基于GIS的電信光纖網(wǎng)絡(luò )資源管理系統設計
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1、引言
地理信息系統（GIS，GeographicInformationSystem）是一項以計算機為基礎的新興技術(shù)，它是管理和研究空間數據的技術(shù)系統，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(jìn)行各種處理，對數據進(jìn)行有效管理以及研究各種空間實(shí)體的相互關(guān)系等。它把地理空間位置和相關(guān)屬性信息有機地結合在一起，根據實(shí)際需要圖文并茂地輸出給用戶(hù)，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(wǎng)絡(luò )資源數據的特點(diǎn)是量大而且與地圖的關(guān)系十分密切，以光纖網(wǎng)絡(luò )為例，無(wú)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(guān)系的空間矢量信息，以及記錄具體內容及本質(zhì)特征的屬性信息。改變傳統的光纖網(wǎng)絡(luò )資源管理方式，能將這些數據全面直觀(guān)地在地圖上進(jìn)行顯示，并能對相關(guān)數據進(jìn)行綜合分析，使工作人員脫離枯燥的數據文字報表，到宏觀(guān)決策的有力支持，這需要利用GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)帶有地理信息的資源管理系統。
2、系統設計方案
2.1 系統開(kāi)發(fā)目標
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，電信企業(yè)己建成規模龐大、形態(tài)齊全的網(wǎng)絡(luò )，并在城市形成高密度的覆蓋。特別是在我國信息產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的前提下，光纖網(wǎng)絡(luò )的建設速度明顯加快，它早已不局限于干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸，而是逐步向用戶(hù)接入傳輸領(lǐng)域延伸，直接為用戶(hù)提供高速、可靠的通信接入業(yè)務(wù)。近期，中國電信提出由“傳統基礎網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商”向“現代綜合信息服務(wù)提供商”轉變的企業(yè)戰略目標，將網(wǎng)絡(luò )轉型確定為實(shí)現戰略的基礎，強調要加大光纖網(wǎng)絡(luò )建設，努力推進(jìn)“光纖到戶(hù)”的網(wǎng)絡(luò )建設工作。因此，電信企業(yè)的光纖網(wǎng)絡(luò )規模仍將不斷擴大，結構也越來(lái)越復雜，需要有與之相適應的管理手段來(lái)指導網(wǎng)絡(luò )的規劃設計工作，以支撐網(wǎng)絡(luò )的健康發(fā)展。
電信光纖網(wǎng)絡(luò )有很強的地域性和空間性，而且有復雜的空間拓撲關(guān)系，和電信網(wǎng)絡(luò )的其他資源管理有很大區別。普通的資源管理系統采用表格化的方式管理管線(xiàn)、配線(xiàn)端子等空間資源，不直觀(guān)，非常難于查找，不能表達資源的空間拓撲關(guān)系，給管理帶來(lái)了諸多不便。根據光纖網(wǎng)絡(luò )資源地理空間分布的特點(diǎn)和地理信息系統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(wǎng)絡(luò )管理系統。該系統除實(shí)現對光纖網(wǎng)絡(luò )的空間及屬性數據管理的基本功能外，還能夠對相關(guān)數據進(jìn)行綜合分析處理，為網(wǎng)絡(luò )規劃設計和維護管理提供輔助決策支持。
2.2 系統軟件平臺選擇
本系統基于組件式的GIS集成二次開(kāi)發(fā)，采用SuperMap公司的GIS平臺，以SuperMapObjects5為GIS開(kāi)發(fā)組件，使用Oracle大型商用數據庫，采用微軟的VisualBasic.Net為開(kāi)發(fā)工具，利用ADO技術(shù)訪(fǎng)問(wèn)數據庫。系統開(kāi)發(fā)的所使用的主要軟件和用途說(shuō)明：
SuperMapDeskpro5：地理空間數據處理與分析；
SuperMapObjects5：組件式GIS開(kāi)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(kāi)發(fā)。
2.3 系統結構設計
考慮到電信光纖網(wǎng)絡(luò )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(hù)應用界面/應用程序服務(wù)器/數據庫服務(wù)器）。三層C/S結構將原來(lái)兩層結構中的客戶(hù)端程序進(jìn)行了劃分，將用戶(hù)界面抽取成三層結構中的客戶(hù)端程序，而將原先的數據庫訪(fǎng)問(wèn)部分單獨分離出來(lái)成為應用服務(wù)器。三層結構只是邏輯上的概念，具體實(shí)現時(shí)，物理結構上的差異可能會(huì )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，這完全取決于系統的業(yè)務(wù)量。
