［楊以術(shù)］

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基于GIS的傳輸網(wǎng)資源“百度”地圖應(yīng)用探討

［楊以術(shù)］

摘要傳輸網(wǎng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如何做好其資源管理一直倍受業(yè)界關(guān)注。在廠家網(wǎng)管系統(tǒng)和現(xiàn)有綜合資源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、地圖建模，可在GIS上實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)資源的直觀呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)查詢(xún)、規(guī)劃仿真等功能，為傳輸網(wǎng)資源的高效管理提供了一種類(lèi)“百度”地圖應(yīng)用的全新方法。

關(guān)鍵詞：傳輸網(wǎng) 資源 GIS

楊以術(shù)

南京郵電學(xué)院通信工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，本科學(xué)歷，通信工程師，任職于中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司廣州分公司，高級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控主管，主要負(fù)責(zé)通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及通信網(wǎng)綜合資源管理工作。

1　研究背景

傳輸網(wǎng)是2G、TD、LTE、WLAN及駐地網(wǎng)等各類(lèi)業(yè)務(wù)網(wǎng)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)，隨著業(yè)務(wù)網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展，傳輸網(wǎng)的規(guī)模急劇壯大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，傳輸網(wǎng)資源管理面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

首先，在支撐一線集家客等市場(chǎng)業(yè)務(wù)拓展和基站選址方面。目前未有直觀的傳輸網(wǎng)資源呈現(xiàn)平臺(tái)，供市場(chǎng)前端人員方便查詢(xún)業(yè)務(wù)拓展區(qū)域的傳輸資源滿(mǎn)足情況，存在業(yè)務(wù)拓展后不能及時(shí)開(kāi)通的狀況，影響了客戶(hù)的感知。

其次，在支撐業(yè)務(wù)調(diào)度方面。目前是人工配置電路調(diào)度單，并通過(guò)共享EXCEL表格的方式對(duì)業(yè)務(wù)流向、端口配置、帶寬配置進(jìn)行資源管理（涉及約1000多個(gè)EXCEL表格），人員投入大，效率不高，且存在EXCEL文件丟失等資源管理的安全隱患。

最后，在支撐規(guī)劃建設(shè)方面。目前未有系統(tǒng)能直觀呈現(xiàn)管道、光纜、設(shè)備等各類(lèi)傳輸網(wǎng)資源的容量狀況，未有系統(tǒng)方法能對(duì)階段性的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行傳輸網(wǎng)容量的需求預(yù)測(cè)和規(guī)劃仿真。

為此，筆者結(jié)合工作實(shí)踐，研究開(kāi)發(fā)了一套基于GIS的傳輸網(wǎng)資源分析應(yīng)用平臺(tái)，致力于打造傳輸網(wǎng)資源的“百度”地圖。

2　平臺(tái)主要功能

該平臺(tái)將深度挖掘和整合網(wǎng)絡(luò)綜合資源管理系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱(chēng)綜資系統(tǒng)）、廠家網(wǎng)管系統(tǒng)和工程建設(shè)支撐系統(tǒng)等的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要有4個(gè)功能模塊。

（1）傳輸匯聚帶寬地圖

①PTN/OTN匯聚帶寬地圖：根據(jù)主干纖芯剩余容量及PTN/OTN的帶寬利用率，自動(dòng)生成PTN/OTN匯聚帶寬地圖，直觀展示PTN/OTN的帶寬覆蓋范圍及新建基站的傳輸接入能力；

②GPON匯聚帶寬地圖：根據(jù)主干纖芯剩余容量及OLT設(shè)備的端口利用率，自動(dòng)生成GPON匯聚帶寬地圖，直觀展示GPON的帶寬覆蓋范圍及新增集家客業(yè)務(wù)的傳輸接入能力；

（2）基礎(chǔ)資源地圖呈現(xiàn)

①無(wú)源資源的地圖呈現(xiàn)

無(wú)源資源包括：傳輸匯聚機(jī)房、管道、光纜、光交接箱、ODF架、分光器等。該模塊可在地圖上直觀展示上述資源的位置、總?cè)萘?、剩余容量及利用率等信息，并提供表格?dǎo)出等統(tǒng)計(jì)分析功能。

