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        基于大數(shù)據(jù)分析的基站效益評估建模與應(yīng)用

        2022-03-09 02:10:34鄧金榮李陵
        廣東通信技術(shù) 2022年2期
        關(guān)鍵詞:社會效益方差站點(diǎn)

        [鄧金榮 李陵]

        1 引言

        截止2021 年底,中國三大運(yùn)營商(中國移動、中國聯(lián)通、中國電信)已經(jīng)建成站點(diǎn)1 081 萬個。每個站點(diǎn)從勘察規(guī)劃到入網(wǎng)運(yùn)行,付出的建設(shè)、運(yùn)維、租金、電費(fèi)、物業(yè)維系等開銷巨大,而收益卻參差不齊。而且隨著城市建設(shè)等外在環(huán)境的不斷變化,站點(diǎn)覆蓋范圍、收益也在不斷改變,如何科學(xué)的評估站點(diǎn)的投入產(chǎn)出比是否平衡、是否存在效益低下資源浪費(fèi)的情況,成為亟待運(yùn)營商去解決的問題。同時,隨著資源投入的不斷縮緊,如果將有限的資源投入到最需要、收益最高的地方,也是迫切需要解決的問題。在資源日趨緊張的形勢下。

        本文深入分析站點(diǎn)從規(guī)劃到入網(wǎng)運(yùn)行全生命過程,考量22 個社會屬性和5 項(xiàng)經(jīng)濟(jì)屬性,實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、綜合價值、利潤、利潤率、投入產(chǎn)出比等各維度的輸出。實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)價值精準(zhǔn)量化與自動化輸出,對運(yùn)營商而言具有重要的借鑒意義。

        2 效益評估與建模

        2.1 整體估算方案

        基站效益評估,應(yīng)充分考慮基站建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)等各類成本,以及吸收的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換價值、提供通信服務(wù)的社會價值類。其中成本、經(jīng)濟(jì)效益是直觀數(shù)據(jù),而社會效益組成多,需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清理,最終綜合建模。具體流程如圖1 所示。

        圖1 數(shù)據(jù)處理流程

        2.2 模型的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

        考量基站投入產(chǎn)出所有相關(guān)因素,主要分為以下3 類。

        (1)成本:對于運(yùn)營商而言,一個基站從無到有包括了兩部分成本開支,一個是初期的建設(shè)費(fèi)用,按照基站組成又包括了無線及接入設(shè)備、動力空調(diào)設(shè)備、物業(yè)相關(guān)配套、傳輸接入、軟件license 等,另一個就是基站建設(shè)完成后的維護(hù)費(fèi)用,包括了機(jī)房租賃費(fèi)、電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)(自主維護(hù)費(fèi)用、鐵塔服務(wù)費(fèi)等)、后期擴(kuò)容資源等。此外還有設(shè)計(jì)、勘察、施工、維護(hù)、監(jiān)控等人工成本開支。本模型主要考量除人工成本外的全量與基站建設(shè)運(yùn)維相關(guān)的費(fèi)用開支,共計(jì)15 項(xiàng)。

        (2)經(jīng)濟(jì)收入:基站建設(shè)入網(wǎng)后帶來的經(jīng)濟(jì)收入,按照目前的業(yè)務(wù)組成,分為語音通話產(chǎn)生的話務(wù)量,和上網(wǎng)產(chǎn)生的流量兩部分。而移動通信發(fā)展至今,已經(jīng)是2G(GSM)、3G、4G(LTE)、5G 多網(wǎng)并存的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。而不同制式的網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)組成又各有重點(diǎn),大不相同。在當(dāng)前流量為王的時代,2G 網(wǎng)絡(luò)受制式限制,理論上也只能提供不超過171 kbit/s 的低速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),目前已經(jīng)逐漸演變成在4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全或者不支持VOLTE的終端的支撐網(wǎng)絡(luò)。3G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)快速萎縮,基本可以忽略不計(jì)。目前承擔(dān)主要覆蓋責(zé)任的依然是4G 網(wǎng)絡(luò),經(jīng)濟(jì)收入按站點(diǎn)吸收的流量以及折算出來的volte 話務(wù)量進(jìn)行計(jì)算。5G 雖然在大規(guī)??焖俳ㄔO(shè),但依然處于建網(wǎng)初期,用戶數(shù)、基站數(shù)占比較低,NSA 組網(wǎng)模式下業(yè)務(wù)組成也單純以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主,因此經(jīng)濟(jì)收入近以站點(diǎn)吸收的上網(wǎng)流量進(jìn)行計(jì)算。而流量、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)則直接取自廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)。

