基于基站性能大数据的运维管理研究

中国联通河南省分公司 范 勇 杨进进 林 康

本文主要是通过对无线网络基站相关性能大数据进行分析研究，仿真得到基站配套蓄电池设备的充放电性能曲线，从技术层面为基站维护管理、基站蓄电池更新改造提供有效数据支撑，最终达到提升基站运维管理水平、实现运维管理优化的目的。

1.概述

本文基于本省无线网实际和基站维护现状出发，通过独自研究、探索，创新性地将基站设备自身的性能数据与蓄电池的充放电性能进行关联，在不增加任何投资成本、不改动基站任何硬件连接、不影响基站业务的前提下，实现对蓄电池充放电性能的仿真。希望借此重点解决现网蓄电池真实的性能特性的评估，为蓄电池技改和扩容提供可靠数据支撑、对基站发电成本等运维成本管控提供相应的优化方案。

2.研究背景

河南联通移动通信网络规模逐年扩大，2G/3G/4G基站数量连年成跳跃性急剧猛增。截止2017年4月末，在网运行的逻辑基站数量已经超过10万，物理站址超过3万。要提供一个优质的通信网络，必须保证网络安全运行，其基础工作就是基站的日常维护管理工作。

2014年7月，铁塔公司成立，从行业整体看，意味着通信行业作为国企改革的“先头部队”开始实践国家资源整合的战略部署，以实现社会重复投资的瘦身；从行业内部看，行业价值链供应侧的改革，意味着运营商必须对基站由建改租的运营模式做出相应调整。从运营商近两年来的对铁塔公司的基站租赁费用来看，远比自己运营和维护时的成本高出很多，这就要求运营商对现有的基站维护管理模式进行改变以应对这一不利影响。

运营商需要更多的数据进行分析，来实现企业科学的管理和规划决策。数据来源依托于精细化的管理和各种数据汇总，根据联通集团提出的“实施聚焦战略，创新合作发展”要求，在维护层面，迫切需要实现高效率运维管理，从而实现运维管理的提质降本增效。

3.目前基站管理面临的部分问题

3.1 基站维护发电调度难点

根据对现网基站断站的原因分析，约40%的断站原因来自于“断电”，即市电中断后未能及时上站发电造成的断站。

由于蓄电池容量与温度、湿度、负载等因素强相关，其充放电时长等指标难以获取。维护人员一般通过静态放电等传统手段获得蓄电池的放电时长数据，这种手段效率低下且准确性不高，因此很容易形成误判导致上站发电不及时，而基站由于市电停电时间过长而断站。最终不仅基站业务中断、地市公司相关考核指标低下，同时也容易造成蓄电池深度放电，降低其使用寿命。

3.2 基站蓄电池改造目标不够精确

现有改造流程中，蓄电池的“配套资源现状填报”中数据缺少准确可靠的来源（见下图1），往往只能根据维护人员的经验值进行填报，其后果就是一些重要节点基站的蓄电池性能下降后得不到及时改造，增加了基站断站的可能。

铁塔公司开展业务后，运营商绝大部分基站划归铁塔公司所有，其相关的铁塔、机房、电源、空调等配套设施和室内分布系统的建设、维护和运营职责也随之归属铁塔公司。但目前工作的难点在于运营商缺乏对铁塔公司负责的基站配套设施（主要是蓄电池）性能进行评估的有效手段及相关数据支撑，无法对铁塔公司的配套维护管理进行有效的监督。

图1

3.3 基站运维成本管理较粗放

基站维护成本（主要是应急发电用油成本）结算缺少准确数据支撑。基站应急发电用油成本主要根据严格的预算来进行匹配，维护单位每月上报用油台账，上级成本管理部门根据台账来判断成本使用是否合理，缺乏精准、系统化的数据分析与检查手段，一定程度上流于形式，无法真正做到“控制每一分钱，掌握每一分钟”。

4.做法及实现

4.1 基站性能大数据研究

在所有厂家的基站系统中，其性能数据中有一类数据叫“测量数据”。顾名思义，这是一类经过基站测量得到的性能数据，比如基站接收电平、接收质量等指标。除了针对基站自身的性能的测量数据，还有一些针对基站环境相关的测量指标，常见的有温度、湿度、输入/输出功率等。

