摘要：通过对大型校园网通讯光缆资源管理问题的研究，设计了一套校园网光缆基础设施运维管理系统。该系统可实现对错综复杂的校园网光缆基础设施资源的数字化管理，并运用图论原理计算光缆路由，实现光缆资源的优化配置，并在设计中考虑了与有源检测系统、地理信息服务以及资产管理等其他系统的对接，在管理界面上实现了多级用户的管理模式，为大型校园网光缆基础设施的运维管理提供了一套有效且实用的运维管理平台。

　　随着校园信息化建设的深入开展，校园网规模不断扩大，大型校园网通信光缆基础设施的不断更新和扩容。以华中科技大学为例，经过几年的建设，全校通信光缆基础设施获得了全面的更新和发展，目前已建立以网络中心机房为核心，13个室外光交接箱为扩展的星型+环形光缆线路，各类光缆里程合计超过150公里以上，累计芯公里达到8000公里以上，承载了校园网、校园卡专网、各单位专网等众多业务。

　　通信光缆基础设施的建设为校园网信息化建设提供了坚实基础的同时，也为管理者带来了新的挑战。由于光缆资源众多，各交接箱及终端之间跳接错综复杂，使得后期运维工作异常繁琐。并且随着时间的推移，光缆中断抢修，设备跳接变更，新建光缆和废弃光缆等事件不断发生，会使得维护工作量逐渐增大，因此需要一套有效的管理办法和管理手段。以前建立纸质文档或固定的文件文档的方式对于小规模的光缆资源管理或许够用，但对于中大规模的光缆资源管理则无法胜任，需要建立一套基于数据库的综合运维管理系统进行管理，对每一条光缆和每一个交接箱进行数据库建档，使得每条光缆中的纤芯去向、空余纤芯数量、衰耗值、维修状况等信息能做到一目了然，方便管理和维护，同时使非专职光缆管理人员和工程维修人员也能够方便地了解当前光缆的连接情况，便于及时维修。

　　系统的逻辑划分

　　根据系统的逻辑结构，可将本系统划分为4个层级，将系统管理的内容划分到不同层级之中，分别是：

　　1.网元管理层：管理内容为各类基础设施实物，包括各个网络机房、光缆、光交接箱、ODF终端以及设备等；

　　2.网络管理层：管理内容为连接各个终端的跳线，即连接网元的媒介；

　　3.服务管理层：运维管理系统的各项服务，包括数据库数据的输入、输出操作、数据库存储过程的调用等系统服务程序API；

　　4.业务管理层：提供业务操作界面，包括Web界面，用户等级划分，用户操作权限划分等。

　　系统总体设计

　　本系统的设计目标是建立一套光缆基础设施的运维管理系统，要求将校园网所有光缆及相关基础设施资源录入到该系统中。通过该系统可实现以下功能需求：

　　1.可查询到任意一条光缆的信息，包括光缆长度、类型、芯数、建造时间、维修记录等；

　　2.可查询到任意一个光交接箱或机房的信息，总容量、可用容量、地点位置、建造时间等；

　　3.可由任意一个终端节点查询与之相关的光通路，并给出对端节点位置；

　　4.可根据给定的任意2个终端节点计算最佳光通路，提供给管理员作为光纤跳接参考；

　　5.可实现分级用户管理，不同权限的用户管理自己权限范围内的资源，只读用户只可查询，不可修改；

　　6.具备可扩展性，可实现与地理信息服务[1]（GIS），有源主动监测系统对接。

　　根据以上需求，可采用BS架构，分3部分进行设计：

　　第一部分：数据库表项设计

　　系统数据库表项是本系统的核心内容，所有数据均存储在这些数据库表项中，通过对数据库的操作可实现本系统的全部功能。数据库表项设计的思路是按照网元管理和网络管理两个方面来进行设计的。网元管理相关表项主要存储各类终端、设备、光缆等信息；网络管理相关表项用来存储各类跳线信息。见表1、表2。上述数据表项基本上可以涵盖光缆基础设施的所有内容，将跳纤（网络信息）和终端（网元信息）进行组合即可全面反映当前机房/交接箱、终端、光缆纤芯的实际连接状况。

　　第二部分：系统API设计

　　系统API要实现以下几个功能：查询、修改、路由计算。前两项可直接通过数据库存储过程实现，相对简单。这里着重讨论路由计算方面，如前述设计目标所言：可根据给定的任意2个终端节点计算最佳光通路，提供给管理员作为光纤跳接参考。根据校园网光缆布局特征，可将整个校园网光缆基础设施按不同的光缆类型抽象化为几个加权无向图，通常按单模、多模光缆分别抽象为2个图，以某一个图为例，终端组网元作为图的顶点，光缆网元作为图的连接，2个终端组之间存在联通的光缆即可视为这2个终端组网元是相连接的。查找2个终端组网元之间最短（衰耗最低）光缆路由可归结为查找图中2个顶点之间最短路径的过程，可采用Dijkstra算法[2]找到两点间最短路径，再由管理员通过添加跳线（亦可由程序自动添加）的方式完成新建一条光通路的任务。

　　权值的确定：光通路权值与整个光通路的衰耗密切相关，但不仅仅由衰耗来确定，也应考虑到路由长度，跳接数量以及光缆可用率等。因此影响权值的因素包括：线路衰耗[3]（由线路实际衰耗决定，影响因素包括线路长度、接头点数目等）；光缆芯数资源（由可用光缆条数及每条光缆纤芯数目决定）。权值越低表示该路径可选度越高，权值计算可按经验公式：W=n（aL+bI+cS）+mU来确定，其中aL表示两点之间光缆的估算距离衰耗（a为参数，L为距离），bI表示两点间的估算插入衰耗（b为参数、I为接插件总数），cS表示该段光缆估算熔接衰耗（c为参数、S为熔接点个数），aL+bI+cS即该段光缆的估算线路衰耗；U表示该段光缆的使用率（=已用芯数/总芯数）使用率越高则可选度越低；n和m为衰耗和使用率之间权重的比例参数，由管理员确定，a、b、c由线路类型决定，以单模1310/1550nm为例，可以选择a=0.26db/km，b=0.35db，c=0.1db。当然，如果有该段光缆的实测平均衰耗值A，则该公式可以简化为nA+mU。这样一来，如果在光缆数据库中保存了长度，熔接点数，接插件数，实测衰耗值等数据，即可随时计算出该段光缆的权值，然后根据需求进行计算，得出给定两点间的最优路径。

　　除了系统本身需要用到的API之外，还可设计与其他管理或检测系统对接所需的API，如GIS系统、线路监测系统、资产管理系统等，与上述系统对接时也需要调用相关API。为提高兼容性，系统API设计可按WebLogic标准来实现。