41、无线网络数据智能分析：现状、技术与应用

无线网络数据智能分析：现状、技术与应用

1. 背景与必要性

随着中国电信市场的逐步开放，移动通信成为了竞争的焦点。在金融危机的背景下，移动通信更是成为了难得的投资亮点。在新的竞争环境中，电信行业的竞争模式从“数量”竞争转变为“质量”竞争。“数量”竞争通常表现为基站扩张、电话号码增加等硬资源的扩展；而“质量”竞争则往往通过增加软件投资来提高网络质量和用户服务满意度。

一个高效稳定的无线网络由无线设备（无线硬件产品）、网络性能支持系统（无线软件产品）和运维人员共同组成，三者缺一不可。其中，无线软件产品在协调和连接“人”与“硬件”方面发挥着关键作用。由于受网络架构、监控范围、控制周期、处理速度等因素的限制，无线设备自身提供的自动平衡能力有限。面对复杂的技术问题，即使是经验丰富的维护人员，如果没有专业软件的辅助，也很难保证无线网络的高效可靠运行。

进入3G和4G时代后，移动运营商需要更先进、智能的软件支持工具。大量新技术的引入使得新的手机服务层出不穷，新一代无线网络的复杂性远远超过传统的2G网络，需要运用“系统理论”方法来更新网络优化技术体系。例如，在3G网络的无线网络控制器（RNC）设备中，相互影响的不同类型操作参数达到了数千个，是2G网络中类似基站控制器（BSC）设备的十多倍。即使是电信设备开发商，也很难有足够的技术人员能够完全掌握如此复杂的技术信息。频繁快速的网络升级推高了电信企业的学习成本，目前电信运营商极度缺乏了解新一代网络技术特点的运维人员。传统主要依靠人员经验进行网络维护的模式很难适应新形势的要求，必须依靠更专业、智能的软件解决方案。

然而，现阶段软件支持远远落后于电信设备的发展。在无线系统开发过程中，电信设备制造商的产品开发重点是网络建设投资的重要部分。无线性能支持系统软件受验证条件等因素的限制，其积累的技术和成熟产品通常滞后于硬件设备的发展。目前，为了响应外部政策和市场形势，不成熟的3G、4G等新型移动通信设备已进入大规模网络建设阶段，但配套的软件技术未能同步发展。

这种不平衡导致了当前网络建设和运营效率低下。例如，手机用户容量和移动互联网接入率远低于网络设计能力，信号盲区改善效率低下。这种不平衡也为通信技术市场指明了重要的未来发展方向。

近年来，电信行业内外都在积极探索手机用户自主甚至动态选择无线网络的问题。如果这种服务模式发展良好，将对现有电信行业的竞争模式产生重大影响。电信运营商将无法通过控制电话号码或手机类型来锁定用户，用户可以根据网络质量选择合适的无线网络。这一新特点将迫使运营商更加注重网络质量保障手段，以巩固和发展用户群体。

2. 关键技术

当移动通信网络全面进入3G和4G时代，网络特性将发生巨大变化。其无线性能优化必须从2G时代的“故障排除”模式转变为“平衡”模式，需要运用系统理论中的“复杂巨系统”分析方法来重构网络优化技术体系。

新一代无线网络智能分析需要提供以下关键技术手段：
1. 对无线系统数据进行深入自动综合分析的技术手段。
2. 将无线系统数据转化为运营决策所需管理信息的技术手段。
3. 满足系统平衡优化要求的智能关联分析方法。
4. 对所有网络协议层的服务性能和网络指标进行全面监控和综合优化的方法。
5. 适应实际运行网络频繁调整特点的动态规划和配置管理方法。
6. 能够进行实时网络性能监控和系统调整的动态网络管理方法。
7. 涵盖网络侧和终端侧的协同性能分析方法。
8. 系统实施中中长期无线资源管理（RRM）算法的应用和验证方法。
9. 满足平衡网络中大数据量和快速评估特点的网络性能监控方法。
10. 全面涵盖各类服务性能和网络指标的系统分析和管理方法。
11. 连接配置、监控、规划、路测和客户服务的数据共享和分析方法。

同时，网络运维的具体要求需要在广度和深度上得到满足，其无线分析能力必须具备“六全”特点：
|特点|描述|
| ---- | ---- |
|全目标|能够满足无线网络运维在专业性和管理方面的目标。|
|全网络|能够分析整个网络，包括直放站、家庭基站等特殊网元设备。|
|全指标|能够全面分析各类服务质量和网络性能指标，甚至包括设备可靠性。|
|全链路|能够对上下行无线链路进行平衡协调分析。|
|全时间|能够对不同时间粒度（包括秒、分钟、天、周、月等）的网络性能进行分析。|
|全分段|能够对配置、监控、规划、路测、客户服务等环节收集的数据进行统一分析。|

