任贝贝 章霄
基于城市光交网的智能ODN部署策略研究
任贝贝 章霄
中国移动通信集团设计院有限公司上海分公司,上海 200000
调研城市光交网的基本架构和规模,分析光纤基础资源智能管理的重要性,阐述智能ODN对于市场及业务发展的支撑能力,以及面向技术发展的先进性、面向智能管理和精细化管控的效益和效果。同时,研究分析基于城市光交网的智能ODN部署的策略和应用场景方案,探讨未来智能ODN的发展方向。
智能ODN;城市光交网
1.1 研究的背景
历来多数运营商的光纤资源维护及故障定位均依赖人工完成,缺乏有效维护手段。每当故障出现时候,需要人工逐级排查,受限于资料图纸的准确度。因业务故障处理、恢复慢,导致运营商网元离网率逐年增加。
目前各主要城市光缆资源逐年上升,光纤基础设施是至关重要的基础,面对日益增长的光纤资源,引发了运营商的在基础资源方面的管理难题。
恰逢移动全业务大发展时期,资源数据库信息不准确导致大量光纤资源被埋没,在业务开通时由于缺乏智能校准手段,而浪费了大量的可用光纤资源,受限于基础资料的准确度,业务开通速度慢,资源浪费大。
在上述背景下,本文对基于城市光交网的智能ODN部署策略进行全面研究,在分析目前市场上主流智能ODN的能力和特点的基础上,研究智能ODN部署的应用场景,为后期智能ODN部署的落地提供参考依据。
1.2 研究的内容
调研城市光交网的基本架构和规模、分析光纤基础资源智能管理重要性,阐述智能ODN对于市场及业务发展的支撑能力,面向技术发展的先进性、面向智能管理和精细化管控的效益和效果。研究分析基于城市光交网的智能ODN部署的策略和应用场景方案,探讨未来智能ODN发展方向。
(1)智能ODN部署的必要性分析;
(2)主流智能ODN设备的能力和特点分析;
(3)基于城市光交网的智能ODN部署策略研究;
(4)基于城市光交网的智能ODN部署应用场景研究;
(5)未来智能ODN的发展方向研究。
1.3 研究的目的
(1)城市光交网的承载能力评估,光纤资源对全业务的支撑能力评估,从而分析城市光纤资源管理中存在的问题。
(2)基于城市光交网部署智能ODN的必要性。
(3)基于城市光交网部署智能ODN的策略研究和应用场景分析。
(4)对未来智能ODN技术发展的展望。
1.4 项目研发的主要思路
从城市光交网的业务开通现状着手,积极采纳现有的成熟科学技术,广泛研究城市光交网业务开通的各类问题,在分析问题、发现问题的基础上进行研究,并提出部署策略:
(1)深入浅出的科学分析。通过对城市光交网在现实应用中存在的各种问题进行探讨分析,探讨智能ODN部署的必要性。
(2)实际产品的深入研究。调研市场成熟产品并对其应用加以研究,针对问题实际操作,提出策略。
(3)因地制宜的现场试点:提供现场试点的范例,进一步对智能ODN的部署进行阐述,分析部署的可能性,总结优缺点,展望未来ODN的发展方向。
2.1 海量光纤资源的管理难题
光纤已成为主流通信媒质,光纤网络规模日趋庞大。实际建设中由于施工过程缺乏监控,施工效率无法保障,是否按图施工或是否按要求施工在最后竣工验收时是无法检测的。现有的业务调度是建立在根据设计资料准备的施工竣工资料的基础上的,维护资料与现场情况不一致存在一定的普遍性,资源沉淀大,业务调度困难。
目前各运营商已经部署了大量的ODN设备,传统的ODN多依靠人工操作和纸质标签,缺乏状态获取和操作错误提醒能力,在资源管理调度方面也多依据人工处理,缺乏校验,流程单项无法控制(详见图1)。如何将传统ODN进行改造无疑是运营商最为关心的问题。
图1 传统ODN业务开通流程图
2.2 维护及故障定位的效率问题
正常的业务开通流程是:人工通过现有资源管理系统申请业务,由CRM系统进行业务受理,由资源管理系统生成光路数据,工单系统生成工单,由人工打印派发施工工单,施工人员现场施工。
