流程編譯機器人在5G共建共享中的應(yīng)用

殷海云，張 進（中國聯(lián)通鎮(zhèn)江分公司，江蘇鎮(zhèn)江 212002）

0 前言

由于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金投入巨大，中國聯(lián)通與中國電信通過合作開展5G共建共享，以節(jié)省資本開支和運營開支。目前中國聯(lián)通和中國電信選擇的都是基于非獨立組網(wǎng)（NSA）架構(gòu)的建網(wǎng)模式，共享的5G 基站還需要與雙方各自的4G 基站進行錨定，增加了錨點配置與優(yōu)化的需求，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，優(yōu)化工作量也大大提高。

此外，中國電信與中國聯(lián)通使用不同的設(shè)備網(wǎng)管，甚至設(shè)備廠家、型號也不相同，需要通過人機命令來實現(xiàn)查詢參數(shù)工作。反復(fù)的數(shù)據(jù)核查以及指令的下發(fā)，往往花費工程師較多的時間，同時也容易出錯。本文通過研發(fā)流程可編譯機器人，實現(xiàn)了跨運營商、跨設(shè)備商之間的數(shù)據(jù)自動化核查、分析以及腳本制作，大大提升了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的工作效率。

1 X2鏈路在5G NSA架構(gòu)中的作用

當(dāng)前中國電信、中國聯(lián)通采用接入網(wǎng)共享方案，核心網(wǎng)各自獨立建設(shè)。共享區(qū)域內(nèi)原則上采用獨立或共享載波方式實現(xiàn)接入網(wǎng)共享，雙方各自擁有一張邏輯上端到端可管可控安全的5G網(wǎng)絡(luò)，具備從NSA共享向SA共享演進的能力。

5G NSA 標準采用LTE 與5G NR 新空口雙連接（LTE-NR DC）的方式，以4G 作為控制面的錨點，4G 基站（eNB）為主站，5G 基站（gNB）為從站，并沿用4G 核心網(wǎng)。4G 錨點方案根據(jù)4G 與5G 網(wǎng)絡(luò)是否是同設(shè)備廠家，分為同設(shè)備雙錨點模式和異設(shè)備廠家的單錨點模式。錨點站和5G 共享載波均支持廣播雙方PLMN網(wǎng)號。

圖1 示出的是5G 共建共享實現(xiàn)方式；圖2 示出的是EN-DC接口的邏輯架構(gòu)。

圖1 5G共建共享實現(xiàn)方式

圖2 EN-DC接口的邏輯架構(gòu)

eNodeB 和gNodeB 網(wǎng)元之間的邏輯接口是X2 接口，包括X2 控制面（X2-C）接口和X2 用戶面（X2-U）接口，分別負責(zé)eNodeB 和gNodeB 網(wǎng)元之間控制面和用戶面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。gNodeB 和gNodeB 之間X2_U 鏈路用于轉(zhuǎn)發(fā)NR 站間切換場景下源gNodeB 到目標gNo?deB的數(shù)據(jù)，即“Data Forwarding”。

eNodeB 和gNodeB 之間建立連接只能通過網(wǎng)管，目前無法通過S1 接口，LNR X2 建立連接通過開關(guān)控制；gNodeB 和gNodeB 之間X2-U 建立連接在NR 站間切換時發(fā)生，通過錨點eNodeB，無開關(guān)控制。

因此，無論哪種錨點方案，由于共建共享場景下網(wǎng)管不互通，均需手動添加己方4G 錨點站與對方5G 共享站點之間的X2與鄰區(qū)關(guān)系，核查和優(yōu)化也需要手動進行。此外，己方錨點站與5G共享站點之間雖然可以自建立，但也需手動核查優(yōu)化。

圖3 示出的是雙錨點方式鄰區(qū)關(guān)系與X2 配置；圖4示出的是單錨點方式鄰區(qū)關(guān)系與X2配置。

圖3 雙錨點方式鄰區(qū)關(guān)系與X2配置

圖4 單錨點方式鄰區(qū)關(guān)系與X2配置

以圖3 中的中國聯(lián)通為例，優(yōu)化運維人員需要核查中國聯(lián)通4G 錨點站與中國聯(lián)通、中國電信5G 共享站點之間的X2 關(guān)系是否建立，鄰區(qū)是否配置，是否有X2關(guān)系和鄰區(qū)關(guān)系不匹配的情況。為此，需要提取中國電信與中國聯(lián)通的4G/5G 網(wǎng)元配置與工參場景信息，以及中國聯(lián)通4G錨點站的鄰區(qū)與X2配置。

