張海飛，曲豫賓，劉 全

（1.南通紡織職業(yè)技術學院信息系，江蘇南通，226007；2.蘇州大學計算機科學與技術學院，江蘇蘇州，215006）

FTTx［1］網(wǎng)絡作為一種較好的寬帶接入網(wǎng)解決方案在國內外已得到廣泛的應用。對于日益發(fā)展起來的FTTx網(wǎng)絡，國內外有關部門投入了大量人力、物力進行維護，但普遍感到不足的是管理成本高、效率低下，大規(guī)模FTTx網(wǎng)絡建設與維護模式不相適應。因此，大規(guī)模FTTx網(wǎng)絡建設下的網(wǎng)絡穩(wěn)定性、可靠性問題凸顯，開發(fā)適應FTTx網(wǎng)絡發(fā)展需求的“FTTx接入規(guī)劃決策支撐系統(tǒng)”迫在眉睫。

本文提出了FTTx接入規(guī)劃決策支撐系統(tǒng)的總體設計方案。在分析當前維護模式與大規(guī)模FTTx網(wǎng)絡建設不相適應的基礎上，利用GIS技術設計實現(xiàn)FTTx接入規(guī)劃決策支撐系統(tǒng)。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)有支撐系統(tǒng)

1.1.1 管線資源管理系統(tǒng)

管線資源管理系統(tǒng)負責其中光分配網(wǎng)（Optical Distribution Network，簡稱ODN［2］）的物理資源和邏輯資料管理，含光分路器［3］（Optical Branching Device，簡稱OBD）地理分布、端口占用列表、光纖光路連接等。

1.1.2 業(yè)務支撐系統(tǒng)

業(yè)務支撐系統(tǒng)負責光線路終端（Optical Line Terminal［4］，簡稱OLT）、光網(wǎng)絡單元（Optical Network Unit［5］，簡稱ONU）的邏輯資料管理，含OLT與ONU對應關系、ONU端口占用等。

1.1.3 設備資源管理系統(tǒng)

設備資源管理系統(tǒng)主要負責OLT、ONU的物理資源管理，含機房平面、設備機架面板圖等。

1.2 存在的主要問題

（1）FTTx網(wǎng)絡規(guī)劃所依賴的網(wǎng)絡現(xiàn)狀為信息分散保存，規(guī)劃人員難以快速、準確、直觀地獲得網(wǎng)絡的全貌（如各局點覆蓋范圍、OLT部署、ODN地理分布、OLT和OBD空閑端口情況等）。

（2）缺乏各地理區(qū)域下網(wǎng)絡與用戶分布及二者的結合匹配方面的規(guī)劃輔助決策方法，不便于信息的整合和高效利用。

2 研究方法和目標

2.1 主要方法

2.1.1 信息整合

整合現(xiàn)有支撐系統(tǒng)的網(wǎng)絡資源數(shù)據(jù)，進行綜合分析，作為建設與規(guī)劃的基礎信息，提供較全面準確的網(wǎng)絡設施現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。

2.1.2 圖形展現(xiàn)

利用GIS技術，將網(wǎng)絡設施、用戶分布等全面直觀在地圖上進行展示，對相關數(shù)據(jù)進行綜合分析，給網(wǎng)絡規(guī)劃提供有力的決策支持。

2.1.3 數(shù)據(jù)挖掘

挖掘特定用戶群的業(yè)務發(fā)展數(shù)據(jù)，預測類似情形時的業(yè)務需求總量和增長速度。

2.2 主要目標

2.2.1 規(guī)劃指導

分析現(xiàn)有支撐系統(tǒng)的網(wǎng)絡關鍵數(shù)據(jù)，與城市功能區(qū)規(guī)劃、用戶位置分布等情況相結合，指導網(wǎng)絡建設規(guī)劃，確定建設啟動時機。

2.2.2 業(yè)務預測

挖掘特定用戶群的業(yè)務發(fā)展數(shù)據(jù)，預測類似情形時的業(yè)務需求總量和增長速度，為網(wǎng)絡建設提供指導（確定設備擴容規(guī)模、最佳啟動時機等）。

2.2.3 設計輔助

根據(jù)局點覆蓋區(qū)域和設備富余情況，幫助設計人員選擇最佳光纖接入點、確定設備新建需求。

3 系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)功能模塊

基于以上分析，所設計的系統(tǒng)功能模塊如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖Fig.1 System function module diagram

3.2 主要功能設計

3.2.1 網(wǎng)絡現(xiàn)狀分析

（1）設備分布及拓撲關系展示。在地圖上顯示各空間實體（局站、光交接箱、光分纖箱、綜合信息箱）和網(wǎng)絡設備（OLT、OBD、ONU）的地理分布，并顯示連接關系。

