实施光接入网络无源箱体远程集中管控的探讨

林显达

（中国电信股份有限公司广东分公司网络运营部 广州510081）

1 前言

2012年“宽带中国”已上升为国家战略，随着城市光网络和FTTx网络的发展，各类光交节点不断出现，光接入箱、分线箱等无源箱体大幅度增加。如截至2012年9月底，广东电信全省维护光箱体38 492个、光终端盒757 982个，各类光接点还将不断增加。

由于缺乏有效的管理手段，箱体内设备和资源无法实时监控，维护管理人员无法对无源箱体状态及时掌握，非法开启箱门、偷盗、黑跳线等安全事件时有发生，缺乏有效的安全管理、维护工作滞后、维护效率低下等问题是PON规模发展所必须克服的，也是电信运营商迫切研究的课题。

2 需要解决的问题

随着互联网的广泛应用，用户对电信的服务质量要求愈来愈高，作为光接入网光缆的交接、配线、分线设备直接连接着用户，这些设备的维护和管理直接关系到对用户的服务质量和服务水平。

由于光接入网的无源箱体主要分布在户外，野外环境给电信网络的维护工作带来了很多困难，箱体是否安全无法实时得知，这些无源箱体作为主要的分线设备，受环境影响大，因被各类施工人员频繁开启、挪动或者被非法开启，没有及时处理便很快锈蚀或被破坏，很容易造成通信中断，成为故障多发的重要部位，从而影响了网络的服务质量。

又由于维护人员能随意开启箱门，进而随意改动光路而不更新资料，导致光路资料不准确、布线不规范，钥匙的扩散、流失直接导致箱体内部模块被破坏，或者因箱门锁闭不严，容易遭到非法人员的破坏，而由于没有技术手段，出现的问题无法追溯。另外由于箱体较多，传统门锁及锁匙也十分多，维护或工程人员对门锁与钥匙的对应关系往往容易搞错，在施工中往往由于带错钥匙而不能开启门锁，致使外线维护人员不得不采取主动破坏行为。

同时，由于这些接入设备的维护很多由外包人员负责，维护人员的职业素养参差不齐，无法掌握外包人员对这些外包维护设备的巡检情况，如维护及巡检人员是否到岗考核困难，实际巡检与目标站点路线是否一致，无法科学评估维护人员的维护工作量情况或是否按要求完成巡检任务。另外，目前户外设备维护现状、数据采集使用纸质记录方式，准确性无法保证，无法实时监控巡检的完成情况，巡检过程中需要拍摄大量图片数据，后期处理困难且工作量巨大。

基于以上这些情况，电信网络运营公司如何适应新的需要，利用现代技术和手段建立一套系统来管理日益增多的光缆分线设备变得非常必要，因此，系统必须解决如下问题。

·通过系统对无源光箱体实现集中管控，实时查询无源箱体门的开/关状态、垂直状态，箱体出现非法开启等问题或被非法侵入时进行告警，使维护管理人员能迅速发现。

·对户外箱体的门锁进行有效管理，配合工程或维护需要，对光缆箱体进行远程开门控制；配置特制电子锁，对钥匙进行管理，防止钥匙的丢失和非法复制，每把钥匙都有全球唯一的标识，一条钥匙可以开启多个箱体，通过对箱体开启的历史数据进行统计分析，为追溯出现问题的根源提供依据。

·通过系统管理对箱体开启管理流程形成闭环并记录，远程授权开启箱门，记录开门钥匙标识、开门时间、关门时间，对维护人员巡检情况进行考核记录。

·跟踪巡检路线，检查是否按计划巡检，结合智能终端的手机拍照功能，将现场情况拍照并及时传回管理端，供管理人员核查，有效杜绝了以假乱真现象，形成了严格的考核依据，规范了外包人员的工作，解决了考核工作量统计及巡检轨迹的难题。另外可就近精确派单，可以查看现场人员所处位置及手头工作完成情况，实现就近派单，缩短故障抢修的响应时间，解决人力就近支撑问题，提高工作效率。

3 集中管控的实现

3.1 关键问题的解决

与电缆时代不同的是，光接入后由于没有可以导电和信号的铜线，光接入箱体不能通电，也就是说光交接箱体与传统电缆交接箱集中管理的实现方式有所不同，光交接箱体更难于管理。因此如何解决电源、信息采集、通信通道问题是系统构建的关键技术。

