采用电子标签实现接入网光纤智能化管理研究

任 艳，欧月华

（中国电信股份有限公司广州研究院 广州510630）

1 接入网光纤管理现状

有线接入正在由“铜时代”向“光时代”变革，随着光纤到户的规模化建设，接入网光纤光缆呈海量发展态势，主要表现为：光缆芯数成倍增长；光缆分布更广，由仅到达小区到遍布楼宇到接入用户家庭；光缆设备类型和形态更多。但接入网的光纤管理方式还停留在“铜时代”，主要通过纸质标签进行信息管理，主要有以下问题：

·大量节点的资源录入主要靠人工进行查找、标记、抄录和盘点，不仅工作量大，而且数据差错率高，多次施工后数据信息无法及时更新，影响资源利用率；

·人工依照工单操作，缺乏有效的校验手段，一旦发生错误，很难有效识别；

·现场信息查询靠纸质标签识别，查找困难，同时也可能增加差错概率；

·纸质工单流转效率低、返单率高等，导致运维效率降低。

因此，如何构建全面综合的接入网光纤管理体系，满足大规模光网推进后面临的光纤资源普查、自动资源配置、动态更新、资源割接、资源故障、光纤业务开通等光纤管理要求，是“光时代”规模发展过程中必须解决的关键问题。

2 采用电子标签实现光纤管理的方法

由于光接入网光纤的无源特性，故障相对于铜缆有大幅度降低，但设备无源后，光纤的连接状态、端口状态、设备状态等均无法读取，给智能维护管理带来了难度，因此需要通过采用电子标签以及ODN设备的智能化实现光纤智能管理。也就是说，在传统ODN的基础上，通过采用电子标签技术，实现基于端口的可感知以及可视化管理能力，并结合相关装维流程，实现光纤智能化管理。

采用电子标签实现光纤管理的方法如图1所示，在光纤/光缆上加载电子标签，ODN设备具备读取标签的能力，在智能便携工具的辅助下，与光纤智能化管理系统进行通信。关键技术包括如下几种。

（1）电子标签技术

在光纤跳线、光分路器等产品的光纤活动连接器上增加电子标签，智能化的ODN设备通过读取电子标签信息，实现识别光纤连接关系、校准光纤资源信息、辅助光纤施工、发现光纤故障等。

（2）智能便携工具技术

主要作用是为无电源供电条件的智能化ODN设备提供电源，并实现智能化ODN设备和智能管理应用之间的通信转发功能。

（3）智能管理终端

智能管理终端指加载智能管理应用的手机或者平板电脑，主要包括两个方面的作用：现场施工或装维指导以及智能化ODN设备接入智能化ODN网管模块功能。

（4）ODN设备智能化技术

在传统ODN设备的基础上，增加采集标签信息、监控端口状态以及端口定位指引等功能。智能化ODN设备属于有源设备，可通过连接稳定的交流或直流电源处于长时供电状态，或由智能便携工具在工作时向其短时供电。当无电源输入时，智能化ODN设备的功能与传统的ODN设备功能相同，主要完成光路的连接功能。

（5）光纤智能化管理相关系统

包括ODN网管以及相关的资源系统、业务开通系统等。ODN网管模块应支持直接或间接通过智能管理应用对智能化ODN设备进行管理。

本文重点研究电子标签技术、智能便携工具技术和智能管理终端标准化技术。

图1 采用电子标签的光纤管理的实现方法

3 电子标签技术研究

标签（ID）是身份标识，在很多领域都利用各种标签实现管理。按照存储介质的不同，用于标识身份信息的ID一般可分为如下3类。

·纸质标签：常见的有一维条码、二维条码、三维条码等。条形码是将宽度不等的多个黑条或特定的几何图形和空白，按照一定的编码规则排列，用于表达一组信息的图形标识符。纸质标签通常应用于存货管理领域，如食品包装、物流标识、服装吊牌等，相关标准有ISO/IEC18004等。