如要提取全省全量配置信息需要數(shù)個小時，數(shù)據(jù)解析則需要1 天時間。除此以外，網(wǎng)元工參信息需要人工匯總諸如站點名稱、經(jīng)緯度、歸屬場景等信息，友商的工參信息則需要溝通后獲取，并進行格式轉(zhuǎn)換。最后，再對比配置信息與工參信息，完成全部工作通常要專人1～2天的時間。

2 自動化運維工具

電信運營商在網(wǎng)絡(luò)運營方面將面臨越來越大的壓力和挑戰(zhàn)，尤其是在如何有效降低運營成本、提升網(wǎng)絡(luò)運維效率及便捷性、提升業(yè)務(wù)和資源編排精準性等方面，以人工方式為主的模式已不足以支撐未來網(wǎng)絡(luò)對高效運營的需求。而流程自動化（RPA）能夠?qū)⒃仁止せ牧鞒踢M行自動化改革。通過直觀的用戶界面實現(xiàn)人機互動，將繁瑣的重復(fù)性工作輕松自動化，解放勞動力，讓員工執(zhí)行更高價值的工作。RPA 無需改動現(xiàn)有系統(tǒng)，在解決現(xiàn)有信息系統(tǒng)間的交互問題上，具有得天獨厚的優(yōu)勢。

本文通過自主軟件開發(fā)，以AI算法與RPA編排為核心，結(jié)合數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)分析、智能決策、外部程序調(diào)用、圖像識別、網(wǎng)絡(luò)爬蟲等技術(shù)手段，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的流程編譯機器人——“瑤光”，實現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)流程數(shù)字化。一方面鉆取各類網(wǎng)優(yōu)數(shù)據(jù)，深挖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)性問題，智能分析，自動優(yōu)化調(diào)整；另一方面可以將優(yōu)化和維護人員從簡單、重復(fù)的工作中解放出來，專注于深層次的優(yōu)化方法和策略的研究，再將研究成果應(yīng)用于平臺快速迭代，從而提高優(yōu)化效率，降低人員和時間成本。

圖5示出的是主要節(jié)點功能展示；圖6示出的是系統(tǒng)架構(gòu)圖。

設(shè)計器：主要負責(zé)提供便捷的方法和界面，為機器人編寫詳細的指令，作為機器人執(zhí)行的任務(wù)，并將指令發(fā)布于機器人調(diào)度器中。針對不同的需求，由不同的模塊拖拽連接成不同的任務(wù)流，再通過屬性設(shè)置即可編排成任務(wù)。

機器人：主要部署于執(zhí)行具體任務(wù)的計算機終端中，可以是實體機器也可是虛擬化環(huán)境，與具體執(zhí)行的業(yè)務(wù)及流程進行交互?？稍跀?shù)天或數(shù)周內(nèi)創(chuàng)建、測試和交付新的自動化功能，晝夜不停地自動執(zhí)行任務(wù)，減少人工錯誤，并在數(shù)秒或數(shù)分鐘內(nèi)完成任務(wù)。

調(diào)度中心：主要負責(zé)將工作任務(wù)分配給每一個模塊，通過協(xié)同分擔(dān)大批量任務(wù)，動態(tài)擴容，動態(tài)分片，提高任務(wù)處理效率，并負責(zé)對工作過程的監(jiān)督、管理及控制。

3 共建共享場景錨點站X2鏈路自動化核查

3.1 數(shù)據(jù)準備

5G 錨點站X2 鏈路自動化核查需要中國電信與中國聯(lián)通的4G/5G 網(wǎng)元配置與工參場景信息，以及中國聯(lián)通4G錨點站的鄰區(qū)與X2配置。

圖5 主要節(jié)點功能展示

圖6 系統(tǒng)架構(gòu)圖

其中中國聯(lián)通的全量網(wǎng)元配置都可以通過網(wǎng)管命令提取配置，定時傳送至指定路徑，通過“瑤光”數(shù)據(jù)處理模塊解析-清理-入庫，全程只需數(shù)分鐘。而中國電信數(shù)據(jù)只能通過協(xié)調(diào)手動獲取。