本文认为，正常情况下控制电路无需电源，开门时才给箱体供电，因此可通过特殊的钥匙必要时临时给无源箱体控制电路供电，进行电子锁的开启。目前另外一种做法是，光电交接箱内置控制器通过运营商移动通信卡实现短信通信，需要对箱体安装蓄电池进行供电，这不但成本高，而且给日后维护带来困难，另外占用运营商用户账号资源，这些用户账号往往会被盗用，用户账号的安全管理成为一个问题。

因为所有光接点都有光纤到达，可以通过备用纤芯实现通信，在管控机房安装采集器通过光纤与无源箱体的传感器及门锁控制器相连，实现通信。光纤传感器测量工作过程[1]为：发光器件射出来的光通过传输光纤送到箱体，有一部分透过，而其余的光被反射回来。当敏感元件与箱体相接触时，与空气接触相比，光透射量增大，而反射量减少。因此，由反射光量即可知道是否接触空气，通过箱体反射的光可以检查到门的关闭情况。而通过光纤可解决管控中心与箱体间的通信问题，并实现对箱体的相关信息进行采集、传送、记录、存储分析，远程集中授权。

如果需要对维护人员进行定位，可通过GPS技术以及AGPS辅助定位技术，利用移动数据网络实现对各箱体等的精确定位，实现维护人员智能终端与维护平台对数据的实时上传、下载[2]。

3.2 系统架构及组成

集中管理系统集远程监控、告警、数据库管理、远程通信、GIS故障定位于一体，集中监控装置包括数据采集器、传感器、电子锁、光交控制器，系统结构如图1所示。

监控中心：在管控中心设立网管服务器，实现多个机房远程管理所有监测设备，客户端通过浏览器（IE）登录服务器，分级管理，发现传感器异常，发出声光告警。

采集器：安装在局站机房，主要负责状态采集、无源箱体开门申请、网管数据的处理等，当发现无源光传感器状态异常时，发出声音和LED指示告警，起到监控的目的。

图1 系统组成结构

光交控制器：安装在户外的光缆箱体中，负责连接电子锁、无源光纤传感器和局端的光纤通信信道。负责接收电子钥匙的开门申请，将开门申请通过光纤传送到局端的采集器。

电子锁安装在户外光缆箱体的门上，电子钥匙由光缆箱体管理员随身携带，电子钥匙带内置电源和识别码，给控制电路供电，同时作为操作人员的识别标识。当需要打开光缆箱体门时，将电子钥匙的插口插入电子锁的插槽中，发出开门申请，如钥匙合法，网管下发开锁命令；如钥匙非法，网管下发拒绝开锁命令。通过查看箱体门开启记录，可以知道维护人员是否到过该箱体。

无源箱体与采集器通过光纤连接，根据光缆实际情况采用星型或链型连接，采用星型结构可以监控每个无源箱体门的状态，但占用纤芯较多，而链型连接虽然占用纤芯资源少，但不能同时开启链上的多个箱体。

如系统扩展巡检功能，配置手持终端给维护人员，通过手持终端实现维护人员定位，同时采用高精度差分技术，在GIS图中对各局站、井、杆、标石和其他地表参照物进行精确定位。现场巡检人员手持终端设备巡检，GIS采用矢量化电子地图，获取数据库提供的各级光缆路由、光交接点、巡检设备信息，并在地理背景图上显示其分布，实现光缆设备管理图型化操作和空间查询操作，在矢量化电子地图上显示“光缆线路图”、“巡检线路图”、“巡检设备”、“抢修车辆线路图”。利用移动数据网络进行手持终端与管理平台实施数据的实时上传、下载，如图2所示。

图2 智能终端定位与通信

3.3 功能的实现

通过系统将无源箱体全部纳入系统集中管理，由监控中心对箱体进行初始化，监控中心对所有箱体的属性数据和基层维修人员档案进行集中管理，加强对箱体及人的管理，管理人员可以登录集中监控系统查询所有管理的箱体和线路维护人员的情况。

