汪 鋒，范 勇，亢芳芳（中國聯(lián)通河南分公司，河南 鄭州450000）

0 前言

在中國聯(lián)通集團公司聚焦戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，河南聯(lián)通提出了“推進公司精細(xì)化管理，促進業(yè)務(wù)發(fā)展提質(zhì)增效，加快實現(xiàn)經(jīng)營業(yè)績反轉(zhuǎn)”口號，在網(wǎng)絡(luò)運維線側(cè)重挖潛增效。

截至2017年末，河南聯(lián)通在網(wǎng)運行的邏輯基站數(shù)量約12萬，物理站址超過3萬。無線運維管理的難點和重點主要集中在基站維護上，如維護效率、蓄電池改造、發(fā)電成本結(jié)算、斷站管理及考核等。

1 基站運維管理相關(guān)現(xiàn)狀及面臨的問題

1.1 基站維護

1.1.1 基站維護現(xiàn)狀

基站維護調(diào)度一般由市公司調(diào)度中心通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)接收告警故障工單，分派給基站維護人員，由基站維護人員進行故障判斷并進行處理。

針對基站停電類的告警故障工單，基站維護人員接單后會攜帶發(fā)電設(shè)備上站進行發(fā)電，保證基站能夠不間斷正常工作。

1.1.2 存在的問題

根據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)基站斷站的原因分析，約60%的斷站原因來自于“斷電”，即市電中斷后未能及時上站發(fā)電造成的斷站。

由于蓄電池容量與溫度、濕度、負(fù)載等因素強相關(guān)，其充放電時長等指標(biāo)難以獲取，很容易出現(xiàn)上站發(fā)電不及時造成基站蓄電池電量耗盡而斷站的情況。不僅基站業(yè)務(wù)中斷、市公司相關(guān)考核指標(biāo)低下，同時也容易造成蓄電池深度放電，降低其使用壽命。

1.2 基站蓄電池改造

1.2.1 基站蓄電池改造流程現(xiàn)狀

中國聯(lián)通集團對需要納入改造的基站蓄電池有明確規(guī)定：高等級基站及傳輸節(jié)點站后備時間小于10 h的蓄電池組；低等級基站后備時間小于8 h的蓄電池組。

1.2.2 存在的問題

現(xiàn)有改造流程中，蓄電池的現(xiàn)狀信息填報缺少準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)來源，往往只能根據(jù)維護人員的經(jīng)驗值進行填報，其后果就是一些重要節(jié)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性。

鐵塔公司開展業(yè)務(wù)后，運營商絕大部分基站劃歸鐵塔公司所有，其相關(guān)的鐵塔、機房、電源、空調(diào)等配套設(shè)施和室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)、維護和運營職責(zé)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(fù)責(zé)的基站配套設(shè)施（主要是蓄電池）性能進行評估的有效手段及相關(guān)數(shù)據(jù)支撐，無法對鐵塔公司的配套維護管理進行有效的監(jiān)督。

1.3 基站維護成本管理

1.3.1 基站維護成本構(gòu)成

基站維護成本主要由基站基礎(chǔ)維護、站點環(huán)境維護、租賃鐵塔費用、基站用電等項目組成。根據(jù)測算，應(yīng)急發(fā)電成本占整個成本的9.08%，占比較高。

對于交付鐵塔公司的基站，鐵塔公司每次發(fā)電均需就發(fā)電起始時間和發(fā)電結(jié)束時間和中國聯(lián)通市級分公司進行確認(rèn)，計算發(fā)電時長，乘以油費單價，計算出每次發(fā)電油費總價。

1.3.2 基站維護成本管理中面臨的問題

基站應(yīng)急發(fā)電用油成本主要根據(jù)嚴(yán)格的預(yù)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(jù)臺賬來判斷成本使用是否合理。這種做法缺乏精準(zhǔn)、系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)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”。

