LTE無線網(wǎng)智能運維系統(tǒng)

李銳

Abstract： This paper mainly introduces the implementation plan of Henan mobile LTE wireless network intelligent operation and maintenance system. LTE intelligent operation and maintenance system is an intelligent system dedicated to upgrading the full life cycle management of LTE base station operation and maintenance. Through a six-element closed loop theoretical model， the PDCA method of operation and maintenance management forms an effective closed loop with the RCA of technical management. By creating an exception factor analysis engine for the base station， big data from network management， network optimization platform， MR server and other systems are intelligently analyzed， and the influencing factors of every abnormal working cell are located. Based on the above， according to the intelligent solution engine， automatic treatment suggestions to every abnormal cell are given out， and the accuracy of solutions with continuous machine learning are improved， so the basic operation and maintenance capacity of LTE are further strengthened， and a high-quality network are created.

引言

4G網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的快速建設(shè)，已經(jīng)進入穩(wěn)定發(fā)展階段，規(guī)模巨大的設(shè)備存量，需要設(shè)備平穩(wěn)運行；故障的快速定位、恢復(fù)，確保投入資源有效利用，提升用戶感知。如何減少故障或隱形問題對業(yè)務(wù)影響，如何快速定位、恢復(fù)故障站點是運維工作的重中之重。通信行業(yè)競爭日益加劇，要保持業(yè)界領(lǐng)先地位就必須獲得強大的競爭力，而獲得競爭優(yōu)勢的首要條件是必須具備良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量。面對全網(wǎng)數(shù)萬個LTE基站進行精益管理與高效運維，確保以卓異的網(wǎng)絡(luò)能力支撐市場發(fā)展，是LTE運維工作亟待解決的中心議題和研究任務(wù)。本文將對此展開如下的探討論述。

1LTE無線網(wǎng)智能運維系統(tǒng)部署思路

河南省的4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在全國處于領(lǐng)先位置，是4G網(wǎng)絡(luò)大省。隨著設(shè)備與業(yè)務(wù)規(guī)模的快速擴張，4G基站數(shù)量已經(jīng)接近10萬臺，服務(wù)3 800萬用戶。當前，LTE網(wǎng)絡(luò)運維及管理面臨諸多挑戰(zhàn)和困難，如：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展對無線網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)要求越來越高；LTE在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上沒有基站控制器，不便于配備集中化、系統(tǒng)化管理；隨著市場細分，LTE網(wǎng)絡(luò)運維在場景差異化管理方面欠缺相應(yīng)的手段；集中化基站代維在LTE基站方面的技能尚需進一步提高。LTE網(wǎng)絡(luò)運維現(xiàn)存問題的簡圖式描述可如圖1所示。

為了確保網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，同時響應(yīng)制定提出的集中運維要求，省內(nèi)積極探索新的運維方式，立足于不斷提升LTE網(wǎng)絡(luò)的市場支撐能力，通過理論模型論證建立、軟件實現(xiàn)及完善，逐步實現(xiàn)從依托人員能力的運維到平臺運維能力的轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新開發(fā)了LTE智能運維平臺，致力于全面提升LTE智能運維管理能力和運維效益。項目研究的主要目標為：

（1）創(chuàng)建“六元閉環(huán)”理論模型。探討理論模型的必要性、實用性和可行性。將PDCA管理方法論與RCA技術(shù)分析方法論科學、緊密地融合在一個模型內(nèi)，并明確每個環(huán)的組成維度，定義環(huán)內(nèi)的算法以及環(huán)與環(huán)之間的邏輯和技術(shù)關(guān)系。

（2）創(chuàng)建基于大數(shù)據(jù)分析的基站異常因素分析引擎，以利于精準定位異常小區(qū)的影響因素。

（3）創(chuàng)建基于機器學習的智能解決方案引擎，為異常小區(qū)的規(guī)劃修復(fù)提供高準確度的技術(shù)指導(dǎo)。

（4）探索場景化LTE運維技術(shù)手段，與優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)進行對接。

（5）融入智能化、標準化的故障處理指導(dǎo)庫，固化現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗。

