3G和Wi-Fi融 合分析系统的价值和实现

田 松

（中国电信股份有限公司云南分公司 昆明650200）

1 概述

随着国内各大运营商3G用户数量的快速增长，3G数据流量激增，由于基站带宽受限，用户上网速率受到影响，导致用户感知下降。为此，目前各大运营商抓紧扩大Wi-Fi的网络规模，分流3G数据流量。3G和Wi-Fi在业务和网络方面结合得越来越紧密，使得越来越多的新问题出现，因此必须认真思考在新的形势下如何使3G和Wi-Fi在业务和网络方面更好地协同发展，实现有效分流3G数据流量、提高用户感知、提升网络的整体性能和价值。

3G和Wi-Fi两网融合分析是众多问题之中的重要一项。而目前，各大运营商3G网管、Wi-Fi网管、AAA认证服务等各类系统相互割裂，跨专业、关联分析能力不足；面向3G和Wi-Fi用户行为分析能力不足；智能化分析和数据挖掘不足；3G和Wi-Fi融合数据分析以人工收集、分析为主，工作效率不高。这使得3G和Wi-Fi在业务和网络发展方面实现有机结合存在一定困难。因此，为使3G和Wi-Fi在业务和网络方面较好地协同发展，通过Wi-Fi有效分流3G数据流量，需要开发3G和Wi-Fi融合分析系统。

2 系统目标和构想

分析运营商现实情况，有以下具体问题需要解决：

·如何进行有效的用户行为分析，寻找3G的高流量、高价值用户，并引导其成为Wi-Fi用户；

·如何诊断超忙、超闲基站扇区，并采取相应措施；

·如何有效地建设Wi-Fi网络，并提高Wi-Fi网络整体分担3G流量负荷的效果；

·如何进行有效的无线宽带数据业务融合分析，提供决策支持。

针对以上问题，3G和Wi-Fi融合分析系统的核心是：以分析3G、Wi-Fi数据业务用户行为为基础，以分析网络资源提供的无线宽带数据业务服务为线索，以分析无线宽带数据业务用户的使用感受为核心，提高网络组织与支撑能力、业务创新能力和客户服务能力，从而改善服务质量水平，提升运营商的整体竞争实力。

系统的实现目标为：

图1 3G和Wi-Fi融合分析系统构想

·通过对3G和Wi-Fi用户行为的数据挖掘、融合分析，指导有效的业务发展策略；

·围绕分流3G数据流量的目标，有效支撑数据、支撑Wi-Fi网络的建设、优化工作；

·采用自动收集和分析的方式，提高融合数据分析效率。

围绕3G和Wi-Fi融合分析系统的实现目标，提出3G和Wi-Fi融合分析系统构想，如图1所示。

3G和Wi-Fi融合分析系统分为以下3个层面。

（1）分析主体定位

主要包括客户、网络和业务定位。

（2）系统功能定位

·对3G用户业务使用行为进行分析，决策引导相关用户使用Wi-Fi业务和相关套餐；实现用户层面的协同分析，通过提取用户业务使用习惯、业务使用倾向的数据，对用户行为进行分析，支撑无线宽带用户针对性营销和网络建设优化。

·对3G基站载扇流量和Wi-Fi网络覆盖情况进行分析，决策扩容3G网络或者新建Wi-Fi网络，以分流3G网络流量。根据3G和Wi-Fi协同分析结果，指导Wi-Fi热点部署，实现分流效果的持续跟踪，逐步实现规划→建设→开通的过程管控。通过合理的Wi-Fi网络建设布点规划，可以有效节省有限的Wi-Fi投资；通过验证Wi-Fi网络的建设效果，可以使Wi-Fi网络更好地分担3G的负荷。

·对无线数据业务发展变化进行分析，决策网络建设的规模、投资效益以及市场策略，提高用户满意度。构建规范化的分析体系，提供面向运营商的规范化KPI及其分析体系，使各级决策及管理人员统一分析目标，共享分析资源。实现灵活业务模型，提供多层次、多方位的3G和Wi-Fi网络流量均衡分析模型，根据关联分析结果提供网络分流策略；提供多层次、多方面的网络运营分析模型，使全面精确地分析网络业务成为可能。