        (3)社會效益:由于移動通信的特殊性,一個站點(diǎn)的效益不能僅僅看是否帶來經(jīng)濟(jì)收入,還需要考慮其承擔(dān)的社會責(zé)任,比如必須的信號覆蓋、重要場所的通信保障等。為此,模型通過信令采集,區(qū)分用戶在工作日、工作時間以及周末、夜間活動軌跡,提取活躍小區(qū)作為該小區(qū)的用戶歸屬,繼而計(jì)算出到站點(diǎn)覆蓋范圍下各類用戶數(shù)及用戶屬性相關(guān)的字段,包括該站點(diǎn)覆蓋下白天和夜晚、工作日和節(jié)假日等不同時間段常駐用戶、流動用戶、中高端用戶、家庭網(wǎng)用戶、集團(tuán)成員數(shù)、漫游用戶數(shù)等,并采集不同類用戶的ARPU(Average Revenue Per User,平均每戶月均價值貢獻(xiàn),單位元)、DOU(discharge of Usage,平均每戶月均流量消費(fèi)額,單位MB)、MOU(minutes of usage,平均每戶月均通話時間,單位分鐘),作為基站覆蓋用戶群價值評估。并區(qū)分2G、4G 和5G,每一個制式考量因子58 項(xiàng)。

        以常駐用戶為例:根據(jù)客戶每日的移動軌跡,將客戶歸屬到工作地小區(qū)和居住地小區(qū)1)當(dāng)月出現(xiàn)天數(shù)不小于5 天的小區(qū)2)工作小區(qū)時段10~15、居住小區(qū)時段21~23、0~73)取停留時長最長的小區(qū)為用戶的工作地小區(qū)和居住地小區(qū)繼而反推出該用戶該小區(qū)下的工作地常駐用戶或居住地常駐用戶。

        2.3 模型的建立

        由于本模型涉及的數(shù)據(jù)字段多且復(fù)雜,因此采用PCA(Principal Component Analysis),即主成分分析方法,再結(jié)合信息加權(quán)、線性回歸、相關(guān)性分析等綜合算法,進(jìn)行建模。

        (1)第一維空間建立:盡可能多的收集與站點(diǎn)運(yùn)行效益相關(guān)的成本、效益信息,共計(jì)58 項(xiàng),作為影響效益的58 個指征,繼而建立起第一維空間。

        (2)第二維空間建立:最大方差計(jì)算:按順序以此在第一維空間尋找相互正交的維度,并且計(jì)算該維度與平面的方差,并且運(yùn)用最大方差理論,對計(jì)算出來的方差進(jìn)行排序,認(rèn)為計(jì)算出來方差大的為有用因子,方差小的為噪音。最后導(dǎo)入58 因子,剔除31 個噪音,也就是對n 維數(shù)據(jù)進(jìn)行降維,得到有效因子。最后模型剩余27 個有效考量維度,如表1 所示。

        表1 二維空間因子組成

        (3)權(quán)重因子計(jì)算:針對第二維空間的29 個有效因子,線性回歸、相關(guān)性分析,計(jì)算每類因子對效益的權(quán)重,即每類因子的貢獻(xiàn)率,最終得到所需的效益模型算法。

        (4)修正:輸入最新的網(wǎng)絡(luò)和信令數(shù)據(jù),運(yùn)用模型得出結(jié)論,對每個點(diǎn)進(jìn)行修正。剔除掉因特殊時間、突發(fā)性活動、特殊場景導(dǎo)帶來的異常波動,對模型運(yùn)算結(jié)果帶來的影響。

        (5)分類與合并:由于網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)按照頻段、制式又有多類,模型統(tǒng)計(jì)最終均以物理站點(diǎn)為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì),也就是將一個物理站點(diǎn)下不同制式(2G、4G、5G)的邏輯站點(diǎn)加權(quán)合并。

