基于光虹膜技術構建數智化ODN 網絡研究

［李文輝 王梅春 李士紀］

1 概述

ODN（Optical Distribute Network，光分配網）是基于PON（Passive Optical Network，無源光網絡）的光纜網絡，其作用是在OLT（Optical Line Terminal,光線路終端設備）和ONU（Optical Network Unit，光纖網絡單元）間建立光信息傳輸通道，其具有無源的物理特征。隨著互聯網寬帶用戶逐年增長，因啞資源的無源性以及傳統ODN 分布廣，光分配網資源難以在線監控，目前主要為人工現場管理，采用傳統的紙質標簽，不論是錄入數據或維護資源都存在定位困難、工作量大的問題，甚至會出現由于數據偏差導致的故障錯誤，導致維護工作效率低下，無法及時更新維護信息，新增刪減資源等得不到有效管理，無法快速獲取網絡結構及啞資源的相關信息[1]。

用戶弱光也是目前ODN 網絡所面臨的痛點之一。由于光纖接頭松動、污垢以及多級分光導致用戶弱光，又因光分配網的資源不準、建設不精準，光交連接關系不清晰，影響擴容及上站排障效率，導致弱光定位難，需要多組人員逐段排查并且平均排障周期長、弱光排障誤判率高、無法提前識別潛在質差等問題。從而引發客戶感知差，體驗感不足以至于客戶滿意度低下。

ODN“啞資源”數據不準一直是運營商面臨的主要難題，傳統運維方式依賴人工，存在多種問題，必須有強流程和規范保障，才能提高資源管理準確率。

《數字中國建設整體布局規劃》指出，要夯實數字中國建設基礎。打通數字基礎設施大動脈，整體提升應用基礎設施水平，加強傳統基礎設施數字化、智能化改造?；A網絡是數字經濟發展的基石，ODN 是寬帶建設的重要部分，實現ODN 網絡的數智化轉型勢必先行。數智化ODN 方案依托高精度的光路數據采集能力和光虹膜映射技術，識別主干、配線、入戶段，使得光路故障拓撲可視，從而完成故障精準定界定位[2]。

2 光虹膜技術

“光虹膜技術”是實現數智化ODN 網絡的一項關鍵技術。光虹膜即是給光纖創造一個唯一性的標簽，通過超高精度的加工技術，在比頭發絲還要細的光波導上，雕刻出特殊的微環結構，相當于給經過不同支路的光打上了不同的標簽。擁有這樣標簽的光纖中的光便攜帶了包括“出發地”和“目的地”在內的地址信息，借助這個信息，運維人員可以輕松實現對ODN 光纖資源的管理，大大簡化了運維，也縮短了故障定位的時間，幫助運營商加速光纖寬帶部署，減少30%的資源浪費，降低20%的運營成本，以此來完成光虹膜的操作技術。

基于圖像識別技術的數智化ODN 技術，可以實現FTTH 物理端口的自動化錄入、管理和維護，但是無法解決運營商網絡運維過程中的狀態實時監控、故障預知和故障診斷等問題。因此基于光虹膜技術的數智化ODN 應運而生。

光虹膜ODN 由管理平臺、OAI（相位接收模塊）單板、OSU（光開關）和光虹膜分光器組成。管理平臺系統實現對OAI 上傳的光路基礎數據的采集、綜合分析和加工，還原客戶ODN 網絡的狀態（如端口狀態、故障點位置等），并將以上光路數據以標準文件格式及標準北向接口上傳到客戶的OSS 資管系統。OAI 用于發射基于光虹膜的光信號，接收光虹膜的返回光信號，并對光信號進行采樣、檢測和分析，隨后通過OSU 將OAI 單板的光虹膜信號和PON單板的業務光進行合波，以達到在ODN 網絡同時傳遞的目的。而光虹膜分光器將OLT 光信號等分，通過分光器微環結構實現差異化調制，實現輸出口的光信號的差異化調制，增加特定的光虹膜唯一標識。

光虹膜ODN 利用ODN 中1xN 分光器的光學微結構，在光信號中引入獨特的差分相位變化，實現了無源光器件的智能化，使得傳統ODN 具備了可識別的“光ID”，并通過圖像識別將“光ID”與實際物理拓撲綁定，不但實現光路拓撲自動還原，端口資源準確率達到95%，而且實現了故障遠程檢測定位，平均故障定位時間從3 小時縮短到15 分鐘，故障點定位精度小于2m，從根本上解決傳統ODN 痛點，實現光纖基礎網絡數智化轉型。