（3）系统数据定位

系统需建立与移动互联网厂商网管或网优平台、Wi-Fi网管、CRM系统、AAA等多个系统的接口，从关联系统中自动读取各类数据，形成系统自己的基础数据库。数据采集时，所有关于用户的数据流量，均统计为计费流量，从AAA中提取；关于网元的数据流量，即载扇/AP/热点，从相关网管中提取；关于用户无线宽带套餐的信息，从CRM系统中提取。

·实现数据整合、共享。克服源系统分散、接口复杂的困难，实现3G和Wi-Fi数据的集中接入管理，实现用户信息、资产信息、流量信息的关联。

·实现海量数据处理及存储。解决专业海量数据存储与快速查询问题，整合移动互联网厂商网管或网优平台、Wi-Fi网管、CRM系统、AAA等多个系统的数据；为相关统计分析提供统一标准的数据支撑。

3G和Wi-Fi融合分析系统的作用介绍如下。

·指导业务发展。分析用户流量、时长的区域分布情况；分析用户无线上网的行为，进行用户特征分类；提高业务套餐的针对性。

·指导Wi-Fi网络建设。支撑Wi-Fi网络建设和优化区域的决策；对Wi-Fi网络分流3G数据流量的效果进行评估。

·指导运营决策。为运营商管理层提供无线数据流量变化和用户发展情况；提供网络建设发展的决策数据。

3 系统架构

（1）在现有平台基础上扩展实现

为实现3G和Wi-Fi融合分析系统的快捷部署和节省投资，考虑在现有系统或平台的基础上进行系统功能扩展，对比网优平台、移动互联网综合网管平台、Wi-Fi网管平台的现状，在其基础上扩展实现3G和Wi-Fi融合分析系统功能，存在的差异见表1。

表1 现有平台功能扩展对比

由表1可以看出，在移动互联网综合网管平台基础上进行3G和Wi-Fi融合分析系统功能扩展较为适合，如图2所示。

图2 移动互联网综合网管平台扩展

（2）接口

为实现3G和Wi-Fi融合分析功能，3G和Wi-Fi融合分析系统需要与以下已有系统建立接口，读取相关数据。

·与移动互联网厂商网管或网优平台的接口：提取基站基本信息和载扇相关数据。

·与Wi-Fi网管的接口：提取Wi-Fi热点基本信息和网络相关数据。

·与AAA的接口：提取用户流量、时长等信息。

·与CRM系统的接口：提取所有3G套餐用户的信息，以方便统计3G套餐用户Wi-Fi流量占比。

（3）功能规划

系统功能规划如图3所示。

基础数据库管理：通过接口与其他系统平台进行数据库关联，形成基础数据库，后续的所有分析、热点和载扇的数据均从数据库中读取，提高系统分析效率，为后续业务分析提供依据。

3G载扇与Wi-Fi热点的对应关系：根据网络参数进行空间计算，重叠覆盖的生成3G载扇与Wi-Fi热点关联对应关系。

高流量3G扇区和Top用户的筛选和报表生成：能够根据设定的标准，自动生成高流量3G载扇和Wi-Fi热点列表，支持高流量3G载扇覆盖范围内热点数量、名称，AP数，每个AP的流量、用户数等信息的统计。可统计出高流量3G载扇下高流量用户的详细信息，如当月或最近几个月的流量情况、用户类别、套餐类别、联系电话等。

分流效果跟踪：分析3G载扇流量和关联的Wi-Fi流量，跟踪并评估分流效果，达到分流3G流量的效果，为Wi-Fi部署规划提供依据。

电子地理化显示：能够从GIS地图上方便地看出3G载扇与Wi-Fi热点的对应关系，可分层显示。

业务类型分析：提供全网业务分析体系，使各级决策及管理人员统一分析；提供多层次、多方位的网络运营分析模型，全面精确地进行网络和业务分析。

4 关键技术

（1）3G扇区与Wi-Fi热点关联

基于Wi-Fi热点与3G基站的距离、基站扇区的方位角、热点的流量和导频信号强度，构建Wi-Fi热点与3G基站扇区的GIS动态关联模型，并采用计算机仿真技术等分别构建3G及Wi-Fi网络的传播模型，从而进一步为3G和Wi-Fi网络的动态流量分析、网络扩容和优化提供技术支持。

