陳景航，潘廣津，趙明偉

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司中山分公司，中山 528400）

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在中國(guó)移動(dòng)已投入運(yùn)營(yíng)和即將投入運(yùn)營(yíng)的4張?zhí)峁?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動(dòng)網(wǎng)GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN中：GSM運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定成熟，但速率較低客戶感知不好；具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)由于還處在不斷積累經(jīng)驗(yàn)與改進(jìn)中客戶感知狀況不良好；TD-LTE和WLAN網(wǎng)絡(luò)還處于快速建設(shè)中。

本研究項(xiàng)目針對(duì)上述問題，研究分析各種用戶行為及各種類型業(yè)務(wù)QoS和網(wǎng)絡(luò)資源情況，給出可實(shí)施的解決方案：

（1）改善用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的感知度。

（2）提升WLAN、TD-SCDMA、TD-LTE網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

（3）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分流、緩解GSM網(wǎng)絡(luò)資源緊張狀況。

（4）設(shè)計(jì)多IP通道的網(wǎng)絡(luò)選擇器，對(duì)大流量的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)分流。

1 研究?jī)?nèi)容

開展GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的采集、解析；定制用戶行為模型，包括用戶號(hào)碼，用戶品牌，定制業(yè)務(wù)套餐，登陸時(shí)間，流量，訪問地址，終端類型，小區(qū)負(fù)荷，小區(qū)資源（載波，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)配置情況),具體實(shí)現(xiàn)是通過連接GSM、TD-SCDMA、WLAN和TD-LTE網(wǎng)管系統(tǒng)采集網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

通過對(duì)網(wǎng)管數(shù)據(jù)的采集和分析，開展用戶行為模型的建模，研發(fā)支持TD-LTE終端的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)判決器，支持用戶終端可以根據(jù)用戶終端業(yè)務(wù)來選擇和自動(dòng)化切換到異構(gòu)的GSM/TD-SCDMA/TD-LTE/WLAN網(wǎng)絡(luò)中，并且在終端的判決器中開發(fā)用戶業(yè)務(wù)分析模塊，用于匹配網(wǎng)絡(luò)側(cè)的用戶行為模型。

在智能手機(jī)終端的網(wǎng)絡(luò)判決器中，集成多IP通道的網(wǎng)絡(luò)判決器，對(duì)大流量的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)分流。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)用戶行為及多模上網(wǎng)終端所處的每個(gè)具體地點(diǎn)4個(gè)網(wǎng)絡(luò)各自的資源、負(fù)荷容量等狀況，結(jié)合客戶上網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)KPI及所需網(wǎng)絡(luò)資源，給出終端用戶上網(wǎng)需選擇的最佳的網(wǎng)絡(luò)信息，在負(fù)荷擁塞等較差地方，讓多模上網(wǎng)終端如在G網(wǎng)資源較少或負(fù)荷較重的情況下將相應(yīng)終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)自動(dòng)切換到相應(yīng)區(qū)域的性能較好的如WLAN移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上，以改進(jìn)用戶的服務(wù)質(zhì)量、客戶感知及收益。

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架

多模終端手機(jī)側(cè)：多模終端內(nèi)置“網(wǎng)絡(luò)判決器功能模塊”,基于網(wǎng)絡(luò)端服務(wù)器的對(duì)用戶行為分析及異構(gòu)網(wǎng)的分析結(jié)果判決選擇最佳網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。

服務(wù)器側(cè)：網(wǎng)絡(luò)端服務(wù)器完成異構(gòu)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能分析功能和用戶行為分析（網(wǎng)絡(luò)端服務(wù)器采用B/S架構(gòu)便于應(yīng)用及維護(hù)）。

2.2 系統(tǒng)同步

本優(yōu)化系統(tǒng)平臺(tái)，一方面優(yōu)化服務(wù)器和其它4個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管服務(wù)器之間的通信方式優(yōu)化服務(wù)器每隔一定時(shí)間去分別訪問4個(gè)移動(dòng)網(wǎng)的網(wǎng)管服務(wù)器，若許可的話在 4個(gè)移動(dòng)網(wǎng)的網(wǎng)管服務(wù)器內(nèi)置一個(gè)軟件模塊，完成當(dāng)有新的網(wǎng)管數(shù)據(jù)輸出就自動(dòng)將所輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送給優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)器，另一方面多模上網(wǎng)終端訪問優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)器的時(shí)間，根據(jù)實(shí)際情況都可通過Web遠(yuǎn)程終端隨時(shí)修改即可。