一般情况下现场资源确认往往是由施工人员进行反馈,然而施工人员一次性进行多次跳纤,现场人员繁多,光纤跳接混乱,未按工单跳纤、虚假完工等异常会导致系统信息错误,另外纸质标签脱落或字迹模糊也会导致资源流失不可控,项目验收往往很难查出错误,所有一系列不可控的因素现有的故障管理系统无法监管。
运营商的资源管理系统目前由录入人员根据设计资料进行录入,人工录入工作量大,录入滞后。漏录数据、虚假数据导致资源管理系统数据错误。
综合以上施工数据的不可监控性和资源管理系统数据的不准确性,维护及故障定位时端口错误率高拉长排障时间,抢修效率得不到保障。
2.3 业务开通慢、资源浪费大
基于历史数据分析,多类问题造成资管数据库不准确,光纤网络资源错误率超过30%,新兴宽带运营商由于多种因素,资源错误率性往往大于均值,这种情况下造成的不仅仅是ODN设备端口的浪费,配套大量的光纤、操作人工也随之浪费,而全业务市场的开放,运营商面临的竞争使得业务开通、排障时间要求越来越高,光缆、人工成本比重越来越高,光缆资源准确性压力也越来越大。
分析业务开通慢的原因如图2所示:
图2 业务开通慢原因分析图
2.4 智能ODN部署的必要性分析
综上所述,智能ODN部署存在以下必要性:
(1)提升资源管理(管线、光缆、节点)的准确性。智能ODN的部署是有效管理运维的基础,支持快速准确地收集现网资源,提供稳定的流程和技术手段实时同步现网资源的变化。
(2)提供智能化的施工和管理流程管理手段。智能ODN的部署有利于路由调度管理、施工工单管理、设备告警管理、人员权限管理以及施工过程管理。
(3)支持清晰的管理接口,提供清晰的权责界面。智能ODN的部署必须满足不同系统采用响应接口对接的必要性、实施分权分域管理,采用统一的接入鉴权管理的必要性
(4)构建稳定可靠的网络基础服务。智能ODN的部署必须满足实现快速的故障预警以及快速的故障定位的需求,充分满足全业务市场竞争下业务快速开通的需要,提升运营商的市场竞争力。
3.1 智能ODN技术
智能ODN通过电子标签对光纤(包括尾纤、跳纤等)进行唯一标识,自动存储、导入和导出光配线设备端口资源及光纤连接关系数据,从而实现光纤信息自动存储、光纤连接关系信息自动识别、光纤资源信息校准、可视化施工指导等功能,提高了对光纤资源的管理及工程实施能力,降低光纤资源的管理成本。
3.2 整体系统架构
智能ODN系统的基本组成包括智能ODN设备、智能管理终端、智能ODN管理系统等三大部分,其架构参考模型也有几种方案,中国移动选择了如下结构:
图3 智能ODN系统架构
智能ODN设备包括智能光纤配线架(以下简称智能ODF)、智能光缆交接箱(以下简称智能OCC)、智能光缆分纤箱(以下简称智能ODB)等设备,主要完成采集、存储和上传标签信息、在受控条件下写入标签信息、智能化的光纤调配、资源数据采集、端口定位指引等功能。
智能管理终端作为一种便携式设备,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,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。
智能ODN管理系统主要实现直接管理智能ODN设备或通过智能管理终端管理智能ODN设备的功能,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I5接口与OSS进行通信。
电子标签载体包括智能光跳纤、尾纤或尾纤型光分路器等,主要用于智能ODN设备间光纤的连接。
从长远期来看,各厂家智能ODN设备、智能管理终端、智能ODN管理系统之间要完成互通,逐步降低网络建设及运维成本,但近期受设备成熟度的限制,仍将需采用同厂家组网的方式部署。
3.3 关键技术
目前智能ODN主要包含以下2种关键技术:
