運(yùn)營(yíng)商基站資產(chǎn)智能管理研究

范文博 高潔 周玉 程行軍 黃成富

摘要：當(dāng)前電信科技發(fā)展迅猛，我國(guó)移動(dòng)通信已成為當(dāng)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(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的難題。本文結(jié)合運(yùn)營(yíng)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(shí)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(zhǔn)化和可視化的管理，為運(yùn)營(yíng)商基站智能運(yùn)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(yùn)維

一、引言

經(jīng)歷40多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為移動(dòng)通信大國(guó)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和基站規(guī)模全球最大，無(wú)線信號(hào)幾乎覆蓋了所有人類活動(dòng)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(jì)，國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有移動(dòng)基站1083萬(wàn)座，基站天線、RRU、AAU數(shù)量超過(guò)2600萬(wàn)個(gè)。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(hù)，一直是運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的難題。本文重點(diǎn)研究可感知網(wǎng)絡(luò)，以無(wú)線基站為起點(diǎn)，融合5G、AIoT和衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)，通過(guò)高精度基站天線感知器和RFID技術(shù)，自動(dòng)采集基站天線姿態(tài)等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基站站址、通信桿塔、天線等“啞資源”信息精準(zhǔn)化和可視化的管理；并通過(guò)RFID技術(shù)，自動(dòng)采集基站設(shè)備、空調(diào)、電池等資產(chǎn)信息，并對(duì)其進(jìn)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(yùn)維的基礎(chǔ)平臺(tái)，解決基站資產(chǎn)因分散而管理困難，設(shè)備無(wú)法區(qū)分和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維完全依賴人力等基礎(chǔ)性問(wèn)題，突破運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)發(fā)展瓶頸，推動(dòng)信息通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的升級(jí)換代[1]。

二、基站資產(chǎn)管理現(xiàn)狀分析

（一）基站資產(chǎn)簡(jiǎn)介

無(wú)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(wú)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(yuǎn)單元RRU、天饋單元（在5G設(shè)備中射頻拉遠(yuǎn)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(shí)鐘同步的GPS單元（含GPS天線以及饋線）；傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)無(wú)線基站與遠(yuǎn)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(jī)、遠(yuǎn)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(dòng)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(jī)房、機(jī)柜及抱桿等。

（二）基站的資產(chǎn)管理痛點(diǎn)

當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商無(wú)線基站資產(chǎn)的盤點(diǎn)統(tǒng)計(jì)基本依靠人力，面對(duì)海量且位置分散的無(wú)線基站，每年會(huì)耗費(fèi)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(shí)耗力但效果卻不太理想。此外部分偏遠(yuǎn)基站（如高山站、海島站）的上站交通成本過(guò)高，常常只能等到基站故障維護(hù)時(shí)，順便再進(jìn)行資產(chǎn)盤點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致資產(chǎn)管理的時(shí)效性很低。運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)基站的天線系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，但無(wú)法對(duì)光模塊、備件、蓄電池等資產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，而此類資產(chǎn)往往容易被人為損壞或盜用，從而導(dǎo)致基站資產(chǎn)流失，且很難通過(guò)有效途徑追回[2]。

當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商系統(tǒng)也無(wú)法管理室外的天線抱桿、天線等“啞資源”，無(wú)法有效地形成基站局點(diǎn)檔案來(lái)支撐基站的日常運(yùn)維和優(yōu)化。由于城市中的建筑物理?xiàng)l件限制，多家運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)在同一個(gè)站點(diǎn)建設(shè)多個(gè)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(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，完全依靠維護(hù)人員記住基站機(jī)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(dòng)時(shí)，新人往往無(wú)法快速識(shí)別自家基站設(shè)備，可能導(dǎo)致后續(xù)工作效率降低。此外，運(yùn)營(yíng)商在基站首次安裝時(shí)，會(huì)測(cè)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(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，人為的調(diào)整或者臺(tái)風(fēng)等外力因素可能導(dǎo)致天線的方位角和傾角發(fā)生變化，通過(guò)人工巡站去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的工作效率和時(shí)效性都很低，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)上述問(wèn)題，可能會(huì)影響到基站的有效覆蓋以及最終用戶的感知體驗(yàn)，進(jìn)而影響到運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)口碑及營(yíng)收。近年來(lái)天線姿態(tài)儀技術(shù)發(fā)展較快，運(yùn)營(yíng)商新采購(gòu)的天線可配合天線姿態(tài)儀自動(dòng)測(cè)量姿態(tài)。，但也存在天線姿態(tài)儀測(cè)姿精度較低，且無(wú)法適配已有的各種存量基站天線，仍需要大量人力進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。

