基于大數(shù)據(jù)分析的基站效益評估建模與應(yīng)用

［鄧金榮 李陵］

1 引言

截止2021 年底，中國三大運(yùn)營商（中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信）已經(jīng)建成站點(diǎn)1 081 萬個(gè)。每個(gè)站點(diǎn)從勘察規(guī)劃到入網(wǎng)運(yùn)行，付出的建設(shè)、運(yùn)維、租金、電費(fèi)、物業(yè)維系等開銷巨大，而收益卻參差不齊。而且隨著城市建設(shè)等外在環(huán)境的不斷變化，站點(diǎn)覆蓋范圍、收益也在不斷改變，如何科學(xué)的評估站點(diǎn)的投入產(chǎn)出比是否平衡、是否存在效益低下資源浪費(fèi)的情況，成為亟待運(yùn)營商去解決的問題。同時(shí)，隨著資源投入的不斷縮緊，如果將有限的資源投入到最需要、收益最高的地方，也是迫切需要解決的問題。在資源日趨緊張的形勢下。

本文深入分析站點(diǎn)從規(guī)劃到入網(wǎng)運(yùn)行全生命過程，考量22 個(gè)社會屬性和5 項(xiàng)經(jīng)濟(jì)屬性，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、綜合價(jià)值、利潤、利潤率、投入產(chǎn)出比等各維度的輸出。實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)價(jià)值精準(zhǔn)量化與自動(dòng)化輸出，對運(yùn)營商而言具有重要的借鑒意義。

2 效益評估與建模

2.1 整體估算方案

基站效益評估，應(yīng)充分考慮基站建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)等各類成本，以及吸收的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換價(jià)值、提供通信服務(wù)的社會價(jià)值類。其中成本、經(jīng)濟(jì)效益是直觀數(shù)據(jù)，而社會效益組成多，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，最終綜合建模。具體流程如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程

2.2 模型的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

考量基站投入產(chǎn)出所有相關(guān)因素，主要分為以下3 類。

（1）成本：對于運(yùn)營商而言，一個(gè)基站從無到有包括了兩部分成本開支，一個(gè)是初期的建設(shè)費(fèi)用，按照基站組成又包括了無線及接入設(shè)備、動(dòng)力空調(diào)設(shè)備、物業(yè)相關(guān)配套、傳輸接入、軟件license 等，另一個(gè)就是基站建設(shè)完成后的維護(hù)費(fèi)用，包括了機(jī)房租賃費(fèi)、電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)（自主維護(hù)費(fèi)用、鐵塔服務(wù)費(fèi)等）、后期擴(kuò)容資源等。此外還有設(shè)計(jì)、勘察、施工、維護(hù)、監(jiān)控等人工成本開支。本模型主要考量除人工成本外的全量與基站建設(shè)運(yùn)維相關(guān)的費(fèi)用開支，共計(jì)15 項(xiàng)。

（2）經(jīng)濟(jì)收入：基站建設(shè)入網(wǎng)后帶來的經(jīng)濟(jì)收入，按照目前的業(yè)務(wù)組成，分為語音通話產(chǎn)生的話務(wù)量，和上網(wǎng)產(chǎn)生的流量兩部分。而移動(dòng)通信發(fā)展至今，已經(jīng)是2G（GSM）、3G、4G（LTE）、5G 多網(wǎng)并存的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。而不同制式的網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)組成又各有重點(diǎn)，大不相同。在當(dāng)前流量為王的時(shí)代，2G 網(wǎng)絡(luò)受制式限制，理論上也只能提供不超過171 kbit/s 的低速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，目前已經(jīng)逐漸演變成在4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全或者不支持VOLTE的終端的支撐網(wǎng)絡(luò)。3G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)快速萎縮，基本可以忽略不計(jì)。目前承擔(dān)主要覆蓋責(zé)任的依然是4G 網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濟(jì)收入按站點(diǎn)吸收的流量以及折算出來的volte 話務(wù)量進(jìn)行計(jì)算。5G 雖然在大規(guī)?？焖俳ㄔO(shè)，但依然處于建網(wǎng)初期，用戶數(shù)、基站數(shù)占比較低，NSA 組網(wǎng)模式下業(yè)務(wù)組成也單純以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，因此經(jīng)濟(jì)收入近以站點(diǎn)吸收的上網(wǎng)流量進(jìn)行計(jì)算。而流量、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)則直接取自廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)。

