基于光虹膜技術構建數(shù)智化ODN 網(wǎng)絡研究

［李文輝 王梅春 李士紀］

1 概述

ODN（Optical Distribute Network，光分配網(wǎng)）是基于PON（Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡）的光纜網(wǎng)絡，其作用是在OLT（Optical Line Terminal,光線路終端設備）和ONU（Optical Network Unit，光纖網(wǎng)絡單元）間建立光信息傳輸通道，其具有無源的物理特征。隨著互聯(lián)網(wǎng)寬帶用戶逐年增長，因啞資源的無源性以及傳統(tǒng)ODN 分布廣，光分配網(wǎng)資源難以在線監(jiān)控，目前主要為人工現(xiàn)場管理，采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)標簽，不論是錄入數(shù)據(jù)或維護資源都存在定位困難、工作量大的問題，甚至會出現(xiàn)由于數(shù)據(jù)偏差導致的故障錯誤，導致維護工作效率低下，無法及時更新維護信息，新增刪減資源等得不到有效管理，無法快速獲取網(wǎng)絡結(jié)構及啞資源的相關信息[1]。

用戶弱光也是目前ODN 網(wǎng)絡所面臨的痛點之一。由于光纖接頭松動、污垢以及多級分光導致用戶弱光，又因光分配網(wǎng)的資源不準、建設不精準，光交連接關系不清晰，影響擴容及上站排障效率，導致弱光定位難，需要多組人員逐段排查并且平均排障周期長、弱光排障誤判率高、無法提前識別潛在質(zhì)差等問題。從而引發(fā)客戶感知差，體驗感不足以至于客戶滿意度低下。

ODN“啞資源”數(shù)據(jù)不準一直是運營商面臨的主要難題，傳統(tǒng)運維方式依賴人工，存在多種問題，必須有強流程和規(guī)范保障，才能提高資源管理準確率。

《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》指出，要夯實數(shù)字中國建設基礎。打通數(shù)字基礎設施大動脈，整體提升應用基礎設施水平，加強傳統(tǒng)基礎設施數(shù)字化、智能化改造?；A網(wǎng)絡是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基石，ODN 是寬帶建設的重要部分，實現(xiàn)ODN 網(wǎng)絡的數(shù)智化轉(zhuǎn)型勢必先行。數(shù)智化ODN 方案依托高精度的光路數(shù)據(jù)采集能力和光虹膜映射技術，識別主干、配線、入戶段，使得光路故障拓撲可視，從而完成故障精準定界定位[2]。

2 光虹膜技術

“光虹膜技術”是實現(xiàn)數(shù)智化ODN 網(wǎng)絡的一項關鍵技術。光虹膜即是給光纖創(chuàng)造一個唯一性的標簽，通過超高精度的加工技術，在比頭發(fā)絲還要細的光波導上，雕刻出特殊的微環(huán)結(jié)構，相當于給經(jīng)過不同支路的光打上了不同的標簽。擁有這樣標簽的光纖中的光便攜帶了包括“出發(fā)地”和“目的地”在內(nèi)的地址信息，借助這個信息，運維人員可以輕松實現(xiàn)對ODN 光纖資源的管理，大大簡化了運維，也縮短了故障定位的時間，幫助運營商加速光纖寬帶部署，減少30%的資源浪費，降低20%的運營成本，以此來完成光虹膜的操作技術。

基于圖像識別技術的數(shù)智化ODN 技術，可以實現(xiàn)FTTH 物理端口的自動化錄入、管理和維護，但是無法解決運營商網(wǎng)絡運維過程中的狀態(tài)實時監(jiān)控、故障預知和故障診斷等問題。因此基于光虹膜技術的數(shù)智化ODN 應運而生。