（2）設備利用率分析及預警。按照指定條件查詢相關設備，對設備利用率達到預警值的高亮顯示。

（3）住戶分布及設備情況分析。通過選擇地圖上某一區(qū)域，來查看到該區(qū)域的設備分布以及住戶分布信息。

3.2.2 服務區(qū)域規(guī)劃管理

（1）服務區(qū)查詢。查詢交接箱的服務區(qū)域范圍。

（2）添加服務區(qū)。增加光交接箱后，與地圖的指定方格區(qū)建立對應關系。

（3）調整服務區(qū)。在不同的交接箱之間調整方格區(qū)對應關系，其中服務區(qū)域定義：一個光交接箱提供接入服務的區(qū)域范圍。將地圖劃分為若干方格區(qū)，將其與交接箱建立起對應關系。

3.2.3 城市規(guī)劃信息管理

（1）城市建筑規(guī)劃信息管理。對城市建筑規(guī)劃信息進行錄入和編輯。

（2）網(wǎng)絡設備規(guī)劃信息管理。對網(wǎng)絡規(guī)劃信息進行錄入和編輯。

（3）規(guī)劃住戶與設備匹配關系。了解區(qū)域規(guī)劃設備及現(xiàn)有設備容量，預計用戶總量匹配情況。

3.2.4 業(yè)務需求預測分析

（1）分析住戶業(yè)務增長規(guī)律。把綜合信息箱視為小的接入局點，每月從業(yè)務支撐系統(tǒng)（Business Support System，簡稱BSS）中取出用戶增長數(shù)。通過數(shù)據(jù)挖掘，確定不同區(qū)域下的電信業(yè)務滲透率、用戶增長規(guī)律曲線。

（2）業(yè)務需求預測。對于某區(qū)域下的新建住宅區(qū)，參考同類型區(qū)域下已有住宅的情況，預測業(yè)務需求和增長速度。

3.2.5 工程輔助設計

對于新建的住宅區(qū)，在選定設備廠商、指定地理位置后，系統(tǒng)依據(jù)服務區(qū)規(guī)劃，給出可供接入的光交接箱，同時對相應的OBD及OBD上行的OLT可用端口情況進行分析，以提供工程輔助設計。

3.3 軟件體系結構設計

系統(tǒng)軟件體系結構采用3層C／S結構，其體系結構圖如圖2所示。

圖2 軟件體系結構圖Fig.2 Software architecture diagram

3.4 數(shù)據(jù)庫設計

3.4.1 系統(tǒng)對象

3.4.1.1 FTTx網(wǎng)絡空間實體

（1）基礎網(wǎng)絡設施。①局站：在通信管線網(wǎng)的拓撲結構中，局站是作為光纜和管道的源或目的點而設計的。②BAN箱［6］：BAN箱是一種多功能的多媒體網(wǎng)絡接入設備，一般安裝在小區(qū)樓道內。③光交接箱：光纜交接箱是一種為主干層光纜、配線層光纜提供光纜成端、跳接的交接設備。光纜引入光纜交接箱后，經固定、端接、配纖后，使用跳纖將主干層光纜和配線層光纜連通。④光分纖箱：光分纖箱是用于室外、樓道內或室內連接主干光纜與配線光纜的接口設備（可包含光分路器）。

（2）其他設施。①服務區(qū)域：指各局站、光交接點提供電信接入服務的用戶分布區(qū)域范圍，一般以道路、河流等自然分界物為界。一個光交接點只從屬于單個局站，局站下所有光交接箱的服務區(qū)域構成局站服務區(qū)域，位于某個光交接箱服務區(qū)域內的用戶一般由其提供接入服務。②規(guī)劃建筑物：指規(guī)劃人員錄入或者編輯的城市建筑規(guī)劃信息。③服務區(qū)域劃分網(wǎng)格：將服務區(qū)域按網(wǎng)格劃分，建立每個網(wǎng)格和交接箱之間的對應關系。3.4.1.2 系統(tǒng)對象識別

系統(tǒng)對象識別可以通過尋找系統(tǒng)域描述和需求描述中的名詞來進行。從前面的描述中可以找到的名詞有局站、BAN箱、光交接箱、光分纖箱等對象。它們有與該對象相關的身份和行為，可作為候選系統(tǒng)對象。同時，根據(jù)系統(tǒng)設計需要，將局站、BAN箱、光交接箱、光分纖箱、規(guī)劃建筑物、服務區(qū)域劃分網(wǎng)格等6個實體作為系統(tǒng)空間對象。

3.4.2 實體數(shù)據(jù)存儲

3.4.2.1 空間數(shù)據(jù)組織

光纖網(wǎng)絡資源實體一般包括兩大類型的數(shù)據(jù)，即空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)表征實體的空間位置信息，如該系統(tǒng)中局點的位置分布情況；而屬性數(shù)據(jù)則表示實體的其它屬性特征信息，如系統(tǒng)中局點的類型、名稱、地址、類別等。

