基于GIS的電信光纖網絡資源管理系統(tǒng)設計

摘要　根據光纖網絡資源地理空間分布的特點和地理信息系統(tǒng)在空間數據管理上的優(yōu)越性，設計了基于GIS的電信光纖網絡資源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)除實現(xiàn)對光纖網絡的空間及屬性數據管理的基本功能外，還能夠對相關數據進行綜合分析處理，為網絡規(guī)劃設計和維護管理提供輔助決策支持，提高光纖網絡資源管理效率。

1、引言

地理信息系統(tǒng)（GIS，GeographicInformationSystem）是一項以計算機為基礎的新興技術，它是管理和研究空間數據的技術系統(tǒng)，在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數據按地理坐標或空間位置進行各種處理，對數據進行有效管理以及研究各種空間實體的相互關系等。它把地理空間位置和相關屬性信息有機地結合在一起，根據實際需要圖文并茂地輸出給用戶，并借助其獨有的空間分析功能和可視化表達方式，提供各種輔助決策功能。

電信網絡資源數據的特點是量大而且與地圖的關系十分密切，以光纖網絡為例，無論是地理資源（如機房、管道）還是設備資源（如光纜、光交接箱）都包含表征空間位置及拓撲關系的空間矢量信息，以及記錄具體內容及本質特征的屬性信息。改變傳統(tǒng)的光纖網絡資源管理方式，能將這些數據全面直觀地在地圖上進行顯示，并能對相關數據進行綜合分析，使工作人員脫離枯燥的數據文字報表，到宏觀決策的有力支持，這需要利用GIS技術開發(fā)帶有地理信息的資源管理系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)設計方案

2.1　系統(tǒng)開發(fā)目標

經過多年的發(fā)展，電信企業(yè)己建成規(guī)模龐大、形態(tài)齊全的網絡，并在城市形成高密度的覆蓋。特別是在我國信息產業(yè)大發(fā)展的前提下，光纖網絡的建設速度明顯加快，它早已不局限于干線網絡傳輸，而是逐步向用戶接入傳輸領域延伸，直接為用戶提供高速、可靠的通信接入業(yè)務。近期，中國電信提出由“傳統(tǒng)基礎網絡運營商”向“現(xiàn)代綜合信息服務提供商”轉變的企業(yè)戰(zhàn)略目標，將網絡轉型確定為實現(xiàn)戰(zhàn)略的基礎，強調要加大光纖網絡建設，努力推進“光纖到戶”的網絡建設工作。因此，電信企業(yè)的光纖網絡規(guī)模仍將不斷擴大，結構也越來越復雜，需要有與之相適應的管理手段來指導網絡的規(guī)劃設計工作，以支撐網絡的健康發(fā)展。

電信光纖網絡有很強的地域性和空間性，而且有復雜的空間拓撲關系，和電信網絡的其他資源管理有很大區(qū)別。普通的資源管理系統(tǒng)采用表格化的方式管理管線、配線端子等空間資源，不直觀，非常難于查找，不能表達資源的空間拓撲關系，給管理帶來了諸多不便。根據光纖網絡資源地理空間分布的特點和地理信息系統(tǒng)在空間數據管理上的優(yōu)越性，設計了基于GIS的電信光纖網絡管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)除實現(xiàn)對光纖網絡的空間及屬性數據管理的基本功能外，還能夠對相關數據進行綜合分析處理，為網絡規(guī)劃設計和維護管理提供輔助決策支持。

2.2　系統(tǒng)軟件平臺選擇

本系統(tǒng)基于組件式的GIS集成二次開發(fā)，采用SuperMap公司的GIS平臺，以SuperMapObjects5為GIS開發(fā)組件，使用Oracle大型商用數據庫，采用微軟的VisualBasic.Net為開發(fā)工具，利用ADO技術訪問數據庫。系統(tǒng)開發(fā)的所使用的主要軟件和用途說明：

SuperMapDeskpro5：地理空間數據處理與分析；

SuperMapObjects5：組件式GIS開發(fā)平臺；

Oracle9i數據庫：數據的存儲與管理；

OracleSpatial：空間數據的存儲與管理；

VisualBasic.Net：GIS的集成二次開發(fā)。

2.3　系統(tǒng)結構設計

考慮到電信光纖網絡資源的覆蓋范圍和數據量比較大，擬采用三層C/S結構（客戶應用界面/應用程序服務器/數據庫服務器）。三層C/S結構將原來兩層結構中的客戶端程序進行了劃分，將用戶界面抽取成三層結構中的客戶端程序，而將原先的數據庫訪問部分單獨分離出來成為應用服務器。三層結構只是邏輯上的概念，具體實現(xiàn)時，物理結構上的差異可能會很大。三層可以在一臺計算機上，也可以在兩臺、三臺，甚至更多的計算機上，只要它們在體系上遵循三層結構即可，這完全取決于系統(tǒng)的業(yè)務量。

