基于多維度數據的無線網效能評價及改善體系研究

2016-11-19 08:41:24鄧智群杜呈旭

移動通信 2016年4期

鄧智群杜呈旭

【摘要】通過研究無線網用戶側（B側）和網絡側（O側）多維度數據，選取其中關鍵指標進行基于大數據系統的數據聯合分析，建立網絡效能評價體系，對網絡進行綜合評判，給出具有針對性的改善建議，從而提升整網的效益和效率。現網實踐表明該評價體系可有效解決低效能基站定位問題并可提供具有參考性的解決方案。

【關鍵詞】網絡效能用戶效率區域價值精細化評價管理 B+O聯合分析

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.04.0011 中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2016）04-0058-06

引用格式：鄧智群，杜呈旭. 基于多維度數據的無線網效能評價及改善體系研究[J]. 移動通信， 2016，40（4）： 58-63.

1 項目背景及概況

隨著通信行業的發展、通信市場競爭的加劇，運營商利潤空間被擠壓，導致運營商在尋找新的利潤增長點的同時，對投資的有效性和精準性的評價也存在迫切的需求。既有的粗放型建設模式不能再滿足運營商精細化評價管理以及建設策略制定的需求。隨著數據采集和分析手段的提升，通信網絡內存在的海量數據資源被發掘出來，但受限于管理維護等方面的問題，網絡各節點的數據掌握在不同部門手中，未能進行聯合分析，無法使數據發揮更大價值。

本項目結合前期數據挖掘工作成果進行再研究，通過大數據分析方法，打通用戶與網絡數據（B側與O側，B側：Business Support System，業務支撐系統；O側：Operation Support System，運營支持系統）實現聯合分析，從而發掘數據的潛在價值，提升網絡建設精準性和運行效率，更好地服務網絡建設與市場發展。

2 概念引入

2.1 網絡效能

定義：評價網絡運行效率與效益的綜合指標。

目前無線網運營商對于網絡的考核主要采取網絡KPI（Key Performance Indicators，關鍵業績指標）指標考核和投資效益考核方式。其中KPI考核方式主要關注現網運行質量，如接通率、掉話率，其責任部門為優化、維護部門。投資效益考核主要從投資回收期、投資增收比等指標進行評價，其責任部門主要為市場部門。不同部門從各自角度出發提出投資需求，導致部分區域網絡資源冗余，從網絡關鍵指標（KPI）上看總體較好，但實際是網絡處于輕載狀態，利用率偏低。同時，受限于數據使用權限問題，網絡優化維護部門僅能從網絡側數據進行分析，基于現有負荷和擁塞情況決定網絡調整策略，而無法從用戶規模角度進行分析，導致單從網絡數據分析得出的結果存在滯后性和盲目性。而市場部門受到數據分析方法和固有思維模式的局限，主要從全網維度進行評價，缺少精細化的分析，具體站點的投資效益高低無法準確判斷，投資建設重點區域無法確定。

綜上所述，為克服單純從效益或效率評價網絡的弊端，實現精細化的、網絡與市場相結合的評價，引入“網絡效能”概念，綜合地評價網絡狀況，達到對網絡投入、收入、負荷、質量四者的平衡，從而實現物盡其用，高效運營。

效能概念引入圖如圖1所示。

2.2 用戶效率

定義：用戶使用業務時的效率或用戶發起業務的被滿足程度。

隨著運營商收益的下降，對投資增收比等考核逐步加強，反映在網絡建設和運營上則對網絡建設的精準性和建成后的運行效率有較為明確的要求，但網絡效率高并不一定真的發揮出網絡的全部潛力，用戶作為網絡的重要組成部分，在其中起著重要的作用。當網絡資源利用率非常高時，一些新增用戶想發起新的業務時，就會被網絡拒絕，導致用戶需求無法得到滿足；當用戶的業務需求完全被滿足時，用戶需求被完全釋放，此時用戶使用業務時的效率達到最高。若網絡依據此時網絡的資源需求進行配置則可實現網絡的資源利用率和用戶滿足度最大化，因此可以引入用戶效率概念，即通過用戶發起業務的被滿足程度來聯合評價網絡效率。

