基于基站性能大數據的運維管理研究

中國聯通河南省分公司 范 勇 楊進進 林 康

本文主要是通過對無線網絡基站相關性能大數據進行分析研究，仿真得到基站配套蓄電池設備的充放電性能曲線，從技術層面為基站維護管理、基站蓄電池更新改造提供有效數據支撐，最終達到提升基站運維管理水平、實現運維管理優化的目的。

1.概述

本文基于本省無線網實際和基站維護現狀出發，通過獨自研究、探索，創新性地將基站設備自身的性能數據與蓄電池的充放電性能進行關聯，在不增加任何投資成本、不改動基站任何硬件連接、不影響基站業務的前提下，實現對蓄電池充放電性能的仿真。希望借此重點解決現網蓄電池真實的性能特性的評估，為蓄電池技改和擴容提供可靠數據支撐、對基站發電成本等運維成本管控提供相應的優化方案。

2.研究背景

河南聯通移動通信網絡規模逐年擴大，2G/3G/4G基站數量連年成跳躍性急劇猛增。截止2017年4月末，在網運行的邏輯基站數量已經超過10萬，物理站址超過3萬。要提供一個優質的通信網絡，必須保證網絡安全運行，其基礎工作就是基站的日常維護管理工作。

2014年7月，鐵塔公司成立，從行業整體看，意味著通信行業作為國企改革的“先頭部隊”開始實踐國家資源整合的戰略部署，以實現社會重復投資的瘦身；從行業內部看，行業價值鏈供應側的改革，意味著運營商必須對基站由建改租的運營模式做出相應調整。從運營商近兩年來的對鐵塔公司的基站租賃費用來看，遠比自己運營和維護時的成本高出很多，這就要求運營商對現有的基站維護管理模式進行改變以應對這一不利影響。

運營商需要更多的數據進行分析，來實現企業科學的管理和規劃決策。數據來源依托于精細化的管理和各種數據匯總，根據聯通集團提出的“實施聚焦戰略，創新合作發展”要求，在維護層面，迫切需要實現高效率運維管理，從而實現運維管理的提質降本增效。

3.目前基站管理面臨的部分問題

3.1 基站維護發電調度難點

根據對現網基站斷站的原因分析，約40%的斷站原因來自于“斷電”，即市電中斷后未能及時上站發電造成的斷站。

由于蓄電池容量與溫度、濕度、負載等因素強相關，其充放電時長等指標難以獲取。維護人員一般通過靜態放電等傳統手段獲得蓄電池的放電時長數據，這種手段效率低下且準確性不高，因此很容易形成誤判導致上站發電不及時，而基站由于市電停電時間過長而斷站。最終不僅基站業務中斷、地市公司相關考核指標低下，同時也容易造成蓄電池深度放電，降低其使用壽命。

3.2 基站蓄電池改造目標不夠精確

現有改造流程中，蓄電池的“配套資源現狀填報”中數據缺少準確可靠的來源（見下圖1），往往只能根據維護人員的經驗值進行填報，其后果就是一些重要節點基站的蓄電池性能下降后得不到及時改造，增加了基站斷站的可能。

鐵塔公司開展業務后，運營商絕大部分基站劃歸鐵塔公司所有，其相關的鐵塔、機房、電源、空調等配套設施和室內分布系統的建設、維護和運營職責也隨之歸屬鐵塔公司。但目前工作的難點在于運營商缺乏對鐵塔公司負責的基站配套設施（主要是蓄電池）性能進行評估的有效手段及相關數據支撐，無法對鐵塔公司的配套維護管理進行有效的監督。

圖1

3.3 基站運維成本管理較粗放

基站維護成本（主要是應急發電用油成本）結算缺少準確數據支撐。基站應急發電用油成本主要根據嚴格的預算來進行匹配，維護單位每月上報用油臺賬，上級成本管理部門根據臺賬來判斷成本使用是否合理，缺乏精準、系統化的數據分析與檢查手段，一定程度上流于形式，無法真正做到“控制每一分錢，掌握每一分鐘”。

4.做法及實現

4.1 基站性能大數據研究

在所有廠家的基站系統中，其性能數據中有一類數據叫“測量數據”。顧名思義，這是一類經過基站測量得到的性能數據，比如基站接收電平、接收質量等指標。除了針對基站自身的性能的測量數據，還有一些針對基站環境相關的測量指標，常見的有溫度、濕度、輸入/輸出功率等。

