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(xué)，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(yùn)中心，北京 100025；2.一體化指揮調(diào)度技術(shù)國家工程實(shí)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(xué)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(yùn)中心，北京 100025；2.一體化指揮調(diào)度技術(shù)國家工程實(shí)驗室，北京 100192）

1 引言

近年來落實(shí)“光進(jìn)銅退”、寬帶提速、“360服務(wù)”及網(wǎng)速不達(dá)標(biāo)賠償承諾等重大舉措，這是運(yùn)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(qiáng)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(yùn)維服務(wù)保障上則強(qiáng)化面向用戶、強(qiáng)化全程管控、強(qiáng)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(yùn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)光纖線路實(shí)時監(jiān)控和故障精確判定。

1991年，日本NTT為實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)竣工驗收的有效性，日常維護(hù)的主動性，故障排查的準(zhǔn)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(shí)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(shí)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(yùn)行維護(hù)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(dá)到光功率實(shí)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(shí)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(dá)到光功率實(shí)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(jìn)行光功率檢測。當(dāng)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(jìn)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(jī)）的傳輸光源分出5%實(shí)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(jìn)行精確的故障判斷與定位。

2.2.7 各種形式的優(yōu)缺點(diǎn)分析

表1 各種形式的優(yōu)缺點(diǎn)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(hù)、運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(hù)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(hù)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(rèn)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(dǎo)致工程質(zhì)量很難保證，為后續(xù)裝機(jī)、維護(hù)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(yù)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(jī)終端遠(yuǎn)程進(jìn)行測試確認(rèn)，但在管理上仍需要進(jìn)一步通過光測試資源進(jìn)行集中工程驗收測試并將數(shù)據(jù)進(jìn)行對比確認(rèn)，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(dá)標(biāo)情況，從管理上確保工程質(zhì)量、建立質(zhì)量檔案，實(shí)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(hù)成本的重要基礎(chǔ)。

3.3 裝機(jī)確認(rèn)

目前在裝機(jī)（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(jī)進(jìn)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(jī)后第一時間建立用戶光路質(zhì)量檔案，作為今后維護(hù)的重要基礎(chǔ)。

3.4 故障診斷環(huán)節(jié)

隨著光進(jìn)銅退等戰(zhàn)略的實(shí)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(hù)工作量是非常大的，而且這種局面伴隨光網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展將愈演愈烈。

為了實(shí)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(shí)實(shí)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(jìn)行實(shí)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M(jìn)TBF（平均無故障時間）。

⊙ 當(dāng)發(fā)生故障時，及時啟動測試系統(tǒng)，對故障進(jìn)行精確定位，指導(dǎo)外線人員對故障進(jìn)行快速排除，縮短MTTR（平均恢復(fù)時間）。

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

3.5 修機(jī)確認(rèn)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(rèn)修復(fù)、并更新光路質(zhì)量檔案。

外線人員，可通過“掌上運(yùn)維”上的“消障測試”功能；當(dāng)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(rèn)后系統(tǒng)將重新建立修機(jī)后的光鏈路參考。該應(yīng)用場景是對修機(jī)工作的確認(rèn)，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(jī)流程，與修機(jī)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(hù)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(jìn)行更為實(shí)時的主動維護(hù)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(jī)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(jìn)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(yùn)、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(jìn)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(hù)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(jìn)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(dǎo)設(shè)備選型。

⊙ 結(jié)合系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的樓宇信息，進(jìn)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(hù)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(diǎn)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(diǎn)，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(shí)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(jìn)作用。

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.09.002

N915文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2017）09-0004-04