（2019 年度“嘉環杯”獲獎論文一等獎）利用智能光纖系統實現線路故障自診斷及智能調度

潘 皓 薛金明 胥 鋒

中國聯合網絡通信有限公司江蘇省分公司

1 概述

近年來，江蘇聯通積極把握數字化、網絡化、智能化的時代潮流，響應“網絡強國”“互聯網+”“國家大數據”等戰略部署，積極推進傳統領域的戰略轉型和創新領域的戰略布局。為支撐公司戰略部署及業務發展，網絡基礎維護需引入創新的智能化手段，江蘇聯通創新利用智能光纖探測技術、維護支撐系統、自動化調度系統，對基礎維護轉型探索出了可行的發展方向。

2 研究背景

2.1 通信行業發展帶來的外部驅動

目前我國通信行業呈跨越式發展，伴隨著網絡和用戶規模的不斷擴大，運營商的網絡技術和服務質量均有很大提升。進一步來說，如何實現更有效的資源利用和業務流程整合，提高網絡運維的效率，提升公司整體能力和服務水平，是當前各運營商均需重視和解決的問題。

2.2 江蘇聯通對智能化運維的內部需求

長期以來，網絡運維主要集中在專業網管系統的建設，缺乏智能化手段，一定程度上阻礙了效率的提升，無法快速有效支撐維護一線人員，不能適應網絡運營的技術發展速度，出現了網絡運維服務體系和技術層次的斷層。

3 智能光纖系統等智能化調度流程研究及應用

智能化運維的需求，要求網絡故障的診斷自動化、快速化、精準化，能夠在發生故障時，通過系統的能力，在人為介入前提供具有明確性指向的故障判斷信息，同時第一時間流轉到維護一線人員。

從大量的網絡告警轉化為故障情況的根源性且含有定位信息的描述說明，通知到對應的處理人員，從而實現智能化手段支撐網絡維護，提高運維效率的目的。

3.1 引入智能光纖系統，提供故障自動化診斷功能

運營商通信網絡依附于基礎的光纜網絡，光纜網絡的故障處理復雜，故障處理往往都是投訴驅動，屬于被動運維。缺乏故障分責手段，主要依賴技術人員的個人經驗判斷，無效外派工單多。再有，故障定位時需要維護人員趕到機房依靠OTDR儀表進行手工測試，增加了故障定位處理時長，且因技能因素，往往造成測距長度與實際故障點距離偏差大，造成定位困難。對維護人員技能要求、對儀器儀表的要求，也使得維護成本居高不下。

智能光纖管理系統（Fiber Doctor System)，簡稱FD 系統，實現對網絡中線路光纖的監控管理，通過對光纖連接狀態的精準檢測，協助維護人員分析光纖接口、熔纖點質量，快速定位光纖質量問題。

3.1.1 智能光纖系統與傳統光纖質量維護方式對比

在波分系統中，光纖的老化、外破損傷、光纖卷曲、大角度彎折以及承擔較大拉力等問題可能造成光纖衰減大、誤碼率高，進而影響網絡的正常運行。

傳統的光時域反射儀（OTDR）可進行光纖長度、光纖傳輸衰減度、接頭衰減度和故障定位等的測量，被廣泛應用于光纜線路的施工與網絡的開局階段。但傳統的OTDR 儀表，需要進站并中斷業務進行測試，無法做到不影響業務前提下的在線檢測。因此，遠程、在線、精確、快速的光纖狀態檢測手段，將大大提高維護效率，降低維護成本。

3.1.2 智能光纖系統原理和主要功能

智能光纖系統對OTN 設備原有的OSC 板卡進行了升級，新增了內置的探測光發送單元，發送探測光，利用光纖瑞利散射及菲涅爾反射原理探測光纖損耗變化的大小和位置，并將檢測數據上報網管，可以實現以下功能。

在網管上提供直觀的圖形化的儀表界面。遠程進行單向或雙向光纖質量的檢測。靈活設置不同的工作模式與檢測參數，用于不同范圍的光纖質量檢測。

對檢測結果進行保存，實現檢測結果歷史數據對比。獲取全網指定光纖段的長度和衰耗信息。主動向網管上報告警，提示光纖中斷位置。

3.1.3 智能光纖系統組成

完整的FD系統需要硬件和軟件兩部分相互配合協同完成。硬件部分發送探測光進行檢測，得到光纖的性能數據，接受軟件的統一調度；軟件部分集成在專業網管上提供圖形化交互界面，支持不同場景下檢測模式的設置。通過特定告警，觸發探測啟動，接收設備上報的探測結果，并將數據圖形化呈現。各部分相互配合運作的過程如圖1 所示。