2.3 用戶分析行為服務(wù)器的設(shè)計(jì)

為達(dá)到讓多模終端能實(shí)時(shí)地根據(jù)網(wǎng)優(yōu)平臺(tái)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源利用狀況的分析結(jié)果、資費(fèi)方式及多模終端所在的無線環(huán)境等因素，自動(dòng)觸發(fā)選擇合適的網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，通過主要的工作過程，包括用戶類型定義及在各種場(chǎng)景下的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)行為分析、4種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QoS、資費(fèi)方式及網(wǎng)絡(luò)資源狀況分析設(shè)計(jì)、相關(guān)數(shù)據(jù)采集和解析；由于所采集的數(shù)據(jù)來自于一直不間斷運(yùn)行的網(wǎng)管等設(shè)備，且多個(gè)多模終端每隔一定時(shí)間并發(fā)通過IP方式自動(dòng)訪問載有“4網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)分析及資源優(yōu)化平臺(tái)”服務(wù)器，服務(wù)器除完成上述來自各個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)解析分析外，還要將結(jié)果自動(dòng)發(fā)送給自動(dòng)訪問該服務(wù)器的大量多模終端，因此還需分析實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)并發(fā)處理的軟硬件需求，而后開始設(shè)計(jì)軟件總體框架及各個(gè)模塊，代碼實(shí)現(xiàn)及調(diào)試，包括內(nèi)置在多模終端內(nèi)自動(dòng)觸發(fā)終端的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，最后在現(xiàn)有的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)上集成測(cè)試。

其優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)器、多模終端及4網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管系統(tǒng)的交互信息如圖1所示，優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)器每隔Δt2時(shí)間分別自動(dòng)訪問4網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管設(shè)備，當(dāng)收到4網(wǎng)網(wǎng)管設(shè)備發(fā)過來的數(shù)據(jù)后，運(yùn)行相應(yīng)軟件模塊并刷新原有的分析報(bào)告結(jié)果，而多模手機(jī)終端通過每隔Δt1時(shí)間自動(dòng)訪問優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)器，并對(duì)所收到的優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)器發(fā)回的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析后，若與原來結(jié)果不同，進(jìn)行重選網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)。

圖1 四網(wǎng)協(xié)同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析及資源優(yōu)化平臺(tái)系統(tǒng)同步示意圖

網(wǎng)絡(luò)側(cè)優(yōu)化平臺(tái)服務(wù)器軟件：采用3層處理，使用B/S架構(gòu),服務(wù)端采用Web服務(wù)器（Tomcat），開發(fā)分為兩部分：Web服務(wù)部分：該部分是用戶接口，負(fù)責(zé)接受用戶瀏覽器的請(qǐng)求和響應(yīng)，并展示結(jié)果。這一部分采用Java開發(fā)，邏輯框架采用struts，數(shù)據(jù)框架采用Hibernate，為了能夠使用戶操作服務(wù)端文件和程序，加入Web服務(wù)功能，采用JAX—WS框架；守護(hù)進(jìn)程部分：該部分是一個(gè)后臺(tái)程序，用于接受下載參數(shù)并自動(dòng)從數(shù)據(jù)服務(wù)器上下載文件。該部分采用C開發(fā)，與第一部分的Web服務(wù)功能進(jìn)行socket通信，從而獲得下載參數(shù)和返回下載結(jié)果。

2.4 網(wǎng)絡(luò)判決器設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)判決器在異構(gòu)環(huán)境下選擇最佳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)果放在服務(wù)器上，且隨著網(wǎng)管數(shù)據(jù)變化自動(dòng)調(diào)整其結(jié)果（考慮手機(jī)的負(fù)荷問題，建議每4h下載一次用戶模型的制導(dǎo)策略），而多模終端通過網(wǎng)絡(luò)登錄到相應(yīng)服務(wù)器上讀取上述網(wǎng)絡(luò)選擇結(jié)果如圖2所示，而后根據(jù)所讀取的網(wǎng)絡(luò)判決選擇結(jié)果選擇合適無線接入網(wǎng)，進(jìn)而接入到所需的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