3、系統功能特點(diǎn)
目前，對電信網(wǎng)絡(luò )資源管理的研究不斷深入，也有較多的基于GIS的應用系統產(chǎn)品。從現有情況看，對光纖網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)實(shí)現了空間數據和屬性數據管理的基本功能，可以對網(wǎng)絡(luò )資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新和維護，能夠在電子地圖上展示各網(wǎng)絡(luò )元素，但與實(shí)際工作需求（如網(wǎng)絡(luò )規劃決策等）還有一定差距?，F有資源管理系統對光纖網(wǎng)絡(luò )整體情況的表現能力有待提高、表達方式還需要完善，對現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(wǎng)絡(luò )資源管理系統除實(shí)現常規的網(wǎng)絡(luò )資源管理功能外，還具有以下三方面的特點(diǎn)。
3.1 提供了方便的檢索手段
提供多種方式實(shí)現網(wǎng)絡(luò )資源的查詢(xún)功能：一是通過(guò)樹(shù)型目錄結構的層次圖，用戶(hù)逐級展開(kāi)后選擇查找目標；二是基于網(wǎng)絡(luò )資源實(shí)體的關(guān)鍵屬性，根據用戶(hù)輸入的屬性值進(jìn)行匹配查詢(xún)；三是在電子地圖上用鼠標點(diǎn)擊選擇網(wǎng)絡(luò )資源實(shí)體。
3.2 提供了網(wǎng)絡(luò )分析功能
資源預警，可以通過(guò)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(zhuān)題地圖，為光纖網(wǎng)絡(luò )規劃決策提供依據。
故障點(diǎn)定位，當光纜出現故障時(shí)，能夠根據機房工作人員測試的障礙點(diǎn)與局站的距離，將故障點(diǎn)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(wǎng)絡(luò )現狀提供支撐。
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(diǎn)，基于最短路徑和最少轉接次數，輔助確定光纖調度線(xiàn)路，輸出光路中轉接的局點(diǎn)、跳接的光交接箱、各光纜段占用的光纖序號，能根據調度線(xiàn)路對光纖資源進(jìn)行預先占用。
4、系統管理范圍
在電信光纖網(wǎng)絡(luò )資源管理系統中需要管理的對象如下。
4.1 基礎網(wǎng)絡(luò )設施
（1）局站：局站是本地網(wǎng)中容納一個(gè)或多個(gè)通信機房的建筑實(shí)體（含地下進(jìn)線(xiàn)室、管道閘）。在通信管線(xiàn)網(wǎng)的拓撲結構中，局站是作為光纜和管道的源或目的點(diǎn)而設計的。
（2）管道：管道是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )中光纜的支撐和承載通道，由人井、進(jìn)線(xiàn)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(wǎng)絡(luò )設施
（1）光纜：本地網(wǎng)中，光纜由局間中繼光纜和用戶(hù)接入光纜組成。其中，中繼光纜提供局點(diǎn)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(diǎn)與普通用戶(hù)，以樹(shù)形結構為主。
在光纜網(wǎng)的拓撲結構中，有兩種基本要素：點(diǎn)和線(xiàn)。點(diǎn)元素有兩類(lèi)：光交接點(diǎn)、光接入點(diǎn)，連接這兩類(lèi)點(diǎn)的線(xiàn)即是光纜段，光纜則由多個(gè)連續的光纜段組成。
（2）光交接點(diǎn)：指光配線(xiàn)架、光交接箱、光纜分歧接頭。光配線(xiàn)架、光交接箱為光纜段提供固定纖芯的端子，利用跳線(xiàn)使兩端線(xiàn)對任意跳接連通，以達到靈活調度線(xiàn)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(diǎn)：主要指光分纖箱。它介于光交接箱與用戶(hù)之間，以光纜段與光交接箱相連，用尾纖或尾纜與用戶(hù)設備相連。光接入點(diǎn)與光交接點(diǎn)的主要區別是前者為光纜纖芯的終結點(diǎn)，光纖不會(huì )轉接到其他光纜段上。
（4）光路：光路就是按用戶(hù)需求，在光交接點(diǎn)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(wù)區域：指各局站、光交接點(diǎn)提供電信接入服務(wù)的用戶(hù)分布區域范圍，一般以道路、河流等自然分界物為界。
一個(gè)光交接點(diǎn)只從屬于單個(gè)局站，局站下所有光交接箱的服務(wù)區域構成局站服務(wù)區域，位于某個(gè)光交接箱服務(wù)區域內的用戶(hù)一般由其提供接入服務(wù)。
