张海飞，曲豫宾，刘 全

（1.南通纺织职业技术学院信息系，江苏南通，226007；2.苏州大学计算机科学与技术学院，江苏苏州，215006）

FTTx［1］网络作为一种较好的宽带接入网解决方案在国内外已得到广泛的应用。对于日益发展起来的FTTx网络，国内外有关部门投入了大量人力、物力进行维护，但普遍感到不足的是管理成本高、效率低下，大规模FTTx网络建设与维护模式不相适应。因此，大规模FTTx网络建设下的网络稳定性、可靠性问题凸显，开发适应FTTx网络发展需求的“FTTx接入规划决策支撑系统”迫在眉睫。

本文提出了FTTx接入规划决策支撑系统的总体设计方案。在分析当前维护模式与大规模FTTx网络建设不相适应的基础上，利用GIS技术设计实现FTTx接入规划决策支撑系统。

1 现状分析

1.1 现有支撑系统

1.1.1 管线资源管理系统

管线资源管理系统负责其中光分配网（Optical Distribution Network，简称ODN［2］）的物理资源和逻辑资料管理，含光分路器［3］（Optical Branching Device，简称OBD）地理分布、端口占用列表、光纤光路连接等。

1.1.2 业务支撑系统

业务支撑系统负责光线路终端（Optical Line Terminal［4］，简称OLT）、光网络单元（Optical Network Unit［5］，简称ONU）的逻辑资料管理，含OLT与ONU对应关系、ONU端口占用等。

1.1.3 设备资源管理系统

设备资源管理系统主要负责OLT、ONU的物理资源管理，含机房平面、设备机架面板图等。

1.2 存在的主要问题

（1）FTTx网络规划所依赖的网络现状为信息分散保存，规划人员难以快速、准确、直观地获得网络的全貌（如各局点覆盖范围、OLT部署、ODN地理分布、OLT和OBD空闲端口情况等）。

（2）缺乏各地理区域下网络与用户分布及二者的结合匹配方面的规划辅助决策方法，不便于信息的整合和高效利用。

2 研究方法和目标

2.1 主要方法

2.1.1 信息整合

整合现有支撑系统的网络资源数据，进行综合分析，作为建设与规划的基础信息，提供较全面准确的网络设施现状数据。

2.1.2 图形展现

利用GIS技术，将网络设施、用户分布等全面直观在地图上进行展示，对相关数据进行综合分析，给网络规划提供有力的决策支持。

2.1.3 数据挖掘

挖掘特定用户群的业务发展数据，预测类似情形时的业务需求总量和增长速度。

2.2 主要目标

2.2.1 规划指导

分析现有支撑系统的网络关键数据，与城市功能区规划、用户位置分布等情况相结合，指导网络建设规划，确定建设启动时机。

2.2.2 业务预测

挖掘特定用户群的业务发展数据，预测类似情形时的业务需求总量和增长速度，为网络建设提供指导（确定设备扩容规模、最佳启动时机等）。

2.2.3 设计辅助

根据局点覆盖区域和设备富余情况，帮助设计人员选择最佳光纤接入点、确定设备新建需求。

3 系统设计

3.1 系统功能模块

基于以上分析，所设计的系统功能模块如图1所示。

图1 系统功能模块图Fig.1 System function module diagram

3.2 主要功能设计

3.2.1 网络现状分析

（1）设备分布及拓扑关系展示。在地图上显示各空间实体（局站、光交接箱、光分纤箱、综合信息箱）和网络设备（OLT、OBD、ONU）的地理分布，并显示连接关系。

（2）设备利用率分析及预警。按照指定条件查询相关设备，对设备利用率达到预警值的高亮显示。

（3）住户分布及设备情况分析。通过选择地图上某一区域，来查看到该区域的设备分布以及住户分布信息。

3.2.2 服务区域规划管理

（1）服务区查询。查询交接箱的服务区域范围。

（2）添加服务区。增加光交接箱后，与地图的指定方格区建立对应关系。

（3）调整服务区。在不同的交接箱之间调整方格区对应关系，其中服务区域定义：一个光交接箱提供接入服务的区域范围。将地图划分为若干方格区，将其与交接箱建立起对应关系。

3.2.3 城市规划信息管理

（1）城市建筑规划信息管理。对城市建筑规划信息进行录入和编辑。

（2）网络设备规划信息管理。对网络规划信息进行录入和编辑。

（3）规划住户与设备匹配关系。了解区域规划设备及现有设备容量，预计用户总量匹配情况。

3.2.4 业务需求预测分析

（1）分析住户业务增长规律。把综合信息箱视为小的接入局点，每月从业务支撑系统（Business Support System，简称BSS）中取出用户增长数。通过数据挖掘，确定不同区域下的电信业务渗透率、用户增长规律曲线。