2 要解決的問題

根據(jù)前文的描述，在現(xiàn)網(wǎng)基站維護中，主要存在如下三大問題。

a）基站斷站維護效率低，約60%的基站斷站原因來自于“斷電”。

b）基站蓄電池改造無可靠數(shù)據(jù)支撐，依靠經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行。

c）基站維護成本結(jié)算缺少準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支撐。

可以看出，以上三大問題均和基站蓄電池性能關(guān)系緊密，如果能夠準(zhǔn)確得到蓄電池的充放電性能數(shù)據(jù)，就可以加以利用解決以上問題。本文的研究方向就是基于此目的提出的。

2.1 基站維護調(diào)度高效化

利用蓄電池充放電性能數(shù)據(jù)可以支撐基站斷站調(diào)度管理，預(yù)估市電停電后蓄電池可以持續(xù)放電的時長，合理安排維護人員上站發(fā)電時間，既節(jié)省人力成本，又能保證及時發(fā)電而不至于發(fā)生斷站。

2.2 基站蓄電池改造目標(biāo)化

蓄電池容量的相關(guān)數(shù)據(jù)可以作為運營商在基站配套設(shè)備更新改造工程設(shè)計中的依據(jù)，可以將有限的改造資金用于最需要改造的基站。

2.3 基站維護成本精細(xì)化

根據(jù)仿真得到蓄電池性能數(shù)據(jù)來判斷維護人員是否及時發(fā)電、發(fā)電時長是否與上報的發(fā)電記錄表一致，以此來作為基站維護管理中發(fā)電用油結(jié)算、斷站考核的重要依據(jù)，達(dá)到降本增效的目的。

3 蓄電池容量研究

本章節(jié)針對上述維護工作中的問題，從河南聯(lián)通無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護實際出發(fā)，通過對基站性能大數(shù)據(jù)進行分析，得到基站配套蓄電池的充放電性能曲線，即蓄電池的容量。下述方案是河南聯(lián)通網(wǎng)管中心在實際工作中提出的，可為國內(nèi)三大運營商相關(guān)基站維護工作提供經(jīng)驗和參考。

3.1 蓄電池性能研究方法介紹

傳統(tǒng)的蓄電池性能研究中，可以通過以下3種測試方法來獲得蓄電池的充放電性能。

a）阻抗法：以一種小幅值的正弦波電流或者電壓信號作為激勵源注入蓄電池，通過測定其響應(yīng)信號來推算蓄電池內(nèi)阻，進而得到蓄電池的相關(guān)參數(shù)。蓄電池低倍率放電時，內(nèi)阻對電池性能影響不顯著，高倍率放電時，內(nèi)阻對電池性能影響顯著，無法根據(jù)單個蓄電池的內(nèi)阻去預(yù)測蓄電池的實際性能。

b）離線式放電測試法：將一組蓄電池從直流系統(tǒng)中脫離出來，外接假負(fù)載進行放電測試后再并回直流系統(tǒng)，待其充電恢復(fù)后再用同樣辦法對另一組電池進行放電測試。離線放電后，電池組之間存在幾伏的電壓差，直接并聯(lián)回系統(tǒng)，將產(chǎn)生幾千安的沖擊電流，不僅會對電池組造成巨大傷害，還有可能對操作人員構(gòu)成安全隱患。

c）在線式放電測試法：將蓄電池的交流充電輸入斷開，由蓄電池對實際負(fù)載進行供電，測量記錄蓄電池的電壓、放電時間、放電電流等數(shù)據(jù)。此方法只能測得蓄電池在特定負(fù)載下的性能。

經(jīng)過比較，3種方法的優(yōu)缺點如表1所示。

表1 蓄電池的3種測試方法

顯然，前2種方法要么測試方法復(fù)雜，要么存在安全風(fēng)險，無法適用于移動網(wǎng)基站蓄電池數(shù)量巨大的實際情況。

對于第3種測試方法，在基站市電輸入斷開后，就相當(dāng)于是蓄電池在對實際負(fù)載進行供電，如果能夠記錄蓄電池相關(guān)的電壓、放電時間等數(shù)據(jù)，就是相當(dāng)于做在線式的放電測試，也就可以獲得其放電相關(guān)的性能數(shù)據(jù)了。