3 ODN 網絡數智化轉型方案

3.1 數智化網絡架構

通過接入網啞資源網絡基礎設施的改造升級、網管功能部署、應用能力融合生產流程，支撐“精準建設”，“質量提升”，“高效運維”三大業務場景，支撐啞資源網絡向數字化轉型，實現啞資源資源可視、可管、可控。依托啞資源數智化平臺+流程+現場核查，構建啞資源沙盤，如圖1 所示，實現啞資源端到端可視可管。

圖1 啞資源數智化沙盤

3.2 光纖網絡硬件智能化改造

為打造接入啞資源網絡可視、可管、可控，光纖網絡硬件智能化改造將以一級分光器為中心圓點，端到端拓撲還原PON 到ONU 網絡定為設計思路，對在當前網絡基礎上進行改造，從而實現向數智化方向的轉型。當前網絡結構如圖2 所示。

圖2 當前網絡結構圖

改進后網絡結構與邏輯網絡還原圖對應關系如圖3所示。

圖3 改進后網絡結構圖

3.3 數智化分析平臺

構建數智化分析平臺，端到端實現數據采集、數據分析與數據應用融入生產流程中。

（1）數據采集

數據采集功能的實現主要由現場工程師更換光虹膜分光器，將分光器名稱及標識、分光器經緯度、標簽打印及拍照等信息錄入到管理平臺，OLT 將更換后光虹膜分光器資源數據、性能數據回傳到管理平臺，現場工程師1 次上站，通過數字化手段實現接入網啞資源數據持續保鮮。如圖4 所示。

圖4 ODN 網絡改造流程圖

（2）數據分析

數據采集到后由原始數據采集系統將改造后的一分光虹膜數據（邏輯數據）傳遞給ADO 應用平臺，ADO 應用平臺將整合后數據（邏輯+物理）及比較結果回傳給組員管理系統，啞資源數字化平臺與資管實現數據流轉，實現啞資源網絡資源賬實一致。如圖5 所示。

圖5 數據分析流程圖

（3）數據應用

將啞資源數據融入業務作業生產系統，支撐家寬業務規劃、建設、運維、優化。

3.4 ODN 網絡數智化改造后效果

智能化ODN 網絡改造后實現了一分資源管理、二分資源管理、光交拓撲還原、故障快速定位、線路主動巡檢以及提供了光路重點保障，提升SLA 并降低了弱光率，大幅度提升了客戶滿意度。主要成果有：

（1）資源管理精準度提升，實現光路分光資源管理、光交節點及光路拓撲質量可視化管理。端口準確率提高至90%以上，激活17.3%沉默端口。在線資源動態稽查，降低清查成本，實現精準放號，降低無資源退單率，對三級分光或1 16 二分組網整改，降低弱光率。

（2）增設資源沙盤看板，實現網絡拓撲結構可視可管，精準網絡規劃及建設。端口狀態及利用率可視，重載小區提前擴容及規劃，網絡拓撲結構可視，提升光纖資源利用率，資源數據保鮮，激活沉默資源。

（3）故障定位效率提升，實現遠程一鍵快速故障診斷定界定位，時長縮短至15 分鐘。主干斷纖、配線斷纖、入戶斷纖、主干異常損耗故障，遠程故障診斷，四種類型故障均可準確定界定位，每次故障診斷用時從兩三小時縮短至15 分鐘，效率提升90%；定位精度2 m，減少協同工單，支撐覆蓋區域未來故障問題快速閉環，提高客戶用戶使用體驗。

（4）光纖質量監控，實現主干光路主動巡檢，性能動態可視，異常損耗主動預警。采用遠程主動巡檢，監控線路質量趨勢，對所有PON 口主動巡檢、故障診斷、輸出診斷結果，主動維護。在不中斷業務的情況下，精準識別鏈路異常，定位弱光根因，提升光路質量，進行VIP重保。

4 結束語

用戶對網絡質量的要求越來越高，實現網絡的數智化轉型迫在眉睫。使用光虹膜技術的數智化ODN 網絡能夠實現啞資源資源可視、可管、可控，并且同時支撐家寬業務規、建、維、優，為用戶和消費者提供低等待、零接觸、零故障的更高級體驗。數智化ODN 網下一步發展方向要與綜資對接，以用促改，通過與綜資數據的比對，給地市維護人員派單上站整治，逐步提升綜資數據的準確性。并且同時需要與省內故障管理平臺對接，通過觸發光路告警，自動分段派發故障工單，確保光路告警精準派單。為了數智化ODN 網能夠支持大規模部署應用，需要集團推動接入網啞資源數智化管理技術的標準化以及產業鏈的規?；?，進一步加快ODN 網絡向數智化的轉型。