在本文中，利用了基站自身針對蓄電池的直流輸入電壓的測量性能數據，實現了對蓄電池充放電的性能的仿真模擬。

4.2 定義測量及測量結果采集

（1）定義測量：進入專業網管，在測量任務管理中，加入基站功率測量任務，顆粒度選擇最小粒度15分鐘，選擇待采集基站。

（2）測量結果采集：測量結果以性能數據的形式保存在專業網管性能數據庫中，其按照時間順序不斷形成相應的測量值。但其中絕大部分數據是基站在市電正常情況下的測量值，蓄電池輸出電壓測量值是一個固定值（即蓄電池浮充電壓值），對于我們研究蓄電池放電性能毫無作用。我們真正需要的數據是在市電停電后蓄電池輸出的電壓值，因此需要將有用的數據從大量的數據中提取出來。

我們選取PLSQL Developer工具作為訪問專業網管Oracle數據庫的工具，利用其進行有效數據采集。數據采集遵循以下原則：

（1）并非所有的基站都需要進行蓄電池充放電性能研究，我們只針對使用壽命超過2年的蓄電池。基站與蓄電池的對應關系資料可以通過市分公司得到；

（2）我們針對蓄電池在充放電期間的有效數據進行研究。對于現網而言，蓄電池的浮充電壓一般為52V（即蓄電池充電至52V后其電壓保持不變，不再升高），基站的一次下電電壓（即蓄電池電壓低于一次下電電壓值以后會斷開給基站供電）一般為46V，因此我們重點關注蓄電池輸出電壓在這個兩個值之間的變化。

這里以某地市基站為例，介紹在數據庫中采集符合條件的性能數據的方法，Oracle查詢語句略。

（1）查詢規定時間內平均電壓低于46V的基站對應的數據條目數；

（2）針對目標基站查詢停電時間范圍；

（3）針對目標基站采集停電范圍時間內數據清單。

4.3 測量結果分析

對上述采集到的某地市目標基站的蓄電池輸入電壓為例進行分析，得到如下變化曲線。如圖2所示。

22:30電壓開始下降；0:45電壓下降至45.1V；1:00～7:45之間無采集數據，顯然由于基站停電造成斷站，無相應的采集數據。可以判斷斷站時長約為6個半小時；

從電壓開始明顯下降（13日22:30分）開始，至最后一次采集到電壓數據（14日00：45分），共2小時15分鐘，可視為蓄電池完全放電時間約為2小時30分鐘。

圖2

根據以上分析，很容易得出以下結論：

基站維護調度中心可以根據該基站蓄電池放電時長、基站距離推算大概停電多久之后必須調度維護人員上站發電，避免因停電造成斷站；

根據放電曲線，蓄電池從浮充電壓52V放電至一次下電電壓46V的時長約為2個半小時，時長明顯小于中國聯通對于基站蓄電池的容量要求（高等級基站不小于10小時、低等級基站不小于8小時），建議在滾動規劃中重點關注，盡快納入配套更新改造或者蓄電池組擴容計劃；

根據該基站當天的電壓變化曲線，可以判斷出由于未及時進行發電造成基站斷站，應對相關維護單位進行考核，并相應核減維護費用。

5.分析應用

5.1 基站維護調度高效化

模擬仿真出的電池放電曲線可以支撐基站斷站調度管理，預估市電停電后蓄電池可以持續放電的時長，合理安排維護人員上站發電時機，既節省人力成本，又能保證能夠及時發電而不至于發生斷站。

5.2 基站配套改造目標化

模擬仿真出的電池放電曲線可以作為運營商在基站配套設備更新改造工程設計中的依據，可以將有限的改造資金用于最需要改造的基站。

5.3 基站維護成本精細化

利用模擬仿真出的蓄電池性能數據來判斷維護人員是否及時發電、發電時長是否與上報的發電記錄表一致，以此來作為基站維護管理中發電用油結算、斷站考核的重要依據，達到降本增效的目的。

6.結論

本文針對目標地市基站性能數據進行了數據采集及分析，通過以上一系列分析手段，成功探索出基于基站性能數據進而仿真出蓄電池輸出電壓隨時間變化的的曲線，有了蓄電池充放電性能曲線，即可運用到基站維護管理等工作中，解決本文中提到的三大類問題，從而實現基站維護調度高效化、基站蓄電池改造目標化、基站維護成本精細化。

本文中提出的蓄電池測試方法，在不增加任何投資成本、不改動基站任何硬件連接、不影響基站業務的前提下，實現了對蓄電池充放電性能的仿真，希望借此解決長久以來運營商在基站維護管理方面存在的問題，從而實現運維管理的優化。