2.3 網格

定義：網格是按照特定規范要求劃定的區域，是一個地理概念。

2.4 區域價值

定義：獨立于現有網絡表現的客觀的地理因素所體現的價值。

在日常分析中，會發現有些區域通過市場策略的調整會很快激發出業務的高速增長；相反，有些區域無論采取何種策略都不能有效提升業務量。從這些問題可以看出，在制定網絡策略和考核指標時忽略了區域的實際價值，即某個區域的固有屬性。例如人口數量、異網用戶數量、區域內人口年齡構成、人口收入構成、用戶偏好等相對固定的特性，如果不考慮這些因素一味追求業務增長和用戶擴張則是不客觀的。

3 無線網效能評價及改善體系思路方法

3.1 目標及總體思路

（1）效能評價及改善體系目標

1）確定評價網絡效能的關鍵指標；

2）給出網絡效能評估的合理方法；

3）定位網絡中的低效能站點和區域；

4）給出效能提升的建議。

（2）效能評價及體系改善思路

由于項目進行階段，中國聯通3G網絡可獲取的數據較為完備，且引入4G網絡后3G網絡投資將逐步壓縮，提升3G網絡的運行效率和效益將成為各省分公司不得不面對的一個現實。因此，本課題以3G網絡為研究對象進行分析，探索對3G網絡的內部挖潛，提升網絡效能。

本體系主要由低效能區域定位（低效能基站定位）、低效能原因分析、初步建議、網絡調整、結果回溯等五部分組成。其中低效能區域定位、低效能原因分析是本課題研究的重點，主要使用數據分析方法給出分析結果，結論建議、網絡調整需要相關人員進行詳細排查給出結論。最后通過對處理后的結果進行回溯使該體系形成閉環。

網絡效能分析思路及體系構架如圖2所示。

1）低效能區域定位：主要解決低效能區域在哪的問題。從效益和效率的聯合分析，定位低效能網格或扇區，其中效益分析從收入現狀和投入現狀兩個維度進行指標選取，效率分析主要從運行效率和業務潛力兩個維度進行指標選取。通過從現網各類數據源中選取以上兩大類四個維度的指標進行聯合定位最終鎖定低效能扇區或網格。

2）低效能原因分析：主要解決為什么低效能的問題。可以考慮從用戶規模、資源配置情況（投入產出率）、網絡質量等方面進行分析，確定該被評價區域是否存在用戶使用習慣問題、資源過配問題、網絡質量等問題。之后對于不存在網絡和用戶問題的區域再結合被評價地區的人口、房價等地理屬性綜合判斷其是否為價值洼地，即無潛在用戶且無高端用戶區域。

3）初步建議：將分析結果反饋給相關部門進行進一步核查，最終確定低效能原因。

4）網絡調整：根據確定的低效能原因進行網絡優化、載波調整、站點搬遷、用戶發展等工作。

5）結果回溯：完成網絡調整后，進行第二次數據采集分析，對調整結果進行評價反饋，實現無線網效能評價及改善體系的閉環，從而實現整網效能的不斷提升。

3.2 低效能區域定位方法研究

（1）主要指標及選取

1）指標選取原則

從指標概況可以看出通信系統指標系統相對較為健全，數據種類繁多，對于同一問題可以通過多維度指標進行綜合分析，但同時也存在投資類指標精細化程度較低，網絡關鍵指標可以通過調整參數修改等問題。綜合考慮現有網絡數據的獲取難度、數據有效性、結果準確性等因素，數據選取原則如下：

