基于泰森多邊形評(píng)估體系的5G 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

［何陽 陳康波 何寧］

1 概述

隨著5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐漸成熟，國內(nèi)的5G 無線網(wǎng)絡(luò)已實(shí)現(xiàn)了市區(qū)、縣城的面覆蓋完善，同時(shí)聚焦城區(qū)外圍的價(jià)值網(wǎng)格和農(nóng)村的價(jià)值區(qū)域，以較少的基站保障了價(jià)值區(qū)域的連續(xù)覆蓋，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的最大化，它作為通用技術(shù)賦能于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，助力傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，給運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維帶來全新的挑戰(zhàn)[1]。5G 移動(dòng)通信廣覆蓋建設(shè)逐步轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)建設(shè)及優(yōu)化，部分區(qū)域必將涌現(xiàn)出具有用戶多、業(yè)務(wù)量大、收益高等特點(diǎn)的高價(jià)值區(qū)域。在高價(jià)值區(qū)域，移動(dòng)用戶比較集中，業(yè)務(wù)需求量大，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)應(yīng)按高標(biāo)準(zhǔn)、高要求指標(biāo)執(zhí)行。有效進(jìn)行高價(jià)值區(qū)域的評(píng)估，是5G 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)人員必須要考慮的問題，是5G 網(wǎng)絡(luò)投資收益率最高與5G 業(yè)務(wù)體驗(yàn)最優(yōu)的關(guān)鍵。本文通過在采用泰森多邊形進(jìn)行基站小區(qū)網(wǎng)絡(luò)性能柵格化處理[2]的基礎(chǔ)上創(chuàng)新性融入高價(jià)值評(píng)估體系，輸出網(wǎng)絡(luò)覆蓋業(yè)務(wù)量等渲染圖層，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)，能更高效支撐網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營和市場(chǎng)發(fā)展，有效解決高價(jià)值區(qū)域評(píng)估難的問題，為網(wǎng)絡(luò)和市場(chǎng)協(xié)同發(fā)展提供依據(jù)。

2 泰森多邊形網(wǎng)格化原理

泰森多邊形原理是將所有相鄰氣象站連成互不交叉的三角形，作這些三角形各邊的垂直平分線，每個(gè)氣象站周圍的若干垂直平分線便圍成一個(gè)多邊形[3]。泰森多邊形又叫馮洛諾伊圖（Voronoi diagram），是由荷蘭氣候?qū)W家A·H·Thiessen提出了一種根據(jù)離散分布的氣象站數(shù)據(jù)來計(jì)算平均降雨量的方法，是利用所有氣象站的位置數(shù)據(jù)，按照最鄰近原則劃分平面，構(gòu)建一個(gè)多邊形的集合，且每個(gè)多邊形內(nèi)含且僅包含一個(gè)樣點(diǎn)[4]。圖1 所示為泰森多邊形模型。

圖1 泰森多邊形模型

從幾何角度看，泰森多邊形是對(duì)空間平面的一種剖分，對(duì)圖1 而言，其數(shù)學(xué)描述為[5]：

設(shè)平面區(qū)域上存在一組離散點(diǎn)（i，j=1，2，3，…，k），其中k為離散點(diǎn)數(shù)量，若將該區(qū)域用一組直線段分成k個(gè)互相鄰接的多邊形，使得以下3 個(gè)條件成立：

（1）每個(gè)多邊形內(nèi)含有且僅含有一個(gè)（唯一）離散點(diǎn)；

由此得到泰森多邊形，它特別適用于空間設(shè)施的規(guī)劃，目前可用于定性分析、統(tǒng)計(jì)分析、鄰近分析、基站覆蓋分析等。

3 泰森多邊形網(wǎng)絡(luò)評(píng)估體系運(yùn)用

在日常網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，通常對(duì)全網(wǎng)按照基于泰森多邊形的網(wǎng)狀小區(qū)覆蓋范圍圖進(jìn)行劃分，加入各類指標(biāo)對(duì)網(wǎng)狀圖進(jìn)行柵格化渲染處理，可以比較直觀供優(yōu)化分析網(wǎng)絡(luò)情況，并可保持比較高的準(zhǔn)確性，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估較為單一，僅從覆蓋或容量單向入手，關(guān)注的焦點(diǎn)也僅是網(wǎng)絡(luò)側(cè)，缺少從經(jīng)營效益、投入產(chǎn)出比角度的評(píng)估[6]。為此提出一種基于泰森多邊形的高價(jià)值評(píng)估優(yōu)化體系，更綜合制定網(wǎng)絡(luò)柵格評(píng)估方法，有效指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維優(yōu)化與用戶發(fā)展。