②有源資源的地圖呈現(xiàn)

有源資源包括：接入設(shè)備（SDH、PTN）、骨干匯聚設(shè)備（SDH、PTN、OTN）、OLT及ONU設(shè)備等。該模塊可提供以下兩個(gè)功能：

③在地圖上直觀展示上述資源的分布信息，并給出各設(shè)備的總端口（帶寬）容量、已配置端口（帶寬）容量、剩余端口（帶寬）容量以及利用率等信息，并提供表格導(dǎo)出等統(tǒng)計(jì)分析功能；

④可直觀展示骨干匯聚設(shè)備（SDH、OTN、PTN、OLT）的端口、槽位信息，并提供表格導(dǎo)出等統(tǒng)計(jì)分析預(yù)警功能。

（3）業(yè)務(wù)調(diào)度支撐管理

①直觀展示現(xiàn)網(wǎng)接入環(huán)、匯聚環(huán)、骨干環(huán)的拓?fù)湫畔ⅲ?/p>

②可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、帶寬需求、路由選擇原則自動(dòng)生成電路調(diào)度單；

③可根據(jù)需求核查單條或多條業(yè)務(wù)的帶寬滿(mǎn)足情況。

（4）需求預(yù)測(cè)分析管理

①單點(diǎn)分析：根據(jù)新增的業(yè)務(wù)需求點(diǎn)的位置及帶寬需求，可分析傳輸網(wǎng)資源（主干纖芯、PTN/OTN帶寬或GPON端口）是否滿(mǎn)足接入需求；

②規(guī)劃仿真：批量導(dǎo)入階段性（如全年）的業(yè)務(wù)需求（含：業(yè)務(wù)需求點(diǎn)位置及帶寬或端口需求），可批量分析傳輸網(wǎng)資源（主干纖芯、PTN/OTN帶寬或GPON端口）的滿(mǎn)足情況，并導(dǎo)出統(tǒng)計(jì)分析表格，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃仿真功能。

3　實(shí)施思路及關(guān)鍵技術(shù)

本平臺(tái)基于GIS（地理信息系統(tǒng)）平臺(tái)開(kāi)發(fā)，采用B/S架構(gòu)，可通過(guò)web方式進(jìn)行訪問(wèn)和使用，同時(shí)支持PC、PAD、智能手機(jī)等各類(lèi)終端。主要開(kāi)發(fā)思路和關(guān)鍵技術(shù)如下。

3.1數(shù)據(jù)源獲取及系統(tǒng)架構(gòu)

通過(guò)綜資系統(tǒng)的南向接口，獲取相關(guān)資源數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)管Corba接口（即北向接口）獲取廠家網(wǎng)管相關(guān)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼叭萘繑?shù)據(jù)。然后在本平臺(tái)上進(jìn)行整合分析，輸出相關(guān)功能模塊。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

基于地域的自我認(rèn)知，嶺南報(bào)刊地域特色體現(xiàn)于三點(diǎn)：報(bào)刊內(nèi)容、報(bào)刊語(yǔ)言、報(bào)刊形式。從內(nèi)容看，嶺南報(bào)刊新聞欄目的設(shè)置上會(huì)有意識(shí)區(qū)分本外埠，《嶺東日?qǐng)?bào)》設(shè)《潮嘉新聞》《本省新聞》《京省新聞》《外國(guó)新聞》四個(gè)欄目，以地域?yàn)閯e。從語(yǔ)言看，上海、北京等地報(bào)刊偏愛(ài)官話，“先用官話，次用土話……本報(bào)章定用官話，乃是公共天下的意思”，[5]嶺南報(bào)刊則喜用粵語(yǔ)，革命報(bào)刊為啟智下層社會(huì)，常用粵語(yǔ)吸引本地讀者。從報(bào)刊形式看，嶺南報(bào)刊喜用地方文藝樣式，粵謳、班本、越人歌等都是常設(shè)欄目。

圖1　平臺(tái)架構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.2傳輸匯聚帶寬地圖建模技術(shù)