光虹膜ODN 由管理平臺、OAI（相位接收模塊）單板、OSU（光開關）和光虹膜分光器組成。管理平臺系統(tǒng)實現(xiàn)對OAI 上傳的光路基礎數(shù)據(jù)的采集、綜合分析和加工，還原客戶ODN 網(wǎng)絡的狀態(tài)（如端口狀態(tài)、故障點位置等），并將以上光路數(shù)據(jù)以標準文件格式及標準北向接口上傳到客戶的OSS 資管系統(tǒng)。OAI 用于發(fā)射基于光虹膜的光信號，接收光虹膜的返回光信號，并對光信號進行采樣、檢測和分析，隨后通過OSU 將OAI 單板的光虹膜信號和PON單板的業(yè)務光進行合波，以達到在ODN 網(wǎng)絡同時傳遞的目的。而光虹膜分光器將OLT 光信號等分，通過分光器微環(huán)結(jié)構實現(xiàn)差異化調(diào)制，實現(xiàn)輸出口的光信號的差異化調(diào)制，增加特定的光虹膜唯一標識。

光虹膜ODN 利用ODN 中1xN 分光器的光學微結(jié)構，在光信號中引入獨特的差分相位變化，實現(xiàn)了無源光器件的智能化，使得傳統(tǒng)ODN 具備了可識別的“光ID”，并通過圖像識別將“光ID”與實際物理拓撲綁定，不但實現(xiàn)光路拓撲自動還原，端口資源準確率達到95%，而且實現(xiàn)了故障遠程檢測定位，平均故障定位時間從3 小時縮短到15 分鐘，故障點定位精度小于2m，從根本上解決傳統(tǒng)ODN 痛點，實現(xiàn)光纖基礎網(wǎng)絡數(shù)智化轉(zhuǎn)型。

3 ODN 網(wǎng)絡數(shù)智化轉(zhuǎn)型方案

3.1 數(shù)智化網(wǎng)絡架構

通過接入網(wǎng)啞資源網(wǎng)絡基礎設施的改造升級、網(wǎng)管功能部署、應用能力融合生產(chǎn)流程，支撐“精準建設”，“質(zhì)量提升”，“高效運維”三大業(yè)務場景，支撐啞資源網(wǎng)絡向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)啞資源資源可視、可管、可控。依托啞資源數(shù)智化平臺+流程+現(xiàn)場核查，構建啞資源沙盤，如圖1 所示，實現(xiàn)啞資源端到端可視可管。

圖1 啞資源數(shù)智化沙盤

3.2 光纖網(wǎng)絡硬件智能化改造

為打造接入啞資源網(wǎng)絡可視、可管、可控，光纖網(wǎng)絡硬件智能化改造將以一級分光器為中心圓點，端到端拓撲還原PON 到ONU 網(wǎng)絡定為設計思路，對在當前網(wǎng)絡基礎上進行改造，從而實現(xiàn)向數(shù)智化方向的轉(zhuǎn)型。當前網(wǎng)絡結(jié)構如圖2 所示。

圖2 當前網(wǎng)絡結(jié)構圖

改進后網(wǎng)絡結(jié)構與邏輯網(wǎng)絡還原圖對應關系如圖3所示。

圖3 改進后網(wǎng)絡結(jié)構圖

3.3 數(shù)智化分析平臺

構建數(shù)智化分析平臺，端到端實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)應用融入生產(chǎn)流程中。

（1）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集功能的實現(xiàn)主要由現(xiàn)場工程師更換光虹膜分光器，將分光器名稱及標識、分光器經(jīng)緯度、標簽打印及拍照等信息錄入到管理平臺，OLT 將更換后光虹膜分光器資源數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)回傳到管理平臺，現(xiàn)場工程師1 次上站，通過數(shù)字化手段實現(xiàn)接入網(wǎng)啞資源數(shù)據(jù)持續(xù)保鮮。如圖4 所示。