3.2 基站性能大數(shù)據(jù)的研究

在所有廠家的基站系統(tǒng)中，其性能數(shù)據(jù)中有一類數(shù)據(jù)叫“測量數(shù)據(jù)”。顧名思義，這是一類經(jīng)過基站測量得到的性能數(shù)據(jù)，比如基站接收電平、接收質(zhì)量等指標(biāo)。除了針對基站自身性能的測量數(shù)據(jù)，還有一些針對基站環(huán)境相關(guān)的測量指標(biāo)，常見的有溫度、濕度、輸入電壓等。

本文利用了基站在市電中斷后對蓄電池的直流輸出電壓（即基站的輸入電壓）的測量性能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對蓄電池的在線放電測試，從而得到了其放電性能數(shù)據(jù)。

3.2.1 定義測量任務(wù)

經(jīng)過詳細(xì)研究，在某基站廠家的專業(yè)網(wǎng)管系統(tǒng)中，找到了對基站輸入直流電壓值的測量項，也就是基站蓄電池的輸出電壓值的測量。

定義測量任務(wù)：定義任務(wù)名稱、測量對象、測量時間、最小時間粒度等條件。測量任務(wù)建立后，基站將會按照定義對直流輸入電壓（即蓄電池輸入電壓）進行測量，并將測量結(jié)果形成性能數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中。

3.2.2 測量數(shù)據(jù)的采集

測量結(jié)果中絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)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），對于研究蓄電池放電性能毫無作用。真正需要的數(shù)據(jù)是在市電停電后蓄電池輸出的電壓值，因此需要將這部分有用的數(shù)據(jù)從海量數(shù)據(jù)中提取出來。

數(shù)據(jù)采集遵循以下原則。

a）只針對使用壽命超過2年的蓄電池。

b）只針對蓄電池在充放電期間的有效數(shù)據(jù)進行研究。對于現(xiàn)網(wǎng)而言，蓄電池的浮充電壓一般為52 V（即蓄電池充電至52 V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46 V，因此重點關(guān)注蓄電池輸出電壓在這個2個值之間的變化。

這里以某地（市）基站為例，介紹在數(shù)據(jù)庫中采集符合條件的性能數(shù)據(jù)的方法。

a）確定特定時間內(nèi)平均電壓低于46 V的基站。b）采集目標(biāo)基站停電范圍時間內(nèi)數(shù)據(jù)。

3.2.3 測量數(shù)據(jù)的分析

對采集到的目標(biāo)基站的蓄電池輸入電壓進行分析，得到圖1所示的變化曲線。

圖1 目標(biāo)基站直流輸入電壓變化

a）2017-02-13T22：30電壓為52.6 V，開始下降。

b）2017-02-14T00：45電壓下降至45.1 V。

c）2017-02-14T01：00—07：45之間無采集數(shù)據(jù)，顯然由于基站停電造成斷站，無相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)。可以判斷斷站時長約為6.5 h。

d）從電壓開始明顯下降（2017-02-13T22：30）開始，至最后一次采集到電壓數(shù)據(jù)（2017-02-14T00：45），共2.25 h，可視為蓄電池完全放電時間約為2.5 h。

根據(jù)以上分析，很容易得出以下結(jié)論。

a）基站維護調(diào)度中心可以根據(jù)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(diào)度維護人員上站發(fā)電，避免因停電造成斷站。

b）根據(jù)放電曲線，蓄電池從浮充電壓52 V放電至一次下電電壓46 V的時長約為2.5 h，時長明顯小于中國聯(lián)通對于基站蓄電池的容量要求，建議在規(guī)劃中重點關(guān)注。

c）根據(jù)該基站當(dāng)天的電壓變化曲線，可以判斷出由于未及時進行發(fā)電造成基站斷站，應(yīng)對相關(guān)維護單位進行考核，并相應(yīng)核減維護費用。

3.3 項目應(yīng)用

3.3.1 基站維護調(diào)度高效化

3.3.1.1 蓄電池質(zhì)量差、放電時長較短的基站

以圖1為例，其完全放電時間為2.5 h，考慮到周期性性能測量有15～30 min的誤差以及上一次深度放電帶來的電池壽命損耗，可認(rèn)為完全放電時間約為2 h。假設(shè)上站發(fā)電路程時間為30 min，則至少需要在停電1 h之內(nèi)就出發(fā)前往基站，不能被動等待市電重新供電。

