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多维度下无线网效能评价与改善体系分析

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摘要:

通过研究无线网用户侧(B侧)和网络侧(O侧)多维度数据,选取其中关键指标进行基于大数据系统的数据联合分析,建立网络效能评价体系,对网络进行综合评判,给出具有针对性的改善建议,从而提升整网的效益和效率。现网实践表明该评价体系可有效解决低效能基站定位问题并可提供具有参考性的解决方案。

关键字:

网络效能;用户效率;区域价值;精细化评价管理;B+O联合分析

1项目背景及概况

随着通信行业的发展、通信市场竞争的加剧,运营商利润空间被挤压,导致运营商在寻找新的利润增长点的同时,对投资的有效性和精准性的评价也存引用格式:邓智群,杜呈旭.基于多维度数据的无线网效能评价及改善体系研究[J].移动通信,2016,40(4):58-63.在迫切的需求。既有的粗放型建设模式不能再满足运营商精细化评价管理以及建设策略制定的需求。随着数据采集和分析手段的提升,通信网络内存在的海量数据资源被发掘出来,但受限于管理维护等方面的问题,网络各节点的数据掌握在不同部门手中,未能进行联合分析,无法使数据发挥更大价值。本项目结合前期数据挖掘工作成果进行再研究,通过大数据分析方法,打通用户与网络数据(B侧与O侧,B侧:BusinessSupportSystem,业务支撑系统;O侧:OperationSupportSystem,运营支持系统)实现联合分析,从而发掘数据的潜在价值,提升网络建设精准性和运行效率,更好地服务网络建设与市场发展。

2概念引入

2.1网络效能

定义:评价网络运行效率与效益的综合指标。目前无线网运营商对于网络的考核主要采取网络KPI(KeyPerformanceIndicators,关键业绩指标)指标考核和投资效益考核方式。其中KPI考核方式主要关注现网运行质量,如接通率、掉话率,其责任部门为优化、维护部门。投资效益考核主要从投资回收期、投资增收比等指标进行评价,其责任部门主要为市场部门。不同部门从各自角度出发提出投资需求,导致部分区域网络资源冗余,从网络关键指标(KPI)上看总体较好,但实际是网络处于轻载状态,利用率偏低。同时,受限于数据使用权限问题,网络优化维护部门仅能从网络侧数据进行分析,基于现有负荷和拥塞情况决定网络调整策略,而无法从用户规模角度进行分析,导致单从网络数据分析得出的结果存在滞后性和盲目性。而市场部门受到数据分析方法和固有思维模式的局限,主要从全网维度进行评价,缺少精细化的分析,具体站点的投资效益高低无法准确判断,投资建设重点区域无法确定。综上所述,为克服单纯从效益或效率评价网络的弊端,实现精细化的、网络与市场相结合的评价,引入“网络效能”概念,综合地评价网络状况,达到对网络投入、收入、负荷、质量四者的平衡,从而实现物尽其用,高效运营。效能概念引入图如图1所示。

2.2用户效率

定义:用户使用业务时的效率或用户发起业务的被满足程度。随着运营商收益的下降,对投资增收比等考核逐步加强,反映在网络建设和运营上则对网络建设的精准性和建成后的运行效率有较为明确的要求,但网络效率高并不一定真的发挥出网络的全部潜力,用户作为网络的重要组成部分,在其中起着重要的作用。当网络资源利用率非常高时,一些新增用户想发起新的业务时,就会被网络拒绝,导致用户需求无法得到满足;当用户的业务需求完全被满足时,用户需求被完全释放,此时用户使用业务时的效率达到最高。若网络依据此时网络的资源需求进行配置则可实现网络的资源利用率和用户满足度最大化,因此可以引入用户效率概念,即通过用户发起业务的被满足程度来联合评价网络效率。

2.3网格

定义:网格是按照特定规范要求划定的区域,是一个地理概念。

2.4区域价值

定义:独立于现有网络表现的客观的地理因素所体现的价值。在日常分析中,会发现有些区域通过市场策略的调整会很快激发出业务的高速增长;相反,有些区域无论采取何种策略都不能有效提升业务量。从这些问题可以看出,在制定网络策略和考核指标时忽略了区域的实际价值,即某个区域的固有属性。例如人口数量、异网用户数量、区域内人口年龄构成、人口收入构成、用户偏好等相对固定的特性,如果不考虑这些因素一味追求业务增长和用户扩张则是不客观的。