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(shí)現(xiàn)基站資產(chǎn)的智能管理，重點(diǎn)是要解決基站中無(wú)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(shí)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(yùn)營(yíng)商網(wǎng)內(nèi)部署一套基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)，對(duì)基站上報(bào)的資產(chǎn)信息進(jìn)行匯總存儲(chǔ)，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和分析，從而給出相應(yīng)的運(yùn)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(jī)房?jī)?nèi)部署RFID系統(tǒng)，包括讀寫器和發(fā)射天線，完成機(jī)房?jī)?nèi)的RFID信號(hào)覆蓋，RFID讀寫器可通過(guò)基站的交換設(shè)備及傳輸設(shè)備與遠(yuǎn)端的基站資產(chǎn)智能管理系統(tǒng)連接。將RFID電子標(biāo)簽固定在對(duì)應(yīng)的基站設(shè)備上，再將電子標(biāo)簽的編碼和對(duì)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(guò)RFID讀寫器讀取電子標(biāo)簽里的信息即可完成室內(nèi)的基站資產(chǎn)盤點(diǎn)和管理。此外，可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景需求來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的RFID電子標(biāo)簽，對(duì)于類似BBU的金屬設(shè)備可選用抗金屬電子標(biāo)簽；對(duì)于類似空調(diào)的塑料材質(zhì)設(shè)備，可采用普通電子標(biāo)簽；對(duì)于有長(zhǎng)距離感應(yīng)需求的設(shè)備可采用有源電子標(biāo)簽，以完成對(duì)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(jì)和天線的姿態(tài)工參采集。對(duì)于基站設(shè)備的統(tǒng)計(jì)可在室外部署RFID天線，并將RFID電子標(biāo)簽固定在對(duì)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(duì)基站設(shè)備進(jìn)行資產(chǎn)管理。此外，針對(duì)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(cè)向定位和傳感器技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)天線方位角精度誤差±1度、機(jī)械傾角精度誤差±0.3度、水平精度±1米的姿態(tài)測(cè)量。同時(shí)可配合基站RET系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)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(diǎn)是要實(shí)現(xiàn)智能化的基站資產(chǎn)管理，減少人工統(tǒng)計(jì)和管理成本，也增強(qiáng)了基站資產(chǎn)核查的時(shí)效性。同時(shí)可匯總基站遠(yuǎn)程采集上報(bào)的資產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析并形成具體的運(yùn)維優(yōu)化建議信息，發(fā)送至運(yùn)維管理系統(tǒng)處理。具體功能分為以下幾個(gè)方面。

①數(shù)據(jù)采集功能主要對(duì)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(duì)其上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和分類存儲(chǔ)。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(duì)采集上來(lái)的基站資產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(dòng)環(huán)監(jiān)控設(shè)備、安防設(shè)備、機(jī)柜及抱桿等基礎(chǔ)設(shè)施?？蓪?duì)設(shè)備的數(shù)量、型號(hào)、編碼、廠商信息、安裝時(shí)間、維修保養(yǎng)信息、天線姿態(tài)信息進(jìn)行管理，用于支撐運(yùn)營(yíng)商后續(xù)的日常運(yùn)維工作。

