通信網(wǎng)絡(luò)電費精確管理的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

胡松華 李家躍

（1.中國電信股份有限公司安徽分公司 安徽省合肥市 230031 2.安徽電信設(shè)計院有限公司 安徽省合肥市 230031）

1 引言

數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展對通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，5G、云資源池、數(shù)據(jù)中心及其配套的超大傳輸容量OTN 設(shè)備、超寬帶集群路由器等新型基礎(chǔ)設(shè)施正在大規(guī)模建設(shè)。在通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理和傳輸能力快速增長的同時，網(wǎng)絡(luò)功耗和電費成本也急劇增加，企業(yè)面臨較大的成本壓力。例如，以服務(wù)器為主的數(shù)據(jù)中心單機架功耗是傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的2-10 倍，5G 單基站功耗是4G 基站的3-4 倍。

隨著國家提出“碳達峰、碳中和”的目標，節(jié)電工作已從企業(yè)層面的降本增效，上升到國家層面的新發(fā)展格局的重要組成部分。要想做好節(jié)電工作，首先要解決的問題是電費的精確管理，查清楚電費從哪里來（何處發(fā)生）到哪里去（支付給誰），準確核算用電單元的電量，讓各種管理節(jié)能、技術(shù)節(jié)能措施有的放矢，節(jié)能成效可量化評估。

通信網(wǎng)絡(luò)電費的精確管理面臨較大的困難：

（1）用電單元點多面廣。除通信機樓（數(shù)據(jù)中心）外，基站、室分設(shè)備、室外機柜、營業(yè)門店、辦公場所等，都是一個個獨立的用電單元。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、客戶租用機柜、機房空調(diào)、云服務(wù)器等設(shè)施的耗電特性也不同，需要區(qū)別對待。

（2）計量和計費方式多樣。受限于實際情況，各用電單元的電費結(jié)算方式差異較大。通常，通信機樓（數(shù)據(jù)中心）在電力公司獨立開戶，在入戶側(cè)計量，執(zhí)行政府定價；基站以向鐵塔公司租賃為主；室分設(shè)備需與物業(yè)等第三方單位單獨協(xié)商，各類站點的用電價格、計量方式、結(jié)算方式不一。

（3）變化頻繁。在企業(yè)內(nèi)部，網(wǎng)絡(luò)不斷演進，如5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和2/3G 網(wǎng)絡(luò)逐步退出，以及服務(wù)器架構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施逐漸取代傳統(tǒng)的軟硬件緊耦合的設(shè)備。在企業(yè)外部，城市擴張、市政拆遷等因素要求通信網(wǎng)絡(luò)隨之擴張、轉(zhuǎn)移。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 電費精確管理的系統(tǒng)模型

電費管理，既是企業(yè)成本管理的一部分，也有與其他成本不同的地方，這是由電費精確管理的目標和現(xiàn)實困難決定的。因此，既需要與企業(yè)的成本管理系統(tǒng)（財務(wù)管理系統(tǒng)）與流程融合，也需要單獨建立面向用電單元的電費管理平臺。

如圖1 所示，上述系統(tǒng)模型中，電費管理平臺作為用電單元相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、存儲和分析數(shù)據(jù)中心，一方面與財務(wù)管理系統(tǒng)銜接，是電費報賬的源頭。財務(wù)管理系統(tǒng)作為企業(yè)成本的統(tǒng)一管理系統(tǒng)，建立有電費支付、審批相關(guān)的電子流程，主要以財務(wù)票據(jù)（電費發(fā)票等）為管理對象。電費管理平臺則以用電單元為管理對象，將電費發(fā)票（通常，多個單元的用電合并開具一張電費發(fā)票）與具體用電單元對應(yīng)起來，記錄各用電單元的電量、電費抄表/結(jié)算起止日期等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖1：電費管理的系統(tǒng)框架

為提升智慧化管理能力，電費管理平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需由傳統(tǒng)的人工錄入方式轉(zhuǎn)向了數(shù)據(jù)驅(qū)動方式，主要數(shù)據(jù)來源有三種：

（1）直接計量。通過安裝智能電表對用電單元進行直接計量，數(shù)據(jù)通過NB-IoT 或無線網(wǎng)絡(luò)自動采集，適用于外租房屋的電費回收、生產(chǎn)/營業(yè)/辦公不同性質(zhì)用電的分類計量、客戶機柜單獨計量等場景。

（2）間接計量。直接計量需要安裝維護的智能電表數(shù)量和成本較大，而通過采集網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)用電數(shù)據(jù)也可以不同層面用電單元的近似電量。例如，采集開關(guān)電源的瞬時電流電壓，可近似計算出站點的設(shè)備功耗和設(shè)備用電量。部分新型通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已具備自我計量能力，如4/5G 基站和室分設(shè)備可輸出電能計數(shù)器值（COUNTER），DC 艙（微模塊）的頭柜已具備機柜級的電量計量能力。

（3）外部電子清單?？蓞f(xié)商獲取電力公司的直供電用電清單、鐵塔的租用站點電子對賬單，既避免報賬時手工填寫電量等數(shù)據(jù)導(dǎo)致的誤差，也為不同來源數(shù)據(jù)的比對核查奠定了基礎(chǔ)。