3. 技术路线

以系统理论方法为指导，结合先进的商业智能（BI）软件技术，实现无线专业深入分析和验证手段，为移动通信网络提供快速性能保障能力。其重要关键技术点如下：
1. 无线网络信息定量分析与评估模型 ：将各种参数、关键事件和分析算法归纳为树状结构。独立于软件平台的信息分析模型可以实现动态升级和加载。在该模型中，网络侧和终端侧的各类数据有统一的定义，提供定量数据关联属性，建立专业的无线性能分析框架，兼容各种类型的无线网络。
2. 多维立方体数据库 ：设计多维立方体数据模型，便于关联搜索和关联分析，为物理、空间、对象、时间等维度的信息分析提供逻辑基础。
3. 在线分析与处理（OLAP） ：基于关联搜索技术实现对网络性能的智能分析，采用先进的并行处理技术实现超高速实时数据关联分析。
4. 在线事务处理（OLTP） ：通过以空间换时间的方式解决数据采集和处理效率问题。
5. 实时显示技术（包括基于GIS和折线图的动态显示） ：完全解决信息发布的功能和性能问题，确保系统应用中的高并发，有利于协同工作。

4. 独特性

4.1 完整的移动网络性能管理功能

提供创新的网络性能自动定位和诊断能力，具备网元级、网络级和服务级性能智能分析能力，提供覆盖范围、容量、服务质量、设备质量等综合目标管理，全面处理网络侧和终端侧数据，做到点面结合、上下行平衡。

提供基于性能数据的多维关联搜索查询，GIS区域关联分析功能可以有效直观地反映网络真实情况，还提供无线网络关键配置参数的同步调整跟踪记录。支持动态网元管理，包括直放站、家庭基站等特殊网络。网络管理、网络测量、仪表等性能数据实现统一模型定义和存储，定义评估模型的用户自定义功能以满足网络管理发展的需求。

4.2 强大的定量管理性能

嵌入海量数据关联规则处理引擎，适应大型电信网络应用。完整的网络信息定量分析和评估模型可以有效降低运维复杂度，适应多业务特点，贴近不同业务特点和质量水平。

4.3 易于部署和升级，具有广泛的适应性

独立于软件平台的专家经验数据库便于快速升级和经验扩展，兼容各种网络测试工具、仪器文件和数据接口，适应多种网络接口、数据文件类型，易于与其他系统集成，可以与供应商系统无缝连接和完全集成，针对省、区域多级移动网络应用模式，可集成到流程管理工具中。

4.4 能够满足移动网络日常运维需求

支持在线联动和交互式管理，根据不同类型和级别的用户提供差异化的信息定制服务，提供多级多视角的网络评估信息、强大的信息发布和报表输出功能，有利于与网络性能相关的属性和配置数据的集成管理。提供流程管理工具接口，便于工作流程控制和管理，提供完善的数据存储和管理功能，便于追溯原始数据。

5. 需要实现的要求

1. 复杂网络分析算法的统一框架 ：提供不同类型分析算法抽象和集成的核心理论。
2. 无线网络性能定量评估模型 ：为无线网络的分析和优化提供理论基础。
3. 关联分析多维数据库 ：提供满足逻辑关联挖掘要求的数据模型。
4. 关联分析引擎 ：提供自适应自动分析的软件手段。
5. 复杂网络可视化技术 ：提供复杂关系信息的数据展示和交互方法。

通过加载专家经验算法库，嵌入式智能分析引擎可以对各种通信网络的系统运行信息和测试数据进行自动关联分析和处理，以多种形式为各种网络异常、故障和原因提供详细的诊断和统计汇总信息，并为运维人员提供具体的整改措施和建议供其选择。

它具有“效率、专业、易用”三个方面的特点：
- 效率 ：支持多数据源的信息关联处理，能够充分挖掘和利用海量数据中的有效信息，网络异常分析和处理可以完全自动化，大大减少人工工作时间。
- 专业 ：充分整合和珍视通信专家的专业知识，算法库灵活，分析过程贴近网络优化现场要求，所有算法和解决方案都来源于网络优化项目实践，分析结果可靠可用。同时，以前沿图形输出软件分析结论，直观揭示复杂网络异常的产生机制，化繁为简，增强操作人员的形象思维，降低理解难度，便于操作人员快速捕捉和记忆关键信息，解决复杂技术问题。
- 易用 ：应用和操作过程清晰、方便、有指导且直观，界面始终合理简单，交互过程舒适，确保操作人员在海量数据分析中的工作效率。界面中的各种信息以清晰的方式呈现，具有精致的视觉效果，最大程度提高工作乐趣，使操作人员不易疲劳。同时提供多种在线地图自动更新功能，无需手动安装地图数据，便于操作人员随时随地进行网络分析活动。