數據指標應可通過網管等系統采集，并可按照一定的時間周期穩定地獲取；

指標可以如實反映網絡問題，可有效對網絡做出評價；

選取的數據有公允的判斷門限；

指標間應存在相關性同時存在制約關系，指標盡量成對設置；

指標體系簡潔便于理解和分析。

2）指標選擇

網絡側基礎數據

該數據可以直接反映網絡的資源配置情況，例如載波配置、扇區數量、基站數量等，可在一定程度上反映無線網絡的資源投放情況，可考慮用來作為評價網絡資源投放評價的指標。

網絡運行類數據（覆蓋類、通信完整性、業務量、利用率）

在眾多指標中無線網絡利用率（網絡運行中資源使用量與資源總量的比值）是各運營商普遍采用的評價網絡效率的指標。從總體上看，資源利用率指標可以直接反映網絡資源使用情況，但從實際應用看存在一定問題：當網絡覆蓋較差時，由于干擾的存在將導致無線網系統容量降低，同時接入成功率（RRC接入成功率乘以RAB接入成功率，RRC：Radio Resource Control，無線資源控制；RAB：Radio Access Bearer，無線接入承載）下降，無線網利用率指標將受到影響；當資源利用率過高時，可能導致新接入用戶不能獲得所需資源，導致RRC、RAB建立請求被拒絕，用戶業務需求無法得到徹底滿足，直接影響用戶體驗，導致用戶效率降低。所以無論是網絡質量問題還是網絡容量問題都會直接反映為接入成功率降低。但若單獨評價接入成功率，則在網絡處于輕載情況下，接入成功率會處在較高水平，此時網絡利用率將處于較低水平，對效率產生誤判。考慮到指標的相關性和制約關系，因此考慮將網絡接入成功率和網絡利用率作為一對關鍵指標，共同納入體系。

用戶和業務類數據

用戶信息、套餐、賬單、詳單：該類數據主要用于分析用戶消費和用戶業務情況不體現網絡質量和網絡資源使用的情況。可通過該類數據將全網收入劃分到基站或扇區維度，從而衡量每個基站扇區對網絡收入的貢獻，從而可以精準地評價網絡的收益。此外，某個區域內用戶數量可在一定程度上衡量該區域內的業務潛力，因此考慮將區域內的用戶數作為衡量網絡效能的一個獨立加分項。

網絡投資數據

從總體上看，網絡投資主要由建設、優化、維護、市場投資組成，其中建設和維護投資又包含無線網設備、核心網設備、電源設備、傳送網設備、塔桅機房投資等，構成較為復雜。如果可以將投資數據細化到基站則可作為評判投資效益的基礎數據。考慮到建設投資計劃以年度為周期進行安排，同時不同設備和基礎設施的折舊時間不同，因此可考慮將資產以“年折舊額”進行攤銷，核算每類設備和設施每年需要收回的投資，對于市場費用等整網投入可按照平攤的方式將總投資攤銷至每個基站。將所有按年攤銷的費用相加得出每個基站當年需要回收的投資總額。在以上投資數據均具備并有系統支持的前提下可以采用“年折舊額”進行資產效益評價，對于無法按基站直接提取以上數據的情況，可考慮用基站或扇區的載波數量或載波密度進行粗略核算。

綜上所述，本體系選擇“單位收入/載扇收入”、“載波數量/載波密度”作為效益分析的一對關鍵指標，分別進行加分和扣分。選擇“利用率”、“接入失敗率”作為效率分析的一對關鍵指標，分別進行加分和扣分，另外“HS 用戶數”（HS：High Speed Packet Access，高速分組接入）作為獨立加分項。當體系整體指標得分為零時作為效能平衡點，小于零時定義為嚴重低效能，大于零時可根據具體區域特點進行分檔劃分。

對于收益、資源負荷、業務請求、業務潛力評價，若評價的目標為扇區或基站，則可采用單位單載扇、單基站指標進行評價，若對多個區域進行評價可采用單位面積總量或密度指標進行評價。對于投入評價，可根據具體分析的維度選擇采用密度或數量進行評價，對于多個面積大小差異較大的區域的評價，可考慮載波密度進行評價，對于扇區效能的評價可考慮采用扇區載波數量進行評價。指標示意如圖3所示。

（2）評價方法

1）效能核算方法選擇

綜合考慮可實施性選擇指標評分加權綜合法進行評價。

N=aV+bW+cX+dY +eZ… （1）

N：綜合得分；

a/b/c/d/e：各指標權重；

V/W/X/Y/Z：各指標歸一化結果。

歸一化方法

數據歸一化的目的是將不同量綱和不同數量級大小的數據轉變成可以相互進行數學運算的具有相同量綱和相同數量級的具有可比性的數據。數據歸一化的方法主要有線性函數法、對數函數法、反余切函數法等。針對網絡數據存在數據量巨大、數量級別差別大等特點，采取對數函數法對數據進行歸一化。

