指方式、2引腳彈簧片方式、4引腳彈簧片方式、耳機(jī)插孔式等。

光纜式：2引腳金手指方式、2引腳彈簧片方式、TF卡方式、micro USB方式、mini USB方式、插針方式等。

內(nèi)嵌式：由于光纖連接器可用壽命至少是25年，而電子標(biāo)簽無法保證，如采用內(nèi)嵌式，將來可能需要中斷業(yè)務(wù)更換，因此內(nèi)嵌式不適合在智能ODN系統(tǒng)中使用。

電子標(biāo)簽的不規(guī)范和多樣化導(dǎo)致成本一直無法降低，并帶來運(yùn)營商施工和運(yùn)營不便，運(yùn)營成本也居高不下，因此亟需規(guī)范電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)化包括功能和性能的規(guī)范化、編碼的統(tǒng)一、實現(xiàn)技術(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化。

電子標(biāo)簽的基本要求

電子標(biāo)簽通過結(jié)構(gòu)固定件固定在光纖活動連接器的插頭上，固定方式有兩種，分別是固定在連接器的框套上和光纜上，稱為框套式和光纜式，示意圖如圖1所示。

圖1 電子標(biāo)簽在光纖連接器上的固定方式

電子標(biāo)簽技術(shù)輔助實現(xiàn)光纖的智能管理，ODN的核心功能還是光纖的連接，因此在光纖/光纜/光分路器等電子標(biāo)簽載體上增加電子標(biāo)簽后不能影響載體本身的光學(xué)性能、可靠性等。另外，電子標(biāo)簽智能功能和性能包括以下兩個方面。

智能功能：存儲編碼信息、標(biāo)簽讀寫等。

智能性能：電子標(biāo)簽讀取性能，包括讀取速度、成功率、正確率、讀取次數(shù)、寫入次數(shù)等；電子標(biāo)準(zhǔn)電子元件的可靠性，包括接觸式鹽霧性能、非接觸式增加電磁干擾性能、電磁兼容性等；智能連接器整體的機(jī)械性能，包括結(jié)構(gòu)固定件保持力、結(jié)構(gòu)固定件重復(fù)開啟次數(shù)等。

電子標(biāo)簽主要有兩種實現(xiàn)技術(shù)

按照電子標(biāo)簽的讀取方式分類，電子標(biāo)簽的實現(xiàn)技術(shù)可分為接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽。

接觸式電子標(biāo)簽

接觸式電子標(biāo)簽也稱為eID，是通過引腳的接觸實現(xiàn)標(biāo)簽信息的讀寫，常見的接觸式電子標(biāo)簽產(chǎn)品有：USB-Key、SIM卡、電話IC卡、銀行IC卡等。

在智能ODN中，由于電子標(biāo)簽的體積較小，因此通常采用2個或者4個引腳的方式，推薦采用基于一線寄存器的2引腳電子標(biāo)簽，這種標(biāo)簽具有如下優(yōu)點。

可靠性高：只要2個觸點接觸即可，可能出錯的點比較少，可靠性大幅提高。

兼容性強(qiáng)：體積小使得2腳芯片即可用于SC、FC等普通密度連接器上又可用于LC、MU等高密連接器上。

外圍結(jié)構(gòu)簡單：觸點少而帶來外圍結(jié)構(gòu)的大幅簡化，減小整體體積的同時進(jìn)一步提高了可靠性。

基于一線寄存器的2個引腳的接觸式電子標(biāo)簽讀寫互通簡單，可采用如圖2所示的引腳順序，參數(shù)滿足如下要求：引腳定義上，應(yīng)引腳1接地，引腳2數(shù)據(jù)；電壓方面，要求在2.8～5.25V；讀取速率上，滿足最高125kbit/s，協(xié)議要求須為一線寄存器（1-wire）；工作溫度應(yīng)在-40攝氏度～85攝氏度。

