智能ODN在中国联通光纤接入网领域的研究与应用

2017-12-01赵燕丰子杰胡春陈硕

移动通信 2017年20期

关键词：版纳中国联通联通

赵燕，丰子杰，胡春，陈硕

（北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100070）

智能ODN在中国联通光纤接入网领域的研究与应用

赵燕，丰子杰，胡春，陈硕

（北京中网华通设计咨询有限公司，北京 100070）

针对目前中国联通传统ODN网络资源管理人工化、效率低的缺陷，结合近年接入网技术的发展，提出采用具有电子化标签的智能ODN管理技术，使得传统ODN网络具有智能化、系统化且管理高效。通过结合该技术在各运营商的推广情况以及中国联通西双版纳分公司首次试运行的效果，对该技术目前的优劣势进行分析，并研究其在中国联通ODN网络推广的可行性，同时结合网络演进，展望了智能ODN技术的应用前景。

智能化 ODN 电子化标签管理体系

1 引言

随着中国联通全业务运营能力的提升，光纤接入将成为公共信息化平台、政府管理信息化平台的重要支撑与保障，对服务民生、促进社会信息化发展、处理指挥应急事件都起到了关键作用。但从目前的网络技术来看，中国联通现有的光纤管道资源管理和业务发放能力还不能充分满足自身及用户的需求。针对这种情况，本文将对智能ODN（Optical Distribution Network，光配线网络）系统进行介绍，讨论其在中国联通光纤接入网络资源管理方面的应用前景。

2 智能ODN技术

ODN是基于PON（Passive Optical Network，无源光纤网络）设备的FTTH（Fiber To The Home，光纤到户）光缆网络，在管理方式上存在人工录入导致数据错误率高、手工操作导致运维效率低两大缺陷。

针对传统ODN的缺陷，随着PON设备、光终端的不断更新，提出了新的iODN（intelligent Optical Distribution Network，智能ODN）技术。智能ODN的核心思想是在不改变ODN无源网络特性的前提下，为网络增加一定的智能特性。既可以实现ODN光纤连接信息的自动录入和管理，保证存量系统信息的准确无误和及时同步，又能实现光纤自动化查找、精确操作，极大地提高运维效率，从而实现ODN网络的高效运营和维护。

2.1 智能ODN系统结构及组成

智能ODN主要由智能托盘、架管理器、智能连接器、智能管理终端PDA（Personal Digital Assistant，掌上电脑）、智能管理平台等组成。目前各厂家智能ODN系统组成大同小异，以华脉厂家为例，智能ODN系统的组织结构如图1所示：

图1 智能ODN系统结构示意图

2.2 智能ODN系统的引入及标准

相对于传统ODN系统，智能ODN引入新的智能管理体系，增加一定的智能特性。同时，结合目前运营商对ODN网络的使用现状制定一系列标准，如：光纤ID管理、端口状态收集、端口查找指示、可视化工具PDA等。

此外，基于智能ODN架构，在存量系统基础上可以开发出多种增值应用，实现施工、运维全流程自动化。

总之，借助智能ODN，未来可以完全实现ODN网络从施工到维护过程的端到端电子化、自动化和智能化，以达到高效运维、保护ODN投资的目的。

2.3 各大运营商ODN系统对比分析

相比于中国联通传统ODN系统的建设滞后，其竞争对手在ODN系统建设中更新换代，几年前已引入智能ODN系统。中国移动、中国电信于2013年开启智能ODN系统的招投标工作，并确定各自的建设需求和标准，2014年开始试用，至2015年初向全国各省份逐步推广；而中国联通仅于2015年底在云南省西双版纳州（以下简称版纳）进行试点建设。

由此可见，在智能ODN系统建设领域，中国移动、中国电信已领先中国联通。三大运营商ODN网络现状和发展对比如表1所示。

综上所述，中国电信、中国移动已经将智能ODN系统进行投建并推广，在引入智能ODN系统后，光缆线路管理模式由传统的人工记录、手工录入转为电子化、精细化、自动化的智能模式。在应用中，针对现有系统功能的不足，使用者根据实际需求，对厂家进行反馈，促进系统更加完善。可以说智能ODN系统在中国移动、中国电信的使用和运行越来越成熟。

另一方面，中国联通目前对于智能ODN系统只处于试用阶段，对该系统的特点仅限于相关产品资料，没有深入接触。当下，中国联通应充分了解其他运营商智能ODN系统建设情况，学习经验，避免建设及试用过程中出现问题。

2.4 云南网络现状及版纳智能ODN建设简介

由于尚未引入智能ODN系统，目前中国联通云南分公司（以下简称云南联通）光纤接入资源管理模式较为传统，即哑资源+简易管理，其缺点主要体现如下：

（1）无法实时监控

传统光缆网络以无源设备为主，无法实现信息的采集、传递、监控与管理，光缆故障需业务网反馈问题后才能发现。同时，由于对光缆纤芯使用情况无法进行实时监测，光缆剩余资源数据不能及时更新，实际施工中有可能会遇到问题。