（2）业务需求预测。对于某区域下的新建住宅区，参考同类型区域下已有住宅的情况，预测业务需求和增长速度。

3.2.5 工程辅助设计

对于新建的住宅区，在选定设备厂商、指定地理位置后，系统依据服务区规划，给出可供接入的光交接箱，同时对相应的OBD及OBD上行的OLT可用端口情况进行分析，以提供工程辅助设计。

3.3 软件体系结构设计

系统软件体系结构采用3层C／S结构，其体系结构图如图2所示。

图2 软件体系结构图Fig.2 Software architecture diagram

3.4 数据库设计

3.4.1 系统对象

3.4.1.1 FTTx网络空间实体

（1）基础网络设施。①局站：在通信管线网的拓扑结构中，局站是作为光缆和管道的源或目的点而设计的。②BAN箱［6］：BAN箱是一种多功能的多媒体网络接入设备，一般安装在小区楼道内。③光交接箱：光缆交接箱是一种为主干层光缆、配线层光缆提供光缆成端、跳接的交接设备。光缆引入光缆交接箱后，经固定、端接、配纤后，使用跳纤将主干层光缆和配线层光缆连通。④光分纤箱：光分纤箱是用于室外、楼道内或室内连接主干光缆与配线光缆的接口设备（可包含光分路器）。

（2）其他设施。①服务区域：指各局站、光交接点提供电信接入服务的用户分布区域范围，一般以道路、河流等自然分界物为界。一个光交接点只从属于单个局站，局站下所有光交接箱的服务区域构成局站服务区域，位于某个光交接箱服务区域内的用户一般由其提供接入服务。②规划建筑物：指规划人员录入或者编辑的城市建筑规划信息。③服务区域划分网格：将服务区域按网格划分，建立每个网格和交接箱之间的对应关系。3.4.1.2 系统对象识别

系统对象识别可以通过寻找系统域描述和需求描述中的名词来进行。从前面的描述中可以找到的名词有局站、BAN箱、光交接箱、光分纤箱等对象。它们有与该对象相关的身份和行为，可作为候选系统对象。同时，根据系统设计需要，将局站、BAN箱、光交接箱、光分纤箱、规划建筑物、服务区域划分网格等6个实体作为系统空间对象。

3.4.2 实体数据存储

3.4.2.1 空间数据组织

光纤网络资源实体一般包括两大类型的数据，即空间数据和属性数据。空间数据表征实体的空间位置信息，如该系统中局点的位置分布情况；而属性数据则表示实体的其它属性特征信息，如系统中局点的类型、名称、地址、类别等。

3.4.2.2 实体数据关联

在目前工作中，对现有设施的属性信息管理有比较完善的管理系统和完备的命名规范；同时，不同的业务需求对属性或空间数据侧重点不一，有些主要关注属性信息，而有些则相反。因此为方便与其它管理信息系统进行接口，并为适应业务需要而保证系统性能，将属性信息与空间信息存储在同一数据库的不同的数据表内，通过每个地物的唯一标识码，在两个表内进行相互检索。

3.4.3 属性数据表

3.4.3.1 空间对象的属性数据

系统关于局站、BAN箱、光交接箱、光分纤箱、规划建筑物信息、服务区划分网格等空间对象的属性数据表结构如图3所示。空间对象的属性数据表中除了规划建筑物信息和服务区划分网格数据外，其余数据均从管线资源管理系统数据库服务器中导出。为了使系统批量导入数据不出错，在设计需要导入数据的属性数据表时未设置外键。

图3 空间对象的属性数据表结构Fig.3 Attribute data table structure of spatial objects

3.4.3.2 网络设备的属性数据

网络设备不属于空间实体，它们是包含于空间实体的网络设备，在系统中没有地理坐标。系统用OLT、OBD、ONU属性数据来表示网络设备的信息（网络设备的属性数据来自于EPON［7］），作为支撑系统数据库。

3.4.3.3 网络设备连接关系的属性数据

网络设备连接关系的属性数据用以表示网络设备OLT、OBD、ONU间的拓扑关系。例如：表Rela＿OLTTo OBD表示OLT端口所连接的OBD设备；表Rela＿ONUtoOBD表示ONU设备所连接的OBD端口。网络设备连接关系表结构如图4所示。

图4 网络设备连接关系表结构Fig.4 Connection relation table structure of network equipments

3.4.3.4 网络设备归属的属性数据

网络设备连接关系表结构中，表Rela＿ONUToBan表示ONU设备所归属的BAN箱；表Rela＿IADToOnu表示IAD［8］板卡所归属的ONU设备。

3.4.3.5 其它属性数据

为了对端口使用情况进行统计，还需要定义反映端口当前实际占用以及历史变化情况的表PotsStatistics。表PotsStatistics数据来自于业务支撑系统，导入时加日期以示区别。端口使用统计表结构如图5所示。

