基于GIS的传输网资源“百度”地图应用探讨

2016-07-09杨以术

广东通信技术 2016年4期

［杨以术］

［杨以术］

摘要传输网规模庞大、结构复杂，如何做好其资源管理一直倍受业界关注。在厂家网管系统和现有综合资源管理系统的基础上，通过数据挖掘、地图建模，可在GIS上实现传输网资源的直观呈现、实时查询、规划仿真等功能，为传输网资源的高效管理提供了一种类“百度”地图应用的全新方法。

关键词：传输网资源 GIS

杨以术

南京邮电学院通信工程专业毕业，本科学历，通信工程师，任职于中国移动通信集团广东有限公司广州分公司，高级通信网络监控主管，主要负责通信网络监控及通信网综合资源管理工作。

1　研究背景

传输网是2G、TD、LTE、WLAN及驻地网等各类业务网的基础承载网，随着业务网的大规模发展，传输网的规模急剧壮大，网络结构日趋复杂，传输网资源管理面临前所未有的挑战。

首先，在支撑一线集家客等市场业务拓展和基站选址方面。目前未有直观的传输网资源呈现平台，供市场前端人员方便查询业务拓展区域的传输资源满足情况，存在业务拓展后不能及时开通的状况，影响了客户的感知。

其次，在支撑业务调度方面。目前是人工配置电路调度单，并通过共享EXCEL表格的方式对业务流向、端口配置、带宽配置进行资源管理（涉及约1000多个EXCEL表格），人员投入大，效率不高，且存在EXCEL文件丢失等资源管理的安全隐患。

最后，在支撑规划建设方面。目前未有系统能直观呈现管道、光缆、设备等各类传输网资源的容量状况，未有系统方法能对阶段性的业务需求进行传输网容量的需求预测和规划仿真。

为此，笔者结合工作实践，研究开发了一套基于GIS的传输网资源分析应用平台，致力于打造传输网资源的“百度”地图。

2　平台主要功能

该平台将深度挖掘和整合网络综合资源管理系统（下文简称综资系统）、厂家网管系统和工程建设支撑系统等的基础数据，主要有4个功能模块。

（1）传输汇聚带宽地图

①PTN/OTN汇聚带宽地图：根据主干纤芯剩余容量及PTN/OTN的带宽利用率，自动生成PTN/OTN汇聚带宽地图，直观展示PTN/OTN的带宽覆盖范围及新建基站的传输接入能力；

②GPON汇聚带宽地图：根据主干纤芯剩余容量及OLT设备的端口利用率，自动生成GPON汇聚带宽地图，直观展示GPON的带宽覆盖范围及新增集家客业务的传输接入能力；

（2）基础资源地图呈现

①无源资源的地图呈现

无源资源包括：传输汇聚机房、管道、光缆、光交接箱、ODF架、分光器等。该模块可在地图上直观展示上述资源的位置、总容量、剩余容量及利用率等信息，并提供表格导出等统计分析功能。

②有源资源的地图呈现

有源资源包括：接入设备（SDH、PTN）、骨干汇聚设备（SDH、PTN、OTN）、OLT及ONU设备等。该模块可提供以下两个功能：

③在地图上直观展示上述资源的分布信息，并给出各设备的总端口（带宽）容量、已配置端口（带宽）容量、剩余端口（带宽）容量以及利用率等信息，并提供表格导出等统计分析功能；

④可直观展示骨干汇聚设备（SDH、OTN、PTN、OLT）的端口、槽位信息，并提供表格导出等统计分析预警功能。

（3）业务调度支撑管理

①直观展示现网接入环、汇聚环、骨干环的拓扑信息；

②可根据网络拓扑、带宽需求、路由选择原则自动生成电路调度单；

③可根据需求核查单条或多条业务的带宽满足情况。

（4）需求预测分析管理

①单点分析：根据新增的业务需求点的位置及带宽需求，可分析传输网资源（主干纤芯、PTN/OTN带宽或GPON端口）是否满足接入需求；

②规划仿真：批量导入阶段性（如全年）的业务需求（含：业务需求点位置及带宽或端口需求），可批量分析传输网资源（主干纤芯、PTN/OTN带宽或GPON端口）的满足情况，并导出统计分析表格，实现规划仿真功能。

3　实施思路及关键技术

本平台基于GIS（地理信息系统）平台开发，采用B/S架构，可通过web方式进行访问和使用，同时支持PC、PAD、智能手机等各类终端。主要开发思路和关键技术如下。

3.1数据源获取及系统架构

通过综资系统的南向接口，获取相关资源数据；通过网管Corba接口（即北向接口）获取厂家网管相关网络拓扑及容量数据。然后在本平台上进行整合分析，输出相关功能模块。系统架构图如图1所示。

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图1　平台架构简图

3.2传输汇聚带宽地图建模技术

为直观呈现传输汇聚带宽的覆盖范围及密度，直观反映传输网络的接入能力，本平台创新性提出“传输汇聚带宽地图”的概念，将实际承载带宽的物理载体——主干光缆纤芯的容量和逻辑载体——网络设备的带宽利用率结合起来，利用GIS平台，构建传输汇聚带宽地图模型。模型算法如下。