(1)电子标签。电子标签载体包括具有电子标签的光跳纤、尾纤和光分路器尾纤等,主要完成承载电子标签的功能,通过I1接口与智能ODN设备连接。
(2)智能管理终端。智能管理终端核心功能包括通信管理功能、设备维护功能、施工管理功能、工单管理功能和供电功能等。
4.1 智能ODN系统功能概述
目前,智能ODN技术已得到了十多家公司的支持,行标和移动企标企标正在编制中,根据实际的测试情况,主要功能及性能已基本达到的商用阶段,情况如下:
4.1.1 端口连接识别功能
(1)电子标签作为端口唯一标识,读取标签信息,并支持在受控状态下写入标签信息。
(2)自动检测光配线设施端口状态,包括空闲、占用、预占用等。
4.1.2 施工管理功能
(1)处理电子工单并通过指示灯提供可视化的现场操作指引,并自动校验现场操作结果。
(2)对现场操作过程中出现的错误操作以及错误操作结果给出告警提示。
(3)统计工单执行情况(待执行、执行中、已完成等)。
4.1.3 资源管理与统计
(1)自动采集光纤网络资源信息并根据需求进行同步,确保资管和智能ODN设施资源数据一致性。
(2)自动巡检和校准资源数据,发现数据不一致等问题时采用适当的机制进行判决。
4.1.4 配置、路由与拓扑功能
(1)提供可视化的设备与光纤路由逻辑拓扑,自动查找光纤路由。
(2)自动存储、导入和导出光配线设施端口资源及光纤连接关系数据。
(3)支持结合GIS系统提供物理拓。
4.1.5 系统、安全与设备管理
(1)支持设备软硬件管理。
(2)管理员分权分域管理。
(3)支持日志管理。
4.1.6 北向接口
支持与上层资管系统、服开系统、告警系统等进行数据互联。
目前智能ODN设备,上述智能化功能基本可满足,主要应用情况有以下几个方面:
5.1 智能纤缆和工单管理
智能ODN系统能够自动进行线缆管理、工单生成、发送和控制回单相关工作,如图4所示:
图4 自动操作演示图
5.2 现场施工跳纤指示
现场施工跳纤提示能显著提升现场施工速度。
批量处理是指同时处理性质相同的多个工单,中兴提供多种方式,可适配各种用户习惯。
5.2.1 AB端口流程
(1)按提示一次性多个A类端口。
(2)整理跳纤。
(3)按提示依次插入B类端口。
5.2.2 任意施工流程
(1)所有待施工端口有提示。
(2)任意插纤施工,错误后根据指引提示调整位置。
5.2.3 顺序工单流程
(1)按提示进行单次跳接工作。
(2)按工单顺序重复,最后整理光纤。
5.3 图形化呈现、故障自动定位
由图5可以看出,智能ODN系统操作界面切合实际的管线资源系统,光纤线路信息标注清晰,拓扑信息自动生成,网管内置GIS、资管模块并调用相关数据,节点、路由信息更加直观,自动分析路由,自动提示故障点位置。
图5 故障自动定位操作演示图
5.4 网络资源精准统计、调度
智能ODN系统实现以下几个维度的精准统计:
(1)根据网元类型、资源类型、工作状态、全局、节点等维度进行网络资源统计。
(2)根据工单、工时、效率等维度进行人力资源统计。
(3)提供各类基于策略的智能分析功能,方便资源调度、为扩容提供参考。
6.1 城市光交网的业务区域属性分级
从网络整体看,按功能可以分为骨干层、核心层、汇聚层、接入主干层、用户引入层,城市光交网主要集中于汇聚层一下的网络,支撑并管理用户接入。
图6 网络架构
一般城市光交网的结构划分可以从以下几方面考虑:
(1)一个城市一般按照业务汇聚情况进行综合业务汇聚区划分。
(2)一个综合业务汇聚区设置1~2个的骨干汇聚机房。
(3)一个综合业务接入区设置1~2个汇聚节点。
(4)每个汇聚节点下带主干光缆环和配线光缆,覆盖区域内的业务点(基站、集客、家客、WLAN),业务点通过引入光缆接入。
具体结构如下:
图7 城市光交网结构图