主要數(shù)據(jù)分類如下：

4G 網(wǎng)元配置。提取4G 站點和小區(qū)配置、4G-5G鄰區(qū)關(guān)系、4G X2配置。

5G 網(wǎng)元配置。5G 站點和小區(qū)配置需要提取中國聯(lián)通和中國電信共享站，通過協(xié)調(diào)，中國電信每日定時提供共享站配置信息至指定路徑。

場景工參。場景工參信息由于需要匯總多種數(shù)據(jù)源，手動確定站點性質(zhì)，難以自動化。中國電信與中國聯(lián)通雙方通過在線模式，每日修改工參數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，并存放在指定的服務(wù)器上，通過自動化程序，自動進行更新。

3.2 數(shù)據(jù)處理

針對到錨點站X2 鏈路核查，根據(jù)前述X2 鏈路在5G NSA 架構(gòu)共建共享場景下的作用，需要比對錨點站鄰區(qū)與X2配置，核查有鄰區(qū)無X2與有X2無鄰區(qū)的情況。

最后，比對出的小區(qū)需要使用匹配場景，確認是4G 還是5G 站點，是中國聯(lián)通站點還是中國電信共享站點。除每日使用大屏、微信輸出通報外，還會發(fā)布對應(yīng)的中國聯(lián)通和中國電信小區(qū)清單。

步驟1：生成廠家與地(市)數(shù)據(jù)。

從數(shù)據(jù)庫中提取4G 站點配置，通過“瑤光”內(nèi)部定義的廠家規(guī)則表，利用提取文件的網(wǎng)管地址區(qū)分廠家，生成“廠家”字段；通過地(市)規(guī)則表，由網(wǎng)元名稱字段根據(jù)命名規(guī)則進行字符串處理，生成“地市”字段。

步驟2：鄰區(qū)與X2數(shù)據(jù)擬合。

從數(shù)據(jù)庫中提取需要的4G-5G 鄰區(qū)關(guān)系、與4G X2 配置的有關(guān)字段，由于鄰區(qū)關(guān)系與X2 中沒有基站標識，因此通過步驟1生成的站點配置數(shù)據(jù)集，利用共有的網(wǎng)元名稱字段分別合并出2個帶有基站標識的數(shù)據(jù)集，并通過基站標識與鄰基站標識組成“基站標識-鄰基站標識”作為索引字段，形成需要的4G-5G 鄰區(qū)數(shù)據(jù)集1與X2關(guān)系數(shù)據(jù)集2。

步驟3：X2與鄰區(qū)匹配判別。

以“基站標識-鄰基站標識”作為索引，使用反連接功能合并數(shù)據(jù)集1、2，可以導(dǎo)出主集中不匹配輔集的記錄。即當(dāng)用數(shù)據(jù)集1 作為主集時，將導(dǎo)出4G-5G鄰區(qū)數(shù)據(jù)中不匹配X2 關(guān)系的數(shù)據(jù)，也即有X2 無鄰區(qū)的數(shù)據(jù)集3。反之，數(shù)據(jù)集2 作為主集時，將導(dǎo)出X2關(guān)系數(shù)據(jù)中不匹配4G-5G 鄰區(qū)的數(shù)據(jù)，也即有鄰區(qū)無X2的數(shù)據(jù)集4。

步驟4:小區(qū)配置數(shù)據(jù)擬合與清理。

分別將中國聯(lián)通和中國電信的5G 站點和小區(qū)配置數(shù)據(jù)通過網(wǎng)元名稱擬合，根據(jù)數(shù)據(jù)表來源增加“基站PLMN標識”字段后合并，得到數(shù)據(jù)集5。

再將有X2 無鄰區(qū)的數(shù)據(jù)集3 與4G 小區(qū)配置數(shù)據(jù)通過基站標識與本地小區(qū)標識共同索引，對得到的數(shù)據(jù)集進行篩選。

a）以網(wǎng)元名稱篩選室分站點剔除。

b）以NB-IoT小區(qū)標識篩選NB-IoT小區(qū)剔除。

c）以下行頻點篩選中國聯(lián)通共享站剔除。

篩選數(shù)據(jù)后過濾掉無用字段，與數(shù)據(jù)集5 通過基站標識、小區(qū)標識與（鄰）基站PLMN 標識擬合后，以LampSite 小區(qū)標識篩選LampSite 小區(qū)剔除，最后過濾多余字段，得到清理后的有X2無鄰區(qū)數(shù)據(jù)集6。

