基于基站性能大數(shù)據(jù)的運(yùn)維管理研究

中國聯(lián)通河南省分公司 范 勇 楊進(jìn)進(jìn) 林 康

本文主要是通過對無線網(wǎng)絡(luò)基站相關(guān)性能大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，仿真得到基站配套蓄電池設(shè)備的充放電性能曲線，從技術(shù)層面為基站維護(hù)管理、基站蓄電池更新改造提供有效數(shù)據(jù)支撐，最終達(dá)到提升基站運(yùn)維管理水平、實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理優(yōu)化的目的。

1.概述

本文基于本省無線網(wǎng)實(shí)際和基站維護(hù)現(xiàn)狀出發(fā)，通過獨(dú)自研究、探索，創(chuàng)新性地將基站設(shè)備自身的性能數(shù)據(jù)與蓄電池的充放電性能進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在不增加任何投資成本、不改動(dòng)基站任何硬件連接、不影響基站業(yè)務(wù)的前提下，實(shí)現(xiàn)對蓄電池充放電性能的仿真。希望借此重點(diǎn)解決現(xiàn)網(wǎng)蓄電池真實(shí)的性能特性的評(píng)估，為蓄電池技改和擴(kuò)容提供可靠數(shù)據(jù)支撐、對基站發(fā)電成本等運(yùn)維成本管控提供相應(yīng)的優(yōu)化方案。

2.研究背景

河南聯(lián)通移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐年擴(kuò)大，2G/3G/4G基站數(shù)量連年成跳躍性急劇猛增。截止2017年4月末，在網(wǎng)運(yùn)行的邏輯基站數(shù)量已經(jīng)超過10萬，物理站址超過3萬。要提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)，必須保證網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行，其基礎(chǔ)工作就是基站的日常維護(hù)管理工作。

2014年7月，鐵塔公司成立，從行業(yè)整體看，意味著通信行業(yè)作為國企改革的“先頭部隊(duì)”開始實(shí)踐國家資源整合的戰(zhàn)略部署，以實(shí)現(xiàn)社會(huì)重復(fù)投資的瘦身；從行業(yè)內(nèi)部看，行業(yè)價(jià)值鏈供應(yīng)側(cè)的改革，意味著運(yùn)營商必須對基站由建改租的運(yùn)營模式做出相應(yīng)調(diào)整。從運(yùn)營商近兩年來的對鐵塔公司的基站租賃費(fèi)用來看，遠(yuǎn)比自己運(yùn)營和維護(hù)時(shí)的成本高出很多，這就要求運(yùn)營商對現(xiàn)有的基站維護(hù)管理模式進(jìn)行改變以應(yīng)對這一不利影響。

運(yùn)營商需要更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來實(shí)現(xiàn)企業(yè)科學(xué)的管理和規(guī)劃決策。數(shù)據(jù)來源依托于精細(xì)化的管理和各種數(shù)據(jù)匯總，根據(jù)聯(lián)通集團(tuán)提出的“實(shí)施聚焦戰(zhàn)略，創(chuàng)新合作發(fā)展”要求，在維護(hù)層面，迫切需要實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)維管理，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理的提質(zhì)降本增效。

3.目前基站管理面臨的部分問題

3.1 基站維護(hù)發(fā)電調(diào)度難點(diǎn)

根據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)基站斷站的原因分析，約40%的斷站原因來自于“斷電”，即市電中斷后未能及時(shí)上站發(fā)電造成的斷站。

由于蓄電池容量與溫度、濕度、負(fù)載等因素強(qiáng)相關(guān)，其充放電時(shí)長等指標(biāo)難以獲取。維護(hù)人員一般通過靜態(tài)放電等傳統(tǒng)手段獲得蓄電池的放電時(shí)長數(shù)據(jù)，這種手段效率低下且準(zhǔn)確性不高，因此很容易形成誤判導(dǎo)致上站發(fā)電不及時(shí)，而基站由于市電停電時(shí)間過長而斷站。最終不僅基站業(yè)務(wù)中斷、地市公司相關(guān)考核指標(biāo)低下，同時(shí)也容易造成蓄電池深度放電，降低其使用壽命。