目前城市光交网的节点主要包括(综合)业务汇聚点、主干光节点、配线光节点、引入光节点以及驻地网用户节点。综合业务接入区之上设备相对较少,主要的节点分布在综合接入环以下。综合业务接入环每环4~6个节点,接入配线环6~16节点,末端节点数以用户分布调整,大量的业务接入、设备管理与维护压力集中在综合业务汇聚点以下。
图8 城市光交网节点设置原则图
基于此,智能ODN网络的部署优先考虑综合业务汇聚点以下的接入环和配线环节点。
8.1 智能ODN部署难点分析
通过对现网的调查及分析,智能ODN的部署存在一定的难度,主要由以下几个原因:
(1)现网传统ODN网络规模庞大,全网替换不现实。
(2)中国移动ODN网络的建设经历了十多年,现网设备类型非常多,改造难度巨大。
(3)现网设备的建设规范性差异较大,部分设备内的布纤混乱,设备改造对在线业务存在安全隐患。
(4)现网ODN网络资料完整性不高,全网的资源核查工作量巨大。
(5)智能ODN引入了有源设备,其设备成本增加,提高了全网的建设成本。
(6)智能ODN设备建设过程中,会存在与传统ODN共存情况,资源的调度、管理、协调仍是一个难题[1]。
虽然面对着上述的诸多问题,但智能ODN对移动光缆资源的管理优势仍是不容忽视的:传统ODN系统属于无源系统,对光纤资源信息的采集、更新、录入主要靠手工完成,效率及准确性均较低,造成了实际光缆网络中大量的资源被浪费,随着网络的不断扩张,如果不加强对ODN资源的管理力度的话,将难以保障业务及网络发展的需求,而相比于电信,移动对ODN网络的管理能力相对较弱,亟须更强的管理手段来加强对ODN资源的管理,智能ODN技术就满足了这样的需求。考虑了上述的问题,提出如下部署策略建议:
9.1 建设策略
按照目前智能ODN技术成熟度以及上海公司部署智能ODN并针对业务应用的紧迫程度,智能ODN部署宜采用分阶段的方式,以上海移动某综合业务接入区为例,优先部署综合业务汇聚点的智能化建设,对业务汇聚环上的业务汇聚点及其所连接的交接箱先进行智能化改造,在汇聚接入环以下完成切换后逐步升至汇聚层以上。
建设模式考虑新建与利旧改造并行,如果进行二级光交的部署,优先考虑智能化新建,一次性搭建从网管到设备的管理系统和流程。
9.2 广度、深度策略
(1)以CBD区域、以商业为主的区域、以住宅为主的区域考虑进行覆盖及改造。
(2)以农村为主的区域,考虑到业务接入量较低,监控、管理需少,相对一次性投入成本较高,因此暂不部署。
(3)从深度上,在汇聚接入环以下完成切换后逐步升至汇聚层以上的全网络架构。
推进模式考虑新建与利旧改造并行,二级光交的部署优先考虑智能化新建ODN,一次性进行区域性按路由进行覆盖建设,一次性完成从网管到设备的管理系统和流程建设。
9.3 智能ODN使用策略
新建优先:新建优先考虑智能设备,资源错误率高区域优先考虑。
成片改造:智能ODN的部署要充分考虑其规模效应,应选择成片区域进行集中部署,发挥其对光纤资源管理、可视化施工指导等功能及性能的优势。对于新建ODN区域,可使用智能ODN系统进行部署;对于原有ODN覆盖区域,则应根据网络建设进度,逐步按子区域整体对传统ODN进行智能化升级,充分考虑人员使用习惯进行切换。
因地制宜:根据现网情况灵活选择改造方案,构建统一流程管理不同形态资源。
成本优先:充分利旧现有资源,结合资源梳理进行改造,进一步降低改造成本。
10.1 部署场景的细分
在实际网络中,智能ODN的部署场景与传统ODN是一致的,而城市光交网的建设模式着眼于解决业务的末端接入问题,存在一定的特殊性,主要包括(综合))业务汇聚点、室内/室外光交箱、末端接入等场景。
与传统ODN不同,智能ODN的部署还需考虑供电问题、智能化改造等问题,网管平台的建设在智能ODN部署中起到了至关重要的作用。
本论文考虑从网管平台的建设和城市光交网的智能化改造方面进行场景分析[2]。
10.2 网管平台的建设