3.4.2.2 實體數(shù)據(jù)關聯(lián)

在目前工作中，對現(xiàn)有設施的屬性信息管理有比較完善的管理系統(tǒng)和完備的命名規(guī)范；同時，不同的業(yè)務需求對屬性或空間數(shù)據(jù)側重點不一，有些主要關注屬性信息，而有些則相反。因此為方便與其它管理信息系統(tǒng)進行接口，并為適應業(yè)務需要而保證系統(tǒng)性能，將屬性信息與空間信息存儲在同一數(shù)據(jù)庫的不同的數(shù)據(jù)表內，通過每個地物的唯一標識碼，在兩個表內進行相互檢索。

3.4.3 屬性數(shù)據(jù)表

3.4.3.1 空間對象的屬性數(shù)據(jù)

系統(tǒng)關于局站、BAN箱、光交接箱、光分纖箱、規(guī)劃建筑物信息、服務區(qū)劃分網(wǎng)格等空間對象的屬性數(shù)據(jù)表結構如圖3所示?？臻g對象的屬性數(shù)據(jù)表中除了規(guī)劃建筑物信息和服務區(qū)劃分網(wǎng)格數(shù)據(jù)外，其余數(shù)據(jù)均從管線資源管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器中導出。為了使系統(tǒng)批量導入數(shù)據(jù)不出錯，在設計需要導入數(shù)據(jù)的屬性數(shù)據(jù)表時未設置外鍵。

圖3 空間對象的屬性數(shù)據(jù)表結構Fig.3 Attribute data table structure of spatial objects

3.4.3.2 網(wǎng)絡設備的屬性數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡設備不屬于空間實體，它們是包含于空間實體的網(wǎng)絡設備，在系統(tǒng)中沒有地理坐標。系統(tǒng)用OLT、OBD、ONU屬性數(shù)據(jù)來表示網(wǎng)絡設備的信息（網(wǎng)絡設備的屬性數(shù)據(jù)來自于EPON［7］），作為支撐系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

3.4.3.3 網(wǎng)絡設備連接關系的屬性數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡設備連接關系的屬性數(shù)據(jù)用以表示網(wǎng)絡設備OLT、OBD、ONU間的拓撲關系。例如：表Rela＿OLTTo OBD表示OLT端口所連接的OBD設備；表Rela＿ONUtoOBD表示ONU設備所連接的OBD端口。網(wǎng)絡設備連接關系表結構如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡設備連接關系表結構Fig.4 Connection relation table structure of network equipments

3.4.3.4 網(wǎng)絡設備歸屬的屬性數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡設備連接關系表結構中，表Rela＿ONUToBan表示ONU設備所歸屬的BAN箱；表Rela＿IADToOnu表示IAD［8］板卡所歸屬的ONU設備。

3.4.3.5 其它屬性數(shù)據(jù)

為了對端口使用情況進行統(tǒng)計，還需要定義反映端口當前實際占用以及歷史變化情況的表PotsStatistics。表PotsStatistics數(shù)據(jù)來自于業(yè)務支撐系統(tǒng)，導入時加日期以示區(qū)別。端口使用統(tǒng)計表結構如圖5所示。

圖5 端口使用統(tǒng)計表結構Fig.5 Ports usage statistics table structure

3.4.4 圖層的劃分

圖形數(shù)據(jù)包括市區(qū)地圖和網(wǎng)絡實體圖。其中基礎地理要素為橋梁、單位、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城市綠化、道路中線、主干道路、城市建筑、河流和規(guī)劃建筑物；網(wǎng)絡資源要素為局站點位、光交接箱點位、光分纖箱點位、BAN箱點位和BAN箱規(guī)劃信息點位分布，其空間數(shù)據(jù)的分層顯示如圖6所示。

圖6 空間數(shù)據(jù)的分層顯示Fig.6 Hierarchical display of spatial data

4 關鍵技術設計

4.1 空間實體和網(wǎng)絡實體拓撲顯示

實現(xiàn)空間實體拓撲關系顯示的基本步驟是：從表示網(wǎng)絡設備連接關系的屬性數(shù)據(jù)表Rela＿OLTTo OBD中找出與OLT連接的OBD；從空間對象的屬性數(shù)據(jù)表Board Details、JJX＿Optical－Details中查詢所屬局站和交接箱的位置信息。實現(xiàn)網(wǎng)絡實體拓撲關系顯示的基本步驟是：從數(shù)據(jù)表Rela＿OLTToOBD找出與OLT連接的OBD；從屬性數(shù)據(jù)表OBD、OLT中查詢網(wǎng)絡設備的詳細信息；從Rela＿ONUtoOBD找出連接到OBD的ONU，統(tǒng)計出ONU數(shù)量。如南通城港中興OLT0001網(wǎng)絡實體拓撲顯示圖如圖7所示。

