面向千兆ONT終端的管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ①

余興國， 袁 濤， 袁學(xué)松

(安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 安徽 蕪湖 241002)

0 引 言

根據(jù)工信部通報(bào)，截止2020年3月，我國光纖接入用戶4.24億戶，占固定互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶總數(shù)的93%，通過高速光纖上網(wǎng)接入是當(dāng)前光接入網(wǎng)的最佳選擇[1]。隨著運(yùn)營商FTTH用戶規(guī)模大幅增加，運(yùn)營商在開通運(yùn)營維護(hù)的壓力也原來越大，如何提示其維護(hù)效率將是運(yùn)營商一直在探討解決的問題之一。以安徽電信為例，安徽電信FTTH快速發(fā)展，現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)開通大約300萬FTTH終端(光貓)，每月新增量保持在10萬以上。如何提升千兆ONT運(yùn)行維護(hù)水平是我們迫切需要研究的課題。根據(jù)日常維護(hù)運(yùn)營指標(biāo)數(shù)據(jù)分析，千兆ONT網(wǎng)速不達(dá)標(biāo)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)常見故障之一。維護(hù)技術(shù)人員在實(shí)際處理過程中會(huì)比較難發(fā)現(xiàn)故障，缺乏相應(yīng)數(shù)據(jù)支撐。目前在通過控制光信號(hào)及功率在光纖里傳輸[2-4]方面研究較多，同時(shí)怎樣及時(shí)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)較大隱患和故障也是是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商一直研究的問題之一[5, 6]。如黃健、王哲等人致力于無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的長(zhǎng)發(fā)光檢測(cè)方法研究[7]，孫小強(qiáng)等致力于無源光網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)光功率計(jì)校準(zhǔn)方法的研究[8]等。

1 系統(tǒng)構(gòu)架思路

系統(tǒng)從千兆ONT家庭終端入手，通過監(jiān)測(cè)PON網(wǎng)絡(luò)中幾個(gè)特定的指標(biāo)，圖文化展示給用戶，可以使用戶快速的處理相關(guān)故障和隱患。當(dāng)前千兆ONT家庭終端廠家眾多，僅僅安徽電信公司終端就有10家左右廠商提供，各設(shè)備廠家均有各自的一套指令系統(tǒng)，這給日常維護(hù)帶來了較大的壓力。

設(shè)計(jì)的面向千兆ONT家庭終端的管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過檢測(cè)設(shè)備能力、序列號(hào)、收發(fā)光功率、注冊(cè)狀態(tài)、業(yè)務(wù)狀態(tài)、連接狀態(tài)等指標(biāo)，經(jīng)過分析處理后，通過圖文化的形式展現(xiàn)，便于維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障的目的。

在維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)手機(jī)和光貓的通信問題，如果光貓本身自帶WiFi，則手機(jī)可以直接和光貓通信，如果光貓無WiFi功能，可以利用自帶小型無線路由器作為橋梁來，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)和光貓的通信。目前光貓基本都自帶WiFi功能。

整個(gè)系統(tǒng)以三大運(yùn)營商管理內(nèi)網(wǎng)作為系統(tǒng)承載基礎(chǔ)，信息管理平臺(tái)采用 B/S 模式，應(yīng)用服務(wù)器采用Tomcat8.0，選用 MYSQL、Oracle 數(shù)據(jù)庫及Web Service構(gòu)成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，用來數(shù)據(jù)處理、交互和呈現(xiàn)。兼容主流設(shè)備商如烽火、華為、中興、等企業(yè)所生產(chǎn)的OTN，通過采集提取設(shè)備能力、序列號(hào)、收發(fā)光功率、注冊(cè)狀態(tài)、業(yè)務(wù)狀態(tài)、連接狀態(tài)等運(yùn)行質(zhì)量信息指標(biāo)，應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)設(shè)定程序?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，分析后的數(shù)據(jù)最終通過在客戶端頁面呈現(xiàn)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

以采集光貓的收發(fā)光功率為例，光功率大小直接影響到網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，是影響網(wǎng)速和網(wǎng)絡(luò)頻繁掉線最重要的指標(biāo)。GPON千兆光貓收發(fā)光功率閾值設(shè)定為-14—-28dbm，當(dāng)收光值大于或者小于此閾值時(shí)，會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)速下降厲害、用戶掉線等故障。當(dāng)偏離值較小時(shí)不影響網(wǎng)絡(luò)使用，但是會(huì)千兆測(cè)速不達(dá)標(biāo)，所以故障較為隱蔽，一般等到主動(dòng)測(cè)速的時(shí)候才能發(fā)現(xiàn)。面向千兆ONT家庭終端的管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上線后，同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的提取和主動(dòng)測(cè)速功能就能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)此類故障，通過自動(dòng)工單下發(fā)來提醒現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員及時(shí)處理，做到先于用戶發(fā)現(xiàn)問題，提高整個(gè)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)維護(hù)隊(duì)伍的工作效率。同時(shí)采集到的數(shù)據(jù)又可以作為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和評(píng)估的數(shù)據(jù)支撐，能為后期的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度、割接、新建提供數(shù)據(jù)參考。根據(jù)當(dāng)前千兆ONT的設(shè)備性能特點(diǎn)，需要采集指標(biāo)的名稱和主要作用如表1所示。