监控中心对钥匙进行授权及管理，软件平台预先将箱体及维护人员进行合法化处理，可以对任一箱体增加或删除电子钥匙，实现远程开锁。管理人员发放钥匙，维护或工程人员带上钥匙进行操作工作，当箱体合法开门时记录相关信息，当异常时进行告警并通知管理人员及时对相关事件进行处理。箱体开启管控工作流程如图3所示。

图3 钥匙开门及巡检流程

系统对箱体的开门方式自动识别 （如密码开锁、计算机远程开锁、强制开锁和破坏性开锁），对于非授权的强制开锁和破坏性开锁，系统启动声光报警，并立即拨打报警电话。如果发现某条光缆下属的箱体全部通信失败，则判断为发生光缆中断事件，系统发出警报，维修人员立马进行维护。

系统可扩展巡检管理功能，巡检管理包括对全体维护人员进行定位跟踪、单人当天巡检轨迹跟踪、单人历史巡检轨迹查看、巡检计划、监护计划等操作。通过智能终端记录GPS位置，并实时发回给后台网管，结合智能终端的手机拍照功能，维护人员将现场情况拍照并及时传回管理端，供管理人员核查，系统工作流程如图4所示。

另外可对外线人员进行定位跟踪，可查看维护单位所有人员的当前在位情况，并确定其最后一次位置信息距当前的时间差，显示巡检人员巡检的路线情况，并可加载光缆静态资源信息，比对其是否按要求进行巡检，如果不按要求则在平台进行告警，管理人员对维护人员工作进行纠偏。在外力施工盯防工作中，可以设计“三盯”人员在固定环境范围内，超出范围平台则告警，使管理人员能监控“三盯”人员在岗状态，掌握维护工作的主动性。

图4 巡检系统路程

4 相关管理要求

监控中心设立管理员负责系统管理，提供7×24 h监控功能。对网管的管理采用分权分域管理模式，管理级的操作权限可以实施远程开锁、电子钥匙配发等，一般操作权限仅能够对系统进行浏览。采用分片管理的模式，不同区域的操作员只能操作权限内的无源箱体和锁，通过日志功能记录关键操作行为，便于进行系统审计。

对于钥匙的管理，只有在网管软件中注册的钥匙才是合法钥匙，可以指定1把钥匙开若干个无源箱体，也可以指定1个无源箱体由多把钥匙打开。

为防止失效，现场与远程驱动开锁相结合，现场专用带电源开锁器，也可由监控主机远程驱动开锁，对于合法钥匙申请开锁，网管软件可以自动或人工确认。

预先统一规范箱体，在箱体采购时统一规定电子锁和控制电路、传感器的安装位置，以降低后期改造投资成本。

5 推广应用路径

该方案既能解决无源箱体由被动向主动维护的转变问题，又能解决面临的安全管理、远程监控、日常维护效率提高等问题，加强维护外包的手段，具有一定的推广应用价值。

为确保投资安全，建议采用分步实施、试点推进的方式。根据以往的经验，一次性完成所有功能或在全网推广是不可能的，要逐步投资、逐步完善。一是针对网络，可以先重点区域、重点节点后次要节点，先重点光交接箱再扩展管理分线箱；二是逐步完善功能模块，先实现箱体的管控，再与GPS线路巡检系统相结合，扩展巡检管理、人井管理（人井盖的管理）、现场维护外包管理。该系统还可以与光缆自动监测系统及光保护系统结合，最后演变为综合外勤智能管理系统，为现场维护提供必要且必须的手段，全面提高故障诊断能力和整体维护管理水平。

6 结束语

本文对目前光接入网的无源光网络无线箱体维护现状进行了分析，对解决无源箱体安全有效管理、远程管控、增加维修工作主动性、提升维护效率等问题提出了系统的实施方案。本文认为系统演变路径是将线路巡检功能、光缆自动监测系统相结合形成综合外勤智能管理系统，为现场维护提供必要且必需的手段，以全面提高“宽带中国·光网城市”战略下户外电信设施整体维护管理水平。

1 徐科军.传感器与检测技术.北京:电子工业出版社,2008

2 戴喜明，袁涛，吴定雪.基于GSM/GPS/GIS车辆状态监控系统的设计与实现.微计算机信息,2006(25)