3.3.1.2 蓄電池質(zhì)量好、放電時長較長的基站

圖2示出的是性能較好的蓄電池放電曲線。

圖2 性能較好的蓄電池放電曲線

2017-02-16T06：00電壓為53.9 V，開始下降，至2017-02-17T05：45電壓下降至 44.8 V，2017-02-17 T05：45—08：00之間無采集數(shù)據(jù)，停電造成基站斷站。從電壓開始下降開始，至最后一次采集到電壓數(shù)據(jù)，共計23.75 h，可視為蓄電池完全放電時間約為23.75 h。

考慮到周期性性能測量有15～30 min的誤差以及上一次深度放電帶來的電池壽命損耗，可認(rèn)為完全放電時間約為23.25 h。假設(shè)路程時間為30 min，從上站到發(fā)電需要時間為30 min，那么理論上至少需要在停電22 h之內(nèi)就出發(fā)前往基站。顯然，維護人員長時間沒有理會停電告警，造成基站最終斷站。

3.3.2 基站配套改造目標(biāo)化

a）蓄電池質(zhì)量差，后備時長較短的基站。以圖1對應(yīng)的基站為例，根據(jù)蓄電池放電曲線，放電2.5 h后基站斷站，時間明顯小于一般設(shè)計要求8 h供電的要求，必須在滾動規(guī)劃中重點關(guān)注。

b）蓄電池質(zhì)量好，后備時長較長的基站。以圖2對應(yīng)的基站為例，根據(jù)蓄電池放電曲線，放電23 h后基站斷站，時間遠(yuǎn)大于一般設(shè)計要求的能支撐基站8 h供電的要求，該基站配套蓄電池容量可完全滿足時間要求，規(guī)劃時可暫時不予考慮。同時，可考慮將此蓄電池組進行調(diào)整優(yōu)化，釋放部分蓄電池容量至其他有需要的基站。

3.3.3 基站維護成本精細(xì)化

a）基站維護費用精細(xì)化考核。以圖2對應(yīng)的基站為例，根據(jù)該基站當(dāng)天的電壓變化曲線，可以判斷出由于維護人員未及時進行發(fā)電引起了基站斷站，應(yīng)對相關(guān)維護部門進行考核，并相應(yīng)核減維護費用。且由于該基站停電后，維護人員在23 h內(nèi)均未采取措施進行應(yīng)急發(fā)電，屬于嚴(yán)重失職，應(yīng)加重處罰。另外，運維管理部門可根據(jù)情況每月采集一次所負(fù)責(zé)區(qū)域的性能數(shù)據(jù)，根據(jù)停電后未發(fā)電導(dǎo)致斷站的比例按照百分比核減相關(guān)代維費用。

b）基站應(yīng)急發(fā)電用油費用結(jié)算?？筛鶕?jù)基站維護部門上報的發(fā)電用油臺賬通過與性能數(shù)據(jù)模擬仿真出的蓄電池電壓變化曲線比對，檢查發(fā)電用油的真實性與準(zhǔn)確性，杜絕維護單位虛報瞞報發(fā)電用油的情況，保證用油成本支出更加透明化。

4 實施效果

此項研究自2015年初應(yīng)用以來，已經(jīng)在部分地（市）聯(lián)通自留基站使用了2年的時間。由于無需建設(shè)投資，無需任何硬件連接改動，對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)無影響，而且結(jié)論簡單準(zhǔn)確，因此受到了基層維護管理部門的歡迎，不僅提高了基站維護效率，而且節(jié)約了基站應(yīng)急維護成本。

4.1 基站維護調(diào)度高效化

對于基站的日常維護，維護管理部門可以根據(jù)得到的基站蓄電池放電時長、基站距離制作出表2用于日常調(diào)度。

圖3展示了河南西部山區(qū)某縣在應(yīng)用本方法后基站維護人員數(shù)量的縮減以及時間成本的降低，在自有站物理站址有增加的情況下仍能節(jié)約部分人力、時間成本，效果顯著。