2.2 電費自動稽核

電費稽核是對用電單元的電量電費等關(guān)鍵指標進行同比、環(huán)比和同類對比，結(jié)合用電合同，對電費使用的“合規(guī)性”進行核驗，防范電能浪費、違規(guī)套取電費的風險，確定優(yōu)先開展節(jié)能的低能效用電單元。電費自動稽核是電費精確管理的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是電費管理平臺的關(guān)鍵功能之一。

如圖2 所示，在電費管理平臺上，建立站點、電表兩個層級的對象來表示用電單元，其中站點是一種地理位置的表示，如通信機樓、基站站址；電表是站點下電費管理的基本單元，與電能的計量點對應(yīng)。

圖2：電費自動稽核模型

例如，按照通信機樓（數(shù)據(jù)中心）的地理位置建立站點，按照站點的“供電戶號”建立對外的結(jié)算電表，電力公司也是按照“供電戶號”提供計量清單。同時，對通信機樓內(nèi)更小顆粒的用電單元，可通過安裝智能電表、采集電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)等方式，建立對應(yīng)的電表來進行分析管控。例如，通過采集開關(guān)電源電壓電流數(shù)據(jù)可計算出直流設(shè)備電量，采集UPS 電壓電流數(shù)據(jù)可計算出服務(wù)器等交流設(shè)備電量，進而計算機樓PUE。對樓內(nèi)整體出租的機房或客戶機柜，可安裝智能電表。

從事前、事中、事后三個主要環(huán)節(jié)，在電費管理平臺以及電費報賬電子流程中嵌入了一系列自動稽核規(guī)則。其中：

（1）事前稽核：電費管理平臺采取定時任務(wù)的方式核查用電單元的基礎(chǔ)信息（站點、電表的基本屬性），包括供電方式、直供電戶號、合同電價、站點類型、供應(yīng)商等信息，與外部電子清單中的屬性進行一致性比對。規(guī)則如：合同單價是否在目錄電價（政策電價）的合理范圍內(nèi)、直供電戶號與省電力公司清單中的戶號是否匹配。

（2）事中稽核：主要核驗電費報賬時的用電清單數(shù)據(jù)是否合理、合規(guī)，包括結(jié)算起止時間、報賬電量、報賬電費、報賬電價等。規(guī)則如：日均電量環(huán)比波動是否超過合理范圍，報賬電價偏離合同電價是否超過合理范圍。

（3）事后分析：主要對各用電單元的電量電費等關(guān)鍵指標進行中長周期分析，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)變化，預(yù)測電量電費增長趨勢，確定需要攻堅的低能效用電單元。

3 實踐與應(yīng)用

2019年以來，安徽電信通過重構(gòu)能耗系統(tǒng)建立了新的電費管理平臺，打通與MSS 財務(wù)輔助系統(tǒng)、動環(huán)管理系統(tǒng)、無線綜合網(wǎng)管等周邊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互接口，從而構(gòu)建了一個完整的電費管理的系統(tǒng)框架。

電費管理平臺已實現(xiàn)了安徽電信全省4.5 萬個站點的用電管理，安裝超過1.2 萬塊智能電表，并匯聚了所有固網(wǎng)站點的電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)、以及基站和室分設(shè)備的電能計數(shù)器數(shù)據(jù)，初步具備了精確管理能力。

電費自動稽核功能上線以來，累計派發(fā)異常工單1.1 萬張，全省電費基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的規(guī)范性和準確性從最初的85.3%提升到99.1%。近兩年來，盡管全省5G和數(shù)據(jù)中心規(guī)模持續(xù)擴大，但電費占收比（電費/收入）不增反降，電費效能持續(xù)提升。在電費管理平臺的支撐下，全省開展了機房節(jié)能整治、基站智慧節(jié)能、轉(zhuǎn)供電改造壓降、老舊/高耗能設(shè)施改造等措施，累計為企業(yè)節(jié)約電費9700 萬元。

4 結(jié)束語

本文提出了兩項通信網(wǎng)絡(luò)電費精確管理的關(guān)鍵技術(shù)，一是建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電費管理平臺，成為各用電單元相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、存儲和分析中心；二是電費自動稽核模型，通過數(shù)據(jù)自動分析，從事前、事中、事后多個環(huán)節(jié)對電費使用的“合規(guī)性”進行核驗，實施細粒度的趨勢分析，確定需優(yōu)先開展節(jié)能的低效用電單元。

隨著節(jié)能工作日益受到重視以及技術(shù)進步，智能頭柜、支持自帶電能計量的機柜PDU、用電可計量的服務(wù)器等通信設(shè)備將越來越多地應(yīng)用于現(xiàn)網(wǎng)，電費管理平臺不僅將積累更多的數(shù)據(jù)，向大數(shù)據(jù)分析演進，而且用電單元的顆粒度更小，從站點級逐步延申到機柜級、設(shè)備級。同時，電費管理平臺不僅能支撐節(jié)能降費工作，而且可服務(wù)于低功耗通信設(shè)備設(shè)計制造、數(shù)據(jù)中心綠色運營等工作，助力國家“雙碳”目標。