圖2 2個引腳的接觸式電子標(biāo)簽示意圖

非接觸式電子標(biāo)簽

非接觸式電子標(biāo)簽可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫信息，不需要機(jī)械或光學(xué)接觸，主要由存儲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、火車票、工卡等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO/IEC 14443A/B、IEC15693等。

非接觸式電子標(biāo)簽通常采用遵循國際標(biāo)準(zhǔn)的芯片，產(chǎn)業(yè)化較好，讀寫互操作容易實現(xiàn)，參數(shù)滿足如下要求：支持標(biāo)準(zhǔn)上，應(yīng)符合ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)；載波頻率在13.56MHz±7 kHz；最大工作距離不小于5毫米；功率>40mW；工作溫度在-40攝氏度～85攝氏度。

接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽的比較分析

接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽的比較分析如表1所示。

接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽各有優(yōu)缺點，都能滿足智能ODN的需求，但對于需要便攜工具供電的智能ODN而言，由于RFID的功耗是eID的幾倍，因此，主要選擇接觸式電子標(biāo)簽。

電子標(biāo)簽的編碼信息十分關(guān)鍵

電子標(biāo)簽的編碼作為每個光纖連接器或者光纜的惟一標(biāo)識，存儲在電子標(biāo)簽中，為保證互通和部署，應(yīng)采用統(tǒng)一的格式，并且同時兼容不同方式，包括接觸式和非接觸式。

同時考慮到電子標(biāo)簽的存儲空間以及讀寫時間，標(biāo)簽編碼定義的最大總長度為1024比特，而對于非接觸式電子標(biāo)簽，讀取的長度越大端口功耗越大，因此，可以僅讀取前256比特的信息。

電子標(biāo)簽的編碼信息中包含的信息主要有以下幾種。

產(chǎn)品類型：標(biāo)識電子標(biāo)簽載體的類型，包括雙端標(biāo)簽跳纖、單端標(biāo)簽跳纖、跳纜、光分路器等。

輸入/輸出字段：標(biāo)識電子標(biāo)簽載體的輸入端或輸出端。

編號：標(biāo)號包含兩個部分，即廠商標(biāo)識和序列號，電子標(biāo)簽配對時兩個部分都要相同。廠商標(biāo)識采用SNMP協(xié)議中規(guī)定的OID，即企業(yè)代碼，是由Internet Assigned Numbers Authority(IANA)組織統(tǒng)一管理，序列號由廠商生成并保證其惟一性。

端口序號：對于多端口的電子標(biāo)簽載體，標(biāo)識光纖在載體中所對應(yīng)的端口號，是從1開始編號。

輸入端口數(shù)：對于多輸入端口的電子標(biāo)簽載體，標(biāo)識輸入端口數(shù)量，而單端口電子標(biāo)簽載體輸入端口數(shù)量為1。

輸出端口數(shù)：對于多輸出端口的電子標(biāo)簽載體，標(biāo)識輸出端口數(shù)量，而單端口電子標(biāo)簽載體輸出端口數(shù)量為1。

表1 接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽的比較

小結(jié)

總體而言，面對接入網(wǎng)成海量態(tài)勢發(fā)展的光纖，采用電子標(biāo)簽的智能ODN可以實現(xiàn)以下好處：簡單、高效、準(zhǔn)確地管理資源；準(zhǔn)確、快速地提供服務(wù)；不中斷業(yè)務(wù)地快速定位和修復(fù)故障；保證光纖網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠。

核心的電子標(biāo)簽技術(shù)已逐漸成熟，但是，由于電子標(biāo)簽的實現(xiàn)方案多種多樣，目前還需要捆綁同一廠商的智能化ODN設(shè)施使用，未形成產(chǎn)業(yè)化，給運(yùn)行維護(hù)帶來一定的難度，因此，還需要盡快進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，降低建設(shè)成本和運(yùn)營成本。