表1 采集數(shù)據(jù)分析表

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)分為TL1接口指標(biāo)數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫運(yùn)算處理和客戶端頁面呈現(xiàn)幾個(gè)層面。

2.1 TL1接口指標(biāo)數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)在研究各設(shè)備生產(chǎn)廠家的操作指令系統(tǒng)后，在不更改原有的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用人機(jī)交互模擬的方式同時(shí)對(duì)各廠家的千兆光貓進(jìn)行特定指標(biāo)數(shù)據(jù)采集。采集數(shù)據(jù)分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和特定指標(biāo)采集兩個(gè)部分?；A(chǔ)數(shù)據(jù)包括OTN 注冊(cè)狀態(tài)、OTN業(yè)務(wù)連接狀態(tài)兩個(gè)指標(biāo)。用于判斷業(yè)務(wù)是否正在在線，數(shù)據(jù)配置是否正確，排除因用戶電源、光路中斷等原因?qū)е碌墓收希杉芷陂g隔60min。特定指標(biāo)采集包括OTN流量、光功率、設(shè)備能力3個(gè)指標(biāo)，用于進(jìn)一步判斷ONT當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)采集閾值管理，剔除狀態(tài)正常的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)異常的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成基礎(chǔ)的設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫。

2.2 應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)算分析

系統(tǒng)在完成對(duì)特定指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集后，在剔除掉無效數(shù)據(jù)后，根據(jù)設(shè)定程序進(jìn)行分析運(yùn)算。綜合各個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)判斷，給出可能出現(xiàn)故障原因以及解決方案，同時(shí)推送至維護(hù)人員排除處理，并在系統(tǒng)中和維護(hù)人員手機(jī)界面進(jìn)行圖文化展示，系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主程序流程圖

2.3 系統(tǒng)遠(yuǎn)程測(cè)速

系統(tǒng)嵌入工信部指定的網(wǎng)速測(cè)試平臺(tái)，維護(hù)人員在完成特定故障處理后，以在工信部網(wǎng)速測(cè)試平臺(tái)測(cè)試網(wǎng)速是否達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)。系統(tǒng)會(huì)在故障工單下發(fā)30min開始自動(dòng)啟動(dòng)在線測(cè)試網(wǎng)速功能，每隔5min運(yùn)行一次，若3次測(cè)速數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)將自動(dòng)結(jié)束工單?，F(xiàn)場(chǎng)人員也可人工測(cè)速，測(cè)速達(dá)標(biāo)也可手工結(jié)單。

3 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

系統(tǒng)通過客戶端界面將運(yùn)算結(jié)果在頁面呈現(xiàn)，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)包括ONT在線狀態(tài)、是否存在故障、維護(hù)建議、當(dāng)前測(cè)速值四個(gè)指標(biāo)。通過在運(yùn)營商現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試結(jié)果顯示，系統(tǒng)兼容所有的設(shè)備制造商所生產(chǎn)千兆OTN指令，在指定時(shí)間完成特定數(shù)據(jù)的采集，運(yùn)算準(zhǔn)確，能夠先于用戶發(fā)現(xiàn)隱患和故障，測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)

在當(dāng)前千兆普通家庭網(wǎng)絡(luò)快速推進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)和預(yù)警現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。特別是針對(duì)用戶投訴較多的網(wǎng)絡(luò)測(cè)速不達(dá)標(biāo)的情況，將網(wǎng)速不達(dá)標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)全部采集和光貓自動(dòng)測(cè)速，供維護(hù)技術(shù)人員判斷分析，快速處理故障。相比以前的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或者用戶故障申告后再進(jìn)行維護(hù)的模式，系統(tǒng)幫助維護(hù)人員實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)化維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)還能通過批量故障推測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否存在集體故障。

4 結(jié) 語

從影響千兆ONT性能中幾個(gè)特定指標(biāo)入手，兼容各個(gè)設(shè)備生產(chǎn)商所生產(chǎn)的千兆ONT設(shè)備的操作指令系統(tǒng)差異，設(shè)計(jì)了一款千兆ONT終端的管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，定時(shí)監(jiān)測(cè)和運(yùn)算分析在網(wǎng)的千兆OTN運(yùn)行狀態(tài)。解決了技術(shù)人員需要研究各個(gè)設(shè)備ONT才能上手操作的問題。提升了學(xué)習(xí)效率和維護(hù)效率，向網(wǎng)絡(luò)維護(hù)集約化、智能化邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。后期可在數(shù)據(jù)采集和分析處理方面加入人工智能算法，使結(jié)果更加的人性化和智能化，因此該系統(tǒng)仍存在很大的發(fā)展空間。