范文博 高潔 周玉 程行軍 黃成富

摘要：當前電信科技發(fā)展迅猛，我國移動通信已成為當今世界規(guī)模最大、分布最廣的通信系統(tǒng)，然而數(shù)量龐大、部署分散的基站資產(chǎn)管理一直是運營商網(wǎng)絡(luò)運維管理的難題。本文結(jié)合運營商基站資產(chǎn)管理需求，基于衛(wèi)星與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出了一套基站資產(chǎn)智能管理方法，可實現(xiàn)基站站址、通信桿塔、天線、基站設(shè)備等“啞資源”信息的精準化和可視化的管理，為運營商基站智能運維提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；物聯(lián)網(wǎng)；基站運維

一、引言

經(jīng)歷40多年的發(fā)展，我國已經(jīng)成為移動通信大國，無線網(wǎng)絡(luò)和基站規(guī)模全球最大，無線信號幾乎覆蓋了所有人類活動的區(qū)域。據(jù)工信部2022年1—11月通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)電信運營商現(xiàn)有移動基站1083萬座，基站天線、RRU、AAU數(shù)量超過2600萬個。數(shù)量巨大而分散的基站資產(chǎn)管理，特別是基站站址、天線等“啞資源”信息維護，一直是運營商網(wǎng)絡(luò)運維管理的難題。本文重點研究可感知網(wǎng)絡(luò)，以無線基站為起點，融合5G、AIoT和衛(wèi)星導航定位技術(shù)，通過高精度基站天線感知器和RFID技術(shù)，自動采集基站天線姿態(tài)等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基站站址、通信桿塔、天線等“啞資源”信息精準化和可視化的管理；并通過RFID技術(shù)，自動采集基站設(shè)備、空調(diào)、電池等資產(chǎn)信息，并對其進行數(shù)字化管理。從而構(gòu)建可感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和智能運維的基礎(chǔ)平臺，解決基站資產(chǎn)因分散而管理困難，設(shè)備無法區(qū)分和網(wǎng)絡(luò)運維完全依賴人力等基礎(chǔ)性問題，突破運營商網(wǎng)絡(luò)發(fā)展瓶頸，推動信息通信網(wǎng)絡(luò)運維管理的升級換代[1]。

二、基站資產(chǎn)管理現(xiàn)狀分析

（一）基站資產(chǎn)簡介

無線基站一般可分為天線系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。其中天線系統(tǒng)是無線基站工作的主要設(shè)備，一般包含室內(nèi)基帶處理單元BBU、射頻拉遠單元RRU、天饋單元（在5G設(shè)備中射頻拉遠單元RRU和天饋單元可合并為有源天線單元AAU），此外還有用于時鐘同步的GPS單元（含GPS天線以及饋線）；傳輸系統(tǒng)負責無線基站與遠端核心網(wǎng)的連接和數(shù)據(jù)傳輸，主要包括本地使用的交換機、遠端連接用的IPRAN、PTN等路由傳輸設(shè)備；基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)主要是支撐基站正常工作，主要有電源設(shè)備、消防設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、動環(huán)監(jiān)控設(shè)備（包括溫度、濕度、煙霧、水浸等）、安防設(shè)備（包括門禁、紅外、攝像頭等）、機房、機柜及抱桿等。

（二）基站的資產(chǎn)管理痛點

當前運營商無線基站資產(chǎn)的盤點統(tǒng)計基本依靠人力，面對海量且位置分散的無線基站，每年會耗費大量的成本，且涉及物業(yè)協(xié)調(diào)和政府管控等不確定因素影響，往往耗時耗力但效果卻不太理想。此外部分偏遠基站（如高山站、海島站）的上站交通成本過高，常常只能等到基站故障維護時，順便再進行資產(chǎn)盤點，會導致資產(chǎn)管理的時效性很低。運營商的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)基站的天線系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)的工作狀態(tài)實時監(jiān)控，但無法對光模塊、備件、蓄電池等資產(chǎn)進行實時管理，而此類資產(chǎn)往往容易被人為損壞或盜用，從而導致基站資產(chǎn)流失，且很難通過有效途徑追回[2]。