（3）社會效益：由于移動(dòng)通信的特殊性，一個(gè)站點(diǎn)的效益不能僅僅看是否帶來經(jīng)濟(jì)收入，還需要考慮其承擔(dān)的社會責(zé)任，比如必須的信號覆蓋、重要場所的通信保障等。為此，模型通過信令采集，區(qū)分用戶在工作日、工作時(shí)間以及周末、夜間活動(dòng)軌跡，提取活躍小區(qū)作為該小區(qū)的用戶歸屬，繼而計(jì)算出到站點(diǎn)覆蓋范圍下各類用戶數(shù)及用戶屬性相關(guān)的字段，包括該站點(diǎn)覆蓋下白天和夜晚、工作日和節(jié)假日等不同時(shí)間段常駐用戶、流動(dòng)用戶、中高端用戶、家庭網(wǎng)用戶、集團(tuán)成員數(shù)、漫游用戶數(shù)等，并采集不同類用戶的ARPU（Average Revenue Per User，平均每戶月均價(jià)值貢獻(xiàn)，單位元）、DOU（discharge of Usage，平均每戶月均流量消費(fèi)額，單位MB）、MOU（minutes of usage，平均每戶月均通話時(shí)間，單位分鐘），作為基站覆蓋用戶群價(jià)值評估。并區(qū)分2G、4G 和5G，每一個(gè)制式考量因子58 項(xiàng)。

以常駐用戶為例：根據(jù)客戶每日的移動(dòng)軌跡，將客戶歸屬到工作地小區(qū)和居住地小區(qū)1）當(dāng)月出現(xiàn)天數(shù)不小于5 天的小區(qū)2）工作小區(qū)時(shí)段10～15、居住小區(qū)時(shí)段21～23、0～73）取停留時(shí)長最長的小區(qū)為用戶的工作地小區(qū)和居住地小區(qū)繼而反推出該用戶該小區(qū)下的工作地常駐用戶或居住地常駐用戶。

2.3 模型的建立

由于本模型涉及的數(shù)據(jù)字段多且復(fù)雜，因此采用PCA（Principal Component Analysis），即主成分分析方法,再結(jié)合信息加權(quán)、線性回歸、相關(guān)性分析等綜合算法，進(jìn)行建模。

（1）第一維空間建立：盡可能多的收集與站點(diǎn)運(yùn)行效益相關(guān)的成本、效益信息，共計(jì)58 項(xiàng)，作為影響效益的58 個(gè)指征，繼而建立起第一維空間。

（2）第二維空間建立：最大方差計(jì)算：按順序以此在第一維空間尋找相互正交的維度，并且計(jì)算該維度與平面的方差，并且運(yùn)用最大方差理論，對計(jì)算出來的方差進(jìn)行排序，認(rèn)為計(jì)算出來方差大的為有用因子，方差小的為噪音。最后導(dǎo)入58 因子，剔除31 個(gè)噪音，也就是對n 維數(shù)據(jù)進(jìn)行降維，得到有效因子。最后模型剩余27 個(gè)有效考量維度，如表1 所示。

表1 二維空間因子組成

（3）權(quán)重因子計(jì)算：針對第二維空間的29 個(gè)有效因子，線性回歸、相關(guān)性分析，計(jì)算每類因子對效益的權(quán)重，即每類因子的貢獻(xiàn)率，最終得到所需的效益模型算法。

（4）修正：輸入最新的網(wǎng)絡(luò)和信令數(shù)據(jù)，運(yùn)用模型得出結(jié)論，對每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行修正。剔除掉因特殊時(shí)間、突發(fā)性活動(dòng)、特殊場景導(dǎo)帶來的異常波動(dòng)，對模型運(yùn)算結(jié)果帶來的影響。

（5）分類與合并：由于網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)按照頻段、制式又有多類，模型統(tǒng)計(jì)最終均以物理站點(diǎn)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，也就是將一個(gè)物理站點(diǎn)下不同制式（2G、4G、5G）的邏輯站點(diǎn)加權(quán)合并。

