5G網(wǎng)絡(luò)用戶感知評價分析體系研究

1 背景

5G將在不久的將來代替4G變成主要的商用移動通信技術(shù)。中國三大電信運營商從2017年開始在全國多個城市啟動了5G外場測試，并于2019年10月31日發(fā)布5G商用套餐，實現(xiàn)5G商用。而5G業(yè)務特點具備如下特征：

（1）業(yè)務需求差異化：5G不同類型的業(yè)務場景，對網(wǎng)絡(luò)的需求是差異化的，網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)才能應對大量場景的差異化需求。

（2）業(yè)務場景多樣化：互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等新型網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展與應用，都必將會依托5G網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)更廣泛的業(yè)務拓展。

因此為了提升5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知，提升網(wǎng)絡(luò)運營支撐能力，我們參照2、3、4G網(wǎng)絡(luò)指標體系的研究經(jīng)驗進行實施驗證，結(jié)合4、5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)范標準對網(wǎng)絡(luò)感知模型算法進行驗證，可以達到評估網(wǎng)絡(luò)用戶感知的目的，由于物聯(lián)網(wǎng)和低時延高可靠網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標準還在持續(xù)完善，后期將繼續(xù)對相應場景進行用戶感知評估體系完善。

2 方法研究

2.1 客戶感知評價分析體系研究方法與路線

5G網(wǎng)絡(luò)用戶感知評價分析研究思路由前期準備、5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與接口梳理、感知模型建立、感知體系建立共4部分組成，整體方法和路線如圖1所示。

（1）前期準備：收集234G用戶的軟硬采數(shù)據(jù)采集方法，準備相應的5G大數(shù)據(jù)采集存儲解析環(huán)境，為5G客戶感知分析體系研究做好相應的準備；

（2）5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與接口梳理：對5G無線側(cè)、核心側(cè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行研究分析，梳理各網(wǎng)元接口信息；

圖1 整體方法和路線

（3）用戶感知分析：對5G用戶感知指標進行提煉匯總，研究5G用戶使用特征，對其關(guān)鍵指標進行歸納整理。根據(jù)硬采數(shù)據(jù)，對影響用戶感知的關(guān)鍵指標進行綜合分析，并加以提煉整理，使其能夠反應真實的用戶感知情況；

（4）建立業(yè)務感知模型：深入研究不同業(yè)務類型的QOS需求，結(jié)合用戶感知指標，建立不同業(yè)務類型的業(yè)務感知模型。對終端業(yè)務進行細化分析，然后再進行整理歸類，形成同類業(yè)務資源庫，建立相應的業(yè)務感知模型，對感知滿意度進行量化；

2.2 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

5G采用3級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即DU-CU-核心網(wǎng)（5GC）。DU和CU共同組成gNB，每個CU可以連接1個或者多個DU。CU和DU之間存在多種功能分割，可以配置不同的通信場景和不同的通信需求。

其中5G SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖2所示，5G NSA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖3所示。

圖2 5G SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

圖3 5G NSA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.3 5G網(wǎng)絡(luò)信令接口梳理

DU和CU之間為F1接口，DU和DU之間為Xn接口。對5G網(wǎng)絡(luò)的UU、F1、Xn口相關(guān)協(xié)議與規(guī)范進行梳理，形成5G無線網(wǎng)絡(luò)信令接口梳理表，如表1所示。

表1 5G無線網(wǎng)絡(luò)信令接口梳理表

對5G網(wǎng)絡(luò)的UU、F1、Xn、NG口進行用戶面與控制面分離，分別梳理相關(guān)協(xié)議與規(guī)范，并加入核心側(cè)N1-N15接口，形成5G核心網(wǎng)絡(luò)信令接口梳理表，如表2所示。

表2 5G核心網(wǎng)絡(luò)信令接口梳理表

2.4 5G客戶感知評估體系建設(shè)方案

業(yè)界對于客戶網(wǎng)絡(luò)感知評價方法，一種主要是建立關(guān)鍵質(zhì)量指標/體驗質(zhì)量(KQI/QOE)與KPI的關(guān)系。從端到端視角審視服務建立、服務使用、服務中斷、問題處理4個關(guān)鍵服務質(zhì)量指標（KQI/QOE）的網(wǎng)絡(luò)影響因素，并梳理這些網(wǎng)絡(luò)影響因素相關(guān)KPI。另一種是企業(yè)向客戶提供服務是一個動態(tài)交互的過程。服務結(jié)束之后, 客戶將根據(jù)自己的期望和實際感知從各個方面對企業(yè)服務系統(tǒng)進行評價，并最終形成對服務質(zhì)量的判斷?？蛻舾兄W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與客戶對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量期望值的相差程度決定了客戶滿意度。

傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標體系，對于網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和感知業(yè)界普遍采用DT/CQT的方式，通過撥打測試的方式對網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、干擾、質(zhì)量等測量指標進行評價。由于是基于點、線等測試得到的結(jié)果，測試的局限性較大，無法客觀評價網(wǎng)絡(luò)的整體質(zhì)量。

目前在5G網(wǎng)絡(luò)制式下開展業(yè)務面向客戶感知的研究是極其缺乏的，基于此我們首先結(jié)合TCP/IP等有關(guān)路由協(xié)議對5G網(wǎng)絡(luò)制式下的高速多媒體業(yè)務進行分析，研究獲得相關(guān)的方法；在網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析研究基礎(chǔ)上建立起客戶的感知模型。

設(shè)計思路如下：

在面向客戶感知的5G高速多媒體業(yè)務網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析進行剖析、總結(jié)網(wǎng)絡(luò)分析的方法并建立網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知模型。

首先根據(jù)業(yè)務的特點進行分析推導；接著對詳細的協(xié)議數(shù)據(jù)包進行不同對比分析；最后總結(jié)業(yè)務問題失敗的具體原因并得出解決問題的具體方法。 比如對視頻點播業(yè)務問題進行分析推導；接著對流媒體業(yè)務的業(yè)務流程進行分析；然后推導分析的結(jié)果對進行驗證并確定問題出現(xiàn)的原因。

然后對高清視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)進行分析，并指導致業(yè)務時延增加的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；然后進行確定網(wǎng)絡(luò)時延分析的方案，以模擬終端接入為主；再者進行不同業(yè)務背景的模擬測試，通過測試得出影響網(wǎng)絡(luò)時延的主要參數(shù)。

在總結(jié)前面不同多媒體業(yè)務質(zhì)量問題分析基礎(chǔ)上，提出針對不同多媒體業(yè)務質(zhì)量感知的指標量化方法；首先對網(wǎng)絡(luò)接入層的指標進行量化，指出網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的分析重點關(guān)鍵點在接入層；其次提出業(yè)務層的指標量化，指出客戶感知的的提高重點在于不同業(yè)務類型應用時的具體指標，建立客戶感知體系。

3 研究成果

3.1 完成梳理5G端到端客戶感知指標

全面考量5G客戶感知，分eMBB、mMTC、uRLLC三個場景提煉出基于控制面、用戶面信令的2大類指標，形成5G端到端客戶感知指標體系，如表3所示。

表3 5G端到端客戶感知指標體系

3.2 完成搭建5G網(wǎng)絡(luò)客戶感知模型

搭建基于接入性能、業(yè)務成功率、業(yè)務時延、業(yè)務質(zhì)量等子類的綜合型5G端到端客戶感知評估模型，如圖4所示。

圖4 5G端到端客戶感知評估模型

3.3 形成最終5G網(wǎng)絡(luò)客戶感知評價分析體系

結(jié)合已梳理的5G端到端客戶感知指標，映射到搭建的5G客戶感知模型中。根據(jù)指標的實際情況與各指標優(yōu)劣門限進行比較，進行打分評價，從而能夠準確實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)客戶感知評價。

（1）接入性能感知評價

分析評估附著、上下文激活、TCP建鏈成功率等

評價得分模型舉例：

其中：“1”表示成功，“0”表示失敗

（2）業(yè)務成功率感知評價

分析評估物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的業(yè)務連接成功率、高清視頻的視頻點播連接成功率、瀏覽業(yè)務的頁面刷新成功率等業(yè)務

評價得分模型舉例：

得分=80+（成功比例-80%）＊（100-80）/（98%-80%）

其中：基準值80%，低于基準值為0；挑戰(zhàn)值98%，高于挑戰(zhàn)值為100分

（3）業(yè)務質(zhì)量感知評價

分析評估業(yè)務下行速度、卡頓感知、異常掉線等

評價得分模型舉例：

其中：k1、k2為對應速度感知指標的上、下門限的定義值。

（4）業(yè)務時延感知評價

分析評估用戶的業(yè)務接入時延等感知

評價得分模型舉例：

得分 =100-（x-Dsmall）＊100/（Dbig- Dsmall）

其中：Dbig為基準值，高于基準值為0；Dsmall為挑戰(zhàn)值，低于挑戰(zhàn)值為100分。

4 結(jié)束語

本課題開展5G網(wǎng)絡(luò)用戶感知評價分析體系研究，前期參照2、3、4G網(wǎng)絡(luò)指標體系的研究經(jīng)驗進行分析；隨后，分別從5G理論體系（包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、性能指標和感知指標）和5G應用體系（搭建5G用戶感知評價分析體系）兩大部分開展工作；最后，基于以上研究，完成了5G網(wǎng)絡(luò)客戶感知模型的搭建與評價分析體系的構(gòu)建。