圖7 網(wǎng)絡實體拓撲顯示圖Fig.7 Topological diagram of network entities

4.2 設備利用率分析及預警

設備利用率分析及預警是指用戶選擇某個區(qū)域或按照查詢條件查詢某空間實體或網(wǎng)絡實體的端口利用率情況。主要方法：查詢所選的空間實體或者網(wǎng)絡實體；在對應的空間對象的屬性數(shù)據(jù)表中查詢該空間實體或者網(wǎng)絡實體的已用端口數(shù)和容量，利用率為（已用端口數(shù)／容量）×100%，并與設置的預警值對比，如果超過該值，則以紅色標注。

4.3 區(qū)域住戶數(shù)和設備端口統(tǒng)計

區(qū)域住戶數(shù)統(tǒng)計是指用戶在地圖上拉框選擇區(qū)域后，統(tǒng)計出總的住戶數(shù)。主要方法：查詢該區(qū)域內的所有BAN箱，根據(jù)空間對象的屬性數(shù)據(jù)表BanDetails中占用的端口數(shù)，統(tǒng)計出BAN箱覆蓋用戶數(shù)，在表PlanningBuilding中查詢規(guī)劃用戶數(shù)，將BAN箱覆蓋用戶數(shù)與規(guī)劃建筑物中的規(guī)劃用戶數(shù)求和得到區(qū)域用戶總數(shù)。

設備端口統(tǒng)計是指用戶在地圖上拉框選擇區(qū)域后，統(tǒng)計出BAN箱的寬帶和窄帶的端口數(shù)。主要方法：查詢該區(qū)域內所有BAN箱，查詢表BanDetails中占用的寬帶／窄帶的總端口數(shù)和已用端口數(shù)，分別將每個BAN箱寬帶／窄帶的總端口數(shù)和已用端口數(shù)求和，得到該區(qū)域內已有端口總數(shù)和已用端口總數(shù)，并從表PlanningBAN中查詢規(guī)劃端口數(shù)。

4.4 業(yè)務需求預測

業(yè)務需求預測的基本思想：選擇同類型的參照小區(qū)，輸入預測對象信息（包含預計住戶數(shù)和未來滿足月數(shù)）；從歷史數(shù)據(jù)記錄中統(tǒng)計出某段時間內該小區(qū)寬帶和窄帶的總實裝率（（已用端口數(shù)／容量）×100%）；查詢未來滿足月數(shù)對應的寬帶和窄帶的實裝率；計算未來滿足月數(shù)內的寬帶和窄帶端口占用數(shù)；將以上寬帶／窄帶端口占用數(shù)與寬帶／窄帶已用端口數(shù)相減得到未來該月數(shù)內所需寬帶／窄帶端口總數(shù)。

4.5 最佳光纖接入點選擇

最佳光纖接入點選擇框圖如圖8所示。

圖8 最佳光纖接入點選擇框圖Fig.8 The best fiber access point block diagram

5 系統(tǒng)應用效果

本系統(tǒng)采用北京超圖Super Map Objects 2008作為開發(fā)工具，SQL Server 2005作為數(shù)據(jù)庫平臺，開發(fā)環(huán)境采用Visual C＃.NET。系統(tǒng)實現(xiàn)如圖9所示。

圖9 系統(tǒng)實現(xiàn)圖Fig.9 Realization diagram of the system

經對南通市蘇源生產基地網(wǎng)絡分布作出調整，將該小區(qū)的ONU由原上聯(lián)至易家橋OLT改聯(lián)至曹公祠局OLT，調整后的OLT分布更為合理，各局OLT下屬用戶趨于平衡。調整上行OLT后的拓撲圖如圖10所示。

圖10 調整上行OLT后的拓撲圖Fig.10 Upward OLT analysis situs chart after adjusting

6 結論

（1）通過整合現(xiàn)有支撐系統(tǒng)的網(wǎng)絡資源數(shù)據(jù)，可提供較為全面準確的網(wǎng)絡設施現(xiàn)狀數(shù)據(jù)。

（2）利用GIS技術，可將網(wǎng)絡設施、用戶分布等信息全面直觀地展示于地圖上。

（3）可挖掘特定用戶群的業(yè)務發(fā)展數(shù)據(jù)，預測類似情形時的業(yè)務需求總量和增長速度。

（4）可根據(jù)局點覆蓋區(qū)域和設備富余情況，幫助設計人員選擇最佳光纖接入點和確定設備新建需求。

（5）系統(tǒng)提高了FTTx網(wǎng)絡建設的針對性，提升了FTTx接入規(guī)劃工作的效率和質量，節(jié)省了管理成本和建設資金的投入。

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