基于光虹膜技术构建数智化ODN 网络研究

［李文辉 王梅春 李士纪］

1 概述

ODN（Optical Distribute Network，光分配网）是基于PON（Passive Optical Network，无源光网络）的光缆网络，其作用是在OLT（Optical Line Terminal,光线路终端设备）和ONU（Optical Network Unit，光纤网络单元）间建立光信息传输通道，其具有无源的物理特征。随着互联网宽带用户逐年增长，因哑资源的无源性以及传统ODN 分布广，光分配网资源难以在线监控，目前主要为人工现场管理，采用传统的纸质标签，不论是录入数据或维护资源都存在定位困难、工作量大的问题，甚至会出现由于数据偏差导致的故障错误，导致维护工作效率低下，无法及时更新维护信息，新增删减资源等得不到有效管理，无法快速获取网络结构及哑资源的相关信息[1]。

用户弱光也是目前ODN 网络所面临的痛点之一。由于光纤接头松动、污垢以及多级分光导致用户弱光，又因光分配网的资源不准、建设不精准，光交连接关系不清晰，影响扩容及上站排障效率，导致弱光定位难，需要多组人员逐段排查并且平均排障周期长、弱光排障误判率高、无法提前识别潜在质差等问题。从而引发客户感知差，体验感不足以至于客户满意度低下。

ODN“哑资源”数据不准一直是运营商面临的主要难题，传统运维方式依赖人工，存在多种问题，必须有强流程和规范保障，才能提高资源管理准确率。

《数字中国建设整体布局规划》指出，要夯实数字中国建设基础。打通数字基础设施大动脉，整体提升应用基础设施水平，加强传统基础设施数字化、智能化改造。基础网络是数字经济发展的基石，ODN 是宽带建设的重要部分，实现ODN 网络的数智化转型势必先行。数智化ODN 方案依托高精度的光路数据采集能力和光虹膜映射技术，识别主干、配线、入户段，使得光路故障拓扑可视，从而完成故障精准定界定位[2]。

2 光虹膜技术

“光虹膜技术”是实现数智化ODN 网络的一项关键技术。光虹膜即是给光纤创造一个唯一性的标签，通过超高精度的加工技术，在比头发丝还要细的光波导上，雕刻出特殊的微环结构，相当于给经过不同支路的光打上了不同的标签。拥有这样标签的光纤中的光便携带了包括“出发地”和“目的地”在内的地址信息，借助这个信息，运维人员可以轻松实现对ODN 光纤资源的管理，大大简化了运维，也缩短了故障定位的时间，帮助运营商加速光纤宽带部署，减少30%的资源浪费，降低20%的运营成本，以此来完成光虹膜的操作技术。

基于图像识别技术的数智化ODN 技术，可以实现FTTH 物理端口的自动化录入、管理和维护，但是无法解决运营商网络运维过程中的状态实时监控、故障预知和故障诊断等问题。因此基于光虹膜技术的数智化ODN 应运而生。

光虹膜ODN 由管理平台、OAI（相位接收模块）单板、OSU（光开关）和光虹膜分光器组成。管理平台系统实现对OAI 上传的光路基础数据的采集、综合分析和加工，还原客户ODN 网络的状态（如端口状态、故障点位置等），并将以上光路数据以标准文件格式及标准北向接口上传到客户的OSS 资管系统。OAI 用于发射基于光虹膜的光信号，接收光虹膜的返回光信号，并对光信号进行采样、检测和分析，随后通过OSU 将OAI 单板的光虹膜信号和PON单板的业务光进行合波，以达到在ODN 网络同时传递的目的。而光虹膜分光器将OLT 光信号等分，通过分光器微环结构实现差异化调制，实现输出口的光信号的差异化调制，增加特定的光虹膜唯一标识。

光虹膜ODN 利用ODN 中1xN 分光器的光学微结构，在光信号中引入独特的差分相位变化，实现了无源光器件的智能化，使得传统ODN 具备了可识别的“光ID”，并通过图像识别将“光ID”与实际物理拓扑绑定，不但实现光路拓扑自动还原，端口资源准确率达到95%，而且实现了故障远程检测定位，平均故障定位时间从3 小时缩短到15 分钟，故障点定位精度小于2m，从根本上解决传统ODN 痛点，实现光纤基础网络数智化转型。