3无线网效能评价及改善体系思路方法

3.1目标及总体思路

(1)效能评价及改善体系目标1)确定评价网络效能的关键指标;2)给出网络效能评估的合理方法;3)定位网络中的低效能站点和区域;4)给出效能提升的建议。(2)效能评价及体系改善思路由于项目进行阶段,中国联通3G网络可获取的数据较为完备,且引入4G网络后3G网络投资将逐步压缩,提升3G网络的运行效率和效益将成为各省分公司不得不面对的一个现实。因此,本课题以3G网络为研究对象进行分析,探索对3G网络的内部挖潜,提升网络效能。本体系主要由低效能区域定位(低效能基站定位)、低效能原因分析、初步建议、网络调整、结果回溯等五部分组成。其中低效能区域定位、低效能原因分析是本课题研究的重点,主要使用数据分析方法给出分析结果,结论建议、网络调整需要相关人员进行详细排查给出结论。最后通过对处理后的结果进行回溯使该体系形成闭环。网络效能分析思路及体系构架如图2所示。1)低效能区域定位:主要解决低效能区域在哪的问题。从效益和效率的联合分析,定位低效能网格或扇区,其中效益分析从收入现状和投入现状两个维度进行指标选取,效率分析主要从运行效率和业务潜力两个维度进行指标选取。通过从现网各类数据源中选取以上两大类四个维度的指标进行联合定位最终锁定低效能扇区或网格。2)低效能原因分析:主要解决为什么低效能的问题。可以考虑从用户规模、资源配置情况(投入产出率)、网络质量等方面进行分析,确定该被评价区域是否存在用户使用习惯问题、资源过配问题、网络质量等问题。之后对于不存在网络和用户问题的区域再结合被评价地区的人口、房价等地理属性综合判断其是否为价值洼地,即无潜在用户且无高端用户区域。3)初步建议:将分析结果反馈给相关部门进行进一步核查,最终确定低效能原因。4)网络调整:根据确定的低效能原因进行网络优化、载波调整、站点搬迁、用户发展等工作。5)结果回溯:完成网络调整后,进行第二次数据采集分析,对调整结果进行评价反馈,实现无线网效能评价及改善体系的闭环,从而实现整网效能的不断提升。

3.2低效能区域定位方法研究

(1)主要指标及选取1)指标选取原则从指标概况可以看出通信系统指标系统相对较为健全,数据种类繁多,对于同一问题可以通过多维度指标进行综合分析,但同时也存在投资类指标精细化程度较低,网络关键指标可以通过调整参数修改等问题。综合考虑现有网络数据的获取难度、数据有效性、结果准确性等因素,数据选取原则如下◆数据指标应可通过网管等系统采集,并可按照一定的时间周期稳定地获取;◆指标可以如实反映网络问题,可有效对网络做出评价;◆选取的数据有公允的判断门限;◆指标间应存在相关性同时存在制约关系,指标尽量成对设置;◆指标体系简洁便于理解和分析。2)指标选择◆网络侧基础数据该数据可以直接反映网络的资源配置情况,例如载波配置、扇区数量、基站数量等,可在一定程度上反映无线网络的资源投放情况,可考虑用来作为评价网络资源投放评价的指标。◆网络运行类数据(覆盖类、通信完整性、业务量、利用率)在众多指标中无线网络利用率(网络运行中资源使用量与资源总量的比值)是各运营商普遍采用的评价网络效率的指标。从总体上看,资源利用率指标可以直接反映网络资源使用情况,但从实际应用看存在一定问题:当网络覆盖较差时,由于干扰的存在将导致无线网系统容量降低,同时接入成功率(RRC接入成功率乘以RAB接入成功率,RRC:RadioResourceControl,无线资源控制;RAB:RadioAccessBearer,无线接入承载)下降,无线网利用率指标将受到影响;当资源利用率过高时,可能导致新接入用户不能获得所需资源,导致RRC、RAB建立请求被拒绝,用户业务需求无法得到彻底满足,直接影响用户体验,导致用户效率降低。所以无论是网络质量问题还是网络容量问题都会直接反映为接入成功率降低。但若单独评价接入成功率,则在网络处于轻载情况下,接入成功率会处在较高水平,此时网络利用率将处于较低水平,对效率产生误判。考虑到指标的相关性和制约关系,因此考虑将网络接入成功率和网络利用率作为一对关键指标,共同纳入体系。◆用户和业务类数据用户信息、套餐、账单、详单:该类数据主要用于分析用户消费和用户业务情况不体现网络质量和网络资源使用的情况。可通过该类数据将全网收入划分到基站或扇区维度,从而衡量每个基站扇区对网络收入的贡献,从而可以精准地评价网络的收益。此外,某个区域内用户数量可在一定程度上衡量该区域内的业务潜力,因此考虑将区域内的用户数作为衡量网络效能的一个独立加分项。◆网络投资数据从总体上看,网络投资主要由建设、优化、维护、市场投资组成,其中建设和维护投资又包含无线网设备、核心网设备、电源设备、传送网设备、塔桅机房投资等,构成较为复杂。如果可以将投资数据细化到基站则可作为评判投资效益的基础数据。考虑到建设投资计划以年度为周期进行安排,同时不同设备和基础设施的折旧时间不同,因此可考虑将资产以“年折旧额”进行摊销,核算每类设备和设施每年需要收回的投资,对于市场费用等整网投入可按照平摊的方式将总投资摊销至每个基站。将所有按年摊销的费用相加得出每个基站当年需要回收的投资总额。在以上投资数据均具备并有系统支持的前提下可以采用“年折旧额”进行资产效益评价,对于无法按基站直接提取以上数据的情况,可考虑用基站或扇区的载波数量或载波密度进行粗略核算。综上所述,本体系选择“单位收入/载扇收入”、“载波数量/载波密度”作为效益分析的一对关键指标,分别进行加分和扣分。选择“利用率”、“接入失败率”作为效率分析的一对关键指标,分别进行加分和扣分,另外“HS用户数”(HS:HighSpeedPacketAccess,高速分组接入)作为独立加分项。当体系整体指标得分为零时作为效能平衡点,小于零时定义为严重低效能,大于零时可根据具体区域特点进行分档划分。对于收益、资源负荷、业务请求、业务潜力评价,若评价的目标为扇区或基站,则可采用单位单载扇、单基站指标进行评价,若对多个区域进行评价可采用单位面积总量或密度指标进行评价。对于投入评价,可根据具体分析的维度选择采用密度或数量进行评价,对于多个面积大小差异较大的区域的评价,可考虑载波密度进行评价,对于扇区效能的评价可考虑采用扇区载波数量进行评价。指标示意如图3所示。(2)评价方法1)效能核算方法选择综合考虑可实施性选择指标评分加权综合法进行评价。归一化方法数据归一化的目的是将不同量纲和不同数量级大小的数据转变成可以相互进行数学运算的具有相同量纲和相同数量级的具有可比性的数据。数据归一化的方法主要有线性函数法、对数函数法、反余切函数法等。针对网络数据存在数据量巨大、数量级别差别大等特点,采取对数函数法对数据进行归一化。权重确定方法本体系中选择的指标成对出现,因此,应考虑对应的指标在权重设置上保持一致,指标权重值的确定可采用专家打分法。