·磁性标签：利用磁性载体记录一些信息，用来标识身份或其他用途。典型应用是在各种卡片上，如信用卡、银行卡、门票卡等，相关标准有ISO 7811-2:1985等。

·电子标签：以集成电路芯片为存储信息的媒介，记录电子编码信息，用来识别标识身份，电子标签中的信息一般用专用机器进行读取。

在光纤上增加电子标签，可以对光纤资源进行唯一“身份标识”，结合运维管理流程实现光纤智能化管理。

3.1 电子标签基本要求

在接入网中，附着在光纤上的电子标签应满足以下基本要求：

·携带的信息应唯一；

·应很牢固地依附在光纤连接头上，不易脱落；

·形状和尺寸应不影响其本身及其相关联设备的维护动作；

·对环境的要求应与其依附的载体保持一致，在与光纤连接头一起使用的场景下，其电气和机械特性应不易变化；

·载体的光纤连接器接口应满足标准的SC、LC、FC插头的尺寸要求。

3.2 电子标签实现技术

电子标签按照读取方式分类，可分为接触式和非接触式电子标签。

3.2.1 接触式电子标签

接触式电子标签由镶嵌集成电路芯片构成，芯片一般采用不易挥发的存储器（ROM、EEPROM）等器件。常见的接触式电子标签产品有USB-key、SIM卡等，相关标准有ISO/IEC 7816等。

完整的接触式电子标签系统由标签+读写器+数据传输和处理系统构成，通过电连接读取标签中的信息，实现对物体的识别。

接触式电子标签的特点如下：

·跳线两端增加电子标签，可实时读取插入状态，采用LED引导跳线管理，记录管理过程；

·宜进行密集配置，具有较高的电磁防护环境，功耗较小，且可以快速无干预地进行信息读取；

·操作简便，网改稍显复杂。

非接触式电子标签主要由存有识别代码的集成电路芯片和收发天线构成。常见的非接触式电子标签产品有身份证、车票、工卡证等，相关标准有ISO/IEC 14443A/B、IEC 15693等。

完整的非接触式电子标签系统由标签+天线+读写器+数据传输和处理系统构成，利用射频信号和空间耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

非接触式电子标签的特点如下：

·跳线两端增加RFID，可实时读取插入状态，采用LED引导跳线管理，记录管理过程；

·通常是全封闭封装，具有较强的抗污损能力，电磁防护能力相对电子标签要低，功耗相对较大，高密度端口读写的串扰问题是一个难点；

·操作简便，网改较容易。

目前，两种方式均有多种实现方案和形态。

·接触式：一线寄存器、I2C方式、TF卡方式、USB方式等。

一般来说，采购实验教学设备主要采用招标采购、定点采购和随机采购。如果采购的仪器设备数额巨大，一般由政府和财政局进行招标。而价钱比较低，数量比较多的实验仪器，一般都由高校进行定点采购，但是在采购的时候要注意不能违反政府相关规定。设备采购到位之后应该及时建立档案标签，同时进行台账的登记。

·非接触式：高频RFID（13.56 MHz）、超高频RFID（840～960 MHz）。

·产品形态：内嵌式、卡套式、悬挂式等。

当前电子标签实现方案的多样性导致仅能与同一厂商的智能化ODN配套使用，产业化较难，因此，亟需通过小规模商用以及评估验证，选取适合在ODN中使用的电子标签技术，并进行标准化，从而促进整个产业的发展。

3.3 电子标签的编码格式要求

为了部署和管理方便，电子标签的编码应采用统一格式，同时兼容接触式和非接触式。

电子标签应具有唯一的编码信息，可以通过电子标签的读取，了解电子标签载体的设备类型、输入输出端、端口序号等。由于电子标签芯片内的存储空间较充裕，标签编码定义的最大总长度为1 024 bit，同时对于非接触式电子标签，读取的长度越大，功耗越大，因此仅可以读取前256 bit的信息。

编码规则见表1。根据编码规则，表2给出几种常用产品的电子标签编码示例。

几个关键字段的含义说明。

（1）产品类型

ID所标识的设备类型及编码要求如下。

表1 电子标签编码规则

表2 电子标签编码配对示例

·双端标签跳纤：0x01；

·单端标签跳纤：0x02；

·跳缆：0x03；

·光分路器：0x04；

·厂商自定义：0x30～0x3f。

输入/输出字段编码要求如下。

·输入：0x01；

·输出：0x02。

（2）编号

电子标签配对是通过相同编号（即厂商标识+序列号）实现的。厂商标识是区分厂商的唯一标识，厂商标识采用SNMP中规定的OID（MIB中的对象{1.3.6.1.4.1}），即企业代码，由Internet Assigned Numbers Authority（IANA）组织统一管理。序列号的唯一性由厂商保证。

