基于GIS和大數據的智能化小區寬帶業務運營管理系統

方長鐘，萬鵬

（中國移動通信集團江西有限公司信息技術部，江西南昌 331000）

當前信息化與網絡化成為現代人日常生活應用的主要趨勢，人們對小區寬帶業務的需求性與寬帶業務功能的類別日益提升[1-2]。在此條件下，寬帶業務供應商處會生成海量業務數據，而數據的海量性與類別差異性提高了寬帶業務運營管理的困難程度[4]。基于此，將地理信息系統（Geographic Information System，GIS）功能與大數據技術引入寬帶業務運營管理過程中，設計基于GIS 與大數據的智能化小區寬帶業務運營管理系統，實現有效的寬帶業務運營管理，提升供應商經濟效益。

1 寬帶業務運營管理系統

1.1 系統結構設計

基于GIS 與大數據的智能化小區寬帶業務運營管理系統內綜合了寬帶業務信息采集、分析處理與運營管理等功能，其由3 種模塊組成，包括小區寬帶業務用戶GIS 訂單管理模塊、運營管理模塊以及數據管理模塊，如圖1 所示。

圖1 系統整體結構圖

小區寬帶業務用戶管理模塊內包含小區寬帶業務用戶的全部信息[7]。GIS 訂單管理模塊基于用戶管理模塊內的信息，通過熱力圖等形式直觀地向寬帶業務運營商呈現區域內小區寬帶業務訂單分布情況；運營管理模塊的主要功能是針對不同小區實際情況針對性地選取寬帶業務接入方式以及依照大數據技術對當前訂單情況的分析結果，制定相應的運營策略等；數據管理模塊作為系統支撐，歸類整理全部小區寬帶業務訂單。在整體上統計寬帶業務套餐劃分與應用情況、業務單元占比以及收入與發展趨勢等信息；在細微處標記小區所處區域、充值與消費情況以及當前寬帶業務應用情況等信息，針對寬帶業務內較為敏感的申辦人身份證號碼等信息進行實時隱藏處理。大數據展示功能采用信息統計模式，在數據展示過程中由信息統計表內直接讀取數據，在保障數據安全的基礎上，最大限度提升展示效率。

1.2 GIS訂單管理模塊

GIS 訂單管理模塊引入地圖程序調度接口，其作為封裝GIS 底層邏輯的應用接口[8]，可實現小區寬帶業務訂單信息與地圖間的有效融合。通過應用程序接口對寬帶業務進行處理時能夠將地址標識出來，并在地圖上顯示寬帶業務訂單標識的詳細情況，構建訂單位置及訂單內包含的套餐、充值與消費情況等鏈接，并通過熱力圖形式展現給寬帶業務運營商[9]。GIS 訂單管理功能的實現以地圖程序調度接口設計為核心，通過寬帶業務訂單地址信息轉換與相關信息聯系，實現界面展示。

在地圖程序調度接口設計過程中，依照所需生成的密鑰與接口標準，連接百度地圖接口庫；通過My Eclipse 軟件引用地圖信息。在大數據庫內獲取地址信息，通過相關軟件轉換地址經緯度后，將所獲取的信息再次存儲至大數據庫內，構建寬帶業務小區、地址信息以及地圖間的相關性。以此為基礎，利用熱力圖形式展示寬帶業務與訂單信息。

1.3 運營管理模塊

運營管理模塊可劃分為兩個部分，分別是向小區提供寬帶接入等智能化業務服務，以及依照當前訂單情況制定相應的運營策略等。

網絡接入技術的成熟度、經濟度與國際化是智能化小區寬帶業務的接入方式選擇的依據，同時還需參考不同小區的分布位置與詳細環境[10]。寬帶業務接入方式主要包括兩種，分別是光纖到樓與局域網相結合的方式和高速數字用戶環路方式，這兩種方式分別適用于網絡質量較差和網絡質量較好的小區。

光纖到樓與局域網相結合的寬帶業務接入方式由寬帶網絡中心布設單模光纜，將光纜拓展到不同小區內的匯聚交換機，以此為中轉站，布設多模光纜至不同建筑層交換機，由此通過雙絞線將寬帶網絡接入到小區各層各戶。

高速數字用戶環路寬帶業務接入方式利用交換機聚集高速數字用戶環路線路，利用中心交換機與電話程控交換機分別傳輸語音信號與數據信號；利用分頻器區分兩種信號，以分別進入電話機和調制解調器中，調制解調器將數據信號轉換為傳輸碼，實現遠距離數據傳輸。寬帶網絡接入方式如圖2所示。

圖2 寬帶網絡接入方式

1.4 數據管理模塊

依照數據與技術標準劃分數據管理模塊，可將其劃分為生命周期與應用平臺兩部分。

大數據生命周期的主要功能是數據價值轉換[11]，由寬帶業務運行數據采集、存儲、統計、應用與清除等不同階段組成。寬帶業務運行數據的采集功能，主要是將采集到的寬帶業務相關數據存儲于應用平臺中，通過大數據分類技術實現信息類別的劃分，對于劃分后的不同類別數據，實施數據共享與分析等流程，目的只在應用過程中挖掘數據隱藏價值，清除冗余信息。

應用平臺作為大數據架構的技術支撐，中包含生命周期內不同過程所屬的基礎設施，存儲與數據類別劃分與分析的算法等[12]。

寬帶運營商處每日生成海量業務訂單信息，構建訂單信息的相關鏈接，并進行系統展示。大數據技術下，數據處理邏輯架構如圖3 所示。

圖3 數據處理邏輯架構

數據處理流程詳細過程如下：在完成地址信息轉換后的寬帶業務訂單數據內提取訂單地址，由此獲取小區寬帶業務用戶地址與套餐等信息，構建小區寬帶業務用戶信息表；構建小區地址同派送員間的相關性，構建派送員調查表；同時構建小區發展監控報表，基于各類報表生成訂單統計信息表。