6. 现状

目前，行业内有多种无线移动通信网络数据分析系统。根据分析角度（终端侧和网络侧）和功能（技术和管理），可以对产品进行有效分类。不同产品功能的侧重点大致如下表所示：

分析角度	技术分析	管理分析
终端侧	驾驶测试工具	-
网络侧	规划工具、优化工具、信令分析工具	优化管理平台、设备OMC

作为网络性能分析的核心，网络优化软件和其他分析工具需要非常强大的专业性和综合性，需要具备上述“六全”分析能力和其他专业要求。但从通信系统的发展历程来看，受实际网络验证环境缺乏的限制，网络分析技术的发展往往滞后于硬件设备的发展，相关产品的发展也滞后于网络技术的发展。

系统的发展历程如下：
1. 第一代分析系统 ：提供基本的数据显示功能，路测记录数据的提取、整理、统计处理需要人工完成，数据解读完全基于个人经验。
2. 第二代分析系统 ：提供丰富的数据显示和统计功能，可以部分替代人工进行路测数据的整理和统计，但数据分析过程仍需要人工解读。
3. 第三代分析系统 ：引入专题分析功能，在替代人工进行数据整理和统计的同时，还提供一些专题分析流程指导，但人工解读仍是每个分析子流程的核心。
4. 第四代分析系统 ：目前行业缺乏此类系统，它具有广泛的覆盖范围，能够最大程度地整合专家分析经验，提供全流程自动化关联分析功能，人类只需对分析结果进行审核和决策，真正实现智能软件分析系统。广泛的覆盖范围要求系统兼容多种数据源和数据格式，集成专家需要根据一定的模型将复杂的思维过程转化为机器语言。自动化过程要求系统的每个环节和模块按照既定顺序协同执行。关联功能要求最大程度地挖掘现有数据，实现数据的充分利用。这样可以在保证一定准确性的前提下，最大程度发挥机器的作用，减少人工工作，体现真正的智能。

作为无线网络优化部门后台分析的核心手段，它处理无线网络中的各种数据，包括手机测试和自动路测的测试数据、扫频仪测试数据、规划软件基站的参数数据、网络管理系统报告数据、信令数据、其他内部数据等。

7. 应用场景

智能分析系统的具体应用场景如下：

graph LR
    A[启动现场操作测试] --> B[获取网络测试数据]
    B --> C[导入智能采集分析系统]
    C --> D[加载辅助分析数据]
    D --> E[自动检测异常]
    E --> F[自动分析网络故障]
    F --> G[自动分析故障纠正措施]
    G --> H[输出调整措施、模型修正结果、覆盖模拟结果]
    H --> I[实施现场网络调整]
    I --> J[重启现场服务测试]
    J --> K[重新获取测试数据]
    K --> L[验证网络问题纠正]

7.1 应用过程

1. 启动现场操作测试。
2. 获取网络测试数据。
3. 导入智能采集分析系统。
4. 加载辅助分析数据。
5. 自动检测异常。
6. 自动分析网络故障。
7. 自动分析故障纠正措施。
8. 输出调整措施、模型修正结果、覆盖模拟结果。
9. 实施现场网络调整。
10. 重启现场服务测试。
11. 重新获取测试数据。
12. 验证网络问题纠正。

7.2 创新点

1. 自动生成解决方案 ：充分整合和珍视通信专家的专业知识，自动生成解决方案。分析算法库灵活，分析过程贴近网络优化现场要求，所有算法和解决方案都来源于网络优化项目实践，分析结果可靠可用。
2. 网络问题可视化 ：以前沿图形输出软件分析结论，直观揭示复杂网络异常的产生机制，化繁为简，增强操作人员的形象思维，降低理解难度，便于操作人员快速捕捉和记忆关键信息，解决复杂技术问题。
3. 多数据源协同分析 ：支持多网络、多模式的协同分析，支持多数据源的信息关联处理，能够充分挖掘和利用海量数据中的有效信息。

8. 关键技术的详细解读

8.1 深入自动综合分析技术

对无线系统数据进行深入自动综合分析是新一代无线网络智能分析的基础。它涉及到对大量无线系统数据的收集、整理和分析。通过先进的算法和模型，能够从海量的数据中提取有价值的信息，例如网络拥塞情况、信号强度分布等。这一技术可以帮助运营商及时发现网络中的潜在问题，提前采取措施进行优化。