图3 系统功能规划

通过网优平台、Wi-Fi网管、AAA平台，得到3G基站扇区、Wi-Fi热点/AP的基本信息（如基站经纬度、扇区方位角、扇区水平波瓣角、基站发射功率、基站天线增益、站高、热点经纬度、AP发射功率等）以及3G数据业务和Wi-Fi业务的用户使用详单。

以上述基本信息为基础，结合基本的3G和Wi-Fi空中传播模型，根据3G和Wi-Fi覆盖区域的类型（如郊区、密集市区、公园、水系等）加以修正，最终得到3G各扇区与Wi-Fi各热点/AP的覆盖关系。再以此为依据，结合AAA数据，得到Wi-Fi各热点/AP与所属扇区的对应关系。

在系统自动维护关联信息的基础上，还需增加手工调整的功能，便于根据实际覆盖情况有效调整关联关系。

在此对应关系的基础上，通过长时间的AAA认证话单统计，分析用户在3G数据业务与WLAN数据业务之间的比重和变化，可以为3G+WLAN网络的流量动态分布、网络优化调整提出直接的技术支撑。

（2）AAA 话单

与AAA服务器数据库关联，提取用户3G与Wi-Fi无线宽带数据话单，进行有效统计和关联分析，得到用户使用3G与Wi-Fi无线宽带数据流量，辅助用户行为和需求分析。

（3）用户定位

3G用户定位主要是通过用户详细呼叫记录中的导频强度测量消息实现。根据初始和终止时的导频信息所包含的基站信息和距离信息进行计算。

（4）用户业务费用

通过与计费系统的接口，提取用户详细费用清单（用户使用费用需要计费批价处理后提供套餐优惠后的实际费用），可得到用户3G与Wi-Fi无线宽带数据业务费用情况，同时，从AAA提取用户流量信息，将数据流量与用户ARPU值的变化进行融合分析；还可支撑套餐市场执行效果的分析，为市场部门对套餐调整提供决策支持。

系统在用户ARPU值分析里面区分 Wi-Fi、3G、2G业务，提供筛选高价值用户、AP、扇区的条件设置，依据实际应用，细化分析，加入个性化功能。

（5）流程化模块设计

为提高平台运行效率，支持电信运营商精确地分析网络资源利用情况和科学决策，将分析流程划分为若干相互独立的分析模块，按照分析需求对分析流程进行自由组合。

热点分流规划功能模块对高流量扇区下各3G用户的位置分布进行分析，从而细化扇区下流量高受限的区域，并结合GIS图自动找出这些区域的楼宇，这些楼宇就是新建Wi-Fi网络的首选位置。

网络分流优化功能模块以3G与Wi-Fi的关联关系为基础，通过对3G、Wi-Fi业务的流量数据分析，从时间角度评估各区域、各部门甚至各位市场销售人员对3G网络促销、Wi-Fi分流3G数据业务流量任务的完成情况；从区域角度分解考核指标，推动和促进运营商一线人员提升其3G网络的市场销售绩效。

用户分流优化功能模块以AAA认证话单、3G与Wi-Fi的关联关系为基础，找出网络中3G数据业务占比高的用户群，对这些用户进行有效的市场引导，使用户逐渐适应和使用Wi-Fi网络，最终实现用户与运营商的双赢。用户使用更高带宽的无线宽带业务，运营商在低成本的基础上为用户提供更好的无线宽带服务，并可以承载更多的3G数据业务用户，Wi-Fi网络与3G网络相互弥补、相互促进，良性发展。

（6）GIS 渲染

根据3G基站扇区、Wi-Fi热点/AP的流量、时长的情况，分级设置并在GIS中渲染不同颜色，GIS能直观地反映网络高流量区域，使得重点区域能够及时得到资源调整。

（7）Wi-Fi相关分析

·通过从AC/AP上采集MAC地址相关字段区分品牌，初步判断上网终端类型是手机还是电脑。但做不到严格区分终端类型，存在一定的模糊性。

·通过AAA认证话单，可以对Wi-Fi掉线原因进行分析。

·通过AC/AP上采集的场强数据，可以对AP上下行场强进行分析。

对于Wi-Fi用户认证通过后的投诉，可向客户服务人员提供用户话单、相关AP场强、AP接入用户数、AP掉线原因、流量等情况，进行用户投诉分析；对于Wi-Fi用户认证通过前的投诉，可向客户服务人员提供AC的DHCP分配成功率、地址池占用率等情况。