（6）平臺開放能力，打破維護優(yōu)化分工邊界，定制化需求快速響應(yīng)實現(xiàn)，聚焦當前運維痛點，自主開發(fā)LTE無線網(wǎng)智能運維系統(tǒng)，將LTE網(wǎng)絡(luò)及其運維管理過程中的“網(wǎng)絡(luò)環(huán)、指標環(huán)、因素環(huán)、方案環(huán)、實施環(huán)、效果環(huán)“進行精準有序的設(shè)計結(jié)合，首創(chuàng)“六元閉環(huán)”模型。整體模型設(shè)計構(gòu)架則如圖2所示。

構(gòu)建智能運維平臺，實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)運維全生命周期智能管理。有效助力集約化、高效益運維，夯實網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力，打造高品質(zhì)LTE網(wǎng)絡(luò)，切實、有效提升用戶滿意度。

2LTE無線網(wǎng)智能運維系統(tǒng)

研究可知，LTE無線網(wǎng)智能運維系統(tǒng)的研發(fā)過程可劃分為3個部分，具體則如圖3所示。這里，可對其概略分述如下。

（1）自主算法。自主研究相關(guān)算法，建立網(wǎng)絡(luò)運維六元閉環(huán)方法論，開展LTE網(wǎng)絡(luò)運維全生命周期管理；梳理網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)異常因素和故障定界規(guī)則，達到快速、準確發(fā)現(xiàn)并解決網(wǎng)絡(luò)問題。

（2）智能系統(tǒng)。開發(fā)了具有自主算法的基于LTE網(wǎng)絡(luò)全運維周期的智能運維系統(tǒng)。

（3）應(yīng)用推廣。通過將方法論及相應(yīng)算法在平臺進行開發(fā)應(yīng)用和推廣，固化專家經(jīng)驗，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時分析、問題智能定界，有效提升網(wǎng)絡(luò)運維效率。

2.1首創(chuàng)“六元閉環(huán)”理論模型，實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)運維全生命周期管理

研究中，創(chuàng)新提出智能運維全生命周期管理六元閉環(huán)系統(tǒng)。通過科學融合PDCA管理方法論與RCA技術(shù)分析方法論模型，定義各環(huán)組成維度、環(huán)內(nèi)算法、環(huán)與環(huán)之間的邏輯和技術(shù)關(guān)系，為高效運維提供準確、有效的決策依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，融入AI大數(shù)據(jù)智能學習機制，同時依據(jù)科學的分析算法，并引進機器學習思想，極大提升了可靠性和運維效率。本次設(shè)計的流程展示即如圖4所示。

2.2構(gòu)建智能運維平臺，實現(xiàn)即視化呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)支撐能力

建立運維管理與技術(shù)管理有機結(jié)合的智能運維平臺，運維管理旨在打造網(wǎng)絡(luò)支撐能力不斷提升的目標效果，技術(shù)管理是運維管理的科學手段。兩者之間互相推進、優(yōu)化配合，協(xié)同實現(xiàn)LTE集約化、智能化運維。

實現(xiàn)即視化呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)支撐能力，全息即視，洞悉網(wǎng)絡(luò)波動因子，將全網(wǎng)數(shù)萬基站的支撐能力和運行狀態(tài)全面、科學地實時展現(xiàn)出來，并直觀標識引起其支撐能力波動的主要因素。智能運維平臺的設(shè)計運行后的功能界面繪制即如圖5所示。

2.3基站故障排查類維護經(jīng)驗平臺化，整網(wǎng)3 min極速定界

專家排障經(jīng)驗平臺化，可以做到自動化同步、識別、關(guān)聯(lián)多維度信息，通過智能化整合、梳理、分析、判定，實現(xiàn)一鍵式輸出故障分析界定關(guān)鍵結(jié)果信息。整網(wǎng)3 min極速故障定界，中斷節(jié)點圖形化自動輸出，便于維護人員以最快速方式定界和識別恢復(fù)方法。文中，即以診斷4類故障場景的設(shè)計為例，研究給出完整的步驟流程可如圖6所示。

2.4錘煉固化專家經(jīng)驗，實現(xiàn)整網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)指標5 min呈現(xiàn)