當前運營商系統(tǒng)也無法管理室外的天線抱桿、天線等“啞資源”，無法有效地形成基站局點檔案來支撐基站的日常運維和優(yōu)化。由于城市中的建筑物理條件限制，多家運營商可能會在同一個站點建設(shè)多個基站，尤其在鐵塔公司成立后，基站站址共享的情況日益增多。對于運營商來說，完全依靠維護人員記住基站機房、抱桿、天線等具體位置的方式容易出現(xiàn)紕漏，特別在人員變動時，新人往往無法快速識別自家基站設(shè)備，可能導致后續(xù)工作效率降低。此外，運營商在基站首次安裝時，會測量記錄基站天線的物理方位角和傾角等工參信息，然而，在長時間的運行維護過程中，人為的調(diào)整或者臺風等外力因素可能導致天線的方位角和傾角發(fā)生變化，通過人工巡站去發(fā)現(xiàn)問題的工作效率和時效性都很低，如果不能及時發(fā)現(xiàn)上述問題，可能會影響到基站的有效覆蓋以及最終用戶的感知體驗，進而影響到運營商的業(yè)務(wù)口碑及營收。近年來天線姿態(tài)儀技術(shù)發(fā)展較快，運營商新采購的天線可配合天線姿態(tài)儀自動測量姿態(tài)。，但也存在天線姿態(tài)儀測姿精度較低，且無法適配已有的各種存量基站天線，仍需要大量人力進行現(xiàn)場維護。

三、基站智能資產(chǎn)管理系統(tǒng)架構(gòu)

（一）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概述

要實現(xiàn)基站資產(chǎn)的智能管理，重點是要解決基站中無源的“啞資源”設(shè)備的管理，需要利用衛(wèi)星、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)室內(nèi)外基站“啞資源”設(shè)備的信息采集和數(shù)據(jù)回傳。此外還需要在運營商網(wǎng)內(nèi)部署一套基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，對基站上報的資產(chǎn)信息進行匯總存儲，并對其進行計算和分析，從而給出相應(yīng)的運維優(yōu)化建議。

（二）基站資產(chǎn)的信息采集

基站室內(nèi)設(shè)備：可在基站機房內(nèi)部署RFID系統(tǒng)，包括讀寫器和發(fā)射天線，完成機房內(nèi)的RFID信號覆蓋，RFID讀寫器可通過基站的交換設(shè)備及傳輸設(shè)備與遠端的基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)連接。將RFID電子標簽固定在對應(yīng)的基站設(shè)備上，再將電子標簽的編碼和對應(yīng)的設(shè)備信息錄入到基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)內(nèi)，后續(xù)只需要通過RFID讀寫器讀取電子標簽里的信息即可完成室內(nèi)的基站資產(chǎn)盤點和管理。此外，可根據(jù)實際場景需求來選擇對應(yīng)的RFID電子標簽，對于類似BBU的金屬設(shè)備可選用抗金屬電子標簽；對于類似空調(diào)的塑料材質(zhì)設(shè)備，可采用普通電子標簽；對于有長距離感應(yīng)需求的設(shè)備可采用有源電子標簽，以完成對各種基站設(shè)備的資產(chǎn)管理[3]。

基站室外設(shè)備：室外基站設(shè)備的資產(chǎn)管理，可分為基站設(shè)備的統(tǒng)計和天線的姿態(tài)工參采集。對于基站設(shè)備的統(tǒng)計可在室外部署RFID天線，并將RFID電子標簽固定在對應(yīng)的RRU、GPS等室外基站設(shè)備上，以便基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)后續(xù)能對基站設(shè)備進行資產(chǎn)管理。此外，針對基站天線的姿態(tài)工參采集，可在基站天線上加裝高精度天線感知器，利用雙GNSS天線的測向定位和傳感器技術(shù)，可實現(xiàn)天線方位角精度誤差±1度、機械傾角精度誤差±0.3度、水平精度±1米的姿態(tài)測量。同時可配合基站RET系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程精準的天線覆蓋優(yōu)化功能。

（三）基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)

