2020年MathorCup高校數(shù)學(xué)建模挑戰(zhàn)賽——大數(shù)據(jù)競(jìng)賽在2020年12月21日18:00至2021年1月20日20:00進(jìn)行，參賽作品提交時(shí)間2020年12月28日18:00至2021年1月20日20:00。賽道分為A、B賽道，所有參賽隊(duì)伍可以從A、B題中任選一題完成作答。請(qǐng)各參賽隊(duì)伍在2021年1月20日20：00前按要求提交參賽作品。

賽道A 移動(dòng)通信基站流量預(yù)測(cè)

       隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，4G、5G給人們帶來了極大便利。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，使得移動(dòng)流量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，從而基站的流量負(fù)荷問題變得越來越重要。一方面，在流量高峰期，大量基站呈現(xiàn)出負(fù)荷超過容量的問題，使得即使信號(hào)條件很好，網(wǎng)絡(luò)速度也非常的慢，給用戶帶來非常差的體驗(yàn)。為了改善這個(gè)問題，需要給基站增加載頻的數(shù)量來擴(kuò)容，使基站可以承載更多的流量；另一方面，由于基站潮汐現(xiàn)象，使得在某些時(shí)段，用戶數(shù)量會(huì)大幅降低。如圖1所示，是某基站下行流量隨時(shí)間變化的曲線。

       在基站低流量時(shí)段，如果仍然按照高容量時(shí)段的載頻數(shù)量來運(yùn)行基站配置，會(huì)極大的浪費(fèi)資源和能量。特別是現(xiàn)在每個(gè)城市的基站數(shù)量巨大，而且隨著5G的不斷部署，基站數(shù)量還會(huì)大幅增加。同時(shí)，每個(gè)基站的流量高峰和低谷的時(shí)段各不相同。如果所有基站都按照高容量時(shí)段來配置運(yùn)行載頻，則網(wǎng)絡(luò)的能量消耗是非常巨大的。因此，需要根據(jù)流量的變化，計(jì)算需要的載頻數(shù)量，從而可以在不同時(shí)段打開或者關(guān)閉部分載頻使得基站既可以滿足對(duì)用戶的服務(wù)，又可以盡可能低的消耗能量和資源。

       由于基站數(shù)量巨大，無法通過人工實(shí)時(shí)關(guān)注每個(gè)基站的流量變化，需要給每個(gè)基站設(shè)置根據(jù)時(shí)段自動(dòng)開關(guān)載頻的程序。這樣就需要知道一段時(shí)間內(nèi)基站流量關(guān)于時(shí)段的變化值，特別是基站在每個(gè)小時(shí)的上下行流量值。從而可以知道基站在每個(gè)時(shí)段需要的載頻的數(shù)量，進(jìn)而設(shè)置一定時(shí)間內(nèi)基站載頻自動(dòng)開關(guān)的程序。

       另外，無論基站流量隨時(shí)段怎么波動(dòng)，從長(zhǎng)期來看，大部分基站的整體流量是呈逐漸增加趨勢(shì)的。當(dāng)整體流量增加到一定程度時(shí)，這種動(dòng)態(tài)開關(guān)載頻的方式已經(jīng)無法滿足基站在流量峰值時(shí)候的需求了，因此需要做物理擴(kuò)容，新建扇區(qū)或者新建基站。由于物理擴(kuò)容需要涉及采購(gòu)、費(fèi)用、總體布局等問題，因此規(guī)劃需要的時(shí)間非常長(zhǎng)，所以需要提早預(yù)估出基站需要物理擴(kuò)容的時(shí)間，從而可以更早的進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

       基于以上背景，請(qǐng)你們的團(tuán)隊(duì)根據(jù)附件給出的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析與建模的方法幫助移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商解決下面的問題：

       問題1：對(duì)小區(qū)(基站的每個(gè)扇區(qū))的上行和下行流量隨時(shí)間的變化進(jìn)行建模，并用附件1中的“訓(xùn)練數(shù)據(jù)”(部分小區(qū)2018年3月1日至4月19日的小時(shí)級(jí)流量數(shù)據(jù))訓(xùn)練模型，給出各個(gè)小區(qū)小時(shí)級(jí)上行和下行流量的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)這些小區(qū)后面一周(4月20日至4月26日)的小時(shí)級(jí)流量變化，并將附件2“短期驗(yàn)證選擇的小區(qū)數(shù)據(jù)集”中涉及的小區(qū)數(shù)據(jù)填充完成，填充結(jié)果提交到競(jìng)賽網(wǎng)站平臺(tái)，請(qǐng)勿改變附件2中數(shù)據(jù)的格式及小區(qū)ID編號(hào)順序。

       問題2：預(yù)測(cè)小區(qū)上下行流量的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，給出每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)期流量預(yù)測(cè)模型，并對(duì)附件3“長(zhǎng)期驗(yàn)證選擇的小區(qū)數(shù)據(jù)集”中涉及的小區(qū)，預(yù)測(cè)其在2020年11月1日至11月25日每天的總的上行和下行流量，填充該數(shù)據(jù)表，并提交到競(jìng)賽網(wǎng)站平臺(tái)，請(qǐng)勿改變附件3中數(shù)據(jù)的格式及小區(qū)ID編號(hào)順序。

       問題3：依據(jù)給出的樣本數(shù)據(jù)集，你們覺得還有哪些問題值得研究，并給出你們的思路？

本題附件較大，建議使用百度網(wǎng)盤下載：

鏈接: https://pan.baidu.com/s/138cbpVK_oQNUNYntLm1pbA

提取碼: ds3r

如果無法打開百度網(wǎng)盤也可以在下方附件中下載，兩個(gè)通道下載的數(shù)據(jù)一樣。