目前上海移动网管平台主要包括资源管理系统、施工调度系统和综合告警系统,ODN管理系统用于连接各平台,承接前面分析内容,由于各系统资源的不确定性,网管平台的数据准确性差,资源调度效率低下,智能ODN设备的接入将有利于基础数据准确性的提升,进一步提升业务开通的效率。
图9 网管平台建设图
网管平台的建设建议遵循以下原则:
(1)若FTTX网络规模较小,ODN EMS和OLT EMS可同平台建设,一般建议新建。
(2)网管需与资源管理系统对接,完成ODN资源数据的上报、差异校对。
(3)网管需与施工调度系统对接,完成ODN光路开通工单的下发和回单。
(4)网管需与综合告警系统对接,完成ODN网络故障的上报。
11.1(综合)业务汇聚点
对于(综合)业务汇聚机房,主要使用ODF架作为光配线设备,一般仅使用线路侧ODF架,主要用来成端汇聚层光缆、主干接入层光缆。相对而言,汇聚层光缆较为稳定,变动较少,而主干接入层光缆则调整量较大、业务跳接频繁,对管理、维护的需求更为迫切,因此,应优先对主干接入光缆终端引入智能ODF设备。
在汇聚机房中引入智能ODF设备,应考虑规模效应,原则上以主干接入光缆环为单位进行整环改造。
由于目前中国移动主干接入光缆的建成度已较高,相应的主干接入光缆ODF的新建比例不高,引入智能ODF方式主要以改造为主,由于现阶段智能ODN系统异厂家间还不具备互通性,因此在同一地市内需注意控制引入的智能ODN厂家数量。
11.2 室内/室外光交箱
考虑室内/室外光交箱引电方式的差异性,室内/室外光交箱的智能化改造也存在差异性。
11.2.1 室外光交箱
室外光交箱主要利用空余位置安装主控板、扩展板,安装位置应远离光缆开剥单元,并注意接地保护。
安装智能终端供电控制单元来管理、控制扩展单元、下联4路管理扩展单元,管理扩展单元连通智能插盘/控制单元,eOCC与eODF通用。
图10 室外光交箱体改造示意图
11.2.2 室内光交箱
室内光交箱同样利用机架空余位置安装主控板、扩展板,机房电源不稳定需加装电源分配单元,安装位置应远离光缆开剥单元,并注意接地保护。
安装稳定供电主控单元提供RS485/USB/FE/GE等接口以满足不同的接入需要,管理扩展单元熔配插盘与主控单元间的通道,RS485接口1路上联,12路下联,侧位安装。
11.3 末端接入的智能化改造
11.3.1 无线接入场景
中国移动无线接入,主要分为宏基站接入、室分接入、分布式基站接入、WLAN接入,在网络层次的角度来看,处于接入网的最末端,终端的光缆只有末端接入光缆,终端量较少,调整及变化量较少,在智能ODN部署初期,智能化需求不迫切。对于少数特别重要的无线接入系统,也可采用智能ODN设备,部署方案如下:
(1)宏基站接入。宏基站接入主要在移动机房内,主要采用ODF设备。
此环境具有稳定电源和PTN上联传输通道,可采用稳定供电模式进行部署。
图11 室内光交箱体改造示意图
(2)室分接入。室分接入的设备大多是壁挂或狭小空间安装环境,ODN设备主要采用ODB设备。
在实际现网中,室分系统采用RRU拉远和BBU+RRU拉远两种方式:当采用RRU拉远时,RRU安装位置不安装传输设备,如果相应的建筑内没有移动的接入网设备,则采用临时供电模式;当采用BBU+RRU拉远时,BBU安装位置一般会安装传输设备(一般是PTN设备),此场景即可采用稳定供电的模式,使用PTN系统提供上联到智能ODN管理系统的传输通道。
(3)分布式基站接入。分布式接入场景主要采用ODB设备。此环境安装位置不安装传输设备,如果相应的建筑内没有移动的接入网设备,则采用临时供电模式。
(4)WLAN接入。WLAN接入应主要PON接入,部分采用PTN、交换机接入,由于光纤需求量小,ODN设备采用ODB设备。此环境可采用稳定供电模式,采用AP回传的传输通道上联至智能ODN网管系统,采用上联传输设备的POE功能对其进行稳定供电。
11.3.2 集客/家客接入场景
