中國(guó)電信廣州研究院|任艷 歐月華

智能光分配網(wǎng)絡(luò)中電子標(biāo)簽技術(shù)的探究

中國(guó)電信廣州研究院|任艷 歐月華

智能光分配網(wǎng)絡(luò)電子標(biāo)簽的實(shí)現(xiàn)方案多種多樣，還需要捆綁同一廠商的智能化ODN設(shè)施，未形成產(chǎn)業(yè)化，這給運(yùn)行維護(hù)帶來一定難度，因此，需要盡快將電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)化，降低建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

隨著“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的大力實(shí)施，光纖到戶規(guī)模建設(shè)，基于銅纜的寬帶技術(shù)已經(jīng)不能滿足用戶需求，光分配網(wǎng)絡(luò)變得越來越龐大，越來越復(fù)雜。

接入網(wǎng)光纖紙質(zhì)標(biāo)簽管理問題眾多

光分配網(wǎng)絡(luò)具有無源的特性，相對(duì)于銅纜技術(shù)，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(zhì)標(biāo)簽管理，存在問題眾多。

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

業(yè)務(wù)開通校驗(yàn)無：施工人員在業(yè)務(wù)開通過程中，光纖端口的查找、光纖端口的連接、紙質(zhì)標(biāo)簽的制作和標(biāo)記、資源的錄入等工作均無校驗(yàn)過程，很難保證準(zhǔn)確性，返工率高，同時(shí)很可能導(dǎo)致資源數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，事后也很難排查。

業(yè)務(wù)開通時(shí)間長(zhǎng)：資源數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確導(dǎo)致業(yè)務(wù)開放平臺(tái)很難進(jìn)行自動(dòng)路由計(jì)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(shí)退單，導(dǎo)致二次上門，使業(yè)務(wù)開通時(shí)間無法保證，人工成本提高。

光纖資源浪費(fèi)多：資源數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確導(dǎo)致大量端口無法開通業(yè)務(wù)，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(hù)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(cuò)。

因此，需要構(gòu)建一個(gè)新的接入網(wǎng)光纖管理體系，滿足大規(guī)模光網(wǎng)建設(shè)后面臨的光纖管理需求，實(shí)現(xiàn)無源設(shè)施的可管理、快速業(yè)務(wù)開通且自動(dòng)校驗(yàn)、光纖資源的自動(dòng)錄入和管理、充分利用光纖資源等。

采用電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)智能光纖管理

智能ODN解決方案采用電子標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)調(diào)度和快速提供服務(wù)。智能ODN還可以提供光纖網(wǎng)絡(luò)端到端的視圖，從而支持遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和定位故障等。

智能ODN系統(tǒng)包括下面幾個(gè)模塊。

電子標(biāo)簽：可以采用接觸式ID標(biāo)簽或非接觸式ID標(biāo)簽（如RFID），這些標(biāo)簽是用來識(shí)別和連接光纖。電子標(biāo)簽提供了惟一的標(biāo)識(shí)信息，包括惟一的序列號(hào)、廠商、在光分路器或者是光纜中的位置等。電子標(biāo)簽把ODN基礎(chǔ)設(shè)施如ODF、OCC等轉(zhuǎn)化為智能設(shè)施，可以遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視。

智能化ODN設(shè)施：在傳統(tǒng)ODN設(shè)施的基礎(chǔ)上，增加主控和端口的監(jiān)控能力，實(shí)現(xiàn)標(biāo)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(shè)施是有源的，在機(jī)房環(huán)境中可長(zhǎng)時(shí)供電狀態(tài)，在室外環(huán)境或者供電不便的場(chǎng)景可由智能便攜工具在施工時(shí)向其短時(shí)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(hù)，減少紙質(zhì)工單的使用，減少人工錯(cuò)誤，并提高工作效率、減少施工時(shí)間，同時(shí)施工人員也可以通過智能管理終端獲得每個(gè)光纖端口和連接的詳細(xì)信息、路由和維護(hù)歷史等，輔助施工。智能管理終端的北向接口與OSS系統(tǒng)對(duì)接，包括資源管理系統(tǒng)和裝維調(diào)度系統(tǒng)等。

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

智能ODN網(wǎng)管及北向接口：智能ODN網(wǎng)管對(duì)智能ODN設(shè)施進(jìn)行管理，并實(shí)現(xiàn)配置管理、故障管理、安全管理、拓?fù)涔芾怼⑾到y(tǒng)管理等功能。智能ODN網(wǎng)管的北向接口和OSS系統(tǒng)對(duì)接，包括資源管理系統(tǒng)、裝維調(diào)度系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)以及在線預(yù)處理系統(tǒng)等。

本文重點(diǎn)研究電子標(biāo)簽技術(shù)。

電子標(biāo)簽形態(tài)多種多樣

電子標(biāo)簽技術(shù)是智能ODN的核心技術(shù)，目前實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和產(chǎn)品形態(tài)多種多樣。在實(shí)現(xiàn)技術(shù)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(chǎn)品形態(tài)有框套式、光纜式、內(nèi)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(jī)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(nèi)嵌式：由于光纖連接器可用壽命至少是25年，而電子標(biāo)簽無法保證，如采用內(nèi)嵌式，將來可能需要中斷業(yè)務(wù)更換，因此內(nèi)嵌式不適合在智能ODN系統(tǒng)中使用。

電子標(biāo)簽的不規(guī)范和多樣化導(dǎo)致成本一直無法降低，并帶來運(yùn)營(yíng)商施工和運(yùn)營(yíng)不便，運(yùn)營(yíng)成本也居高不下，因此亟需規(guī)范電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)化包括功能和性能的規(guī)范化、編碼的統(tǒng)一、實(shí)現(xiàn)技術(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化。