3.3低效能原因定位及提升方法研究

通过效能分析发现网络中影响整网效能的网格或扇区,从而实现低效能区域的精准定位。由于造成网络效能低下的原因比较复杂,因此问题出在哪以及如何解决将成为使用者关注的另一个重点。本次研究对低效能原因定位进行初步探索,思路方法参见图4,主要通过用户、网络质量、资源配置、人口数量、地理价值等因素分析效能提升方法、挖掘效能洼地。根据效能分析结果,首先对低效能区域的用户规模进行分析,通过用户侧语音数据业务详单或HS业务用户数统计出区域内的发起业务的用户数量。当用户数小于同等资源配置扇区平均值的30%时(门限可根据实际情况调整)可能为用户数量偏低导致的资源效能问题,可通过针对性地发展该区域内用户来改善。若用户数量高于门限时,进一步分析接入成功率;若接入成功率严重偏低(低于50%)时应首先考虑是否为网络质量或覆盖缺陷导致的低效能;若同时出现资源负荷超过60%且有资源拥塞的情况,则应考虑是容量资源欠缺问题导致的低效能;若接入成功率良好且全天无资源拥塞出现,则可判定为资源过配导致的低效能。根据判定结果对站点进行核查,确定问题后可引导市场优化资源的投放。对于资源过配的情况可考虑对站点进行减配,但考虑到异网用户、本网2G用户、品牌区域等需求,可先分析资源过配站点所在区域人口数量、地理价值、2G用户数等数据,若以上数据均未超过全网该站型所在区域平均值,则可考虑进行减配或站点调整。

3.4现网实际数据分析结果

通过获取某地市全网相关数据进行分析,以网格结果进行分析,共定位严重低效能网格19个,经过排查其中13个网格存在用户量偏低的问题;13个网格存在接入成功率偏低问题;6个网格存在基站故障;10个网格存在基站减容需求;5个网格在基站容量和传输资源上存在扩容需求。经过对以上网格的排查,分别对其中的站点进行了优化调整、故障排查、资源扩容等工作,有效改善了网络质量,提升了网络效能。针对用户偏低的网格优先采取用户发展策略,并适当调减基站资源,提升资源利用率。

4可改善的内容和下一步工作建议

(1)现有评价体系中的指标主要针对WCDMA网,本体系在整体结构上可以应用于4G网络,但4G网络资源利用率的评价方法等具体问题还需要继续研究。(2)在投资测算上可考虑完善投资管控系统,将项目投资落实到站点,从而实现更精准的投资测算。

5结束语

通过研究并结合现网的落地应用情况,本体系可有效解决现网对网络投入、收入、负荷、质量四者的平衡问题,从而实现物尽其用,高效运营,有效地将市场、建设、优化、运维指标有机地联系在一起,避免多指标考核带来的弊端。

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作者:邓智群 杜呈旭 单位:中讯邮电咨询设计院有限公司北京分公司

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