3.2 基站蓄電池改造目標(biāo)不夠精確

現(xiàn)有改造流程中，蓄電池的“配套資源現(xiàn)狀填報(bào)”中數(shù)據(jù)缺少準(zhǔn)確可靠的來源（見下圖1），往往只能根據(jù)維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行填報(bào)，其后果就是一些重要節(jié)點(diǎn)基站的蓄電池性能下降后得不到及時(shí)改造，增加了基站斷站的可能。

鐵塔公司開展業(yè)務(wù)后，運(yùn)營商絕大部分基站劃歸鐵塔公司所有，其相關(guān)的鐵塔、機(jī)房、電源、空調(diào)等配套設(shè)施和室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)和運(yùn)營職責(zé)也隨之歸屬鐵塔公司。但目前工作的難點(diǎn)在于運(yùn)營商缺乏對鐵塔公司負(fù)責(zé)的基站配套設(shè)施（主要是蓄電池）性能進(jìn)行評(píng)估的有效手段及相關(guān)數(shù)據(jù)支撐，無法對鐵塔公司的配套維護(hù)管理進(jìn)行有效的監(jiān)督。

圖1

3.3 基站運(yùn)維成本管理較粗放

基站維護(hù)成本（主要是應(yīng)急發(fā)電用油成本）結(jié)算缺少準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支撐。基站應(yīng)急發(fā)電用油成本主要根據(jù)嚴(yán)格的預(yù)算來進(jìn)行匹配，維護(hù)單位每月上報(bào)用油臺(tái)賬，上級(jí)成本管理部門根據(jù)臺(tái)賬來判斷成本使用是否合理，缺乏精準(zhǔn)、系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)分析與檢查手段，一定程度上流于形式，無法真正做到“控制每一分錢，掌握每一分鐘”。

4.做法及實(shí)現(xiàn)

4.1 基站性能大數(shù)據(jù)研究

在所有廠家的基站系統(tǒng)中，其性能數(shù)據(jù)中有一類數(shù)據(jù)叫“測量數(shù)據(jù)”。顧名思義，這是一類經(jīng)過基站測量得到的性能數(shù)據(jù)，比如基站接收電平、接收質(zhì)量等指標(biāo)。除了針對基站自身的性能的測量數(shù)據(jù)，還有一些針對基站環(huán)境相關(guān)的測量指標(biāo)，常見的有溫度、濕度、輸入/輸出功率等。

在本文中，利用了基站自身針對蓄電池的直流輸入電壓的測量性能數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對蓄電池充放電的性能的仿真模擬。

4.2 定義測量及測量結(jié)果采集

（1）定義測量：進(jìn)入專業(yè)網(wǎng)管，在測量任務(wù)管理中，加入基站功率測量任務(wù)，顆粒度選擇最小粒度15分鐘，選擇待采集基站。

（2）測量結(jié)果采集：測量結(jié)果以性能數(shù)據(jù)的形式保存在專業(yè)網(wǎng)管性能數(shù)據(jù)庫中，其按照時(shí)間順序不斷形成相應(yīng)的測量值。但其中絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)是基站在市電正常情況下的測量值，蓄電池輸出電壓測量值是一個(gè)固定值（即蓄電池浮充電壓值），對于我們研究蓄電池放電性能毫無作用。我們真正需要的數(shù)據(jù)是在市電停電后蓄電池輸出的電壓值，因此需要將有用的數(shù)據(jù)從大量的數(shù)據(jù)中提取出來。

我們選取PLSQL Developer工具作為訪問專業(yè)網(wǎng)管Oracle數(shù)據(jù)庫的工具，利用其進(jìn)行有效數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集遵循以下原則：

（1）并非所有的基站都需要進(jìn)行蓄電池充放電性能研究，我們只針對使用壽命超過2年的蓄電池?；九c蓄電池的對應(yīng)關(guān)系資料可以通過市分公司得到；

（2）我們針對蓄電池在充放電期間的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。對于現(xiàn)網(wǎng)而言，蓄電池的浮充電壓一般為52V（即蓄電池充電至52V后其電壓保持不變，不再升高），基站的一次下電電壓（即蓄電池電壓低于一次下電電壓值以后會(huì)斷開給基站供電）一般為46V，因此我們重點(diǎn)關(guān)注蓄電池輸出電壓在這個(gè)兩個(gè)值之間的變化。

