中國電信廣州研究院|任艷 歐月華

智能光分配網(wǎng)絡中電子標簽技術的探究

中國電信廣州研究院|任艷 歐月華

智能光分配網(wǎng)絡電子標簽的實現(xiàn)方案多種多樣，還需要捆綁同一廠商的智能化ODN設施，未形成產業(yè)化，這給運行維護帶來一定難度，因此，需要盡快將電子標簽標準化，降低建設成本和運營成本，促進產業(yè)鏈發(fā)展。

隨著“寬帶中國”戰(zhàn)略的大力實施，光纖到戶規(guī)模建設，基于銅纜的寬帶技術已經不能滿足用戶需求，光分配網(wǎng)絡變得越來越龐大，越來越復雜。

接入網(wǎng)光纖紙質標簽管理問題眾多

光分配網(wǎng)絡具有無源的特性，相對于銅纜技術，故障大幅度降低，但是管理上存在很多困難，尤其是仍通過紙質標簽管理，存在問題眾多。

無源設施管理難：無源設施無法進行遠程管理，比如光纖的端口連接狀態(tài)、設施端口的狀態(tài)、設施的狀態(tài)等均無法讀取和管理。

業(yè)務開通校驗無：施工人員在業(yè)務開通過程中，光纖端口的查找、光纖端口的連接、紙質標簽的制作和標記、資源的錄入等工作均無校驗過程，很難保證準確性，返工率高，同時很可能導致資源數(shù)據(jù)的錯誤，事后也很難排查。

業(yè)務開通時間長：資源數(shù)據(jù)的不準確導致業(yè)務開放平臺很難進行自動路由計算，通常需要先排查資源情況，然后再分配光纖路由，或者派單無法執(zhí)行時退單，導致二次上門，使業(yè)務開通時間無法保證，人工成本提高。

光纖資源浪費多：資源數(shù)據(jù)的不準確導致大量端口無法開通業(yè)務，只能閑置，光纖資源無法有效利用。

人工管理成本高：在光纖資源的錄入、管理、維護等階段，需要大量的人工操作，例如資源的錄入、線路的巡檢等，工作量大、效率低，且容易出錯。

因此，需要構建一個新的接入網(wǎng)光纖管理體系，滿足大規(guī)模光網(wǎng)建設后面臨的光纖管理需求，實現(xiàn)無源設施的可管理、快速業(yè)務開通且自動校驗、光纖資源的自動錄入和管理、充分利用光纖資源等。

采用電子標簽實現(xiàn)智能光纖管理

智能ODN解決方案采用電子標簽可以實現(xiàn)自動采集與同步光纖連接的資源數(shù)據(jù)，精確管理和控制光纖連接，支持自動調度和快速提供服務。智能ODN還可以提供光纖網(wǎng)絡端到端的視圖，從而支持遠程自動化監(jiān)測、檢測和定位故障等。

智能ODN系統(tǒng)包括下面幾個模塊。

電子標簽：可以采用接觸式ID標簽或非接觸式ID標簽（如RFID），這些標簽是用來識別和連接光纖。電子標簽提供了惟一的標識信息，包括惟一的序列號、廠商、在光分路器或者是光纜中的位置等。電子標簽把ODN基礎設施如ODF、OCC等轉化為智能設施，可以遠程控制和監(jiān)視。

智能化ODN設施：在傳統(tǒng)ODN設施的基礎上，增加主控和端口的監(jiān)控能力，實現(xiàn)標簽信息采集、端口狀態(tài)監(jiān)控以及端口定位指引等功能。智能化ODN設施是有源的，在機房環(huán)境中可長時供電狀態(tài)，在室外環(huán)境或者供電不便的場景可由智能便攜工具在施工時向其短時供電。

智能管理終端及北向接口：在施工中，智能管理終端可以輔助安裝和維護，減少紙質工單的使用，減少人工錯誤，并提高工作效率、減少施工時間，同時施工人員也可以通過智能管理終端獲得每個光纖端口和連接的詳細信息、路由和維護歷史等，輔助施工。智能管理終端的北向接口與OSS系統(tǒng)對接，包括資源管理系統(tǒng)和裝維調度系統(tǒng)等。