圖2 網(wǎng)絡(luò)判決器設(shè)計(jì)示意圖

2.4.1 底層驅(qū)動(dòng)模塊

底層驅(qū)動(dòng)模塊的主要功能是獲取智能終端的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)資源信息，包括獲取SIM卡的信息，GSM/TDSCDMA/TD-LTE/WLAN網(wǎng)絡(luò)的Cell ID/AP ID，信號(hào)強(qiáng)度等，當(dāng)前用戶業(yè)務(wù)使用情況（業(yè)務(wù)名稱，業(yè)務(wù)類型等），以及終端手機(jī)資源信息（內(nèi)存情況，CPU運(yùn)行情況等），通過系統(tǒng)封裝函數(shù)Sysget（）來獲取相關(guān)信息。

2.4.2 通信模塊

通信模塊主要負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)側(cè)服務(wù)器端獲取用戶模型策略，經(jīng)過系統(tǒng)測(cè)試，目前下載的頻率定為4小時(shí)/次。主要通過HttpGet（）來獲取用戶模型策略，用戶模型策略用XML語言封裝。同時(shí)，本方案也支持與網(wǎng)絡(luò)側(cè)服務(wù)器的閉環(huán)操作，由于不能夠保證每次切換都是100%準(zhǔn)確，網(wǎng)絡(luò)判決器設(shè)置1min為閾值（可在界面調(diào)整），當(dāng)1min內(nèi)出現(xiàn)重復(fù)切換時(shí)，網(wǎng)絡(luò)判決器系統(tǒng)將該次切換認(rèn)為錯(cuò)誤切換，并寫成error report，并HttpPush（）回去網(wǎng)絡(luò)側(cè)服務(wù)器中，進(jìn)行相應(yīng)策略的修訂。

2.4.3 用戶個(gè)性數(shù)據(jù)累計(jì)統(tǒng)計(jì)分析

用戶個(gè)性數(shù)據(jù)的累積分析模塊的功能是統(tǒng)計(jì)用戶在手機(jī)中使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的情況，包括相同的SIM卡用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的類型（type），開始時(shí)間（start time），結(jié)束時(shí)間（end time），流量（kB），業(yè)務(wù)名字（name）等，本地通過mysql來記錄用戶個(gè)性信息，并通過網(wǎng)絡(luò)判決器分析，得到本地的切換策略。

2.4.4 網(wǎng)絡(luò)判決模塊

網(wǎng)絡(luò)判決模塊的作用是根據(jù)通信模塊獲取回來的網(wǎng)絡(luò)側(cè)服務(wù)器的用戶模型策略，并匹配本地的用戶個(gè)性模型策略，進(jìn)行算法匹配，選擇合適的策略進(jìn)行判決，具體算法詳見下面的數(shù)學(xué)模型。

2.4.5 網(wǎng)絡(luò)切換模塊

網(wǎng)絡(luò)切換模塊的主要工作是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)判決模塊輸出的連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)果策略，網(wǎng)絡(luò)切換模塊主要是通過Ophone提供的API函數(shù)進(jìn)行底層網(wǎng)絡(luò)模塊的開啟和關(guān)閉，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模塊的相互切換功能。

3 用戶行為及客戶感知分析

3.1 用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的自身行為統(tǒng)計(jì)分析

為滿足上述項(xiàng)目?jī)?nèi)容實(shí)現(xiàn)，需對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交互和大量數(shù)據(jù)處理和并發(fā)訪問數(shù)據(jù)處理，用戶數(shù)據(jù)模型需滿足實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，防止乒乓互切換和影響用戶感知，本項(xiàng)目研究開發(fā)的難點(diǎn)主要是：

用戶自身使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的行為包括在時(shí)間上、地域上及其所使用的業(yè)務(wù)占用信道資源的大小，影響著網(wǎng)絡(luò)資源的占用以及客戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的感知。

下面是通過網(wǎng)管數(shù)據(jù)中對(duì)imsi為460000910908749的用戶在2011年5月 30至2011年6月5日的期間通過GPRS/EDGE網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的狀況：由圖3可知該用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要在三溪2小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，且使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)間主要集中在上午的9:00左右、11:00左右和下午的16:00左右，此外該圖還表明該用戶在工作日期間也曾在無委3小區(qū)、無委DB小區(qū)的通過GPRS網(wǎng)絡(luò)使用了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)間是在中午及晚上非上班時(shí)間，另外網(wǎng)管記錄表明在18:00左右該用戶手機(jī)發(fā)生了“三溪——無委”間的切換導(dǎo)致在該時(shí)間范圍內(nèi)兩個(gè)小區(qū)都有該手機(jī)使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的記錄，“三溪——無委”之間距離456m，由于手機(jī)的移動(dòng)相鄰小區(qū)發(fā)生了切換。此可以看出該用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要集中在上班時(shí)間在其辦公場(chǎng)所使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而非上班時(shí)間該用戶在晚上無委站點(diǎn)覆蓋的范圍內(nèi)偶爾使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)這樣的用戶行為統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