（2）光纖用戶(hù)：?jiǎn)为氄加靡粚饫w使用電信業(yè)務(wù)的用戶(hù)，主要關(guān)注其物理位置分布、業(yè)務(wù)重要等級。對光纖用戶(hù)信息的管理主要用來(lái)進(jìn)行光纖資源調度、用戶(hù)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(gè)用戶(hù)提供服務(wù)時(shí)，則以電信設備信息管理為主，數據處理上可等同于一個(gè)光纖用戶(hù)。
5、系統功能結構
5.1 資源維護
系統通過(guò)圖形接口，可視化地實(shí)現對局點(diǎn)、管道、桿路、光纜、光配線(xiàn)架、光交接箱等網(wǎng)絡(luò )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(hù)等主要業(yè)務(wù)信息的維護管理。
5.2 信息查詢(xún)
提供對網(wǎng)絡(luò )資源實(shí)體的查詢(xún)，顯示其屬性并可以在地圖上定位。系統提供三種查詢(xún)方式：一是通過(guò)樹(shù)型目錄結構的層次圖，用戶(hù)逐級展開(kāi)后選擇查找目標；二是基于網(wǎng)絡(luò )資源實(shí)體的關(guān)鍵屬性，根據用戶(hù)輸入的屬性值進(jìn)行匹配查詢(xún)；三是在電子地圖上用鼠標點(diǎn)擊選擇網(wǎng)絡(luò )資源實(shí)體。
5.3 資源統計
提供對局站、光交接點(diǎn)（數量、容量、端子利用率）、光纜段（數量、長(cháng)度、纖芯利用率）等的查詢(xún)統計，可以通過(guò)指定設施類(lèi)別、劃定地理區域、明確設施屬性等方式來(lái)完整、準確地統計所需內容，以Excel表格方式給出明細信息和匯總數據或打印輸出。
5.4 規劃輔助
通過(guò)對空間和屬性數據的加工處理，挖掘相互之間的關(guān)系，分析結果以圖形、表格等多種途徑表示，能夠以形象、直觀(guān)的方式，給規劃設計人員全面、快速地展示相關(guān)信息，為準確地進(jìn)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(wǎng)絡(luò )設施分布圖
通過(guò)選擇設施的類(lèi)別、輸入關(guān)鍵屬性值或選定地域范圍，對指定的網(wǎng)絡(luò )設施形成地理位置分布圖示，并可根據用戶(hù)需求同時(shí)顯示其它關(guān)鍵的屬性信息。
5.4.2 光纜路由及拓撲圖
通過(guò)指定局點(diǎn)的方式，將光纜路由、關(guān)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(hù)需求，同時(shí)提供光纜規格和型號、利用率等關(guān)鍵屬性信息。
5.4.3 利用率預警圖
可以通過(guò)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(zhuān)題地圖，為光纜新建決策提供依據。
5.4.4 光纖用戶(hù)分布圖
通過(guò)指定光交接箱或選定地理區域的方式，形成用戶(hù)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(guò)指定起始和終止局點(diǎn)，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(diǎn)分析
當光纜出現故障時(shí)，能夠根據機房工作人員測試的障礙點(diǎn)與局站的距離，將故障點(diǎn)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(diǎn)，基于最短路徑和最少轉接次數，輔助確定光纖調度線(xiàn)路，輸出光路中轉接的局點(diǎn)、跳接的光交接箱、各光纜段占用的光纖序號、各局點(diǎn)的跳纖工單，能根據調度線(xiàn)路對光纖資源進(jìn)行預先占用。
5.6 系統管理
5.6.1 權限管理
權限具有專(zhuān)業(yè)屬性和操作方式（查詢(xún)、修改等）屬性，當對系統中的對象執行操作，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(hù)管理
對用戶(hù)的管理功能有：增加、刪除、修改、權限設定。
6、結束語(yǔ)
建設基于GIS的光纖網(wǎng)絡(luò )資源管理系統，可以實(shí)現對光纖網(wǎng)絡(luò )的全面有效管理，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )建設規劃，提高運行效率，保證全網(wǎng)通信暢通，提高客戶(hù)滿(mǎn)意度。同時(shí)，由于電信網(wǎng)絡(luò )規模逐步擴大、復雜程度不斷提高，將GIS技術(shù)全面應用于電信網(wǎng)絡(luò )資源管理是技術(shù)和管理發(fā)展的必然趨勢。GIS技術(shù)自身的發(fā)展，也將促使其在整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò )資源管理領(lǐng)域發(fā)揮更為廣泛、重要的作用。
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