（中國移動通信集團設計院有限公司上海分公司，上海 200060）

基于海量掃頻數(shù)據(jù)的用戶感知提升策略

張楹，封志敏，鮑曉

（中國移動通信集團設計院有限公司上海分公司，上海 200060）

本文主要針對無線網(wǎng)絡優(yōu)化工作中的掃頻測試數(shù)據(jù)進行研究，挖掘掃頻數(shù)據(jù)在無線安全性、無線定位應用和無線環(huán)境預警方面的延展性，并結(jié)合移動終端用戶App應用數(shù)據(jù)的傾向性，形成一套用戶感知提升策略，并提出了該策略的應用方向和設計方案。研究的目的在于讓運營商的數(shù)據(jù)為用戶服務，同時用戶的反饋數(shù)據(jù)也能成為運營商的有利數(shù)據(jù)源。

掃頻數(shù)據(jù)；移動應用；雙向數(shù)據(jù)；預警機制

1 概述

無線網(wǎng)絡優(yōu)化中有一種評估網(wǎng)絡質(zhì)量的方法，稱為掃頻測試。通常形式為測試人員攜帶頻譜設備驅(qū)車在城市的各級道路中對網(wǎng)絡信號數(shù)據(jù)進行采集，并形成測試軌跡和采樣樣本的相關結(jié)合，以便后期分析網(wǎng)絡的覆蓋問題和質(zhì)量問題。采用這種方法能夠有效地反映該時期內(nèi)的測試區(qū)域的信號表現(xiàn)程度，但是有一定的時限性和滲透率問題。掃頻數(shù)據(jù)一般為運營商內(nèi)部數(shù)據(jù)不對用戶公開，用戶終端也不涉及掃頻數(shù)據(jù)的應用。掃頻數(shù)據(jù)為運營商定期常規(guī)采集，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，覆蓋面積涉及城市80%以上的道路，所以能夠反映宏觀的網(wǎng)絡問題。

設想能夠?qū)哳l數(shù)據(jù)引入到用戶的移動應用中，以一種服務的形式供用戶下載，當用戶采取某種網(wǎng)絡行為的時候，作為一種誘導、預警或者是激勵的機制為用戶的下一步判斷提供依據(jù)，同時根據(jù)用戶的判斷，又能獲得網(wǎng)絡的實時反饋信息，形成交互的更新數(shù)據(jù)錄入到掃頻數(shù)據(jù)的更新版本中，如此時限性和滲透率問題就不復存在了，而且從反饋的信息中會發(fā)現(xiàn)更為準確的網(wǎng)絡問題。用戶在即時更新的預警機制下，享受的網(wǎng)絡服務質(zhì)量將有所提高。

2 掃頻及掃頻數(shù)據(jù)

2.1 掃頻

掃頻測試的內(nèi)容大致分為頻譜測試、頻率模型校正以及CCH測試，其中頻譜測試和頻率模型校正測試不包含實際現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)信息，只針對中心頻率以及設定的采樣帶寬和采樣子幀間隔進行頻譜包絡分析并采集。CCH測試也稱為TOPN測試與前兩者不同，主要采集下行公共信道中的頻率樣本和功率強度，對應下行頻率通過解析小區(qū)標識來定位被測信號歸屬于哪個小區(qū)。CCH測試又分為兩種，一種為解析系統(tǒng)消息（SIB）的測試形式，SIB包含了當前網(wǎng)絡的位置區(qū)和小區(qū)識別，切換和小區(qū)選擇的測量參數(shù)，控制信道結(jié)構(gòu)描述，接入信道的控制參數(shù)以及其他信息，這種形式的采集在實際大面積測試時，由于需同時解析和錄入大量數(shù)據(jù)樣本，對掃頻儀性能的要求頗高，所以一般運用在幾個基站之間的覆蓋測試。另一種為不解析SIB的采集形式，測試只采集下行頻率樣本，同時通過解析PCI或者擾碼定位歸屬小區(qū)，這種方式在處理效能上有一定優(yōu)勢，且能夠在2 s左右的時間錄入排序前32強的采樣電平，是城市道路覆蓋測試的最佳方式，所以本文提及的掃頻數(shù)據(jù)均屬于該種方式的采集數(shù)據(jù)。