為直觀呈現(xiàn)傳輸匯聚帶寬的覆蓋范圍及密度，直觀反映傳輸網(wǎng)絡(luò)的接入能力，本平臺(tái)創(chuàng)新性提出“傳輸匯聚帶寬地圖”的概念，將實(shí)際承載帶寬的物理載體——主干光纜纖芯的容量和邏輯載體——網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的帶寬利用率結(jié)合起來(lái)，利用GIS平臺(tái)，構(gòu)建傳輸匯聚帶寬地圖模型。模型算法如下。

以可承載PTN/OTN匯聚環(huán)或GPON業(yè)務(wù)的主干光纜（寬帶光纜）表示覆蓋范圍（市區(qū)覆蓋范圍為主干光纜周邊的1 km內(nèi)，郊區(qū)為3 km內(nèi)），同時(shí)，以PTN/OTN匯聚環(huán)帶寬（或OLT的PON口，下同）及主干纖芯剩余容量來(lái)定義覆蓋的密度，具體定義如表1所示。

表1　傳輸匯聚帶寬地圖建模算法

3.3綜資系統(tǒng)和廠家網(wǎng)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘及融合呈現(xiàn)

本平臺(tái)對(duì)綜資系統(tǒng)的海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘整合，可在地圖上直觀呈現(xiàn)各類(lèi)無(wú)源及有源傳輸資源的位置、容量等信息，具體如下：

（1）無(wú)源資源方面（傳輸匯聚機(jī)房、管道、光纜、光交接箱、ODF架、分光器等）

傳輸匯聚機(jī)房方面，可在地圖上展示各傳輸匯聚機(jī)房的位置，并關(guān)聯(lián)工程建設(shè)信息支撐系統(tǒng)以及機(jī)房的空間資源、雙路由情況、進(jìn)出信息等，以機(jī)房屬性的形式展現(xiàn)，并提供表格導(dǎo)出等統(tǒng)計(jì)功能；

管道、光纜、光交接箱等方面，可在地圖上呈現(xiàn)指定道路的主干管道、指定機(jī)房之間的主干光纜的總?cè)萘?、已使用容量及利用率等信息，并提供表格?dǎo)出等統(tǒng)計(jì)分析功能。

（2）有源資源方面（SDH、PTN、OTN、OLT、ONU等）

通過(guò)南向接口獲取綜資系統(tǒng)中各有源設(shè)備的經(jīng)緯度、網(wǎng)元名稱(chēng)、設(shè)備類(lèi)型等信息，通過(guò)北向接口獲取廠家網(wǎng)管系統(tǒng)中各有源設(shè)備的拓?fù)?、端口、槽位、帶寬配置等信息，然后在本平臺(tái)上進(jìn)行整合分析，在地圖上進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，并提供表格導(dǎo)出等統(tǒng)計(jì)分析功能。

3.4電路調(diào)度單自動(dòng)生成算法

根據(jù)各類(lèi)業(yè)務(wù)的流向及帶寬需求，結(jié)合接入層、匯聚層、骨干層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?、剩余端口及帶寬容量現(xiàn)狀，按照資源調(diào)度及使用原則，編制出電路調(diào)度單的自動(dòng)生成算法。本平臺(tái)可根據(jù)該算法自動(dòng)生成電路調(diào)度單，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)調(diào)度的自動(dòng)配單功能。

3.5規(guī)劃仿真算法探討

根據(jù)階段性（如半年、全年）的業(yè)務(wù)接入需求，以及現(xiàn)網(wǎng)剩余容量（主干纖芯、設(shè)備端口、帶寬等）狀況，按照接入組網(wǎng)原則，擬定各接入點(diǎn)的初步接入方案，可模擬階段性業(yè)務(wù)需求的規(guī)劃仿真算法。以基站業(yè)務(wù)接入需求為例，闡述仿真算法如下：

（1）主干光纜纖芯資源需求預(yù)測(cè)仿真

首先，根據(jù)新建基站的經(jīng)緯度，在GIS地圖上將新建基站與主干光纜進(jìn)行關(guān)聯(lián)，按就近接入的原則選擇接入的主干光纜。