（2）资源管理混乱

在运营维护中，由于传统光缆网络资源缺乏完整的管理体系，后台管理依托纸质或者简易电子文档，手工录入资料错误率高，运维人员变更时资料可能遗失。

表1 三大运营商ODN网络现状和发展对比

（3）光缆衰耗不清

传统无源光网络无法监控光缆衰耗等各项指标，不仅影响后期运营维护，甚至影响前期建设。由于部分纤芯衰耗高等因素，导致建设过程中发现问题，需要重新调整方案或消耗人工维护时间。

由此可见，如果能够对整个光缆网络进行监控管理，则可以在故障隐患发生时及时应对，将损失降到最少。针对这种情况，云南联通将版纳作为试点，对智能ODN网络的实用性进行测试。

2.5 版纳联通智能ODN系统介绍

（1）版纳ODN系统现状

中国联通西双版纳分公司（以下简称版纳联通）本地光纤接入网络随着多年的建设和发展，现2县1市共有ODN终端185个（折合纤芯数140 304芯），其中ODF（Optical Distribution Frame，光配线架）共82架，折合纤芯数67 416芯，光交箱（含主干和接入）共103个，折合纤芯数72 888芯。版纳联通于2015年底进行智能ODN系统试点建设，针对这185个ODN终端进行新建和改造。

（2）版纳ODN系统建设

目前，智能ODN系统在工程建设中主要有四种建设模式，具体如表2所示。

版纳联通于2015年12月起实施智能ODN网络建设，采用华脉公司ODN产品（包括ODN端口监控模块、网管系统、手持PDA、智能ODN配线架等），对版纳联通本地网185个ODN终端进行改造和监控。其主要工作量如表3所示。

在实际施工过程中，由于该产品的监控模块只能安装于标准的ODF架和标准光交接箱的熔纤配纤单元上，要求所有ODN节点部署ODF单元/ODF架/OCC。

此外，智能ODN系统的建设实际上是对传统ODN系统资源的整理和监控，产品安装后，版纳联通与设备商、施工单位相互协作，在2个月的时间内完成全州城区各类业务、光缆共计140 304芯的割接。

（3）建设效果分析

◆整洁化：简化施工流程，便于维护。具体如图2所示。

表2 智能ODN系统建设模式简介及举例

表3 版纳联通iODN项目主要工作量

图2 传统ODF与智能ODF施工效果对比

◆无纸化：采用电子标签，无需手工录入，不易损毁。具体如图3所示。

◆电子化：电子工单可实现图形化直观显示，减低出错率。具体如图4所示。

◆可视化：智能ODF上直接显示端口信息，降低施工难度，提高工作效率。具体如图5所示。

◆软件化：自动收集信息，生成Excel，减少人工操作。具体如图6所示。

在传统ODN系统终端的端口信息资料整理过程中，无论哪家运营商，均以手工录入xls等其他电子文档为主，受更新频率等因素影响，准确率不高；而采用智能ODN系统后，通过电子标签等智能器件的管理，无论是资料录入还是工单实施，准确率都能达到100%，且可以根据系统指导现场施工，同时也可以进行业务开通指导。

（4）应用实例

◆接入层业务开通

以版纳联通为例，引入iODN技术前，各类接入层业务（如基站、集客专线、FTTH接入等）开通的流程如图7所示。

由图7可见，当光缆资源充足，接入层业务直接跳接开通时，由于设计阶段无法确定光缆和各跳接点衰耗情况，导致建设过程中存在因光衰不足无法开通的风险。而常规处理方式是反复逐段排查衰耗原因，再重新制定建设方案，这一过程共耗时13至17小时，其中排查光衰弱所耗工时和成本较高，甚至出现多次制定方案后光缆质量仍无法满足开通要求的情况。

图3 纸质标签与电子标签对比

图4 纸质工单与电子工单对比

图5 传统施工与智能指示施工对比

图6 人工跳纤记录与电子跳纤记录对比

如图8所示，使用智能ODN系统后，因对所有光缆现状及衰耗都有监控和管理，在制定方案前通过智能ODN系统就能调取相关光缆资源，由系统智能化制定方案生成工单，确保一次性施工，从而避免无法开站而耗时费力的风险，从方案制定到施工调测结束、开通业务，耗时仅需3至7小时，大大提高了工作效率。此外，该系统还能完整地获取光缆纤芯使用情况，可以避免建设过程中相同段落重复施工的风险，间接降低成本。