基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)重點是要實現(xiàn)智能化的基站資產(chǎn)管理，減少人工統(tǒng)計和管理成本，也增強了基站資產(chǎn)核查的時效性。同時可匯總基站遠程采集上報的資產(chǎn)數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)分析并形成具體的運維優(yōu)化建議信息，發(fā)送至運維管理系統(tǒng)處理。具體功能分為以下幾個方面。

①數(shù)據(jù)采集功能主要對接基站RFID系統(tǒng)和天線感知器系統(tǒng)，完成RFID、AISG等協(xié)議的適配，并對其上報的數(shù)據(jù)進行清洗和分類存儲。這些數(shù)據(jù)用于后續(xù)的資產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)決策分析以及地理位置系統(tǒng)建模等工作。

②資產(chǎn)管理功能：對采集上來的基站資產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分類管理，包括室內(nèi)外基站的主設(shè)備、電源設(shè)備、消防設(shè)備、動環(huán)監(jiān)控設(shè)備、安防設(shè)備、機柜及抱桿等基礎(chǔ)設(shè)施。可對設(shè)備的數(shù)量、型號、編碼、廠商信息、安裝時間、維修保養(yǎng)信息、天線姿態(tài)信息進行管理，用于支撐運營商后續(xù)的日常運維工作。

③分析決策功能：定期對基站的設(shè)備信息、天線姿態(tài)等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可有效支撐運營商的日常運維。例如，針對設(shè)備的維保信息給出維護建議；也可結(jié)合設(shè)備廠商的整改通知，快速準確的盤點出在網(wǎng)待整改設(shè)備，并結(jié)合位置分布制定高效的整改計劃等。

④地理位置功能：綜合采集到的基站站址、經(jīng)緯度、天面分布、基站天線高度、方位角、傾角等信息進行圖形化或3D建模，創(chuàng)建可視化的基站地理位置系統(tǒng)，可有效提升運營商運維人員的上站工作效率。

四、基站智能資產(chǎn)管理的特色功能

（一）基站重要資產(chǎn)監(jiān)控

運營商無線基站數(shù)量眾多且分散于城市各地，而基站站址的物業(yè)管理卻參差不齊，部分路面站（塔站、燈桿站）或高山站完全沒有物業(yè)管控，無法有效地管理運營商基站重要資產(chǎn)，可能會導致基站光模塊、蓄電池甚至基站設(shè)備等重要資產(chǎn)丟失。而現(xiàn)有基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)很難實現(xiàn)實時監(jiān)測，通過人力上站巡檢發(fā)現(xiàn)問題時，已無法有效溯源和追回失物。通過在基站周邊部署RFID系統(tǒng)，包括讀寫器和發(fā)射天線，并將RFID電子標簽固定在重要的基站資產(chǎn)上，并可根據(jù)安裝環(huán)境、設(shè)備類型以及重要程度選擇電子標簽類型?？筛鶕?jù)實際需求劃定基站工作區(qū)域和非工作區(qū)域，當基站正式運行后，基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)會對基站設(shè)備進行實時監(jiān)測。設(shè)備的正常出入庫需提前申請，并在資產(chǎn)管理系統(tǒng)更新設(shè)備狀態(tài)。一旦有人非法將基站設(shè)備拿出并進入非工作區(qū)域后，RFID系統(tǒng)會及時檢測出設(shè)備異常狀態(tài)，并可以聯(lián)動基站安防系統(tǒng)對非法人員及時進行聲光警告，并記錄異常事件的視頻及圖片信息。此功能可有效預(yù)防基站資產(chǎn)丟失，同時也可為失物追回提供有效證據(jù)。

（二）基站站址可視化管理

當前運營商基站站址一般會選在城市的各類建筑中，如商業(yè)大廈、工廠、學校、居民住宅等。而基站天饋部分的建設(shè)往往會在建筑物的天臺面或裙樓上，由于可用的建設(shè)面積受限，多家運營商的設(shè)備經(jīng)常會共站址建設(shè)，可能會出現(xiàn)十余平方米的平臺上建設(shè)多根抱桿，安裝數(shù)十根天線的場景。僅靠人力記住海量的機房、抱桿、天線的具體位置較為困難，且運營商運維人員的交替更新也日益增多，導致上站人員的工作效率很難提升。