針對寬帶運營商處海量業務訂單信息，為提升數據分析與管理的效率，數據管理模塊中采用聚類算法，該算法以聚類中心點同其他各點間的距離為標準，分析數據類別的一致性[13]。將兩組寬帶業務數據同聚類中心點間的距離與預先設定的閾值相對比，確定兩組寬帶業務數據均同聚類中心點屬于同一類別。聚類算法實施過程中，寬帶業務數據同聚類中心點間的距離難以直接獲取[14]，這是聚類算法實施的核心與難點。在分析數據類別一致性過程中選取高斯函數，基于高斯分布函數圖分析寬帶業務數據類別的聚集程度和同類別內寬帶業務數據點的分布情況。

設定zi表示寬帶業務數據聚類中心點，其與其他寬帶業務數據點間的一致性可通過式（1）獲取：

式中，zj∈N(zi)表示N個寬帶業務數據樣本中除zi的所有節點，σ表示寬帶業務數據類別。寬帶業務數據聚類過程中，基于式（2）所示的優化函數，以保障對所有訓練數據均能完成準確類別劃分，并確保寬帶業務數據類別劃分后所有寬帶業務數據點與不同類別寬帶業務數據聚類中心點間的距離為最小值[15]：

由此可利用式（3）取代式（2）：

其中，zk表示第k個節點。為了優化式（3），使得：

將式（4）代入式（3）內，可得：

在上述過程基礎上，可利用對式（6）的求解過程取代寬帶業務數據聚類優化的過程：

基于Wij的求解可獲取一致性矩陣，依照一致性矩陣確定zi與zj是否屬于同一類別，由此完成寬帶業務數據聚類過程[16]。

2 實驗分析

為驗證該文設計的基于GIS 與大數據的智能化小區寬帶業務運營管理系統在實際小區寬帶業務運營管理中的應用效果，以我國某市某寬帶業務供應商為實驗對象，在其管理部門搭建該文系統，利用該文系統管理其寬帶業務運營情況，所得結果如下。

2.1 系統功能測試

以驗證該文系統功能應用性為目的，在實驗對象管理部門內部成功加減該文系統后，檢測該文系統功能，結果如表1 所示。

表1 該文系統功能性檢測結果

分析表1 中的數據得到，采用該文系統進行智能化小區寬帶業務營銷管理過程中，各項功能性檢測的實際輸出結果與預計輸出結果一致，由此驗證了該文系統的可應用性。

2.2 熱力圖展示效果

該文系統中GIS 訂單管理模塊引入地圖程序調度接口，可在地圖上顯示寬帶業務訂單標識的詳細情況，并通過熱力圖形式展現給寬帶業務供應商。利用該文系統針對實驗對象所承接的某區域小區寬帶業務進行管理，生成該區域寬帶業務訂單熱力圖，如圖4 所示。

由圖4 可知，通過該文系統可在宏觀上把控寬帶業務訂單分布情況，同時，利用該文系統中訂單位置、訂單套餐、充值、消費等情況的鏈接，從細微角度獲取不同小區寬帶業務訂單的詳細情況，便于實驗對象中相關工作人員對于業務的管理。

圖4 熱力圖展示

2.3 性能測試

為測試該文系統對小區寬帶業務運營管理的性能，以標準差作為判斷小區寬帶業務訂單信息管理性能的指標，兩者之間表現為反比例相關。在該文系統數據庫內隨機選取300 組小區寬帶物業訂單數據，利用該文系統對所選訂單數據實施分析與處理，圖5 所示為該文系統訂單信息分析與管理的標準差情況。

圖5 寬帶業務訂單信息管理結果標準差

分析圖5 可知，利用該文系統對小區寬帶業務運營信息實施分析與管理過程中的標準差基本控制在0.15%以下，通過計算300 組數據的標準差，可得到其均值僅為0.08%。由此可充分說明采用該文系統管理小區寬帶業務運營數據，數據分析與管理精度較高，有利于對實驗對象當前業務承載情況進行分析，制定有效的運營管理策略。

2.4 疲勞強度測試

測試系統疲勞強度是系統應用性能檢測的關鍵指標之一，能夠確定系統在實際應用過程中因硬件設備或網絡資源缺陷導致的系統響應時間下降等問題。測試該文系統疲勞強度時，設置20 人同時進行小區寬帶業務訂單信息上傳、處理與查詢，并將此作為測試項，測試在不同功能下該文系統的響應時間，測試結果如圖6 所示。

圖6 疲勞強度檢測結果

分析圖6 內疲勞強度測試結果可知，隨著系統同時使用人數的提升，該文系統訂單信息上傳、處理與查詢功能的響應時間均呈現不同程度的上升趨勢。在系統同時使用人數低于12 人時，訂單信息上傳、處理與查詢功能的響應時間均控制在0.6 s 以內。當人數高于12 人后，系統響應時間均呈現顯著上升，均達到1 s 以上。隨著人數的增多，系統響應時間更長。測試結果說明，該文系統可在同時使用人數低于12 人的條件下保障系統響應時間。針對實驗對象的自身情況，可通過優化系統硬件、提升并發用戶的閾值調整的方式優化該文系統的疲勞強度功能，以此保障該文系統的應用性能。

3 結論

1）該文設計基于GIS 與大數據的智能化小區寬帶業務運營管理系統，通過引入地圖程序調度接口，以熱力圖形式顯示訂單情況，利用大數據技術中的聚類算法完成業務訂單數據處理。

2）實驗結果表明，該文系統可直觀顯示小區寬帶業務訂單情況，準確分析訂單數據，并制定有效的運營管理策略。