3.1 評(píng)估體系優(yōu)化結(jié)構(gòu)

在流量經(jīng)營時(shí)代，運(yùn)營商主要的關(guān)注點(diǎn)包括高投入產(chǎn)出、不同場(chǎng)景的優(yōu)化策略、市場(chǎng)高效發(fā)展、重點(diǎn)區(qū)域保障等幾個(gè)方面。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)估模式有著評(píng)估網(wǎng)絡(luò)與市場(chǎng)營銷分離的弊端。本研究通過網(wǎng)管話統(tǒng)基站小區(qū)級(jí)負(fù)荷、感知性能數(shù)據(jù)和MR 覆蓋數(shù)據(jù)，以及運(yùn)營商經(jīng)分（綜分）系統(tǒng)信息獲取流量和用戶數(shù)據(jù)，達(dá)到高效整合網(wǎng)絡(luò)性能和市場(chǎng)效益指標(biāo)，形成全面的網(wǎng)絡(luò)價(jià)值評(píng)估體系，為發(fā)展高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)和充分挖掘移動(dòng)通信市場(chǎng)需求并開展流量價(jià)值經(jīng)營提供強(qiáng)有力支撐。

網(wǎng)絡(luò)高價(jià)值評(píng)估體系采用金字塔分層結(jié)構(gòu)：一級(jí)標(biāo)簽為價(jià)值評(píng)估；二級(jí)標(biāo)簽為網(wǎng)絡(luò)效益和網(wǎng)絡(luò)成熟度；三級(jí)標(biāo)簽為流量、用戶、覆蓋、負(fù)荷、感知。體系優(yōu)化結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)高價(jià)值評(píng)估體系優(yōu)化結(jié)構(gòu)

圖2 中體系架構(gòu)表明：“網(wǎng)絡(luò)效益”的目標(biāo)是關(guān)注VIP 客戶，了解用戶分布與流量關(guān)系，便于與市場(chǎng)發(fā)展、基站建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和財(cái)務(wù)收支的關(guān)鍵KPI 對(duì)標(biāo)；通過統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)流量區(qū)分高、中、低流量區(qū)域，再根據(jù)消費(fèi)高低劃分高、中和低消費(fèi)用戶并在柵格上體現(xiàn)戶數(shù)，準(zhǔn)確掌控不同效益群體分布。

“網(wǎng)絡(luò)成熟度”是利用網(wǎng)絡(luò)覆蓋、小區(qū)負(fù)荷和用戶感知這3 個(gè)維度來分析用戶感知和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是否匹配以及網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題，主要關(guān)注覆蓋電平RSRP、資源利用率與用戶數(shù)、用戶下載速率的動(dòng)態(tài)變化與協(xié)調(diào)關(guān)系，判斷弱覆蓋和高負(fù)荷狀態(tài)，用以指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)提升的方向。

通過“網(wǎng)絡(luò)效益”和“網(wǎng)絡(luò)成熟度”關(guān)聯(lián)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)價(jià)值分析，其結(jié)果應(yīng)用于評(píng)估網(wǎng)絡(luò)收益是否和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量匹配。根據(jù)不同的價(jià)值類型，給出用戶發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、協(xié)同發(fā)展、保持發(fā)展四類應(yīng)用方向，為網(wǎng)絡(luò)部門和市場(chǎng)協(xié)同營銷發(fā)展高價(jià)值用戶區(qū)提供參考依據(jù)。

3.2 5G 網(wǎng)格評(píng)估體系運(yùn)用分析

（1）總體評(píng)估情況優(yōu)化前后對(duì)比

圖3 所示為某五線城市市區(qū)網(wǎng)絡(luò)成熟度評(píng)估分布，通過對(duì)網(wǎng)格開展基于泰森多邊形網(wǎng)絡(luò)價(jià)值體系的評(píng)估，結(jié)果顯示網(wǎng)絡(luò)類問題有：14 個(gè)高效益問題區(qū)、19 個(gè)潛力問題區(qū)及12 個(gè)低效益問題區(qū)；市場(chǎng)類可開拓的區(qū)域有：22 個(gè)低效益成熟區(qū)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)成熟度評(píng)估分布

圖3 中右下畫圈的柵格區(qū)域主要為居民區(qū)場(chǎng)景，價(jià)值屬性顯示該區(qū)域?yàn)楦咝б婢W(wǎng)絡(luò)問題區(qū)。通過后臺(tái)指標(biāo)分析可以看出，該柵格日均流量334.6 GB，日均用戶數(shù)516個(gè)，資源利用率37.85%，周均投訴2 次，MR 覆蓋率只有94.12%（≥99%為優(yōu)），可初步確定該區(qū)域MR 覆蓋不足；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)該居民區(qū)內(nèi)主要占用光明基站扇區(qū)信號(hào)，部分區(qū)域UE 接收RSRP 在-105 dbm 左右，屬于深度覆蓋不足問題，需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并優(yōu)化。