表2 基站維護調(diào)度表

圖3 基站維護人員數(shù)量、維護時長的變化

4.2 基站蓄電池改造目標(biāo)化

對于基站蓄電池的改造，完全可以拋棄以往只能根據(jù)維護人員的經(jīng)驗來確定改造目標(biāo)的模式，根據(jù)蓄電池實際的放電時間來決定是否納入改造計劃（見表3）。

在已知蓄電池放電時長的前提下，結(jié)合基站等級（高等級還是低等級），可以判斷基站蓄電池是否需要納入改造計劃，提高其改造目標(biāo)命中率（即改造準(zhǔn)確率）。圖4給出了河南南部某地（市）2016年與2015年相比，基站蓄電池改造準(zhǔn)確率的變化。

4.3 基站維護成本精細(xì)化

圖4 蓄電池改造數(shù)量和改造準(zhǔn)確率

在實際工作中，基站的市電停電時間可以由相關(guān)的告警得到，由于有了蓄電池的充放電性能隨時間變化的曲線，也就可以確定基站恢復(fù)供電的時間以及基站是否存在因為停電造成斷站等信息（見表4）。

根據(jù)表4中的信息，可以得到如下準(zhǔn)確信息。

a）基站維護人員上報的應(yīng)急發(fā)電臺賬數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。

表3 基站蓄電池改造計劃

表4 基站停電及恢復(fù)供電信息

b）基站是否存在長時間斷站而未能及時發(fā)電的情況。

基站維護管理部門可以將上述信息作為依據(jù)對基站維護部門進行考核，有必要的話可以對其維護費用進行核減。

5 存在的問題

5.1 性能數(shù)據(jù)對存儲的需求

由于蓄電池的性能隨溫度、時間的變化明顯，需要對蓄電池的性能進行持續(xù)不斷的測量。同時，由于需要納入測量的基站數(shù)量不斷增加，因此大量采集數(shù)據(jù)占用了過多的網(wǎng)管服務(wù)器存儲資源，迫切需要更龐大的專用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行存儲。

5.2 整個流程自動化程度低、效率不高

無線專業(yè)網(wǎng)管服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中存儲各類設(shè)備告警數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)，網(wǎng)元數(shù)量眾多、相關(guān)的數(shù)據(jù)量巨大，同時還需要將測量性能數(shù)據(jù)和相應(yīng)的告警數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，因此迫切需要一套自動化程度高的軟件流程來替代目前這種人工干預(yù)過多的流程，一方面可以大大提高效率，另一方面也可以對結(jié)果的準(zhǔn)確性有可靠的保證。

6 結(jié)束語

在中國聯(lián)通多種制式網(wǎng)絡(luò)、多種無線設(shè)備并存的情況下，基站性能數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用無疑是一項巨大而復(fù)雜的工程，不僅要完善管理體制、各項流程，還要做跨專業(yè)、跨部門的資源整合?；拘阅艽髷?shù)據(jù)的研究和應(yīng)用還需不斷地深入探索和完善。具體而言，還需要完善以下內(nèi)容。

a）盡量隔離現(xiàn)有的專業(yè)網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫。建立專用的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過開放接口的方式直接從專業(yè)網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫中提取測量性能數(shù)據(jù)進行存儲保存，專業(yè)網(wǎng)管服務(wù)器可以定期清除測量性能數(shù)據(jù)，從而降低其負(fù)荷，同時簡化性能數(shù)據(jù)提取流程。

b）數(shù)據(jù)處理的智能化。盡量由完善的軟件流程對數(shù)據(jù)進行采集、分析及處理，并快速做出準(zhǔn)確的調(diào)度判斷、故障判斷以及改造建議等，有效支撐現(xiàn)有的基站維護管理工作。

c）優(yōu)化基站維護管理流程。通過對基站性能大數(shù)據(jù)的研究與應(yīng)用，倒逼基站維護管理流程的優(yōu)化，保證網(wǎng)絡(luò)維護效率持續(xù)提升。