35類豐富的運維場景，將省內(nèi)優(yōu)秀的維護經(jīng)驗通過錘煉總結(jié)，歸納出7大類、35小類的場景，通過選定場景實現(xiàn)一鍵式問題分析與定位。整網(wǎng)5 min指標呈現(xiàn)，當前業(yè)務(wù)類型多樣，涉及KPI指標眾多，無法迅速鎖定關(guān)健問題點。使用智能運維平臺提供KPI數(shù)據(jù)自動分析，迅速鎖定業(yè)務(wù)受損站點。

2.5構(gòu)建高效開放平臺，降低應(yīng)用開發(fā)難度，靈活支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用

通過打造Unishell開放平臺提升現(xiàn)場定制開發(fā)效率，智能運維平臺具備開放的Unishell自行分析運維平臺的功能，大大降低現(xiàn)場開發(fā)難度，極大提升現(xiàn)場定制腳本效率和精準性。研究中涉及的Unishell平臺組成及架構(gòu)設(shè)計詳情將如圖7所示。

3LTE無線網(wǎng)智能運維系統(tǒng)部署效果

LTE智能運維已經(jīng)在河南移動現(xiàn)網(wǎng)運行。由省網(wǎng)優(yōu)中心維護室牽頭，設(shè)計部署后，主要的運行效果改善可解析闡釋如下。

（1）維護效率和精準性顯著提升，網(wǎng)絡(luò)指標提升明顯。系統(tǒng)能夠靈活選擇的時間粒度，實時呈現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)狀態(tài)，通過查看相關(guān)指標情況可以快速定位網(wǎng)絡(luò)問題。 應(yīng)用前后初步對比示例可如圖8所示。

（2）平臺智能生成故障總覽報告與診斷報告。使用平臺分析網(wǎng)絡(luò)傳輸類故障100余次，利用平臺提供的ping/traceRT功能快速識別基站網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)120多次。通過平臺設(shè)定的KPI分析能力，對掉話類、數(shù)傳類、語音類、小區(qū)故障類KPI識別問題180多次。

在使用的過程中，通過對人工單個KPI的分析時間和智能故障診斷運維平臺的分析時間進行對比，效率提升9倍，有效地提升了運維效率，減少了人力投入。關(guān)于問題定界實戰(zhàn)結(jié)果的設(shè)計界面則如圖9所示。

（3）基站故障工單數(shù)量銳減，故障處理時間縮短。最終改進的事項內(nèi)容及效果可詳見表1。

4結(jié)束語

目前，集中化故障管理和集中基站代維是解決基站故障的實際生產(chǎn)調(diào)用手段。如何在管理層面組織好某一階段、某一場景的運維工作，如何在技術(shù)層面針對某一工單相關(guān)的具體基站向代維人員提供標準化、合理化的作業(yè)指導(dǎo)，縮短基站故障平均處理時長，是LTE無線網(wǎng)智能運維系統(tǒng)價值的主要體現(xiàn)。同時本系統(tǒng)通過開放接口，擺脫固有廠家版本功能設(shè)計模式，可快速完成定制化需求，支撐現(xiàn)場工作，為后期NB-IoT維護場景實現(xiàn)進行有益探索。

通過LTE智能運維系統(tǒng)在河南移動部署實施，在運維工作各層面人員得到良好反響，網(wǎng)絡(luò)運維管理者對現(xiàn)網(wǎng)運維工作及設(shè)備狀態(tài)做到了精準把控，技術(shù)支撐主管對現(xiàn)網(wǎng)維護指標趨勢也已達到了盡覽全貌、了如指掌，遇到問題及時發(fā)現(xiàn)、且及時總結(jié)，現(xiàn)場作業(yè)人員得到精準指導(dǎo)，故障快速排除。

對比使用前后，工單派發(fā)量極大減少，同比前期減少43%。在使用的過程中，通過對人工單個KPI的分析時間和智能運維平臺的分析時間進行對比，效率提升9倍，顯著改善了運維效率，減少了人力投入。現(xiàn)網(wǎng)常見BBU、RRU、光路類故障處理時長均極大減少，分別下降42%、50%、42%。

LTE智能運維系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于全省LTE網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提升及日常運維中，切實優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)，提高用戶滿意度。成果中自主算法及方法論受到集團和兄弟省份一致認可，同時獲得高度評價；成果應(yīng)用節(jié)省了維護成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。

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