图7 传统ODN网络下接入层业务开通流程图

图8 智能ODN网络下基站建设流程图

◆加强资产管理和整合

由于以往各省市联通分公司在资产管理盘查方面采用原有纸质资料和竣工资料为主，导致部分光缆、光交、ODF等资源盘查不清，资源整合效果差，中国联通集团曾在2016年初发文要求各地联通公司考虑试用智能ODN系统，实现对ODN网络各终端和在用光缆的实施监控管理。版纳联通在智能ODN系统投入使用后开始清理整合资源，截止到2016年9月共清理出未开通业务光缆25段，智能ODN系统的优势会逐步体现。

（5）智能ODN系统实施的难点

尽管智能ODN系统在版纳联通展现了其监控管理的优点，但在具体实施过程中仍遇到如下难点：

◆纤芯割接工作量大

智能ODN系统的建设实际上是对传统ODN系统资源的重新整合优化，待智能ODN系统的监控模块、配线架、软件安装后，需重新对相关光缆纤芯割接和业务录入，无论是工时和人力都相当巨大。但相应的，该系统完成后再无后续投资，因为目前主流厂家的智能ODN产品服务和升级是永久免费的。

◆资金投入成本偏高

版纳联通在本项目投资为316万元，折合单芯造价为22.52元/芯（包干价形式建设，改造单价19元/芯，新建单价25元/芯），而常见的576芯ODF架的单芯造价11元/芯、1152芯主干光交10元/芯，版纳联通光交的维护协议单价为每年4.5元/芯，具体对比结果如图9所示。

通过对比可以发现，ODN的造价都较高，即使两年内能收回建设成本，而维护成本的回收期却很长，从资金投入成本和回收期来看毫无优势可言。但如果从节约建设、维护工时的角度来说，智能ODN系统却能提高工作效率、降低维护难度，大大减少了隐患排查期，并整合现有资源。

◆智能ODN系统对标准ODF架、标准光交箱的依赖性大

无论哪个厂家的智能ODN系统，都是基于标准ODF架、标准光交箱的工艺来生产监控模块等相关器件，若机房内使用几个ODF托盘组成的简易ODF框，甚至是几个光缆接头盒或者室外使用简易的小芯数光交箱，一旦监控模块等器件无法正常安装，就不可能建成完整的智能ODN网络。因此，在前期查勘和现状排查时，一定要求留意这些非标准的ODF和光交箱。

图9 智能光交与传统光交新建单价对比

（6）推广

整体而言，智能ODN系统初期投资偏高，对现网割接量大，建设存在一定困难，但系统建成后可以大大缩减工程工期，提高网络安全性。结合版纳联通实际应用经验，对于智能ODN系统在中国联通其他本地网推广提出建议如下：

◆优先在发达区域推广

由于智能ODN系统投资较高，且工程本身不会直接产生效益，因此建议先行在有一定经济条件，本地管道、光缆网相对成熟，集客、宽带、无线潜在客户较多的地区进行建设。

◆统筹规划，整体建设

智能ODN是一个功能、结构相对完善的整体，需要结构中各个部件均建设完善才能发挥作用，因此建议一次性建设相对完整的网络，切莫仅建设系统中某一部分或者只建设光缆网中某一段落。

◆改造建设提前核实资源

在现有ODN网络进行智能化改造时，尽量对现网OCC、ODF型号进行统计，对现网各纤芯承载业务进行梳理，确保智能化改造可以实施，缩短建设工期，避免业务发生中断。

◆维护人员培训

相对传统ODN，智能ODN系统可以自动生成工单、割接记录等，大大方便运维人员维护难度。但维护人员需首先学习智能ODN系统原理、使用方法等，以避免误操作。

（7）小结

综上所述，智能ODN系统投入试用后，在版纳联通体现的优势主要如下：

◆在智能ODN系统客户端即可查到各光纤节点端口状况及纤芯质量，免去现勘和现场测试光纤等环节，方案确定即可开站。

◆根据业务类型、起始端节点现状，智能分配业务路径，只需维护和施工人员到现场跳纤开通即可。

3 智能ODN应用前景

3.1 专业扩展

目前核心汇聚层传输网络基本具备了自愈功能和光层保护，如OTN（Optical Transport Network，光传送网）系统的OLP（Optical Fiber Line Auto Switch Protection Equipment，光纤线路自动切换保护装置）保护技术等，当核心汇聚层传输网络出现链路故障时，传输系统自行采用保护机制，确保系统顺利运行。但站在光缆媒介的角度，若备用纤芯长期不用，系统自动切换后无法确定备用纤芯的衰耗、质量等参数是否满足系统正常运行，甚至会出现切换后不久，系统再次告警的情况发生，同样会带来风险，导致保护功能形同虚设。