8.2 数据转化技术

将无线系统数据转化为运营决策所需管理信息是连接数据和决策的关键环节。通过特定的算法和模型，将复杂的无线系统数据转化为直观的管理信息，如用户满意度、网络利用率等。这些信息可以为运营商的运营决策提供有力支持，帮助他们制定合理的发展策略。

8.3 智能关联分析方法

满足系统平衡优化要求的智能关联分析方法能够找出无线系统中各个因素之间的关联关系。例如，通过分析用户行为数据和网络性能数据之间的关联，可以发现用户在特定时间段和地点的使用习惯对网络性能的影响。这有助于运营商进行针对性的优化，提高网络的整体性能。

8.4 全面监控和综合优化方法

对所有网络协议层的服务性能和网络指标进行全面监控和综合优化是确保网络稳定运行的重要手段。通过对各个网络协议层的监控，可以及时发现网络中的故障和异常情况，并采取相应的措施进行修复。同时，综合优化可以提高网络的整体性能，满足用户的需求。

8.5 动态规划和配置管理方法

适应实际运行网络频繁调整特点的动态规划和配置管理方法能够根据网络的实际运行情况进行动态调整。例如，在网络流量高峰期间，自动调整网络资源的分配，以满足用户的需求。这有助于提高网络的灵活性和适应性。

8.6 动态网络管理方法

能够进行实时网络性能监控和系统调整的动态网络管理方法可以实时监测网络的性能指标，并根据监测结果进行系统调整。例如，当网络出现拥塞时，自动调整网络参数，以缓解拥塞情况。这有助于提高网络的可靠性和稳定性。

8.7 协同性能分析方法

涵盖网络侧和终端侧的协同性能分析方法可以综合考虑网络侧和终端侧的因素，对网络性能进行全面评估。例如，通过分析终端设备的性能和网络信号强度之间的关系，可以找出影响用户体验的关键因素。这有助于运营商提高用户满意度。

8.8 中长期无线资源管理算法应用和验证方法

系统实施中中长期无线资源管理（RRM）算法的应用和验证方法可以确保无线资源的合理利用。通过对中长期无线资源管理算法的应用和验证，可以优化无线资源的分配，提高网络的容量和效率。

8.9 网络性能监控方法

满足平衡网络中大数据量和快速评估特点的网络性能监控方法可以实时监测网络的性能指标，并快速评估网络的运行状态。例如，通过对大量网络数据的分析，快速发现网络中的异常情况，并及时采取措施进行处理。这有助于提高网络的可靠性和稳定性。

8.10 系统分析和管理方法

全面涵盖各类服务性能和网络指标的系统分析和管理方法可以对网络进行全面的分析和管理。通过对各类服务性能和网络指标的综合分析，可以找出网络中的薄弱环节，并采取相应的措施进行优化。这有助于提高网络的整体性能。

8.11 数据共享和分析方法

连接配置、监控、规划、路测和客户服务的数据共享和分析方法可以实现数据的共享和协同分析。例如，通过将不同部门的数据进行整合和分析，可以更好地了解网络的运行情况，提高工作效率。

9. 技术路线的优势

9.1 无线网络信息定量分析与评估模型

无线网络信息定量分析与评估模型将各种参数、关键事件和分析算法归纳为树状结构，具有以下优势：
- 独立性：独立于软件平台，便于动态升级和加载。
- 统一性：网络侧和终端侧的各类数据有统一的定义，便于数据的整合和分析。
- 兼容性：兼容各种类型的无线网络，具有广泛的适用性。

9.2 多维立方体数据库

多维立方体数据库设计用于便于关联搜索和关联分析，具有以下优势：
- 逻辑性：为物理、空间、对象、时间等维度的信息分析提供逻辑基础。
- 高效性：可以快速进行关联搜索和分析，提高工作效率。

9.3 在线分析与处理（OLAP）

基于关联搜索技术实现对网络性能的智能分析，采用先进的并行处理技术实现超高速实时数据关联分析，具有以下优势：
- 智能性：能够自动分析网络性能，提供有价值的信息。
- 高效性：超高速实时数据关联分析可以快速响应网络变化。

9.4 在线事务处理（OLTP）

通过以空间换时间的方式解决数据采集和处理效率问题，具有以下优势：
- 高效性：可以快速采集和处理大量数据。
- 稳定性：确保数据的准确性和完整性。

9.5 实时显示技术

实时显示技术（包括基于GIS和折线图的动态显示）可以完全解决信息发布的功能和性能问题，具有以下优势：
- 直观性：可以直观地显示网络信息，便于操作人员理解。
- 协同性：确保系统应用中的高并发，有利于协同工作。