在本文中，利用了基站自身针对蓄电池的直流输入电压的测量性能数据，实现了对蓄电池充放电的性能的仿真模拟。

4.2 定义测量及测量结果采集

（1）定义测量：进入专业网管，在测量任务管理中，加入基站功率测量任务，颗粒度选择最小粒度15分钟，选择待采集基站。

（2）测量结果采集：测量结果以性能数据的形式保存在专业网管性能数据库中，其按照时间顺序不断形成相应的测量值。但其中绝大部分数据是基站在市电正常情况下的测量值，蓄电池输出电压测量值是一个固定值（即蓄电池浮充电压值），对于我们研究蓄电池放电性能毫无作用。我们真正需要的数据是在市电停电后蓄电池输出的电压值，因此需要将有用的数据从大量的数据中提取出来。

我们选取PLSQL Developer工具作为访问专业网管Oracle数据库的工具，利用其进行有效数据采集。数据采集遵循以下原则：

（1）并非所有的基站都需要进行蓄电池充放电性能研究，我们只针对使用寿命超过2年的蓄电池。基站与蓄电池的对应关系资料可以通过市分公司得到；

（2）我们针对蓄电池在充放电期间的有效数据进行研究。对于现网而言，蓄电池的浮充电压一般为52V（即蓄电池充电至52V后其电压保持不变，不再升高），基站的一次下电电压（即蓄电池电压低于一次下电电压值以后会断开给基站供电）一般为46V，因此我们重点关注蓄电池输出电压在这个两个值之间的变化。

这里以某地市基站为例，介绍在数据库中采集符合条件的性能数据的方法，Oracle查询语句略。

（1）查询规定时间内平均电压低于46V的基站对应的数据条目数；

（2）针对目标基站查询停电时间范围；

（3）针对目标基站采集停电范围时间内数据清单。

4.3 测量结果分析

对上述采集到的某地市目标基站的蓄电池输入电压为例进行分析，得到如下变化曲线。如图2所示。

22:30电压开始下降；0:45电压下降至45.1V；1:00～7:45之间无采集数据，显然由于基站停电造成断站，无相应的采集数据。可以判断断站时长约为6个半小时；

从电压开始明显下降（13日22:30分）开始，至最后一次采集到电压数据（14日00：45分），共2小时15分钟，可视为蓄电池完全放电时间约为2小时30分钟。

图2

根据以上分析，很容易得出以下结论：

基站维护调度中心可以根据该基站蓄电池放电时长、基站距离推算大概停电多久之后必须调度维护人员上站发电，避免因停电造成断站；

根据放电曲线，蓄电池从浮充电压52V放电至一次下电电压46V的时长约为2个半小时，时长明显小于中国联通对于基站蓄电池的容量要求（高等级基站不小于10小时、低等级基站不小于8小时），建议在滚动规划中重点关注，尽快纳入配套更新改造或者蓄电池组扩容计划；

根据该基站当天的电压变化曲线，可以判断出由于未及时进行发电造成基站断站，应对相关维护单位进行考核，并相应核减维护费用。

5.分析应用

5.1 基站维护调度高效化

模拟仿真出的电池放电曲线可以支撑基站断站调度管理，预估市电停电后蓄电池可以持续放电的时长，合理安排维护人员上站发电时机，既节省人力成本，又能保证能够及时发电而不至于发生断站。

5.2 基站配套改造目标化

模拟仿真出的电池放电曲线可以作为运营商在基站配套设备更新改造工程设计中的依据，可以将有限的改造资金用于最需要改造的基站。

5.3 基站维护成本精细化

利用模拟仿真出的蓄电池性能数据来判断维护人员是否及时发电、发电时长是否与上报的发电记录表一致，以此来作为基站维护管理中发电用油结算、断站考核的重要依据，达到降本增效的目的。

6.结论

本文针对目标地市基站性能数据进行了数据采集及分析，通过以上一系列分析手段，成功探索出基于基站性能数据进而仿真出蓄电池输出电压随时间变化的的曲线，有了蓄电池充放电性能曲线，即可运用到基站维护管理等工作中，解决本文中提到的三大类问题，从而实现基站维护调度高效化、基站蓄电池改造目标化、基站维护成本精细化。

本文中提出的蓄电池测试方法，在不增加任何投资成本、不改动基站任何硬件连接、不影响基站业务的前提下，实现了对蓄电池充放电性能的仿真，希望借此解决长久以来运营商在基站维护管理方面存在的问题，从而实现运维管理的优化。