智能便攜工具：智能化的ODN設施無需實時供電，在施工中，通過智能便攜工具為智能化的ODN設施提供電源，并支持智能化ODN設施和智能管理終端之間通信轉發(fā)功能。

智能ODN網(wǎng)管及北向接口：智能ODN網(wǎng)管對智能ODN設施進行管理，并實現(xiàn)配置管理、故障管理、安全管理、拓撲管理、系統(tǒng)管理等功能。智能ODN網(wǎng)管的北向接口和OSS系統(tǒng)對接，包括資源管理系統(tǒng)、裝維調度系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)以及在線預處理系統(tǒng)等。

本文重點研究電子標簽技術。

電子標簽形態(tài)多種多樣

電子標簽技術是智能ODN的核心技術，目前實現(xiàn)的技術和產品形態(tài)多種多樣。在實現(xiàn)技術中有接觸式：一線寄存器、I2C，還有非接觸式：IEC15693 13.56M（采用TI、飛利浦、Broadcom的芯片等）。

產品形態(tài)有框套式、光纜式、內嵌式等幾種。

框套式：2引腳金手指方式、4引腳金手指方式、2引腳彈簧片方式、4引腳彈簧片方式、耳機插孔式等。

光纜式：2引腳金手指方式、2引腳彈簧片方式、TF卡方式、micro USB方式、mini USB方式、插針方式等。

內嵌式：由于光纖連接器可用壽命至少是25年，而電子標簽無法保證，如采用內嵌式，將來可能需要中斷業(yè)務更換，因此內嵌式不適合在智能ODN系統(tǒng)中使用。

電子標簽的不規(guī)范和多樣化導致成本一直無法降低，并帶來運營商施工和運營不便，運營成本也居高不下，因此亟需規(guī)范電子標簽。電子標簽的標準化包括功能和性能的規(guī)范化、編碼的統(tǒng)一、實現(xiàn)技術和結構尺寸的標準化。

電子標簽的基本要求

電子標簽通過結構固定件固定在光纖活動連接器的插頭上，固定方式有兩種，分別是固定在連接器的框套上和光纜上，稱為框套式和光纜式，示意圖如圖1所示。

圖1 電子標簽在光纖連接器上的固定方式

電子標簽技術輔助實現(xiàn)光纖的智能管理，ODN的核心功能還是光纖的連接，因此在光纖/光纜/光分路器等電子標簽載體上增加電子標簽后不能影響載體本身的光學性能、可靠性等。另外，電子標簽智能功能和性能包括以下兩個方面。

智能功能：存儲編碼信息、標簽讀寫等。

智能性能：電子標簽讀取性能，包括讀取速度、成功率、正確率、讀取次數(shù)、寫入次數(shù)等；電子標準電子元件的可靠性，包括接觸式鹽霧性能、非接觸式增加電磁干擾性能、電磁兼容性等；智能連接器整體的機械性能，包括結構固定件保持力、結構固定件重復開啟次數(shù)等。

電子標簽主要有兩種實現(xiàn)技術

按照電子標簽的讀取方式分類，電子標簽的實現(xiàn)技術可分為接觸式和非接觸式電子標簽。

接觸式電子標簽

接觸式電子標簽也稱為eID，是通過引腳的接觸實現(xiàn)標簽信息的讀寫，常見的接觸式電子標簽產品有：USB-Key、SIM卡、電話IC卡、銀行IC卡等。

在智能ODN中，由于電子標簽的體積較小，因此通常采用2個或者4個引腳的方式，推薦采用基于一線寄存器的2引腳電子標簽，這種標簽具有如下優(yōu)點。

可靠性高：只要2個觸點接觸即可，可能出錯的點比較少，可靠性大幅提高。

兼容性強：體積小使得2腳芯片即可用于SC、FC等普通密度連接器上又可用于LC、MU等高密連接器上。

外圍結構簡單：觸點少而帶來外圍結構的大幅簡化，減小整體體積的同時進一步提高了可靠性。

基于一線寄存器的2個引腳的接觸式電子標簽讀寫互通簡單，可采用如圖2所示的引腳順序，參數(shù)滿足如下要求：引腳定義上，應引腳1接地，引腳2數(shù)據(jù)；電壓方面，要求在2.8～5.25V；讀取速率上，滿足最高125kbit/s，協(xié)議要求須為一線寄存器（1-wire）；工作溫度應在-40攝氏度～85攝氏度。