權重確定方法

本體系中選擇的指標成對出現，因此，應考慮對應的指標在權重設置上保持一致，指標權重值的確定可采用專家打分法。

3.3 低效能原因定位及提升方法研究

通過效能分析發現網絡中影響整網效能的網格或扇區，從而實現低效能區域的精準定位。由于造成網絡效能低下的原因比較復雜，因此問題出在哪以及如何解決將成為使用者關注的另一個重點。本次研究對低效能原因定位進行初步探索，思路方法參見圖4，主要通過用戶、網絡質量、資源配置、人口數量、地理價值等因素分析效能提升方法、挖掘效能洼地。

根據效能分析結果，首先對低效能區域的用戶規模進行分析，通過用戶側語音數據業務詳單或HS業務用戶數統計出區域內的發起業務的用戶數量。當用戶數小于同等資源配置扇區平均值的30%時（門限可根據實際情況調整）可能為用戶數量偏低導致的資源效能問題，可通過針對性地發展該區域內用戶來改善。若用戶數量高于門限時，進一步分析接入成功率；若接入成功率嚴重偏低（低于50%）時應首先考慮是否為網絡質量或覆蓋缺陷導致的低效能；若同時出現資源負荷超過60%且有資源擁塞的情況，則應考慮是容量資源欠缺問題導致的低效能；若接入成功率良好且全天無資源擁塞出現，則可判定為資源過配導致的低效能。根據判定結果對站點進行核查，確定問題后可引導市場優化資源的投放。

對于資源過配的情況可考慮對站點進行減配，但考慮到異網用戶、本網2G用戶、品牌區域等需求，可先分析資源過配站點所在區域人口數量、地理價值、2G用戶數等數據，若以上數據均未超過全網該站型所在區域平均值，則可考慮進行減配或站點調整。

3.4 現網實際數據分析結果

通過獲取某地市全網相關數據進行分析，以網格結果進行分析，共定位嚴重低效能網格19個，經過排查其中13個網格存在用戶量偏低的問題；13個網格存在接入成功率偏低問題；6個網格存在基站故障；10個網格存在基站減容需求；5個網格在基站容量和傳輸資源上存在擴容需求。經過對以上網格的排查，分別對其中的站點進行了優化調整、故障排查、資源擴容等工作，有效改善了網絡質量，提升了網絡效能。針對用戶偏低的網格優先采取用戶發展策略，并適當調減基站資源，提升資源利用率。

4 可改善的內容和下一步工作建議

（1）現有評價體系中的指標主要針對WCDMA網，本體系在整體結構上可以應用于4G網絡，但4G網絡資源利用率的評價方法等具體問題還需要繼續研究。

（2）在投資測算上可考慮完善投資管控系統，將項目投資落實到站點，從而實現更精準的投資測算。

5 結束語

通過研究并結合現網的落地應用情況，本體系可有效解決現網對網絡投入、收入、負荷、質量四者的平衡問題，從而實現物盡其用，高效運營，有效地將市場、建設、優化、運維指標有機地聯系在一起，避免多指標考核帶來的弊端。

參考文獻：

[1] 杜翠鳳，余藝. 基于模糊綜合評判法的通信網絡效能評估[J]. 移動通信， 2015（19）： 12-17.

[2] 張平，崔琪楣，侯延昭，等. 移動大數據時代：無線網絡的挑戰與機遇[J]. 科學通報， 2015（Z1）： 433-438.

[3] 牛志升，龔杰，周盛. 能效與資源優化的超蜂窩移動通信系統基礎研究[J]. 電信科學， 2014（12）： 34-47.

[4] 黃志勇. 移動網絡評估與診斷綜述[J]. 郵電設計技術， 2014（9）： 23-27.

[5] 龍青良，李巍，呂非彼. 基于用戶感知的WCDMA無線資源效能評估方法研究[J]. 郵電設計技術， 2014（9）： 33-39.

[6] 李妹，周麗娜，李盼星. 基于模糊綜合評價的電信運營商分區域投資策略研究[J]. 數據通信， 2014（6）： 8-11.