圖4 ODN 網(wǎng)絡改造流程圖

（2）數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采集到后由原始數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將改造后的一分光虹膜數(shù)據(jù)（邏輯數(shù)據(jù)）傳遞給ADO 應用平臺，ADO 應用平臺將整合后數(shù)據(jù)（邏輯+物理）及比較結(jié)果回傳給組員管理系統(tǒng)，啞資源數(shù)字化平臺與資管實現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)啞資源網(wǎng)絡資源賬實一致。如圖5 所示。

圖5 數(shù)據(jù)分析流程圖

（3）數(shù)據(jù)應用

將啞資源數(shù)據(jù)融入業(yè)務作業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，支撐家寬業(yè)務規(guī)劃、建設、運維、優(yōu)化。

3.4 ODN 網(wǎng)絡數(shù)智化改造后效果

智能化ODN 網(wǎng)絡改造后實現(xiàn)了一分資源管理、二分資源管理、光交拓撲還原、故障快速定位、線路主動巡檢以及提供了光路重點保障，提升SLA 并降低了弱光率，大幅度提升了客戶滿意度。主要成果有：

（1）資源管理精準度提升，實現(xiàn)光路分光資源管理、光交節(jié)點及光路拓撲質(zhì)量可視化管理。端口準確率提高至90%以上，激活17.3%沉默端口。在線資源動態(tài)稽查，降低清查成本，實現(xiàn)精準放號，降低無資源退單率，對三級分光或1 16 二分組網(wǎng)整改，降低弱光率。

（2）增設資源沙盤看板，實現(xiàn)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構可視可管，精準網(wǎng)絡規(guī)劃及建設。端口狀態(tài)及利用率可視，重載小區(qū)提前擴容及規(guī)劃，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構可視，提升光纖資源利用率，資源數(shù)據(jù)保鮮，激活沉默資源。

（3）故障定位效率提升，實現(xiàn)遠程一鍵快速故障診斷定界定位，時長縮短至15 分鐘。主干斷纖、配線斷纖、入戶斷纖、主干異常損耗故障，遠程故障診斷，四種類型故障均可準確定界定位，每次故障診斷用時從兩三小時縮短至15 分鐘，效率提升90%；定位精度2 m，減少協(xié)同工單，支撐覆蓋區(qū)域未來故障問題快速閉環(huán)，提高客戶用戶使用體驗。

（4）光纖質(zhì)量監(jiān)控，實現(xiàn)主干光路主動巡檢，性能動態(tài)可視，異常損耗主動預警。采用遠程主動巡檢，監(jiān)控線路質(zhì)量趨勢，對所有PON 口主動巡檢、故障診斷、輸出診斷結(jié)果，主動維護。在不中斷業(yè)務的情況下，精準識別鏈路異常，定位弱光根因，提升光路質(zhì)量，進行VIP重保。

4 結(jié)束語

用戶對網(wǎng)絡質(zhì)量的要求越來越高，實現(xiàn)網(wǎng)絡的數(shù)智化轉(zhuǎn)型迫在眉睫。使用光虹膜技術的數(shù)智化ODN 網(wǎng)絡能夠?qū)崿F(xiàn)啞資源資源可視、可管、可控，并且同時支撐家寬業(yè)務規(guī)、建、維、優(yōu)，為用戶和消費者提供低等待、零接觸、零故障的更高級體驗。數(shù)智化ODN 網(wǎng)下一步發(fā)展方向要與綜資對接，以用促改，通過與綜資數(shù)據(jù)的比對，給地市維護人員派單上站整治，逐步提升綜資數(shù)據(jù)的準確性。并且同時需要與省內(nèi)故障管理平臺對接，通過觸發(fā)光路告警，自動分段派發(fā)故障工單，確保光路告警精準派單。為了數(shù)智化ODN 網(wǎng)能夠支持大規(guī)模部署應用，需要集團推動接入網(wǎng)啞資源數(shù)智化管理技術的標準化以及產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)?；?，進一步加快ODN 網(wǎng)絡向數(shù)智化的轉(zhuǎn)型。