圖2 2個引腳的接觸式電子標簽示意圖

非接觸式電子標簽

非接觸式電子標簽可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫信息，不需要機械或光學接觸，主要由存儲集成電路芯片和收發(fā)天線構成。常見的非接觸式電子標簽產品有：身份證、火車票、工卡等，相關標準有ISO/IEC 14443A/B、IEC15693等。

非接觸式電子標簽通常采用遵循國際標準的芯片，產業(yè)化較好，讀寫互操作容易實現(xiàn)，參數(shù)滿足如下要求：支持標準上，應符合ISO/IEC 15693標準；載波頻率在13.56MHz±7 kHz；最大工作距離不小于5毫米；功率>40mW；工作溫度在-40攝氏度～85攝氏度。

接觸式和非接觸式電子標簽的比較分析

接觸式和非接觸式電子標簽的比較分析如表1所示。

接觸式和非接觸式電子標簽各有優(yōu)缺點，都能滿足智能ODN的需求，但對于需要便攜工具供電的智能ODN而言，由于RFID的功耗是eID的幾倍，因此，主要選擇接觸式電子標簽。

電子標簽的編碼信息十分關鍵

電子標簽的編碼作為每個光纖連接器或者光纜的惟一標識，存儲在電子標簽中，為保證互通和部署，應采用統(tǒng)一的格式，并且同時兼容不同方式，包括接觸式和非接觸式。

同時考慮到電子標簽的存儲空間以及讀寫時間，標簽編碼定義的最大總長度為1024比特，而對于非接觸式電子標簽，讀取的長度越大端口功耗越大，因此，可以僅讀取前256比特的信息。

電子標簽的編碼信息中包含的信息主要有以下幾種。

產品類型：標識電子標簽載體的類型，包括雙端標簽跳纖、單端標簽跳纖、跳纜、光分路器等。

輸入/輸出字段：標識電子標簽載體的輸入端或輸出端。

編號：標號包含兩個部分，即廠商標識和序列號，電子標簽配對時兩個部分都要相同。廠商標識采用SNMP協(xié)議中規(guī)定的OID，即企業(yè)代碼，是由Internet Assigned Numbers Authority(IANA)組織統(tǒng)一管理，序列號由廠商生成并保證其惟一性。

端口序號：對于多端口的電子標簽載體，標識光纖在載體中所對應的端口號，是從1開始編號。

輸入端口數(shù)：對于多輸入端口的電子標簽載體，標識輸入端口數(shù)量，而單端口電子標簽載體輸入端口數(shù)量為1。

輸出端口數(shù)：對于多輸出端口的電子標簽載體，標識輸出端口數(shù)量，而單端口電子標簽載體輸出端口數(shù)量為1。

表1 接觸式和非接觸式電子標簽的比較

小結

總體而言，面對接入網(wǎng)成海量態(tài)勢發(fā)展的光纖，采用電子標簽的智能ODN可以實現(xiàn)以下好處：簡單、高效、準確地管理資源；準確、快速地提供服務；不中斷業(yè)務地快速定位和修復故障；保證光纖網(wǎng)絡穩(wěn)定、可靠。

核心的電子標簽技術已逐漸成熟，但是，由于電子標簽的實現(xiàn)方案多種多樣，目前還需要捆綁同一廠商的智能化ODN設施使用，未形成產業(yè)化，給運行維護帶來一定的難度，因此，還需要盡快進行標準化，促進產業(yè)鏈發(fā)展，降低建設成本和運營成本。