（8）用户使用业务识别

通过与数据通信业务管理平台对接，提取用户使用业务类型，识别用户使用的业务等信息，为用户行为分析提供支撑，同时，也为市场策略和网络发展提供辅助分析。

5 实现功能

（1）3G载扇与Wi-Fi热点对应关系管理

·3G载扇与Wi-Fi热点对应关系生成。

·定期更新：新增Wi-Fi热点或3G载扇，可以及时更新对应关系。

·人工修正：对应关系需支持手动修正，修正后，原有对应关系自动删除。

·基于GIS的3G载扇与Wi-Fi热点关联呈现。

以图4为例说明某区域基于GIS的3G载扇与Wi-Fi热点关联呈现情况，圆形部分为3G覆盖范围。

（2）3G 载扇分析

图4 3G载扇与Wi-Fi热点统一GIS呈现

利用移动互联网网管或者网优平台的3G话务量统计数据，可进行高流量小区分析；利用AAA用户话单，可进行高流量用户分析；利用移动互联网网管或者网优平台中用户详细呼叫记录的导频强度测量消息，可进行高流量用户位置分析。

分析3G超忙载扇，将3G超忙载扇下总流量Top n用户进行关联分析，得到3G超忙载扇下的超忙用户，重点对此部分用户进行分流。

（3）Wi-Fi热点分析

对不同热点类型的Wi-Fi网络规模、流量、用户接入时长等进行自动统计。

分析Wi-Fi网络无线侧下行数据流量，分析Wi-Fi网络流量趋势；对AP流量进行统计并排名，找出低流量AP并寻找原因；分析计算3G超忙载扇下Wi-Fi热点匹配度，为Wi-Fi热点设置提供参考信息。

（4）优化分流

重点关注高流量载扇和高流量Wi-Fi热点，实现任意选择、查询、导出连续多月的重点关注数据统计情况，为Wi-Fi扩容提供参考。灵活设置热点区域的性能阈值，进行热点区域业务性能指标查看，监测已分流区域的流量变化情况，为评估相关分流措施提供依据。

·基于扇区的跟踪。以周或月为周期，跟踪扇区连续周期的3G流量/时隙占比、关联Wi-Fi热点总流量/时长占比等指标变化趋势，筛选高流量扇区，为热点的建设和扩容提供依据。

·基于用户的跟踪。以周或月为周期，跟踪用户连续周期的3G流量/时长、Wi-Fi流量/时长等指标变化趋势，筛选高流量用户，为热点的建设、用户的定向引导提供依据。

分析3G载扇和Wi-Fi热点流量，对3G载扇下Wi-Fi热点进行关联分析，发现重点基站周边Wi-Fi使用情况，并提出如下分流建议。

·3G载扇流量高，Wi-Fi流量高：扩容3G与Wi-Fi网络；Wi-Fi网络新建补点；调整Wi-Fi网络覆盖范围。

·3G载扇流量高，Wi-Fi流量低：扩容3G网络；新建或者调整Wi-Fi网络；加强Wi-Fi使用宣传。

·3G载扇流量低，Wi-Fi流量高：扩大或者调整Wi-Fi网络；新建补点主要建筑。

·3G载扇流量低，Wi-Fi流量低：加强Wi-Fi使用宣传；新建或者调整Wi-Fi网络。

分流处理流程如图5所示。

图5 分流处理流程

（5）业务分析

·用户终端类型

针对手机、上网卡、笔记本、平板电脑等用户制定不同的营销策略。

·业务类型

全网维度分析：分析全网用户使用业务类型的种类（如BT下载业务、QQ/MSN业务、网页浏览、在线视频、在线游戏等不同业务类型占比），全网3G载扇和Wi-Fi热点流量发展和时段变化情况，全网3G载扇和Wi-Fi热点网络资源分布和利用情况。