3 ODN 网络数智化转型方案

3.1 数智化网络架构

通过接入网哑资源网络基础设施的改造升级、网管功能部署、应用能力融合生产流程，支撑“精准建设”，“质量提升”，“高效运维”三大业务场景，支撑哑资源网络向数字化转型，实现哑资源资源可视、可管、可控。依托哑资源数智化平台+流程+现场核查，构建哑资源沙盘，如图1 所示，实现哑资源端到端可视可管。

图1 哑资源数智化沙盘

3.2 光纤网络硬件智能化改造

为打造接入哑资源网络可视、可管、可控，光纤网络硬件智能化改造将以一级分光器为中心圆点，端到端拓扑还原PON 到ONU 网络定为设计思路，对在当前网络基础上进行改造，从而实现向数智化方向的转型。当前网络结构如图2 所示。

图2 当前网络结构图

改进后网络结构与逻辑网络还原图对应关系如图3所示。

图3 改进后网络结构图

3.3 数智化分析平台

构建数智化分析平台，端到端实现数据采集、数据分析与数据应用融入生产流程中。

（1）数据采集

数据采集功能的实现主要由现场工程师更换光虹膜分光器，将分光器名称及标识、分光器经纬度、标签打印及拍照等信息录入到管理平台，OLT 将更换后光虹膜分光器资源数据、性能数据回传到管理平台，现场工程师1 次上站，通过数字化手段实现接入网哑资源数据持续保鲜。如图4 所示。

图4 ODN 网络改造流程图

（2）数据分析

数据采集到后由原始数据采集系统将改造后的一分光虹膜数据（逻辑数据）传递给ADO 应用平台，ADO 应用平台将整合后数据（逻辑+物理）及比较结果回传给组员管理系统，哑资源数字化平台与资管实现数据流转，实现哑资源网络资源账实一致。如图5 所示。

图5 数据分析流程图

（3）数据应用

将哑资源数据融入业务作业生产系统，支撑家宽业务规划、建设、运维、优化。

3.4 ODN 网络数智化改造后效果

智能化ODN 网络改造后实现了一分资源管理、二分资源管理、光交拓扑还原、故障快速定位、线路主动巡检以及提供了光路重点保障，提升SLA 并降低了弱光率，大幅度提升了客户满意度。主要成果有：

（1）资源管理精准度提升，实现光路分光资源管理、光交节点及光路拓扑质量可视化管理。端口准确率提高至90%以上，激活17.3%沉默端口。在线资源动态稽查，降低清查成本，实现精准放号，降低无资源退单率，对三级分光或1 16 二分组网整改，降低弱光率。

（2）增设资源沙盘看板，实现网络拓扑结构可视可管，精准网络规划及建设。端口状态及利用率可视，重载小区提前扩容及规划，网络拓扑结构可视，提升光纤资源利用率，资源数据保鲜，激活沉默资源。

（3）故障定位效率提升，实现远程一键快速故障诊断定界定位，时长缩短至15 分钟。主干断纤、配线断纤、入户断纤、主干异常损耗故障，远程故障诊断，四种类型故障均可准确定界定位，每次故障诊断用时从两三小时缩短至15 分钟，效率提升90%；定位精度2 m，减少协同工单，支撑覆盖区域未来故障问题快速闭环，提高客户用户使用体验。

（4）光纤质量监控，实现主干光路主动巡检，性能动态可视，异常损耗主动预警。采用远程主动巡检，监控线路质量趋势，对所有PON 口主动巡检、故障诊断、输出诊断结果，主动维护。在不中断业务的情况下，精准识别链路异常，定位弱光根因，提升光路质量，进行VIP重保。

4 结束语

用户对网络质量的要求越来越高，实现网络的数智化转型迫在眉睫。使用光虹膜技术的数智化ODN 网络能够实现哑资源资源可视、可管、可控，并且同时支撑家宽业务规、建、维、优，为用户和消费者提供低等待、零接触、零故障的更高级体验。数智化ODN 网下一步发展方向要与综资对接，以用促改，通过与综资数据的比对，给地市维护人员派单上站整治，逐步提升综资数据的准确性。并且同时需要与省内故障管理平台对接，通过触发光路告警，自动分段派发故障工单，确保光路告警精准派单。为了数智化ODN 网能够支持大规模部署应用，需要集团推动接入网哑资源数智化管理技术的标准化以及产业链的规模化，进一步加快ODN 网络向数智化的转型。