圖1 智能光纖系統組成

3.2 通過支撐系統將告警信息轉化為故障根源性說明

網絡故障發生時會產生大量告警，大部分告警均為伴隨性指示告警或業務層面告警，對網絡故障定位和處理沒有指導性作用。通過支撐系統進行告警的深層次解析，對關鍵字段和信息進行規整，結合資源，輸出故障的根源性定位信息，用于指導故障處理。

綜合網管通過成熟的Corba 接口協議，對各個廠家網管的告警進行適配，解析轉換為統一的13001 告警格式，轉發給對應的告警接收模塊處理。告警接收模塊對這些13001 告警進行二次解析，轉換為13002 格式的告警并寫入數據庫，同時將13002 告警推送到前端實時監控或集團OSS2.0 告警上報接口。

圖2 傳輸網絡告警北向處理架構

綜合網管各模塊之間的通信采用了專門研發的DPP 消息服務中間件，該組件底層基于Socket 通信技術。各模塊需要先在DPP 消息中間件上進行注冊操作，注冊時需定義“實體名稱”，每個“實體”對應一個模塊，當一個模塊需要向另一個模塊發送消息時，帶有目標“實體名稱”的消息實際上是先發送到DPP 消息中間件，由中間件根據目標“實體名稱”進行轉發。因此各個模塊之間不需要知曉對方的IP，只需要保證自身和DPP 消息服務中間件打通網絡，極大地簡化了通信成本。

由于采用了DPP 消息服務中間件，告警傳遞有了高并發場景支持，保證了告警的實時性，同時DPP 消息服務中間件的存在也讓綜合網管的業務得到了很好的解耦，這樣的好處是既分擔了服務器壓力，又充分利用了服務器資源。

傳輸綜合網管前臺可查看同步新增告警，構造清除告警數量，核查新增活動告警詳細信息等，流程圖如圖3 所示。

智能光纖測試結果告警是新的告警類型，告警接口適配器對各廠家網管上報的告警報文做了重新適配，并增加了額外的字段解析，將斷點測試距離從原始廠家告警報文的文本信息中提取出來轉換成公里數，關聯至傳輸系統復用段進行入庫，合并生成含中斷距離的復用段故障信息。

具體實現流程為：廠家網管通過北向接口上報光纖中斷FIBER_BREAK_POS 告警，此告警通過傳輸網管告警適配器采集后，進行告警接收、分析，將此類FIBER_BREAK_POS告警入庫并與相關基礎資源（機房、局站、傳輸系統復用段）數據匹配，進行報文字段提取，再將告警信息推送給綜合監控人員，最后短信通知相關聯系人緊急處理。

圖3 傳輸綜合網管告警處理流程

3.3 通過自動化調度系統，由網絡機器人進行網絡故障的分發和調度

有效的故障流轉流程可大幅度縮短故障處理時長，提高處理效率。通過梳理故障調度處理過程，在傳統的“告警-故障-工單”的處理流中，利用互聯網化手段，豐富告警信息，壓降流程時間，提高處理效率。將采集到的故障定位信息通過智能監控系統整合在智能告警中，并通過自動派單生成工單通知到相應處理人員，利用智能調度機器人自動進行故障通報、故障跟蹤、故障升級，實現專業網管到支撐系統再到一線人員的一觸式故障垂直調度流轉。這樣，中間過程不需要人為介入，減少因人為原因導致的時間浪費。

智能光纖系統和綜合網管支撐系統實現了故障信息的采集和標準化生成，最終故障的分發和調度通過統一生產流實現。江蘇聯通目前故障的調度和生產手段主要應用在集團OSS2.0智能監控系統、電子運維系統以及智能故障調度系統。

圖4 自動化調度系統

3.3.1 智能告警生成

智能告警是指系統通過自定義規則，自動關聯生成的告警信息，它涵蓋關鍵信息、能被方便閱讀且能被用于工單生成。

關鍵信息：通過集團OSS2.0 智能監控系統與綜合網管接口字段完成收集。

可閱讀性：在智能監控系統內部署獨立的智能關聯規則，將收集到的關鍵信息進行文本整合，生成日常能理解的關聯告警。

可派單：一條可派單的告警需具備EMS 信息、區縣信息、機房信息等資源信息，利用告警中的有效數據完成資源系統中的資源提取。

3.3.2 匹配維護值班表

維護值班表在整個生產流中起著至關重要的作用，完成了告警和故障與處理人員的自動對應。為了實現智能光纖告警準確派發至相應的線路處理人員、線路主管、主管領導、分管領導處，聯通在集團OSS2.0 智能監控系統中新建了相應的智能光纖維護班組，當智能光纖告警產生時，維護值班表模塊能將所需人員提取出來并置入生產流中。