3、系統(tǒng)功能特點

目前，對電信網絡資源管理的研究不斷深入，也有較多的基于GIS的應用系統(tǒng)產品。從現(xiàn)有情況看，對光纖網絡已經實現(xiàn)了空間數據和屬性數據管理的基本功能，可以對網絡資源進行動態(tài)更新和維護，能夠在電子地圖上展示各網絡元素，但與實際工作需求（如網絡規(guī)劃決策等）還有一定差距?，F(xiàn)有資源管理系統(tǒng)對光纖網絡整體情況的表現(xiàn)能力有待提高、表達方式還需要完善，對現(xiàn)有資源數據的綜合分析能力較弱，對最佳光纖路由分析、應急資源調度等輔助決策能力還不夠。該光纖網絡資源管理系統(tǒng)除實現(xiàn)常規(guī)的網絡資源管理功能外，還具有以下三方面的特點。

3.1　提供了方便的檢索手段

提供多種方式實現(xiàn)網絡資源的查詢功能：一是通過樹型目錄結構的層次圖，用戶逐級展開后選擇查找目標；二是基于網絡資源實體的關鍵屬性，根據用戶輸入的屬性值進行匹配查詢；三是在電子地圖上用鼠標點擊選擇網絡資源實體。

3.2　提供了網絡分析功能

資源預警，可以通過設置光纖利用率預警值，顯示光纖利用率超標的光纜和交接箱；或根據利用率高低生成專題地圖，為光纖網絡規(guī)劃決策提供依據。

故障點定位，當光纜出現(xiàn)故障時，能夠根據機房工作人員測試的障礙點與局站的距離，將故障點范圍在電子地圖上顯示，提高搶修工作效率。

圖紙生成，能夠生成規(guī)劃設計工作所需要的光纖路由圖和拓撲結構圖，為全面、快速、準確掌握網絡現(xiàn)狀提供支撐。

3.3　提供對資源調度的支撐

光纖調度，能根據申請光路的起訖點，基于最短路徑和最少轉接次數，輔助確定光纖調度線路，輸出光路中轉接的局點、跳接的光交接箱、各光纜段占用的光纖序號，能根據調度線路對光纖資源進行預先占用。

4、系統(tǒng)管理范圍

在電信光纖網絡資源管理系統(tǒng)中需要管理的對象如下。

4.1　基礎網絡設施

（1）局站：局站是本地網中容納一個或多個通信機房的建筑實體（含地下進線室、管道閘）。在通信管線網的拓撲結構中，局站是作為光纜和管道的源或目的點而設計的。

（2）管道：管道是整個通信網絡中光纜的支撐和承載通道，由人井、進線室、管道段、管群等組成。

（3）桿路：桿路和管道同樣作為光纜的支撐和承載通道。

4.2　光纜網絡設施

（1）光纜：本地網中，光纜由局間中繼光纜和用戶接入光纜組成。其中，中繼光纜提供局點之間的傳輸通道，以環(huán)形結構為主；接入光纜用于連接局點與普通用戶，以樹形結構為主。

在光纜網的拓撲結構中，有兩種基本要素：點和線。點元素有兩類：光交接點、光接入點，連接這兩類點的線即是光纜段，光纜則由多個連續(xù)的光纜段組成。

（2）光交接點：指光配線架、光交接箱、光纜分歧接頭。光配線架、光交接箱為光纜段提供固定纖芯的端子，利用跳線使兩端線對任意跳接連通，以達到靈活調度線對的目的；而分歧接頭則可看作跳纖固定的光交接箱。

（3）光接入點：主要指光分纖箱。它介于光交接箱與用戶之間，以光纜段與光交接箱相連，用尾纖或尾纜與用戶設備相連。光接入點與光交接點的主要區(qū)別是前者為光纜纖芯的終結點，光纖不會轉接到其他光纜段上。

（4）光路：光路就是按用戶需求，在光交接點中將相鄰光纜段中的光纖依次連接后，可提供完整光信號傳輸通道的光纖路由。光路是由多段光纖連接而形成的。

4.3　其他

（1）服務區(qū)域：指各局站、光交接點提供電信接入服務的用戶分布區(qū)域范圍，一般以道路、河流等自然分界物為界。

一個光交接點只從屬于單個局站，局站下所有光交接箱的服務區(qū)域構成局站服務區(qū)域，位于某個光交接箱服務區(qū)域內的用戶一般由其提供接入服務。

（2）光纖用戶：單獨占用一對光纖使用電信業(yè)務的用戶，主要關注其物理位置分布、業(yè)務重要等級。對光纖用戶信息的管理主要用來進行光纖資源調度、用戶密度分析、光纖需求預測、光纜割接影響分析等。