2.2 掃頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

掃頻數(shù)據(jù)的一般結(jié)構(gòu)如表1所示。

由表1可以發(fā)現(xiàn)，無論哪種制式的掃頻數(shù)據(jù)均包含時間信息、小區(qū)標識信息、中心頻率及信道號信息、信號強度（功率）信息、信號質(zhì)量（信噪比）信息以及采樣點位置信息。通過頻率和小區(qū)標識信息可以識別信號樣本的歸屬；通過連續(xù)多個信號強度信息可以判定區(qū)域的覆蓋狀況；通過連續(xù)多個質(zhì)量信息可以判斷區(qū)域的干擾狀況和底噪的高低；最終通過樣本點的位置信息，可以確定實際采樣的位置，結(jié)合前幾項判斷便能很好的呈現(xiàn)無線覆蓋區(qū)域的信號狀態(tài)。很容易發(fā)現(xiàn)以上各項數(shù)據(jù)之間是存在相關性的，例如將所有歸屬于同一小區(qū)的采樣點呈現(xiàn)出來，便可以了解該小區(qū)的覆蓋范圍及覆蓋強度；例如將-90 dBm以下的電平強度呈現(xiàn)出來，結(jié)合位置信息便可以了解弱覆蓋的區(qū)域，甚至了解到哪些小區(qū)存在覆蓋不足；又例如一個用戶在某小區(qū)發(fā)生語音業(yè)務，通過小區(qū)位置信息在掃頻數(shù)據(jù)中進行匹配，便可查詢出該用戶周邊哪些區(qū)域同鄰頻干擾程度是高的，預測該用戶活動區(qū)域的通話質(zhì)量等。

2.3 掃頻數(shù)據(jù)的現(xiàn)狀

目前，海量的掃頻數(shù)據(jù)是運營商用于優(yōu)化網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)依據(jù)，還沒有對外公開或運用于移動終端側(cè)。每年運營商的掃頻數(shù)據(jù)采集成本巨大，采集范圍遍布全國每一個地市鄉(xiāng)村，主要采集1～4級道路的數(shù)據(jù)。掃頻數(shù)據(jù)有其獨特的時限性，隨著網(wǎng)絡的不斷建設，無線環(huán)境的不斷變化，數(shù)據(jù)在不同時期變化較大，但是掃頻數(shù)據(jù)有極強的時域關聯(lián)性，幾個連續(xù)時期的掃頻數(shù)據(jù)疊加在一起分析，可以有力地預測出網(wǎng)絡環(huán)境的漸變趨勢（底噪趨勢）。掃頻數(shù)據(jù)同樣具有延展性，它不同于MR數(shù)據(jù)，不受限于通話情況，不解析層三信令，只真實反映掃頻信號的覆蓋情況，不受參數(shù)、鄰區(qū)的影響，是客觀評價網(wǎng)絡質(zhì)量的有力依據(jù)，運用價值巨大。

如果將掃頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成一種應用，讓用戶能夠基于它更好地去體驗網(wǎng)絡服務；又或者是基于掃頻數(shù)據(jù)能夠即時性地采集更新用戶行為數(shù)據(jù)，用原本大成本的、但有局限性的內(nèi)部數(shù)據(jù)為運營商獲取海量的低成本有利信息。那么掃頻數(shù)據(jù)將不僅僅作為優(yōu)化網(wǎng)絡的依據(jù)，更能成為一種提升網(wǎng)絡服務的工具。

3 雙向數(shù)據(jù)

雙向數(shù)據(jù)又可稱為交互數(shù)據(jù)，基本模型類似于通信原理中的三次握手協(xié)議，即對每次發(fā)送的數(shù)據(jù)量是怎樣跟蹤進行協(xié)商使數(shù)據(jù)段的發(fā)送和接收同步，根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)量而確定的數(shù)據(jù)確認數(shù)及數(shù)據(jù)發(fā)送、接收完畢后何時撤消聯(lián)系，并建立虛連接，通過該連接能夠?qū)崿F(xiàn)信息的交互和更新，從有線局域網(wǎng)傳輸?shù)皆朴嬎惴站嬖诖罅康慕换?shù)據(jù)，尤其在智能終端發(fā)展迅猛的今天，雙向數(shù)據(jù)的應用愈發(fā)用戶主觀化，如驗證碼輸入、微信推送信息、用戶位置信息、商品評價系統(tǒng)、二維碼掃描服務等。通過實際應用面向用戶的交互信息，被服務提供者大量的采集并分析，最終用于應用產(chǎn)品的質(zhì)量提升或新產(chǎn)品的研發(fā)。在掃頻數(shù)據(jù)的應用中，同樣可以融入雙向數(shù)據(jù)的概念，用戶通過下載到本地的掃頻信息，選擇軟件推薦的不同信號特質(zhì)的服務區(qū)進行各類應用服務的選擇性信息交互過程，軟件會記錄用戶的反饋信息或信息交互流程信令事件，然后將海量的用戶數(shù)據(jù)上傳至運營商服務器，運營商收集到的數(shù)據(jù)可能是與掃頻數(shù)據(jù)完全不相關的信息，也可能是實際網(wǎng)絡的質(zhì)量信息，而這些信息經(jīng)過提煉和分析都可以為提升用戶感知作出貢獻。圖1為基于掃頻數(shù)據(jù)的雙向用戶數(shù)據(jù)應用的流程圖。