10. 独特性的实际应用

10.1 完整的移动网络性能管理功能

• 自动定位和诊断能力可以快速找出网络中的故障和问题，提高运维效率。
• 网元级、网络级和服务级性能智能分析能力可以全面评估网络性能，为优化提供依据。
• 综合目标管理可以确保网络的覆盖范围、容量、服务质量等方面达到最佳状态。

10.2 强大的定量管理性能

• 海量数据关联规则处理引擎可以处理大量的数据，挖掘数据中的潜在价值。
• 完整的网络信息定量分析和评估模型可以有效降低运维复杂度，提高管理效率。

10.3 易于部署和升级，具有广泛的适应性

• 专家经验数据库便于快速升级和经验扩展，适应不断变化的网络环境。
• 兼容各种网络测试工具、仪器文件和数据接口，便于与其他系统集成。

10.4 能够满足移动网络日常运维需求

• 在线联动和交互式管理可以实现实时监控和远程控制，提高运维效率。
• 差异化的信息定制服务可以根据不同用户的需求提供个性化的信息。
• 多级多视角的网络评估信息可以全面了解网络性能，为决策提供支持。

11. 现状与未来发展趋势

11.1 现状总结

目前，行业内的无线移动通信网络数据分析系统虽然种类繁多，但仍存在一些问题。网络分析技术的发展滞后于硬件设备的发展，相关产品的发展也滞后于网络技术的发展。现有的分析系统大多还需要人工干预，缺乏真正的智能分析能力。

11.2 未来发展趋势

未来，随着网络技术的不断发展，无线移动通信网络数据分析系统将朝着智能化、自动化的方向发展。第四代分析系统将成为发展的重点，它将能够最大程度地整合专家分析经验，提供全流程自动化关联分析功能。同时，系统将更加注重数据的挖掘和利用，提高网络的性能和效率。

11.3 发展建议

为了推动无线移动通信网络数据分析系统的发展，建议采取以下措施：
- 加强研发投入，提高网络分析技术的水平。
- 建立实际网络验证环境，加快相关产品的研发和推广。
- 培养专业的技术人才，提高行业的整体水平。

12. 应用场景的拓展

12.1 现有应用场景的优化

在现有的应用场景中，可以进一步优化智能分析系统的性能。例如，提高自动检测异常和自动分析故障的准确性和效率，减少人工干预。同时，可以加强对输出结果的可视化展示，使操作人员更容易理解和使用。

12.2 新应用场景的探索

除了现有的应用场景，还可以探索新的应用场景。例如，在物联网领域，智能分析系统可以用于对物联网设备的网络性能进行监测和优化。在5G网络中，智能分析系统可以帮助运营商更好地管理和优化网络资源。

12.3 应用场景拓展的挑战

在应用场景拓展过程中，也面临一些挑战。例如，不同应用场景的数据格式和特点可能不同，需要对智能分析系统进行相应的调整和优化。同时，新应用场景可能对系统的性能和可靠性提出更高的要求，需要不断提高系统的技术水平。

13. 总结

无线移动通信网络数据分析系统在当前的通信行业中具有重要的地位。随着网络技术的不断发展，对系统的要求也越来越高。新一代无线网络智能分析需要提供一系列关键技术手段，具备“六全”特点，通过合理的技术路线实现其功能。目前行业内的系统还存在一些不足，但未来发展前景广阔。通过不断地研发和创新，提高系统的智能化和自动化水平，拓展应用场景，将能够更好地满足用户的需求，提高网络的性能和效率。

以下是总结整个应用过程的 mermaid 流程图：

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A([启动现场操作测试]):::startend --> B(获取网络测试数据):::process
    B --> C(导入智能采集分析系统):::process
    C --> D(加载辅助分析数据):::process
    D --> E(自动检测异常):::process
    E --> F(自动分析网络故障):::process
    F --> G(自动分析故障纠正措施):::process
    G --> H(输出调整措施等结果):::process
    H --> I(实施现场网络调整):::process
    I --> J(重启现场服务测试):::process
    J --> K(重新获取测试数据):::process
    K --> L(验证网络问题纠正):::process
    L --> M([结束]):::startend

通过以上的分析和总结，我们可以看到无线移动通信网络数据分析系统的发展前景十分广阔，但也面临着一些挑战。只有不断地创新和改进，才能推动这一领域的发展，为用户提供更好的服务。