用户维度分析：分析指定用户业务类型，全网用户群发布和变化情况，套餐用户数发展情况和用户行为。

载扇维度分析：分析指定载扇业务类型，全网3G载扇流量变化情况，全网3G载扇资源利用情况。

（6）决策分析

深度挖掘系统数据，分析无线数据流量、网络资源、用户发展情况，结合网络建设发展规模，统计分析投资效益，及时调整和制定有效的市场策略，针对性地推出业务套餐，有效支撑网络和业务协同发展。

（7）报表分析

·用户价值分析：单位流量价值分析，区分高低价值用户，采取不同的分流策略。

·用户套餐分析：基于CRM系统和话单数据对用户套餐和用户行为进行分析。

·资源利用率分析：基于网元基础数据，进行资源利用率分析，指导系统建设和系统优化。

表2 系统部署前后的情况对比

·自定义报表。

（8）统一分析门户

基于统一的数据分析平台，以集中的网络业务运行数据为基础，满足网络维护人员、业务分析人员、市场人员、客户服务人员、管理人员等不同类型人员的分析需求，集中展示各种网络运行指标；提供智能手机客户端软件，适用于安卓等手机系统，实现通过智能手机访问平台。

6 系统特点

（1）统一的数据接入平台和多厂商接口支持

系统提供统一的厂商接口适配接入平台，支持相关业务系统接入和多厂商接口。

（2）实现部分硬件的利旧，节约投资

系统开发部署基于移动互联网综合网管硬件平台，实现部分服务器的利旧，为项目节约投资。

（3）宏观与微观结合的定制化分析流程

引入流程分析引擎，将分析流程划分为若干相互独立的分析模块，按照需求对分析流程进行自由组合，实现面向不同专业部门、不同类型人员的分析结果推送。

（4）基于GIS的直观展现

3G基站和Wi-Fi热点的关联呈现，在统一的GIS视图中看到网络覆盖下的性能分流和配置资源、网元告警情况，支持运维和建设部门实现高效的网络优化、故障定位、网络建设。

（5）多元化统计的系统分析门户展现

系统提供基于多元分析的统一门户系统，提供基于业务、用户、故障、资源配置多角度、多样化的报表、图形、分析报告的展示方式。

7 应用成效

某省某运营商部署了一套类似系统，以其网络流量前后发展变化情况为例，说明3G和Wi-Fi融合分析系统应用成效。其自从2010年10月份开始建设3G和Wi-Fi融合分析的类似系统，在流量、用户数、流量占比等各项指标上，都取得一定成效。

以2010年 12月和2011年9月的数据为依据，进行比较，对比结果见表 2。从表 2可以发现，Wi-Fi用户流量和用户数都显著提高，其中，用户数从6 293个增长为25 707个，增长了309%；流量从39 849 GB增长为153 806 GB，增长了286%。

Wi-Fi流量在所有无线宽带流量中的占比也有明显改善，见表 3。

表3 系统部署前后的情况对比

从表3可以看出，Wi-Fi流量占比从原来的11.41%提升到28.26%，提升近17%，而3G流量占比同时下降15.7%。

由以上可以看出，部署3G和Wi-Fi融合分析系统后，进一步推动了3G和Wi-Fi在业务和网络方面的协同发展，Wi-Fi较好地分流了3G数据流量。

8 结束语

3G和Wi-Fi融合分析系统应立足于已有的基础，向着面向客户感知、适应市场发展、提高运营商网络管理水平和网络服务能力的综合分析系统的方向不断演进。这是一个持续的过程，目前所明确的系统功能是阶段性的，需要不断地分析研究和完善改进，最终在3G业务发展过程中对运营商的运营管理提供有力支撑，发挥提升用户感知的作用。

3G和Wi-Fi融合分析系统目前还没有成熟的系统实现，各运营商也仅在探讨和摸索阶段。在这一阶段中，为实现3G和Wi-Fi融合分析系统，考虑的角度和方案各有不同，没有形成明晰的总体思路，功能实现程度也或多或少，造成很多困惑。本文所提出的思路和方法也是从这一阶段的思索中得来，是对3G和Wi-Fi融合分析系统发展思路的补充完善，望能对3G和Wi-Fi融合发展有所帮助。