（3）端口序号

ID标识光纤所对应的端口号，从1开始编号。

（4）输入端口数

输入端口数和产品类型相关，编码相应要求如下。

·双端标签跳纤：0x01；

·单端标签跳纤：0x01；

·跳缆：跳缆芯数；

·光分路器：0x01或0x02。

（5）输出端口

输出端口数和产品类型相关，编码相应要求如下。

·双端标签跳纤：0x01；

·单端标签跳纤：0x01；

·跳缆：跳缆芯数；

·光分路器：光分路器分支数。

4 智能便携工具与智能管理终端标准化

多数ODN设备（OCC、分光分纤箱）的分布比较分散，设备供电以及与管理系统的通信很难直接实现，因此，需要借助智能便携工具与智能管理终端辅助实现供电及通信。

根据目前ODN设备建设和部署的特点，在同一片区内，存在多个厂商多种类型的设备，如果智能便携工具与智能管理终端不能实现互通，则需要运营商运维人员携带多个厂商的辅助设备，使用非常不便，因此这两种设备的标准化是规模商用非常关键的环节。

智能便携工具与智能管理终端标准化应包含每个模块的功能标准化、通信接口标准化以及管理接口协议的标准化。

4.1 智能便携工具与智能管理终端现状

根据智能管理终端、电池和控制功能间组合形态的不同，可分为以下3种方案，接口和形态种类较多。

（1）定制终端（集成App、电池、控制工具）+设备

采用定制的一体化终端，将智能终端应用、电池和控制功能集成到一个终端中；终端通过有线接口I1与智能化ODN设备进行互联，I1目前存在多种实现方式，包括HDMI、USB、RS485、RJ45等。方案架构如图2所示。

（2）定制终端（App、电池）+设备（含控制功能）

采用定制的终端，将电池集成到智能管理终端，在各智能化ODN设备上实现控制功能；终端通过有线接口I1与智能化ODN设备进行互联，I1目前存在多种实现方式，包 括HDMI、USB、RS485、RJ45等。方案架构如图3所示。

图2 定制终端方案+设备方案

图3 定制终端+设备（含控制功能）方案

（3）通用智能管理终端（App）+电池、控制功能+设备

采用通用的智能管理终端，电池与控制工具集成为智能便携工具；智能便携工具与智能化ODN设备采用有线接口I1进行互联，智能管理终端与智能便携工具间采用无线接口I2进行互联。I1目前存在多种实现方式，包括HDMI、USB、RS485、RJ45等；I2目 前 也 存 在 多 种 实 现 方式，包括Wi-Fi、蓝牙等。方案架构如图4所示。

图4 通用终端+电池、控制工具+设备方案

4.2 智能便携工具与智能管理终端标准化建议

智能管理终端应是一个加载智能管理应用的智能手机或者平板电脑，同时可以与其他运维功能共存在同一平台上，而不是一个专用的定制化终端。由于智能管理终端的能力较强，智能便携工具应仅保留供电和透明通信通道功能（相当于数据通信线），保证智能便携工具成本低且易于实现互通。

鉴于以上考虑，智能便携工具与智能管理终端功能的标准化方案如图5所示。

采用通用的智能管理终端和通用的智能便携工具；智能便携工具与智能化ODN设备采用有线接口I1进行互联，智能管理终端与智能便携工具间采用无线接口I2进行互联。I1采用USB接口，I2采用蓝牙接口。

图5 通用智能管理终端+通用智能便携工具+设备（含控制功能）

通用智能管理终端中包含两个模块，分别为智能管理终端应用与厂商设备驱动插件，智能管理终端应用是运营商开发的统一应用，通过使用设备驱动插件屏蔽各厂商智能化ODN设备的差异；通用的智能便携工具仅包含电池和通信（透明）转发功能，接口统一，成本低，易于实现异厂商互联。

对于楼道内的分纤盒/分光分纤盒这类小型设备，为了降低成本，减小设备体积，也可采用控制功能分离方式，将控制功能设计成移动控制模块，这种情况的标准化建议如图6所示。

图6 通用智能管理终端+通用智能便携工具+设备+移动控制模块

这种方案与图5所示方案仅在智能化ODN设备实现方面有差异，采用分离式移动控制模块，由于移动控制模块包含ODN设备控制功能，属于ODN设备的一部分，因此与ODN设备的接口属于厂商内部接口，同一厂商的移动控制模块应统一。

5 结束语

接入网光纤数量众多、结构复杂、连接状态多变，采用电子标签的智能化管理方式将实现光纤资源数据的高效动态变更，提升光接入网光纤资源管理效率，为光纤到户规模放装的提供有效的运营支撑。但目前实现方案众多，阻碍了规模化发展，亟需实现电子标签、智能便携工具以及智能管理终端等的标准化，促进产业化发展，实现接入网海量光纤资源的智能化管理。