新建基站時在基站天線上安裝高精度天線感知器，可有效獲取天線及抱桿的經(jīng)緯度、高度等定位信息，結(jié)合RTK技術(shù)可實現(xiàn)厘米級的定位，能有效區(qū)分一根抱桿上的多根天線。再結(jié)合建設(shè)工勘規(guī)劃和實際建站的信息，可在基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)中進行圖形化或3D建模，形成一套可視化的基站站址檔案。運維人員可通過電腦及手機訪問基站站址檔案，可快速準確地識別基站資產(chǎn)，從而提升運維人員的上站工作效率。

（三）天線姿態(tài)監(jiān)測

當前運營商的天線姿態(tài)數(shù)據(jù)多通過人工采集，使用指南針、坡度儀等工具手動測量的精度低，且在長期的運維優(yōu)化過程中，很難及時更新調(diào)整后的天線姿態(tài)數(shù)據(jù)。運營商近年來有使用天線姿態(tài)儀自動測姿，但測量精度相對較低（一般方位角精度誤差±5度、機械傾角精度誤差±1度、水平精度±5米），且無法適配已有存量基站天線，仍需大量人力上站維護。

通過在基站天線上安裝高精度天線感知器設(shè)備，可適配各類天線形態(tài)，實現(xiàn)天線方位角精度誤差±1度、機械傾角精度誤差±0.3度、水平精度±1米的姿態(tài)測量，測量數(shù)據(jù)通過基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)定期更新和管理天線的姿態(tài)工參。當出現(xiàn)臺風或人為惡意調(diào)整天線姿態(tài)時，基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)可及時發(fā)現(xiàn)異常，并將信息同步到運維管理系統(tǒng)，由運維優(yōu)化人員確認處理。

五、結(jié)束語

隨著運營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的日益增長，無線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度也在不斷提高，這對運維工作提出了更高的要求。傳統(tǒng)依賴人力的網(wǎng)絡(luò)運維模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)的需求?；谖锫?lián)網(wǎng)、衛(wèi)星通信、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為基礎(chǔ)，建立智能的基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)自動化的基站資產(chǎn)信息采集和管理，為運營商日常運維提供有效的支持。同時通過高精度天線感知器的部署，可以實現(xiàn)基站天線高精度姿態(tài)數(shù)據(jù)的實時采集，為未來運營商構(gòu)建可感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和智能無線運維平臺打下堅實的基礎(chǔ)。以上的技術(shù)和措施能夠提升運營商的運維效率，減少人力投入，提高基站網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。希望這些創(chuàng)新的解決方案能夠為運營商帶來更好的網(wǎng)絡(luò)管理和運維體驗。

作者單位：范文博 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司深圳分公司

高潔 周玉 程行軍 黃成富 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司廣東省分公司

參? 考? 文? 獻

[1]尹曉亮.基站運維數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型升級方案探討[J].通信世界， 2022（08）：14-16.

[2]劉玉潔，唐升.基于NB-IOT技術(shù)的移動通信基站設(shè)備管理系統(tǒng)研發(fā)[J].電子設(shè)計工程， 2018（08）：120-124.

[3]胡海鋒.基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計與實現(xiàn)[J].福建電腦，2013（7）：136-137.

范文博（1983.02-），男，漢族，湖北漢川，碩士，工程師，研究方向：核心網(wǎng)技術(shù)研究和通信產(chǎn)品研發(fā)；

高潔（1984.11-），女，漢族，山西運城，碩士，研究方向：基站天線方向研究和通信產(chǎn)品開發(fā)；

周玉（1979.01-），女，漢族，湖北武漢，人力資源管理碩士，研究方向：工作室的項目管理。

程行軍（1971.10-），男，漢族，湖北浠水，碩士，現(xiàn)就職于廣東聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新工作室，研究方向：移動通信軟件產(chǎn)品研發(fā)；

黃成富（1982.08-），福建龍巖，碩士，研究方向：5G通信無線接入網(wǎng)技術(shù)研究研發(fā)。