這里以某地市基站為例，介紹在數(shù)據(jù)庫中采集符合條件的性能數(shù)據(jù)的方法，Oracle查詢語句略。

（1）查詢規(guī)定時(shí)間內(nèi)平均電壓低于46V的基站對應(yīng)的數(shù)據(jù)條目數(shù)；

（2）針對目標(biāo)基站查詢停電時(shí)間范圍；

（3）針對目標(biāo)基站采集停電范圍時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)清單。

4.3 測量結(jié)果分析

對上述采集到的某地市目標(biāo)基站的蓄電池輸入電壓為例進(jìn)行分析，得到如下變化曲線。如圖2所示。

22:30電壓開始下降；0:45電壓下降至45.1V；1:00～7:45之間無采集數(shù)據(jù)，顯然由于基站停電造成斷站，無相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)?？梢耘袛鄶嗾緯r(shí)長約為6個(gè)半小時(shí)；

從電壓開始明顯下降（13日22:30分）開始，至最后一次采集到電壓數(shù)據(jù)（14日00：45分），共2小時(shí)15分鐘，可視為蓄電池完全放電時(shí)間約為2小時(shí)30分鐘。

圖2

根據(jù)以上分析，很容易得出以下結(jié)論：

基站維護(hù)調(diào)度中心可以根據(jù)該基站蓄電池放電時(shí)長、基站距離推算大概停電多久之后必須調(diào)度維護(hù)人員上站發(fā)電，避免因停電造成斷站；

根據(jù)放電曲線，蓄電池從浮充電壓52V放電至一次下電電壓46V的時(shí)長約為2個(gè)半小時(shí)，時(shí)長明顯小于中國聯(lián)通對于基站蓄電池的容量要求（高等級(jí)基站不小于10小時(shí)、低等級(jí)基站不小于8小時(shí)），建議在滾動(dòng)規(guī)劃中重點(diǎn)關(guān)注，盡快納入配套更新改造或者蓄電池組擴(kuò)容計(jì)劃；

根據(jù)該基站當(dāng)天的電壓變化曲線，可以判斷出由于未及時(shí)進(jìn)行發(fā)電造成基站斷站，應(yīng)對相關(guān)維護(hù)單位進(jìn)行考核，并相應(yīng)核減維護(hù)費(fèi)用。

5.分析應(yīng)用

5.1 基站維護(hù)調(diào)度高效化

模擬仿真出的電池放電曲線可以支撐基站斷站調(diào)度管理，預(yù)估市電停電后蓄電池可以持續(xù)放電的時(shí)長，合理安排維護(hù)人員上站發(fā)電時(shí)機(jī)，既節(jié)省人力成本，又能保證能夠及時(shí)發(fā)電而不至于發(fā)生斷站。

5.2 基站配套改造目標(biāo)化

模擬仿真出的電池放電曲線可以作為運(yùn)營商在基站配套設(shè)備更新改造工程設(shè)計(jì)中的依據(jù)，可以將有限的改造資金用于最需要改造的基站。

5.3 基站維護(hù)成本精細(xì)化

利用模擬仿真出的蓄電池性能數(shù)據(jù)來判斷維護(hù)人員是否及時(shí)發(fā)電、發(fā)電時(shí)長是否與上報(bào)的發(fā)電記錄表一致，以此來作為基站維護(hù)管理中發(fā)電用油結(jié)算、斷站考核的重要依據(jù)，達(dá)到降本增效的目的。

6.結(jié)論

本文針對目標(biāo)地市基站性能數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集及分析，通過以上一系列分析手段，成功探索出基于基站性能數(shù)據(jù)進(jìn)而仿真出蓄電池輸出電壓隨時(shí)間變化的的曲線，有了蓄電池充放電性能曲線，即可運(yùn)用到基站維護(hù)管理等工作中，解決本文中提到的三大類問題，從而實(shí)現(xiàn)基站維護(hù)調(diào)度高效化、基站蓄電池改造目標(biāo)化、基站維護(hù)成本精細(xì)化。

本文中提出的蓄電池測試方法，在不增加任何投資成本、不改動(dòng)基站任何硬件連接、不影響基站業(yè)務(wù)的前提下，實(shí)現(xiàn)了對蓄電池充放電性能的仿真，希望借此解決長久以來運(yùn)營商在基站維護(hù)管理方面存在的問題，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理的優(yōu)化。