表1 掃頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

圖1 基于海量掃頻數(shù)據(jù)的雙向用戶數(shù)據(jù)應用流程圖

在用戶面，是基于應用的雙向數(shù)據(jù)流，用戶之間也可以發(fā)起交互業(yè)務，用戶數(shù)據(jù)最終通過安裝在智能終端的應用軟件反饋至運營商，運營商收集網(wǎng)絡質(zhì)量信息結(jié)合實測更新掃頻數(shù)據(jù)同時推送至應用的更新，另一方面海量的用戶感知及行為數(shù)據(jù)可作為新產(chǎn)品新應用的開發(fā)依據(jù)和傾向性指導。在服務提供者層面，數(shù)據(jù)是單向流入流出的，在用戶界面不會出現(xiàn)專業(yè)性的數(shù)據(jù)格式，完全后臺查詢機制，提高了內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全性，同時實現(xiàn)降低采集成本和數(shù)據(jù)高滲透性的目標。

4 掃頻數(shù)據(jù)應用案例

運用掃頻數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及功能特性，可以提出一系列應用設計，應用的對象都是移動終端的用戶，而應用數(shù)據(jù)的上傳方向為運營商服務器，該類基于掃頻數(shù)據(jù)的應用，在用戶面均以提升用戶感知為目標，在運營商接口是以盡可能收集用戶行為數(shù)據(jù)為初衷，通過對現(xiàn)網(wǎng)掃頻數(shù)據(jù)地不斷更新機制在應用層形成交互數(shù)據(jù)，在運營商側(cè)形成獨立收集、獨立更新、獨立分析的循環(huán)機制。以下列舉若干基于掃頻數(shù)據(jù)的終端應用設計。

4.1 偽基站捕捉

偽基站區(qū)域下發(fā)垃圾短信日益猖獗，移動終端位于偽基站覆蓋范圍區(qū)域，由于偽基站與大網(wǎng)基站同頻且下行電平高于大網(wǎng)基站，終端一般容易重選進入偽基站服務區(qū)，在該服務器做位置更新，犯罪分子可以通過獲得IMSI、IMEI和手機號碼等重要信息，同時導致未接通現(xiàn)象，此時偽基站在它的頻率上廣播垃圾短信，使得用戶不但不能享受正常的移動服務，財產(chǎn)安全更是受到一定的威脅。

如圖2所示，用戶正常情況接入小區(qū)A進行通信業(yè)務；當距離A小區(qū)南向200 m左右開啟偽基站B后，用戶被迫重選至偽基站B，導致手機業(yè)務異常。

傳統(tǒng)方式的偽基站捕捉，一般運營商需投入較高成本的掃頻測試或頻譜儀探測小組在指定范圍內(nèi)捕捉偽基站的下行干擾信號，這種方式存在一定局限性，例如偽基站為移動車輛站點，在固定區(qū)域掃頻無法測得；例如偽基站不固定時間工作，測試小組赴區(qū)域時正好為偽基站不在工作時間，無法測得；又例如偽基站隱藏地點車輛無法進入，區(qū)域滲透率受限導致探測小組無法測得。所以綜合考慮以上因素，設計了偽基站投訴應用。

圖2 偽基站接入示意圖

如果將定期更新的掃頻數(shù)據(jù)內(nèi)置于應用，供移動終端用戶下載，形成用戶交互界面，當用戶收到垃圾短信時出現(xiàn)諸如以下提示：手機信息可能被竊取是否投訴？當前位置信息安全性差是否轉(zhuǎn)移？您可能正在受到安全攻擊，是否還擊？等等。用戶只需做出是否的選擇即完成服務，運營商可以考慮提供一系列激勵機制取得用戶的反饋信息，例如通話時長延伸、積分等。