(1)集客接入。集团客户接入,处于接入网的最末端,终端的光缆只有末端接入光缆,光缆终端量较少,调整及变化量较少,智能ODN部署初期,智能化需求整体不迫切,仅对于少量的重要集团客户有部署智能化ODB设备的需要。
对于部署了智能化ODF或ODB设备的集团客户环境,如果同时也部署了PTN或PON系统,也可采用稳定供电模式,即时管理、监控ODN资源的接入ODB。
(2)家客接入。家庭客户接入场景,主要会用到OCC、ODB设备,终端的光缆只有末端接入光缆,由于住宅区内家庭客户接入光缆影响面较小,近期原则上不引入智能化ODN设备。对于特别重要或特大型住宅区,可对其中的OCC设备引入智能化功能,加强对其的管理能力。
此场景下,对于引入的智能OCC设备应采用临时供电的模式部署。
12.1 光纤网络智能化的现实目标
随着上述的分析,光纤网络智能化的实现还需满足以下目标:
12.1.1 节点设备的智能化
(1)设备管理智能化。
(2)端口管理智能化。
(3)数据同步智能化。
12.1.2 人工绩效管理智能化
(1)权限管理智能化,实现人员与设备分权分域化管理。
(2)过程监控智能化,满足开锁、巡线、施工、故障反馈等。
(3)结果监控智能化,实现资源数据的自动校验和自动同步。
(4)工时统计智能化,全面统计班组与个人的工单、工时以及效率等。
12.1.3 界面管理智能化
(1)管理与运维智能化。
(2)资管系统、线路系统以及外包等智能化。
12.2 光纤网络智能化的衍生需求
光纤网络智能化带来的不仅是工作上的智能化便捷,还有网络、维护以及流程上的改变。
(1)光纤网络智能化便于重点线路路由和重点客户重点关注。
(2)有利于网络性能分析和网络路由优化,为网络优化提供建议。
(3)有利于线路故障精确定位并提前预警,提高维护效率。
(4)便于统一流程集中分发,实现管理流程的优化。
12.3 智能ODN存在的问题及不足
智能ODN虽然已发展了5年,但真正意义上大规模应用还未实现,现阶段行标、企标均在制定过程中,各厂家产品细节也尚未定型,仍存在一些问题有待解决:
(1)电子标签带来成本增加。智能ODN需要配备大量电子标签,同时也需增加智能管理系统,网络成本大幅增加。
(2)终端多样化缺乏规范。智能ODN产品使用形态、规格存在差异,不同地域的差异明显,缺乏规范指导。
(3)OSS对接引起运维方式改变。OSS对接涉及综合资管,工单系统,综合网管,必然导致运维方式发生改变。
今后这些问题需要深入研究,进一步规范,以指导今后智能ODN的全面建设。
12.4 光纤基础网络智能化演进方向
基于运营商的网络现状,光纤基础网络智能化演进并非一蹴而就,需要循序渐进,逐步完成。
12.4.1 演进近期
实现端口智能化:完成电子工单闭合操作,实现端口信息自动采集,实现端口操作可视化。
12.4.2 演进中期
(1)实现设计标准化:规范专业快捷软件平台,实现规划数据的有效传递,辅助电子工勘流程。
(2)实现网络智能化:实现网络资源实时管理、网络拓扑自动生成、健康分析扩容建议。
(3)实现链路智能化:实现实时监测提前预警、链路故障快速定位、完善性能分析监控平台。
(4)实现节点智能化:实现无源节点监控,无源电子锁管理和无源井盖管理。
12.4.3 演进远期
实现用户资源自动分配,远程设备自动配纤、故障路由自动修复以及光纤智能传感技术,逐步建成可重构网络。
智能ODN的引入将带来资源管理的高效性、业务管理的智能化以及运维简单、高效等各方面的好处,是光纤基础网发展的必然趋势。
[1]林睿.光网城市中的ODN网络建设和维护[J].通信世界,2011(8):26-27.
[2]烽火通信.终结光纤资源管理困局智能ODN迎来规模部署良机[J].网络电信,2014(6):35-36.
TN929.1
A
1009-6434(2016)02-0054-06