通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值體系的評(píng)估，聚類各類問題，以RF優(yōu)化、故障處理、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及業(yè)網(wǎng)協(xié)同等手段使調(diào)整后的效益和日流量指標(biāo)明顯提升，圖4 所示為第一輪調(diào)整后再次評(píng)估的結(jié)果，由圖可知網(wǎng)絡(luò)類問題：高效益問題區(qū)解決5 個(gè)、潛力效益問題區(qū)解決18 個(gè)，低效益問題區(qū)解決10 個(gè)；市場(chǎng)類問題：低效益成熟區(qū)解決11 個(gè)。該地市市區(qū)網(wǎng)格整體日均流量增長20.2 TB，而圖4 中畫圈的柵格高效益問題區(qū)向高效益發(fā)展區(qū)轉(zhuǎn)化，顯示網(wǎng)格整體運(yùn)營狀態(tài)更為健康。

圖4 網(wǎng)絡(luò)成熟度優(yōu)化后評(píng)估結(jié)果

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)RF 優(yōu)化調(diào)整后，在柵格內(nèi)基站扇區(qū)個(gè)數(shù)不變條件下，通過泰森多邊形評(píng)估體系的建立，在提升業(yè)務(wù)量的同時(shí)，也極大改善用戶感知，獲得有效的高價(jià)值業(yè)務(wù)網(wǎng)格建設(shè)收益。表1 所示為RF 優(yōu)化前后指標(biāo)對(duì)比。

表1 網(wǎng)絡(luò)評(píng)估體系RF 優(yōu)化前后指標(biāo)對(duì)比

（2）高價(jià)值評(píng)估體系運(yùn)用收益分析

基于泰森多邊形高價(jià)值評(píng)估體系，在有限的資源投入下，可以重點(diǎn)聚焦在14 個(gè)高效益問題區(qū)及兼顧19 潛力問題區(qū)等區(qū)域，而不需要整網(wǎng)式運(yùn)維浪費(fèi)資源，也能達(dá)成精準(zhǔn)建設(shè)優(yōu)化的目的，引入泰森多邊形價(jià)值評(píng)估體系后的收益表現(xiàn)為：①人力資源投入：未使用前需要4 人/天，而使用后僅需2 人/天；

② 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)精確性：未使用前只有89%，而使用后達(dá)到97%；

③市場(chǎng)發(fā)展方向：未使用前方向不明確，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)側(cè)未能提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)意見，而使用后可以通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)數(shù)據(jù)支撐市場(chǎng)識(shí)別優(yōu)勢(shì)區(qū)域，挖掘競(jìng)對(duì)攜轉(zhuǎn)意向；

④ 市場(chǎng)優(yōu)劣預(yù)測(cè)：未使用前，未能主動(dòng)對(duì)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的網(wǎng)絡(luò)劣勢(shì)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)防，而使用后能準(zhǔn)確識(shí)別“攜轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)”區(qū)域，形成被動(dòng)投訴處理向主動(dòng)預(yù)測(cè)預(yù)防的攜轉(zhuǎn)應(yīng)對(duì)能力。

4 結(jié)束語

基于泰森多邊形的網(wǎng)絡(luò)高價(jià)值區(qū)域評(píng)估體系，有效結(jié)合市場(chǎng)前端數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)后端數(shù)據(jù)，綜合市場(chǎng)、經(jīng)分?jǐn)?shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)MR 和KPI 數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)效益+網(wǎng)絡(luò)成熟度，輸出網(wǎng)絡(luò)價(jià)值屬性，分析價(jià)值區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋的合理性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的最大化。經(jīng)過對(duì)某地市5G 網(wǎng)格分析并開展整治，表明泰森多邊形的網(wǎng)絡(luò)高價(jià)值區(qū)域評(píng)估體系在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)建設(shè)與精確優(yōu)化發(fā)揮了重要作用，較好應(yīng)對(duì)城區(qū)網(wǎng)格基站密度及用戶與業(yè)務(wù)量帶來的差異問題，有效指導(dǎo)市場(chǎng)營銷和用戶發(fā)展。不僅為運(yùn)營商打造了5G 精品網(wǎng)，也為客戶提供高質(zhì)量5G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，提供了高效的評(píng)估方法。