        (6)工具:基于以上思路,輔助采用IBM SPSS Statistics 工具,將所有n 維數(shù)據(jù)導(dǎo)入,通過“標(biāo)準(zhǔn)化→計(jì)算協(xié)方差→計(jì)算特征向量、特征值(即貢獻(xiàn)方差)→貢獻(xiàn)方差排序→返回成分得分系數(shù)矩陣→計(jì)算因子得分”的步驟,得出每一類站點(diǎn)最終的計(jì)算公式。整個模型建立過程如圖2 所示。

        圖2 效益建模流程

        計(jì)算結(jié)果:

        (1)經(jīng)濟(jì)效益

        經(jīng)濟(jì)效益得分=總流量*單價 +總話務(wù) * 單價+總短信量*單價+總彩信量*單價

        其中目前NSA 組網(wǎng)下,5G、4G 話務(wù)量按照VOLTE話務(wù)量進(jìn)行折算。單價以不同時期運(yùn)營商經(jīng)營分析單價結(jié)果為準(zhǔn)。

        (2)社會效益

        社會效益按建模結(jié)果,5G、4G、2G 均有不同。建模結(jié)果為:

        各制式因子如表2 所示。

        表2 社會效益組成因子系數(shù)

        (3)價值效益得分

        價值效益得分=(y1*F1社會效益得分正則化+y2*F2社會效益經(jīng)濟(jì)效益得分正則化)*200

        其中F1為社會效益得分正則化,F(xiàn)2社會效益經(jīng)濟(jì)效益得分正則化,y 表示對應(yīng)系數(shù)。具體系數(shù)如表3 所示。

        表3 價值效益系數(shù)

        (4)物理站合并建模

        經(jīng)濟(jì)效益得分=2G 經(jīng)濟(jì)效益得分+4G 經(jīng)濟(jì)效益得分+5G 經(jīng)濟(jì)效益得分

        社會效益得分:

        2G 社會效益得分>0 且4G 社會效益得分>0 且4G 社會 效益得分>0:社會效益得分=0.2*2G 社會效益得分+0.4* 4G 社會效益得分+0.4*5G 社會效益得分

        若5G 社會效益得分=0,則社會效益得分=2G 社會效益得分*0.5+4G 社會效益得分*0.5

        價值效益得分=(0.43 279*社會效益得分正則化+0.56 721*經(jīng)濟(jì)效益得分正則化)*200

        得分正則化=(得分-最小值)/(最大值-最小值)*100

        (5)投入產(chǎn)出比=經(jīng)濟(jì)效益得分/成本

        計(jì)算效益結(jié)果舉例如表4 所示。

        表4 站點(diǎn)效益輸出結(jié)果舉例

        2.4 數(shù)據(jù)更新

        基于網(wǎng)絡(luò)場景、城市建設(shè)環(huán)境的變化,建議按照該模型,每3~6 個月重新計(jì)算輸出新的效益。

        3 應(yīng)用舉例

        基于模型,主要有以下幾點(diǎn)應(yīng)用。

        3.1 現(xiàn)網(wǎng)資源的合理利用

        科學(xué)評估全網(wǎng)站點(diǎn)價值,對綜合價值排名落后的站點(diǎn),結(jié)合實(shí)際需求(特殊覆蓋需求等),進(jìn)行下電拆除,節(jié)省運(yùn)維成本,并且實(shí)現(xiàn)資源的拆閑補(bǔ)忙或者再利用。

        3.2 規(guī)劃資源的準(zhǔn)確投放

        結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)效益輸出,科學(xué)評估區(qū)域整體價值,有效指導(dǎo)新站規(guī)劃,將指導(dǎo)規(guī)劃站點(diǎn)目標(biāo)效益更精準(zhǔn)、更明確,進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)效益。達(dá)到降本增效的目的。

        4 結(jié)束語

        網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和城市建設(shè)日新月異,給基站覆蓋能力帶來巨大挑戰(zhàn),而隨著5G 的商用,通信運(yùn)營商在搶占先機(jī)的同時,更需要科學(xué)、準(zhǔn)確的評估存量站點(diǎn)和擬投入站點(diǎn)的綜合效益,才能做到資源精準(zhǔn)投放,降本增效,避免盲目建站帶來的資源浪費(fèi)。

        本文提供的基站效益評估模型,不僅能科學(xué)評估現(xiàn)有2/4G 站點(diǎn)價值,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源靈活調(diào)整,同時對接下來5G 的建設(shè)選址提供了重要的參考依據(jù)。

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