3.3.3 生成工單

智能監控系統完成智能告警生成，提取維護值班表人員信息后，通過故障派單模塊自動生成工單信息，并輸出至集團OSS2.0 ESB 平臺，由ESB 平臺最終完成工單信息在電子運維平臺的落地。

3.3.4 預警短信/IVR

故障工單派發完成后，智能監控系統和電子運維的短信派發模塊均會向目標人員發送相應的維護短信，并在工單超時前10 分鐘進行語音IVR 呼叫，確保故障能得到有效響應。

3.3.5 智能故障調度

智能故障調度機器人是江蘇聯通自助研發的，可以實現故障信息按系統規則自動識別、分揀、發送至釘釘機器人。釘釘機器人是釘釘群的子功能，管理員能在群內添加一定數量的機器人實現信息的自動發布。

為了更直觀、更高效地完成故障調度，聯通在全省共計14 個故障群（13 個地市群、全省傳輸故障群）中部署了智能光纖故障預警機器人，由集團OSS2.0 智能監控系統將產生的智能光纖告警實時推送至相應的故障預警機器人接口處，最終實現在故障產生的同時也通過釘釘機器人在釘釘故障群里發布信息，并點對點提醒相應人員。

4 智能化調度應用實例

2019 年1 月25 日14：48，蘇州國信機房-蘇州常熟虞山工業園發生線路故障，影響干線100GOTN 系統。

4.1 專業網管呈現

圖5 為當時的專業網管告警截圖，可見在14：48，蘇州國信機房-蘇州常熟虞山工業園發生干線線路故障，網管同時上報大量告警，且伴隨相關下游泰州、廣陵等站設備發生告警。

圖5 專業網管故障告警

如無智能化維護手段，此時就需要專業人員結合資料，查看告警及性能，結合經驗判斷故障發生的段落，再通知對應分公司維護人員趕到兩端機房進行儀表測試，定位故障具體距離。

具備智能光纖系統后，專業網管在故障發生時觸發自動測試，根據測試結果，在14：54 上報光纖中斷告警，指示測試起點為蘇州國信一樓光子架設備，測試距離為30377M。

圖6 專業網管智能光纖探測信息

4.2 一觸式調度呈現

測試告警上報后，通過綜合網管接口進行告警解析，并傳遞至智能監控系統處理后，發送到網絡機器人，由機器人進行分揀，自動形成故障預警，傳遞至釘釘群，最后自動提醒相關地市維護人員，如圖7 所示。預警關鍵字包括：告警時間、故障地市及區縣、故障斷點測試起始局站、故障斷點測試距離。

圖7 網絡機器人發送故障調度信息

地市維護人員接到通知后立刻響應，直接指揮現場搶修人員趕至故障點，于15：55 找到故障點，并快速確認了故障原因，開始組織搶修。17：28，所有中斷業務完成搶修，總故障歷時160 分鐘，其中通過智能化手段，故障測試定位及通知到一線人員僅耗時8 分鐘，大幅減少了故障歷時，提高了搶修效率。

圖8、9 現場故障處理閉環

5 基礎維護轉型實施效果

通過一系列智能化手段，江蘇聯通在基礎維護質量、服務支撐和投資成本控制等方面取得了良好的成效，對提升用戶滿意度起到積極的效果。

智能化手段部署后的5 個月內，對發生的線路故障平均歷時進行分析，數據顯示在此期間發生的線路故障，平均時長為166.17 分鐘，同期發生的其他線路故障，故障平均時長為196.76 分鐘，而前一年同時期所有故障的平均時長為195.56 分鐘。

圖10 線路故障歷時分析

從故障平均歷時數據可以看出，智能化手段確實起到了節省故障定位時間，提高維護效率的目的，與同期智能化手段未介入的故障相比平均節省30.59 分鐘，與前一年同時期所有故障相比平均節省29.39 分鐘。

按照具體故障案例分析，如故障段落兩端機房均為無人值守機房時，故障處理效率提升尤為明顯，故障處理時長縮短最多可達到近60 分鐘。