（3）電信設備：當一對光纖尾端安裝電信設備（如數據交換機）為多個用戶提供服務時，則以電信設備信息管理為主，數據處理上可等同于一個光纖用戶。

5、系統(tǒng)功能結構

5.1　資源維護

系統(tǒng)通過圖形接口，可視化地實現(xiàn)對局點、管道、桿路、光纜、光配線架、光交接箱等網絡設施的日常維護（增加、刪除或編輯）；提供對光纖光路、光纖用戶等主要業(yè)務信息的維護管理。

5.2　信息查詢

提供對網絡資源實體的查詢，顯示其屬性并可以在地圖上定位。系統(tǒng)提供三種查詢方式：一是通過樹型目錄結構的層次圖，用戶逐級展開后選擇查找目標；二是基于網絡資源實體的關鍵屬性，根據用戶輸入的屬性值進行匹配查詢；三是在電子地圖上用鼠標點擊選擇網絡資源實體。

5.3　資源統(tǒng)計

提供對局站、光交接點（數量、容量、端子利用率）、光纜段（數量、長度、纖芯利用率）等的查詢統(tǒng)計，可以通過指定設施類別、劃定地理區(qū)域、明確設施屬性等方式來完整、準確地統(tǒng)計所需內容，以Excel表格方式給出明細信息和匯總數據或打印輸出。

5.4　規(guī)劃輔助

通過對空間和屬性數據的加工處理，挖掘相互之間的關系，分析結果以圖形、表格等多種途徑表示，能夠以形象、直觀的方式，給規(guī)劃設計人員全面、快速地展示相關信息，為準確地進行光纜新建提供路由、容量、位置等方面的決策支持。

5.4.1　網絡設施分布圖

通過選擇設施的類別、輸入關鍵屬性值或選定地域范圍，對指定的網絡設施形成地理位置分布圖示，并可根據用戶需求同時顯示其它關鍵的屬性信息。

5.4.2　光纜路由及拓撲圖

通過指定局點的方式，將光纜路由、關聯(lián)的光交接箱等在電子地圖上予以顯示，并可生成拓撲結構圖。也可以根據用戶需求，同時提供光纜規(guī)格和型號、利用率等關鍵屬性信息。

5.4.3　利用率預警圖

可以通過設置光纖利用率預警值，顯示光纖利用率超標的光纜和交接箱；或根據利用率的高低生成專題地圖，為光纜新建決策提供依據。

5.4.4　光纖用戶分布圖

通過指定光交接箱或選定地理區(qū)域的方式，形成用戶分布示意圖，為光纜新建容量決策、光交接箱位置選擇等提供依據。

5.4.5　光纜建設路由的選擇

通過指定起始和終止局點，結合最短路徑、光纜段重復情況分析等，為最佳選擇光纜建設路由選擇提供決策輔助。

5.5　資源調度

5.5.1　故障點分析

當光纜出現(xiàn)故障時，能夠根據機房工作人員測試的障礙點與局站的距離，將故障點范圍在電子地圖上顯示，提高搶修工作效率。

5.5.2　正常光纖調度

能根據申請光路的起訖點，基于最短路徑和最少轉接次數，輔助確定光纖調度線路，輸出光路中轉接的局點、跳接的光交接箱、各光纜段占用的光纖序號、各局點的跳纖工單，能根據調度線路對光纖資源進行預先占用。

5.6　系統(tǒng)管理

5.6.1　權限管理

權限具有專業(yè)屬性和操作方式（查詢、修改等）屬性，當對系統(tǒng)中的對象執(zhí)行操作，必須有相應的操作權限。對權限的管理功能有：增加權限、刪除權限、修改權限。

5.6.2　用戶管理

對用戶的管理功能有：增加、刪除、修改、權限設定。

6、結束語

建設基于GIS的光纖網絡資源管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對光纖網絡的全面有效管理，優(yōu)化網絡建設規(guī)劃，提高運行效率，保證全網通信暢通，提高客戶滿意度。同時，由于電信網絡規(guī)模逐步擴大、復雜程度不斷提高，將GIS技術全面應用于電信網絡資源管理是技術和管理發(fā)展的必然趨勢。GIS技術自身的發(fā)展，也將促使其在整個電信網絡資源管理領域發(fā)揮更為廣泛、重要的作用。