（6）工具：基于以上思路，輔助采用IBM SPSS Statistics 工具，將所有n 維數(shù)據(jù)導(dǎo)入，通過“標(biāo)準(zhǔn)化→計(jì)算協(xié)方差→計(jì)算特征向量、特征值（即貢獻(xiàn)方差）→貢獻(xiàn)方差排序→返回成分得分系數(shù)矩陣→計(jì)算因子得分”的步驟，得出每一類站點(diǎn)最終的計(jì)算公式。整個(gè)模型建立過程如圖2 所示。

圖2 效益建模流程

計(jì)算結(jié)果：

（1）經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益得分=總流量*單價(jià) +總話務(wù) * 單價(jià)+總短信量*單價(jià)+總彩信量*單價(jià)

其中目前NSA 組網(wǎng)下，5G、4G 話務(wù)量按照VOLTE話務(wù)量進(jìn)行折算。單價(jià)以不同時(shí)期運(yùn)營商經(jīng)營分析單價(jià)結(jié)果為準(zhǔn)。

（2）社會效益

社會效益按建模結(jié)果，5G、4G、2G 均有不同。建模結(jié)果為：

各制式因子如表2 所示。

表2 社會效益組成因子系數(shù)

（3）價(jià)值效益得分

價(jià)值效益得分=（y1*F1社會效益得分正則化+y2*F2社會效益經(jīng)濟(jì)效益得分正則化）*200

其中F1為社會效益得分正則化，F(xiàn)2社會效益經(jīng)濟(jì)效益得分正則化，y 表示對應(yīng)系數(shù)。具體系數(shù)如表3 所示。

表3 價(jià)值效益系數(shù)

（4）物理站合并建模

經(jīng)濟(jì)效益得分=2G 經(jīng)濟(jì)效益得分+4G 經(jīng)濟(jì)效益得分+5G 經(jīng)濟(jì)效益得分

社會效益得分：

2G 社會效益得分＞0 且4G 社會效益得分＞0 且4G 社會 效益得分＞0：社會效益得分=0.2*2G 社會效益得分+0.4* 4G 社會效益得分+0.4*5G 社會效益得分

若5G 社會效益得分=0，則社會效益得分=2G 社會效益得分*0.5+4G 社會效益得分*0.5

價(jià)值效益得分=（0.43 279*社會效益得分正則化+0.56 721*經(jīng)濟(jì)效益得分正則化）*200

得分正則化=（得分-最小值）/（最大值-最小值）*100

（5）投入產(chǎn)出比=經(jīng)濟(jì)效益得分/成本

計(jì)算效益結(jié)果舉例如表4 所示。

表4 站點(diǎn)效益輸出結(jié)果舉例

2.4 數(shù)據(jù)更新

基于網(wǎng)絡(luò)場景、城市建設(shè)環(huán)境的變化，建議按照該模型，每3～6 個(gè)月重新計(jì)算輸出新的效益。

3 應(yīng)用舉例

基于模型，主要有以下幾點(diǎn)應(yīng)用。

3.1 現(xiàn)網(wǎng)資源的合理利用

科學(xué)評估全網(wǎng)站點(diǎn)價(jià)值，對綜合價(jià)值排名落后的站點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際需求（特殊覆蓋需求等），進(jìn)行下電拆除，節(jié)省運(yùn)維成本，并且實(shí)現(xiàn)資源的拆閑補(bǔ)忙或者再利用。

3.2 規(guī)劃資源的準(zhǔn)確投放

結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)效益輸出，科學(xué)評估區(qū)域整體價(jià)值，有效指導(dǎo)新站規(guī)劃，將指導(dǎo)規(guī)劃站點(diǎn)目標(biāo)效益更精準(zhǔn)、更明確，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)效益。達(dá)到降本增效的目的。

4 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和城市建設(shè)日新月異，給基站覆蓋能力帶來巨大挑戰(zhàn)，而隨著5G 的商用，通信運(yùn)營商在搶占先機(jī)的同時(shí)，更需要科學(xué)、準(zhǔn)確的評估存量站點(diǎn)和擬投入站點(diǎn)的綜合效益，才能做到資源精準(zhǔn)投放，降本增效，避免盲目建站帶來的資源浪費(fèi)。

本文提供的基站效益評估模型，不僅能科學(xué)評估現(xiàn)有2/4G 站點(diǎn)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源靈活調(diào)整，同時(shí)對接下來5G 的建設(shè)選址提供了重要的參考依據(jù)。