③分析決策功能：定期對(duì)基站的設(shè)備信息、天線姿態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可有效支撐運(yùn)營(yíng)商的日常運(yùn)維。例如，針對(duì)設(shè)備的維保信息給出維護(hù)建議；也可結(jié)合設(shè)備廠商的整改通知，快速準(zhǔn)確的盤點(diǎn)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(jì)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(jìn)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(yùn)營(yíng)商運(yùn)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(yùn)營(yíng)商無(wú)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(méi)有物業(yè)管控，無(wú)法有效地管理運(yùn)營(yíng)商基站重要資產(chǎn)，可能會(huì)導(dǎo)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)人力上站巡檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，已無(wú)法有效溯源和追回失物。通過(guò)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(biāo)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(biāo)簽類型?？筛鶕?jù)實(shí)際需求劃定基站工作區(qū)域和非工作區(qū)域，當(dāng)基站正式運(yùn)行后，基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)會(huì)對(duì)基站設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。設(shè)備的正常出入庫(kù)需提前申請(qǐng)，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(jìn)入非工作區(qū)域后，RFID系統(tǒng)會(huì)及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備異常狀態(tài)，并可以聯(lián)動(dòng)基站安防系統(tǒng)對(duì)非法人員及時(shí)進(jìn)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(shí)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(dāng)前運(yùn)營(yíng)商基站站址一般會(huì)選在城市的各類建筑中，如商業(yè)大廈、工廠、學(xué)校、居民住宅等。而基站天饋部分的建設(shè)往往會(huì)在建筑物的天臺(tái)面或裙樓上，由于可用的建設(shè)面積受限，多家運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備經(jīng)常會(huì)共站址建設(shè)，可能會(huì)出現(xiàn)十余平方米的平臺(tái)上建設(shè)多根抱桿，安裝數(shù)十根天線的場(chǎng)景。僅靠人力記住海量的機(jī)房、抱桿、天線的具體位置較為困難，且運(yùn)營(yíng)商運(yùn)維人員的交替更新也日益增多，導(dǎo)致上站人員的工作效率很難提升。

新建基站時(shí)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(shí)現(xiàn)厘米級(jí)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(shí)際建站的信息，可在基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)中進(jìn)行圖形化或3D建模，形成一套可視化的基站站址檔案。運(yùn)維人員可通過(guò)電腦及手機(jī)訪問(wèn)基站站址檔案，可快速準(zhǔn)確地識(shí)別基站資產(chǎn)，從而提升運(yùn)維人員的上站工作效率。

（三）天線姿態(tài)監(jiān)測(cè)

當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商的天線姿態(tài)數(shù)據(jù)多通過(guò)人工采集，使用指南針、坡度儀等工具手動(dòng)測(cè)量的精度低，且在長(zhǎng)期的運(yùn)維優(yōu)化過(guò)程中，很難及時(shí)更新調(diào)整后的天線姿態(tài)數(shù)據(jù)。運(yùn)營(yíng)商近年來(lái)有使用天線姿態(tài)儀自動(dòng)測(cè)姿，但測(cè)量精度相對(duì)較低（一般方位角精度誤差±5度、機(jī)械傾角精度誤差±1度、水平精度±5米），且無(wú)法適配已有存量基站天線，仍需大量人力上站維護(hù)。

通過(guò)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(shí)現(xiàn)天線方位角精度誤差±1度、機(jī)械傾角精度誤差±0.3度、水平精度±1米的姿態(tài)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)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(dāng)出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)或人為惡意調(diào)整天線姿態(tài)時(shí)，基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，并將信息同步到運(yùn)維管理系統(tǒng)，由運(yùn)維優(yōu)化人員確認(rèn)處理。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的日益增長(zhǎng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度也在不斷提高，這對(duì)運(yùn)維工作提出了更高的要求。傳統(tǒng)依賴人力的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維模式已經(jīng)無(wú)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基站資產(chǎn)信息采集和管理，為運(yùn)營(yíng)商日常運(yùn)維提供有效的支持。同時(shí)通過(guò)高精度天線感知器的部署，可以實(shí)現(xiàn)基站天線高精度姿態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，為未來(lái)運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建可感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和智能無(wú)線運(yùn)維平臺(tái)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以上的技術(shù)和措施能夠提升運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)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?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商帶來(lái)更好的網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)維體驗(yàn)。

作者單位：范文博 中國(guó)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(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司廣東省分公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]尹曉亮.基站運(yùn)維數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型升級(jí)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(dòng)通信基站設(shè)備管理系統(tǒng)研發(fā)[J].電子設(shè)計(jì)工程， 2018（08）：120-124.

[3]胡海鋒.基站資產(chǎn)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)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(yùn)城，碩士，研究方向：基站天線方向研究和通信產(chǎn)品開(kāi)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(xiàng)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(dòng)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(wú)線接入網(wǎng)技術(shù)研究研發(fā)。