該設計的主要判斷依據(jù)為兩個方面，其一為后臺查詢掃頻數(shù)據(jù)的頻率和位置信息的關聯(lián)性，其二為測試電平與用戶當前接收電平的匹配。

掃頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有頻點信息，和TEMS測試數(shù)據(jù)有明顯區(qū)別，掃頻測得的頻率為環(huán)境頻率而TEMS測得的則為實際業(yè)務頻率，所以掃頻數(shù)據(jù)更能全面的反映用戶當前的無線環(huán)境優(yōu)劣，當手機接收到惡意消息時，用戶給予即時反饋，后臺根據(jù)手機上一次位置更新請求的發(fā)起點與掃頻數(shù)據(jù)中的頻點信息進行匹配，結(jié)合BISC能夠探測到用戶合理的業(yè)務小區(qū)，如果為正確小區(qū)，則不作統(tǒng)計，如果后臺查詢出的小區(qū)位置與用戶實際的發(fā)起點差異過大則認為該區(qū)域為偽基站活躍區(qū)域，并作為統(tǒng)計采樣數(shù)據(jù)。

另外，用戶接收惡意短信息大多處于手機空閑狀態(tài)，當手機選入偽基站覆蓋區(qū)后做位置更新請求，因為偽基站參數(shù)往往為極限設置，所以比網(wǎng)絡底噪高出許多，十分容易在用戶端的掃頻電平核查中被發(fā)現(xiàn)，一般較合理服務小區(qū)電平高出10 dBm左右的情況，就可以認為用戶處于偽基站活躍區(qū)域。

結(jié)合以上兩點依據(jù)，掃頻數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的經(jīng)緯度信息能夠幫助應用軟件迅速匹配用戶上報投訴的位置點位，當這些上報采樣數(shù)據(jù)統(tǒng)計到某一個數(shù)量級的時候，就可以將其柵格化并準確地定位到偽基站的位置；當偽基站為移動目標時，根據(jù)柵格化后數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)其移動軌跡；用戶上報的交互信息成為24 h的監(jiān)控信息并具有很高的滲透率，所以較常規(guī)測試更有實效性。

如圖3所示，當某個數(shù)量級的用戶在偽基站B的覆蓋區(qū)域內(nèi)遭受業(yè)務異常事件并通過應用上報事件反饋的時候，服務器記錄該類數(shù)據(jù)并結(jié)合位置信息定位到偽基站B的近似位置。

圖3 偽基站被定位示意圖

同時，用戶的海量上報數(shù)據(jù)能夠提供運營商后續(xù)針對業(yè)務量偏移、基站選址傾向、小區(qū)切換選擇等的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.2 網(wǎng)絡預警

目前的無線移動網(wǎng)絡正處于多頻段多制式融合的階段，當用戶在一個網(wǎng)絡駐留并發(fā)生位置變化時，往往會由于網(wǎng)絡的連續(xù)覆蓋不好或者是出現(xiàn)連續(xù)質(zhì)差區(qū)域?qū)е聵I(yè)務質(zhì)量下降；當一個用戶在多個網(wǎng)絡間駐留并發(fā)生位置變化時，是通過不同網(wǎng)絡間的互操作來實現(xiàn)業(yè)務的過渡，但是往往由于高階網(wǎng)絡的覆蓋不足或者是回落至低階網(wǎng)絡時的質(zhì)量劣化導致用戶體驗下降。用戶對于網(wǎng)絡的選擇一般取決于終端的能力和等級，對于網(wǎng)絡的評價通常為后知后覺型，更加無法為自己下一次業(yè)務的優(yōu)劣做出決策，所以用戶感知始終處于被動評價階段。

如果將定期更新的掃頻數(shù)據(jù)內(nèi)置于應用，供移動終端用戶下載，形成用戶交互界面，類型諸如汽車導航軟件或者是地鐵線路預警機制，當用戶需發(fā)起語音或者數(shù)據(jù)業(yè)務請求的時候給予用戶一個網(wǎng)絡的預警指導，那么用戶在體驗網(wǎng)絡服務的初始便能獲得主動權(quán)。

如圖4所示，假設場景為同一運營商的3張網(wǎng)絡，移動終端支持GSM&TDD的三模通信，應用首先根據(jù)下載得到更新的掃頻數(shù)據(jù)，結(jié)合用戶當前所處位置信息，評估出用戶周邊的無線環(huán)境，同時根據(jù)2G/3G/4G的掃頻數(shù)據(jù)的電平、質(zhì)量信息推選出指定范圍內(nèi)語音優(yōu)選網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)優(yōu)選網(wǎng)絡并且根據(jù)匹配頻率歸屬小區(qū)與用戶當前位置計算出語音最優(yōu)路徑、數(shù)據(jù)業(yè)務最優(yōu)路徑。