步驟5 場景歸屬數(shù)據(jù)擬合。

分別將中國聯(lián)通、中國電信的5G 網(wǎng)元場景歸屬，根據(jù)數(shù)據(jù)表來源增加“基站PLMN 標識”字段后合并，同時更改經(jīng)度、緯度名字為NR 經(jīng)度、NR 緯度，再與數(shù)據(jù)集6 通過基站標識、小區(qū)標識與（鄰）基站PLMN 標識擬合，同時，也將4G網(wǎng)元場景歸屬通過基站標識、本地小區(qū)標識與數(shù)據(jù)集6 擬合，得到包含4G-5G 鄰區(qū)中源小區(qū)和目標小區(qū)經(jīng)緯度的有X2無鄰區(qū)數(shù)據(jù)集7。

步驟6 小區(qū)清單與匯總數(shù)據(jù)生成。

首先將數(shù)據(jù)集7的源小區(qū)與目標小區(qū)經(jīng)緯度代入經(jīng)緯度距離計算公式計算得到經(jīng)緯度距離，生成“站間距判斷”字段，根據(jù)經(jīng)緯度距離計算結(jié)果賦值“站間距≤1 000 m”或“站間距＞1 000 m”，設(shè)定站間距≤1 000 m的小區(qū)為需要添加X2 的小區(qū)，輸出有X2 無鄰區(qū)的小區(qū)清單并同時通過廠家、地市匯總，以及對鄰基站類型進行計數(shù)，得到有X2 無鄰區(qū)匯總數(shù)據(jù)。

與此同時，將步驟3中的數(shù)據(jù)集4導(dǎo)出為有鄰區(qū)無X2的小區(qū)清單，并同樣通過廠家、地市匯總，以及對鄰基站類型進行計數(shù)，得到有鄰區(qū)無X2 匯總數(shù)據(jù)，為了與有X2 無鄰區(qū)數(shù)據(jù)格式一致，也需要生成“站間距判斷”字段，并設(shè)定規(guī)則賦值為“有X2無匹配”。

最終，將有鄰區(qū)無X2 與有X2 無鄰區(qū)匯總數(shù)據(jù)合并，即得到共建共享場景錨點站X2鏈路自動化核查需要的匯總數(shù)據(jù)。

3.3 效果呈現(xiàn)

通過“瑤光”的大屏處理節(jié)點，能夠?qū)⒆罱K數(shù)據(jù)經(jīng)過JS 腳本生成為大屏界面，再通過圖像識別與SMTP設(shè)置，經(jīng)由內(nèi)置的微信、郵件自動發(fā)布任務(wù)。

4 總結(jié)

2019年11月22日，核查江蘇聯(lián)通4G錨點站X2配置信息與5G 站點的鄰區(qū)關(guān)系，有X2 無鄰區(qū)且站間距小于1 km 的站點，中國聯(lián)通有1 018 對，中國電信共享有2 659對；無X2有匹配的站點，中國聯(lián)通有6 489對，中國電信有196對。

根據(jù)核查結(jié)果，后臺審核后進行X2和鄰區(qū)數(shù)據(jù)補充配置，配置后再次核查X 匹配情況，有X2 無鄰區(qū)且站間距小于1 km 的中國聯(lián)通還有519 對暫無需添加，中國電信共享還有1 686 對；無X2 有匹配的站點中國聯(lián)通僅剩267對，中國電信共享剩余30對。

此前“瑤光”已經(jīng)在全省自動化網(wǎng)絡(luò)評估、重大場景保障自動通報、參數(shù)核查等多個領(lǐng)域得到了應(yīng)用，展現(xiàn)了良好的易用性、可靠性和多功能性。本次創(chuàng)新的在5G 共建共享場景下使用“瑤光”核查X2 鏈路，除去全量網(wǎng)元配置輸出入庫需40 min，僅需15 min 即可完成，且全程無人值守，相較人工模式的準確度和效率不可同日而語。此外，整個流程也在由人工向自動轉(zhuǎn)換的過程中得到了梳理，為后期共建共享場景下其他參數(shù)核查、指標通報等工作打開了思路，具備極高的可復(fù)制性和發(fā)展性。