其次，根據(jù)接入組網(wǎng)原則，2、3、4G基站均按組6點(diǎn)接入環(huán)，每接入環(huán)占用主干6芯，平均每個(gè)基站占用主干1芯計(jì)取，另外，還需考慮每條主干預(yù)留24芯作為中繼纖芯使用，據(jù)此來(lái)判斷主干纖芯的滿(mǎn)足情況。

最后，匹配主干光纜的全生命周期狀態(tài)，根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)給出需加快建設(shè)或新增規(guī)劃的項(xiàng)目。模擬預(yù)測(cè)案例如表2所示。

（2）匯聚帶寬資源需求預(yù)測(cè)仿真

首先，根據(jù)基站接入的主干光纜，選擇就近接入的匯聚環(huán)。

其次，根據(jù)組網(wǎng)原則，按每個(gè)環(huán)6個(gè)接入點(diǎn)，每個(gè)接入點(diǎn)120M帶寬進(jìn)行容量需求預(yù)測(cè)。

最后，匹配骨干匯聚環(huán)的全生命周期狀態(tài)，根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)給出需加快建設(shè)或新增規(guī)劃的項(xiàng)目。模擬預(yù)測(cè)案例如表3所示。

4　研究成果及應(yīng)用

目前，該平臺(tái)已完成一階段的開(kāi)發(fā)，部分功能模塊已投入使用，取得了良好的效果。列舉幾個(gè)典型的應(yīng)用成果如下：

表2　基站業(yè)務(wù)接入主干纖芯需求規(guī)劃仿真分析案例

表3　基站業(yè)務(wù)接入?yún)R聚帶寬需求規(guī)劃仿真分析案例

（1）傳輸匯聚帶寬地圖應(yīng)用

以下為自動(dòng)建模生成的某運(yùn)營(yíng)商某區(qū)域的傳輸GPON匯聚帶寬地圖：

圖2　某區(qū)域傳輸GPON匯聚帶寬地圖

上述匯聚帶寬地圖顯示，該區(qū)域的GPON匯聚容量資源總體充裕（綠色），部分區(qū)域容量緊張（黃色）或缺乏（紅色），東南側(cè)部分區(qū)域未覆蓋（無(wú)填充色）。匯聚帶寬地圖直觀顯示了GPON匯聚資源容量的情況，極大方便了市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等人員對(duì)區(qū)域傳輸網(wǎng)資源的了解，有效支撐了運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)拓展。

（2）規(guī)劃仿真應(yīng)用

平臺(tái)支持新建站點(diǎn)的批量導(dǎo)入和圖形化顯示功能，具體如圖3所示。

導(dǎo)入新建站點(diǎn)后，平臺(tái)可對(duì)傳輸現(xiàn)網(wǎng)匯聚資源的滿(mǎn)足情況進(jìn)行自動(dòng)匹配，并給出具體的分析結(jié)果，該應(yīng)用大大提高了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的效率和準(zhǔn)確性。具體如表4所示。

圖3　某區(qū)域新建站點(diǎn)規(guī)劃圖

表4　規(guī)劃仿真分析結(jié)果

5　總結(jié)及展望

該平臺(tái)通過(guò)創(chuàng)新性的傳輸帶寬地圖建模算法，結(jié)合多系統(tǒng)間的大數(shù)據(jù)融合技術(shù)，打造出傳輸網(wǎng)資源管理的類(lèi)“百度”地圖應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)了傳輸網(wǎng)資源的直觀呈現(xiàn)、實(shí)時(shí)查詢(xún)及規(guī)劃仿真等功能，為傳輸網(wǎng)資源的高效管理提供了一種新的方法。但是，傳輸管線、光交接箱端子、ODF端子等傳輸啞資源（即無(wú)源資源）仍存在數(shù)據(jù)更新不及時(shí)及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性有待提高等難題，這也是平臺(tái)后續(xù)需要進(jìn)一步完善的方向。

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DOI：10.3969/j.issn.1006-6403.2016.04.006

收稿日期：（2015-12-31）