图5 端口使用统计表结构Fig.5 Ports usage statistics table structure

3.4.4 图层的划分

图形数据包括市区地图和网络实体图。其中基础地理要素为桥梁、单位、乡镇、城市绿化、道路中线、主干道路、城市建筑、河流和规划建筑物；网络资源要素为局站点位、光交接箱点位、光分纤箱点位、BAN箱点位和BAN箱规划信息点位分布，其空间数据的分层显示如图6所示。

图6 空间数据的分层显示Fig.6 Hierarchical display of spatial data

4 关键技术设计

4.1 空间实体和网络实体拓扑显示

实现空间实体拓扑关系显示的基本步骤是：从表示网络设备连接关系的属性数据表Rela＿OLTTo OBD中找出与OLT连接的OBD；从空间对象的属性数据表Board Details、JJX＿Optical－Details中查询所属局站和交接箱的位置信息。实现网络实体拓扑关系显示的基本步骤是：从数据表Rela＿OLTToOBD找出与OLT连接的OBD；从属性数据表OBD、OLT中查询网络设备的详细信息；从Rela＿ONUtoOBD找出连接到OBD的ONU，统计出ONU数量。如南通城港中兴OLT0001网络实体拓扑显示图如图7所示。

图7 网络实体拓扑显示图Fig.7 Topological diagram of network entities

4.2 设备利用率分析及预警

设备利用率分析及预警是指用户选择某个区域或按照查询条件查询某空间实体或网络实体的端口利用率情况。主要方法：查询所选的空间实体或者网络实体；在对应的空间对象的属性数据表中查询该空间实体或者网络实体的已用端口数和容量，利用率为（已用端口数／容量）×100%，并与设置的预警值对比，如果超过该值，则以红色标注。

4.3 区域住户数和设备端口统计

区域住户数统计是指用户在地图上拉框选择区域后，统计出总的住户数。主要方法：查询该区域内的所有BAN箱，根据空间对象的属性数据表BanDetails中占用的端口数，统计出BAN箱覆盖用户数，在表PlanningBuilding中查询规划用户数，将BAN箱覆盖用户数与规划建筑物中的规划用户数求和得到区域用户总数。

设备端口统计是指用户在地图上拉框选择区域后，统计出BAN箱的宽带和窄带的端口数。主要方法：查询该区域内所有BAN箱，查询表BanDetails中占用的宽带／窄带的总端口数和已用端口数，分别将每个BAN箱宽带／窄带的总端口数和已用端口数求和，得到该区域内已有端口总数和已用端口总数，并从表PlanningBAN中查询规划端口数。

4.4 业务需求预测

业务需求预测的基本思想：选择同类型的参照小区，输入预测对象信息（包含预计住户数和未来满足月数）；从历史数据记录中统计出某段时间内该小区宽带和窄带的总实装率（（已用端口数／容量）×100%）；查询未来满足月数对应的宽带和窄带的实装率；计算未来满足月数内的宽带和窄带端口占用数；将以上宽带／窄带端口占用数与宽带／窄带已用端口数相减得到未来该月数内所需宽带／窄带端口总数。

4.5 最佳光纤接入点选择

最佳光纤接入点选择框图如图8所示。

图8 最佳光纤接入点选择框图Fig.8 The best fiber access point block diagram

5 系统应用效果

本系统采用北京超图Super Map Objects 2008作为开发工具，SQL Server 2005作为数据库平台，开发环境采用Visual C＃.NET。系统实现如图9所示。

图9 系统实现图Fig.9 Realization diagram of the system

经对南通市苏源生产基地网络分布作出调整，将该小区的ONU由原上联至易家桥OLT改联至曹公祠局OLT，调整后的OLT分布更为合理，各局OLT下属用户趋于平衡。调整上行OLT后的拓扑图如图10所示。

图10 调整上行OLT后的拓扑图Fig.10 Upward OLT analysis situs chart after adjusting

6 结论

（1）通过整合现有支撑系统的网络资源数据，可提供较为全面准确的网络设施现状数据。

（2）利用GIS技术，可将网络设施、用户分布等信息全面直观地展示于地图上。

（3）可挖掘特定用户群的业务发展数据，预测类似情形时的业务需求总量和增长速度。

（4）可根据局点覆盖区域和设备富余情况，帮助设计人员选择最佳光纤接入点和确定设备新建需求。

（5）系统提高了FTTx网络建设的针对性，提升了FTTx接入规划工作的效率和质量，节省了管理成本和建设资金的投入。

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