面向用户的测试研究

1 我国网络测试和优化方法的现状

随着2009年3G牌照的正式发放，我国运营商开始了大规模的3G网络建设。截至2011年5月底，3G基站总数已达到71.4万个，中国移动、中国电信和中国联通的3G基站分别达到21.4万，22.6万和27.4万个，同时还有超过100万个的2G基站在网运行。在用户发展方面，截至2011年5月底，全国移动电话用户已经达到91014万户，其中3G用户总数达到7376万户。在3G用户中，TD-SCDMA业务用户达到3200万户，在3G用户中的占比为43%，具有用户规模发展的潜力。

随着基站规模和载频配置的不断加大，我国网络测试和网络优化都面临新的问题。

在网络测试分析上，传统路测设备的组成比较复杂，技术也成熟，在建网初期发挥了重要作用。随着网优路测工程工作量的增加和无线网络测试评估技术的发展，传统路测已经被自动路测设备取代，但定点通话质量测试CQT还是要靠路测工程师配合传统路测设备完成。自动路测设备使用特制箱式机器，将多个制式终端模块集成在测试机中，通过专用无线通信网卡与位于互联网上的服务器连接，受服务器控制并实时将测试数据传送给服务器。自动路测设备集成度高，操作简单，支持远程配置与控制，自动统计，数据集中上传和管理，它剔除了工程师的人为因素，测试结果更加客观。但目前设备成熟度较低，3G网络测试的性能未经过充分验证。这两种测试工具均不能满足面向用户感知的测试需求，目前正在向让一般用户参与测试的客户感知测试模式方向发展。

在网络日常优化上，目前存在的主要问题是通信用户和业务量的增长造成网络负荷日益凸现，除流量增长的压力外，也产生了信令风暴。智能终端迅速普及对网络质量造成持续冲击，多载波负荷负担策略不合理，导致资源利用效率低，2G/3G互操作问题难以发挥双网的协同优势。数据业务端到端性能评估和优化体系不完善造成网络问题定位解决的效率比较低。另外，如市政建设出现的覆盖盲区，深度覆盖不足，室内分布系统干扰严重，设备不稳定和频繁改动造成了新的网络性能下降。

我国运营商由基于性能指标的网络优化向基于用户感知的网络优化转型，目前依然面临一些困难。首先，缺乏基于用户体验的端到端业务质量评测与分析系统，包括采集设备、测试体系以及分析软件工具等，以提升面向用户感知的业务管理和用户体验。其次，以用户感知为依据的网络评价体系需要完善和标准化，急需提出一套完整成熟的用户体验质量体系，真实反映用户感知，具有可操作性，其中建立用户体验质量QoE（Quality of Experience）与关键质量指标KQI（Key Quality Indicator）和关键性能指标KPI（Key Performance Indicator）之间的关联和映射是评价体系的关键。再次，面向用户感知的优化理论和优化方法还不成熟，需要继续探索和实践。　

2 面向用户感知的测试和分析系统平台架构

从网络运营的角度来看，在话务量增大，数据业务增多的情况下，基站密度也越来越大，在这种持续的建设和扩容过程中，虽然各项网络指标整体呈上升趋势，但是网络结构更加复杂，网络问题定位更加棘手，优化工作的难度越来越高。如此庞大的基站和用户规模，对于我国蜂窝网络的测试分析提出了严峻的挑战。本文从提升业务用户感知的实际需求出发，提出了基于用户体验的端到端业务质量评测和分析系统平台架构（见图1）。

图1 基于用户体验的端到端业务质量评测和分析系统平台架构

该平台架构基于模块化，层次化的设计思想，将基于用户体验的端到端业务质量评测和分析系统自下而上分为采集层，存储与处理层，应用层。

采集层通过基于用户体验的数据采集终端，采集现实应用场景数据，包括业务数据，信令数据。采集层应该能够具有普适性，可以完成多个地区、多种场景、多种业务、多种网络、多接口采集数据，实现多种类型终端条件下的芯片厂商开放接口，底层获取。在实现技术上，用户体验数据采集方案应设计为一套智能数据采集系统，特点是多终端设备、多核心网元接口和IP侧联合采集，以用户感知智能手机为主，自动路测设备、便携式测试设备为辅。各种采集终端可以互相配合统一进行数据采集，互相配合的数据采集计划将由后端平台统一定制和下发，各终端智能更新并执行。

存储与处理层实现海量数据的存储管理和深度挖掘，支持用户行为分析，与用户体验建立内在联系，同时做好层次内不同模块中的系统参数、无线参数、业务参数、用户体验参数等之间的映射体系，做到不同业务应用与用户体验关联分析。在存储与处理技术上，由于多类终端数据采集会有一个非常巨大的数据量级，需要支持从无线通信网络空口和各网元之间接口获取海量测试数据，海量测试数据保存采用分布式存储系统。同时必须采用分布式的云处理机制的系统，整个方案可以形成为一个平台，该平台将统一管理和调度数据采集终端，统一管理和分析海量数据，集中呈现各类分析模型结果。DPI深度数据包检测技术模块负责拆分和重组数据包，采集对用户体验有影响的特征点，并输出给平台相关端口进行分析和处理，所有分析结果将统一由数据库进行管理。

应用层实现基于第三方客观的体验角度，针对各种2G/3G/LTE网络，对用户体验，建立端到端的全面评测与分析体系模型，进行用户异常告警实时跟踪和终端优化分析；除了提供面向实际网络应用的整体服务外，各个功能模块设备都可以单独形成服务支撑能力。在无线资源管理技术上，基于无线资源管理模块不同具体功能中影响用户体验的关键因素，进行流程优化和技术创新。在对用户感知的差异化无线承载控制上，增加更多的维度，改进为依据QoE模型进行无线承载选择，将用户差异在建立承载的过程中体现出来。在多样型无线接纳控制机制上，做到自适应差异化，根据其用户体验对接纳时延的敏感程度可以获得不同的优先级，同时引入新型基于QoE的动态资源分配机制和基于QoE的功率分配方案，进行自适应的小区间干扰协调。

基于用户体验的端到端业务质量评测和分析系统平台架构设计必须支持灵活的组网方式，适应复杂的网络结构，满足可扩展性和可伸缩性要求。平台设计需要支持B/S和C/S两种交互模式，架构设计及接口协议应基于国内外业界开放式标准，数据采集需要标准化格式，方便数据功能扩展和二次开发，充分满足用户的不同使用需求。