以可承载PTN/OTN汇聚环或GPON业务的主干光缆（宽带光缆）表示覆盖范围（市区覆盖范围为主干光缆周边的1 km内，郊区为3 km内），同时，以PTN/OTN汇聚环带宽（或OLT的PON口，下同）及主干纤芯剩余容量来定义覆盖的密度，具体定义如表1所示。

表1　传输汇聚带宽地图建模算法

3.3综资系统和厂家网管系统的数据挖掘及融合呈现

本平台对综资系统的海量基础数据进行深度挖掘整合，可在地图上直观呈现各类无源及有源传输资源的位置、容量等信息，具体如下：

（1）无源资源方面（传输汇聚机房、管道、光缆、光交接箱、ODF架、分光器等）

传输汇聚机房方面，可在地图上展示各传输汇聚机房的位置，并关联工程建设信息支撑系统以及机房的空间资源、双路由情况、进出信息等，以机房属性的形式展现，并提供表格导出等统计功能；

管道、光缆、光交接箱等方面，可在地图上呈现指定道路的主干管道、指定机房之间的主干光缆的总容量、已使用容量及利用率等信息，并提供表格导出等统计分析功能。

（2）有源资源方面（SDH、PTN、OTN、OLT、ONU等）

通过南向接口获取综资系统中各有源设备的经纬度、网元名称、设备类型等信息，通过北向接口获取厂家网管系统中各有源设备的拓扑、端口、槽位、带宽配置等信息，然后在本平台上进行整合分析，在地图上进行直观呈现，并提供表格导出等统计分析功能。

3.4电路调度单自动生成算法

根据各类业务的流向及带宽需求，结合接入层、汇聚层、骨干层的网络拓扑信息、剩余端口及带宽容量现状，按照资源调度及使用原则，编制出电路调度单的自动生成算法。本平台可根据该算法自动生成电路调度单，实现业务调度的自动配单功能。

3.5规划仿真算法探讨

根据阶段性（如半年、全年）的业务接入需求，以及现网剩余容量（主干纤芯、设备端口、带宽等）状况，按照接入组网原则，拟定各接入点的初步接入方案，可模拟阶段性业务需求的规划仿真算法。以基站业务接入需求为例，阐述仿真算法如下：

（1）主干光缆纤芯资源需求预测仿真

首先，根据新建基站的经纬度，在GIS地图上将新建基站与主干光缆进行关联，按就近接入的原则选择接入的主干光缆。

其次，根据接入组网原则，2、3、4G基站均按组6点接入环，每接入环占用主干6芯，平均每个基站占用主干1芯计取，另外，还需考虑每条主干预留24芯作为中继纤芯使用，据此来判断主干纤芯的满足情况。

最后，匹配主干光缆的全生命周期状态，根据预测数据给出需加快建设或新增规划的项目。模拟预测案例如表2所示。

（2）汇聚带宽资源需求预测仿真

首先，根据基站接入的主干光缆，选择就近接入的汇聚环。

其次，根据组网原则，按每个环6个接入点，每个接入点120M带宽进行容量需求预测。

最后，匹配骨干汇聚环的全生命周期状态，根据预测数据给出需加快建设或新增规划的项目。模拟预测案例如表3所示。

4　研究成果及应用

目前，该平台已完成一阶段的开发，部分功能模块已投入使用，取得了良好的效果。列举几个典型的应用成果如下：

表2　基站业务接入主干纤芯需求规划仿真分析案例

表3　基站业务接入汇聚带宽需求规划仿真分析案例

（1）传输汇聚带宽地图应用

以下为自动建模生成的某运营商某区域的传输GPON汇聚带宽地图：

图2　某区域传输GPON汇聚带宽地图

上述汇聚带宽地图显示，该区域的GPON汇聚容量资源总体充裕（绿色），部分区域容量紧张（黄色）或缺乏（红色），东南侧部分区域未覆盖（无填充色）。汇聚带宽地图直观显示了GPON汇聚资源容量的情况，极大方便了市场营销等人员对区域传输网资源的了解，有效支撑了运营商的业务拓展。

（2）规划仿真应用

平台支持新建站点的批量导入和图形化显示功能，具体如图3所示。

导入新建站点后，平台可对传输现网汇聚资源的满足情况进行自动匹配，并给出具体的分析结果，该应用大大提高了网络规划的效率和准确性。具体如表4所示。

图3　某区域新建站点规划图

表4　规划仿真分析结果

5　总结及展望

该平台通过创新性的传输带宽地图建模算法，结合多系统间的大数据融合技术，打造出传输网资源管理的类“百度”地图应用，初步实现了传输网资源的直观呈现、实时查询及规划仿真等功能，为传输网资源的高效管理提供了一种新的方法。但是，传输管线、光交接箱端子、ODF端子等传输哑资源（即无源资源）仍存在数据更新不及时及数据准确性有待提高等难题，这也是平台后续需要进一步完善的方向。

参考文献

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