電子標(biāo)簽的基本要求

電子標(biāo)簽通過結(jié)構(gòu)固定件固定在光纖活動(dòng)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(biāo)簽在光纖連接器上的固定方式

電子標(biāo)簽技術(shù)輔助實(shí)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(biāo)簽載體上增加電子標(biāo)簽后不能影響載體本身的光學(xué)性能、可靠性等。另外，電子標(biāo)簽智能功能和性能包括以下兩個(gè)方面。

智能功能：存儲(chǔ)編碼信息、標(biāo)簽讀寫等。

智能性能：電子標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)械性能，包括結(jié)構(gòu)固定件保持力、結(jié)構(gòu)固定件重復(fù)開啟次數(shù)等。

電子標(biāo)簽主要有兩種實(shí)現(xiàn)技術(shù)

按照電子標(biāo)簽的讀取方式分類，電子標(biāo)簽的實(shí)現(xiàn)技術(shù)可分為接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽。

接觸式電子標(biāo)簽

接觸式電子標(biāo)簽也稱為eID，是通過引腳的接觸實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽信息的讀寫，常見的接觸式電子標(biāo)簽產(chǎn)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(biāo)簽的體積較小，因此通常采用2個(gè)或者4個(gè)引腳的方式，推薦采用基于一線寄存器的2引腳電子標(biāo)簽，這種標(biāo)簽具有如下優(yōu)點(diǎn)。

可靠性高：只要2個(gè)觸點(diǎn)接觸即可，可能出錯(cuò)的點(diǎn)比較少，可靠性大幅提高。

兼容性強(qiáng)：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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：觸點(diǎn)少而帶來外圍結(jié)構(gòu)的大幅簡(jiǎn)化，減小整體體積的同時(shí)進(jìn)一步提高了可靠性。

基于一線寄存器的2個(gè)引腳的接觸式電子標(biāo)簽讀寫互通簡(jiǎn)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(yīng)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(yīng)在-40攝氏度～85攝氏度。

圖2 2個(gè)引腳的接觸式電子標(biāo)簽示意圖

非接觸式電子標(biāo)簽

非接觸式電子標(biāo)簽可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫信息，不需要機(jī)械或光學(xué)接觸，主要由存儲(chǔ)集成電路芯片和收發(fā)天線構(gòu)成。常見的非接觸式電子標(biāo)簽產(chǎn)品有：身份證、火車票、工卡等，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有ISO/IEC 14443A/B、IEC15693等。

非接觸式電子標(biāo)簽通常采用遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的芯片，產(chǎn)業(yè)化較好，讀寫互操作容易實(shí)現(xiàn)，參數(shù)滿足如下要求：支持標(biāo)準(zhǔn)上，應(yīng)符合ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)；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(biāo)簽的比較分析

接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽的比較分析如表1所示。

接觸式和非接觸式電子標(biāo)簽各有優(yōu)缺點(diǎn)，都能滿足智能ODN的需求，但對(duì)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(biāo)簽。

電子標(biāo)簽的編碼信息十分關(guān)鍵

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

同時(shí)考慮到電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)空間以及讀寫時(shí)間，標(biāo)簽編碼定義的最大總長(zhǎng)度為1024比特，而對(duì)于非接觸式電子標(biāo)簽，讀取的長(zhǎng)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(biāo)簽的編碼信息中包含的信息主要有以下幾種。

產(chǎn)品類型：標(biāo)識(shí)電子標(biāo)簽載體的類型，包括雙端標(biāo)簽跳纖、單端標(biāo)簽跳纖、跳纜、光分路器等。

輸入/輸出字段：標(biāo)識(shí)電子標(biāo)簽載體的輸入端或輸出端。

編號(hào)：標(biāo)號(hào)包含兩個(gè)部分，即廠商標(biāo)識(shí)和序列號(hào)，電子標(biāo)簽配對(duì)時(shí)兩個(gè)部分都要相同。廠商標(biāo)識(shí)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(hào)由廠商生成并保證其惟一性。

端口序號(hào)：對(duì)于多端口的電子標(biāo)簽載體，標(biāo)識(shí)光纖在載體中所對(duì)應(yīng)的端口號(hào)，是從1開始編號(hào)。

輸入端口數(shù)：對(duì)于多輸入端口的電子標(biāo)簽載體，標(biāo)識(shí)輸入端口數(shù)量，而單端口電子標(biāo)簽載體輸入端口數(shù)量為1。

輸出端口數(shù)：對(duì)于多輸出端口的電子標(biāo)簽載體，標(biāo)識(shí)輸出端口數(shù)量，而單端口電子標(biāo)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(biāo)簽的比較

小結(jié)

總體而言，面對(duì)接入網(wǎng)成海量態(tài)勢(shì)發(fā)展的光纖，采用電子標(biāo)簽的智能ODN可以實(shí)現(xiàn)以下好處：簡(jiǎn)單、高效、準(zhǔn)確地管理資源；準(zhǔn)確、快速地提供服務(wù)；不中斷業(yè)務(wù)地快速定位和修復(fù)故障；保證光纖網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠。

核心的電子標(biāo)簽技術(shù)已逐漸成熟，但是，由于電子標(biāo)簽的實(shí)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(shè)施使用，未形成產(chǎn)業(yè)化，給運(yùn)行維護(hù)帶來一定的難度，因此，還需要盡快進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，降低建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本。