當用戶在當前位置打開應用準備發(fā)起語音或者數(shù)據(jù)業(yè)務的時刻，軟件會出現(xiàn)服務提示：您當前需要語音還是數(shù)據(jù)服務？用戶選擇相應的服務即可，終端自動根據(jù)需求按照軟件規(guī)劃的優(yōu)選路徑進行業(yè)務過渡執(zhí)行，例如用戶選擇語音業(yè)務后，應用軟件根據(jù)掃頻數(shù)據(jù)匹配得到最佳服務小區(qū)進行切換，語音最優(yōu)路徑在目前來說一般由GSM和TD-SCDMA的互操作來實現(xiàn)，一般規(guī)避TD-LTE建設過程中帶來的容量風險，類似于CSFB業(yè)務模式，將語音路徑選擇在質(zhì)量較好的信號分布區(qū)域。在語音業(yè)務執(zhí)行過程中，用戶是自由移動的，所以應用會根據(jù)用戶的位置變化后臺實時推選出新的規(guī)劃切換路徑，直至用戶結(jié)束業(yè)務。該預警機制在數(shù)據(jù)業(yè)務執(zhí)行時，同樣適用，一般推選原則為手機位置更新由TD-LTE覆蓋良好區(qū)域下降至TD-SCDMA覆蓋良好區(qū)域，盡量規(guī)避GPRS區(qū)域為用戶提供較好的數(shù)據(jù)帶寬，保證數(shù)據(jù)吞吐效率。同時，在結(jié)束預警導航服務時，軟件會提示用戶對于本次通話質(zhì)量或者上網(wǎng)速度進行評價，該評價數(shù)據(jù)同選擇業(yè)務的數(shù)據(jù)一樣上傳至運營商服務器進行統(tǒng)計。

用戶選擇服務類型的數(shù)據(jù)，可以提供運營商判別話務量及話務類型偏移的依據(jù)，可以運用在話務量模型建立，用戶業(yè)務行為偏向分析以及新站位置規(guī)劃、載頻資源規(guī)劃、新站類型規(guī)劃等等。

用戶評價數(shù)據(jù)，可以提供運營商對于網(wǎng)絡質(zhì)量的客觀評估值，運用該數(shù)據(jù)可以分析出惡意投訴、質(zhì)差問題點、覆蓋盲點以及用戶對于網(wǎng)絡的耐受程度等。海量用戶數(shù)據(jù)分析設想圖如圖5所示。

圖4 掃頻數(shù)據(jù)應用預警機制流程圖

圖5 海量用戶數(shù)據(jù)分析設想圖

5 總結(jié)

通過以上兩個設計方案的呈現(xiàn)，不難發(fā)現(xiàn)常規(guī)采集的掃頻數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件整合為終端應用之后，能夠衍伸出新的數(shù)據(jù)功能，無論是偽基站排查還是網(wǎng)絡預警功能都能夠一定程度地提升用戶使用網(wǎng)絡的感知度，同時海量的用戶的應用反饋信息，成為了有利于運營商進行網(wǎng)絡后續(xù)分析的有效數(shù)據(jù)源，形成了可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。

“數(shù)據(jù)是新的石油”，如果將手中的現(xiàn)有資源變作挖掘的工具，使用優(yōu)化合理的方法和策略去實施挖掘，最后用強大的整合能力將其“提純”，那么它將真正的取之不盡用之不竭。

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[2] 武振超， 魏瑞東． 信息很熱、數(shù)據(jù)很忙、淺談大數(shù)據(jù)的發(fā)展[J]． 中國電子商務，2014(2)： 45．

[3] 陳兆良． 掃頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應用研究[J]． 移動通信， 2012(16)：35-38．

A strategy of user perception promotion based on the massive scanning data

ZHANG Ying, FENG Zhi-min, BAO Xiao
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Shanghai Branch, Shanghai 200060, China)

This paper mainly researches the scanning data in the wireless network optimization, mining the scanning data in wireless security, wireless positioning applications and wireless environment early warning, and combining the mobile tendency terminal user application data App, formed a set of user perception of promotion strategy, and puts forward the application direction of the strategy and the design scheme. The purpose of this study is to give operators data for customer service, at the same time feedback of data users can also become favorable data source operators.

scanning data; mobile application; bidirectional data; early warning mechanism

TN929.5

A

1008-5599（2014）07-0046－06

2014-05-13