常规情况下，为规避上述缺陷带来的风险，会安排维护人员到现场对光缆进行测试，但无形中会增加维护难度和成本，若有重要业务，耽误的时间将造成巨大影响。而采用智能ODN系统后，其监控和管理能力得到体现，在光缆终端安装监控管理模块，还可对备用段落、中继站等光缆媒介进行监控管理，并设置各类光缆参数的门限值，可以在参数异常的情况下告警，运营商可根据实际情况尽早安排维护工作，就能尽早规避风险。

传输系统对光缆的各类参数依赖性极高，特别是长途传输网络和OTN波分系统，光缆的质量问题影响到通信网络的稳定性，目前设备侧的监控管理已近乎完美，但光缆的监控管理却是最大漏洞，而运维人员也不可能随时到各重要节点进行光缆质量排查检测，因此使用智能ODN系统对光缆和ODN节点进行监控管理就显得越来越重要。

3.2 功能拓展

目前，全国各地运营商为了优化资源配置、减少建维难度、提高工作效率，都根据实际情况投入建设智能ODN系统，并对系统提出更高要求。比如，中国移动要求系统在业务开通和割接方面，可以计算出更多路由以备使用，且必须具备纤芯不足等预警功能；中国电信要求与资产管理系统完整对接，确保任何资管部门都能通过该系统实时了解ODN网络的现状。在未来，智能ODN厂家倾向于完善光衰监控、路径最优计算、业务割接模拟、资产清理等功能，为各大运营商提供更完美的监控管理平台。

4 结束语

本文通过引入具备电子化标签技术的智能ODN系统，分析其相对传统ODN的各种优势，并对三大运营商智能ODN系统建设进度及使用情况进行介绍，说明中国联通建设该系统的可行性和必要性，最后以版纳联通建设和试运行情况为例，分析该系统在其他区域推广时的注意事项以及使用成本。

随着网络发展和技术革新，运营商通信网络对智能ODN系统提出越来越高的要求，在提升智能管理、智能监控和资源整合的能力的同时，还应注意到智能ODN系统并没有完全推广，实现真正的量产，投入成本高是该系统的一大缺点。智能ODN系统是未来光纤网络发展的方向，下一步应做到扬长避短，提高现有能力并研发新型功能，且需控制投入成本。

[1]敖立. 光分配网ODN[M]. 北京：电子工业出版社, 2014.

[2]田君,姚里. 智能ODN功能及性能剖析[J]. 电信技术,2013(5)： 28-30.

[3]王晨,廖运发,张宏川,等. ODN产业发展现状与趋势[J].电信技术, 2015(4)： 24-29.

[4]李成才. 基于PON的接入网工程设计思路[J]. 通信管理与技术, 2011(2)： 29-32.

[5]王庆. 光纤接入网规划设计手册[M]. 北京：人民邮电出版社, 2009.

[6]孙维平,郁建生,朱燕,等. FTTx与PON系统工程设计与实例[M]. 北京：人民邮电出版社, 2013.

[7]崔海利,孟海强. iODN部署策略剖析[J]. 电信技术,2012(1)： 43-44.

[8]ODN智能化：创新应用iODN全面提升光网络管理能力[J]. 电信技术, 2011(12)： 62-64.

[9]尹恒. 市场潜力巨大智能ODN亟须标准化[EB/OL].(2013-10-31)[2017-06-15]. http：//www.c114.net/tech/169/a801830-2.html.

[10]蒋大鹏. 关于智能ODN网络部署的探讨[J]. 信息通信,2014(11)： 229.

[11]余勇昌,洪眉,王瑜,等. 智能ODN解决方案及应用探讨[J]. 通信技术, 2012(9)： 57-60.

[12]任莉. 基于PON的ODN组网模式的探讨[J]. 长沙通信职业技术学院学报, 2012(4)： 26-30.

Research and Application of Intelligent Optical Distribution Network in China Unicom’s Optical Fiber Access Network

ZHAO Yan, FENG Zijie, HU Chun, CHEN Shuo
(Chinacomm Design amp; Consulting Co., Ltd., Beijing 100070, China)

Aiming at the shortcomings of artificial and inefficient resource management of China Unicom’s traditional ODN network, the intelligent ODN management technique with electronic tags was proposed based on the development of access network in recent years. It realized intelligent, systematic and ef fi cient management of traditional ODN network. The advantages and disadvantages were analyzed according to the promotion of different operators and the effect of the first trial operation in the Xishuangbanna branch of China Unicom. In addition, its feasibility of promotion in China Unicom’s ODN network was studied. The application prospects of intelligent ODN technique was descripted combined with the network evolution.

intelligence optical distribution network electronic tags management system

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.20.007

TN915.63

1006-1010(2017)20-0039-08

赵燕,丰子杰,胡春,等. 智能ODN在中国联通光纤接入网领域的研究与应用[J]. 移动通信, 2017,41(20)： 39-46.

2017-06-15

责任编辑：袁婷 yuanting@mbcom.cn