由統(tǒng)計(jì)分析可知一般用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的行為在時(shí)間上、地域上具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，根據(jù)這種先驗(yàn)數(shù)據(jù)的使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶行為統(tǒng)計(jì)規(guī)律，后面將建立相應(yīng)的用戶行為數(shù)學(xué)模型，結(jié)合多網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)端資源狀況，在不同時(shí)段不同地域科學(xué)合理地建議用戶優(yōu)選最佳網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以便達(dá)到既改善用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的感知度。

3.2 網(wǎng)絡(luò)資源狀況對(duì)用戶行為影響的統(tǒng)計(jì)分析

網(wǎng)絡(luò)性能是影響用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)的感知重要因素，網(wǎng)絡(luò)性能較差導(dǎo)致將導(dǎo)致用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用的感知下降，圖4是根據(jù)實(shí)際網(wǎng)管數(shù)據(jù)對(duì)同一區(qū)域、同一個(gè)時(shí)間期間的GPRS/EDGE和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的性能分析及其對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響。

由此可知，在同一時(shí)間范圍內(nèi)上述的教委小區(qū)的GPRS/EDGE的PDCH平均占用很高，而且其PDCH的清空率也很高，由于GPRS/EDGE其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源的緊缺導(dǎo)致在該時(shí)間該區(qū)域通過GPRS/EDGE獲取數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶感知度很差。

綜上所述，用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的感知度受到主觀用戶行為和客觀網(wǎng)絡(luò)資源狀況的影響，但大量的概率統(tǒng)計(jì)表明無論用戶自身還是網(wǎng)絡(luò)端的資源使用狀況存在一定的規(guī)律，下面將結(jié)合具體網(wǎng)管報(bào)表的數(shù)據(jù)格式建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型以便后續(xù)的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

圖3 imsi為460000910908749的用戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的行為統(tǒng)計(jì)分析示意圖

圖4 同區(qū)域同時(shí)間內(nèi)G網(wǎng)和TD-SCDMA網(wǎng)教委小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源利用分析示意圖

由于網(wǎng)絡(luò)判決器軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的分流，把GSM網(wǎng)絡(luò)的流量分流到TD-SCDMA或者WLAN網(wǎng)絡(luò)中，使得GSM網(wǎng)絡(luò)資源有所緩解，能夠提高GSM網(wǎng)絡(luò)利用率，進(jìn)一步改善話音業(yè)務(wù)，使得用戶感知提高。

（1）拿移動(dòng)大樓和第二辦公區(qū)為驗(yàn)證依據(jù)，該區(qū)域內(nèi)有GSM共有10個(gè)小區(qū)84個(gè)載波，TD共有6個(gè)小區(qū)，WLAN共有65個(gè)AP：GSM 網(wǎng)絡(luò)流量1月份是200GB，1月份TD網(wǎng)絡(luò)流量170GB， 1月份WLAN網(wǎng)絡(luò)流量 1000GB，不使用網(wǎng)絡(luò)判決器，9月份GSM的流量高達(dá)300GB，而TD-SCDMA流量 和WLAN流量均保持在170GB和1000GB左右。

（2）經(jīng)過模擬統(tǒng)計(jì)后，使用網(wǎng)絡(luò)判決器后，9月份GSM網(wǎng)絡(luò)的流量下降為 220GB，其中80GB分流到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)，則9月份TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)上升為200GB，WLAN網(wǎng)絡(luò)上升為1050GB。

（3）由此可見，2012年1～9月，采用網(wǎng)絡(luò)判決器后節(jié)省流量80GB，分流到其他網(wǎng)絡(luò)中，則平均每月可以節(jié)省約10GB流量，中山現(xiàn)網(wǎng)每個(gè)載波平均每月可以承擔(dān)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為4.2GB，移動(dòng)大樓區(qū)域約有100個(gè)載波，可以節(jié)省2個(gè)載波，按照這個(gè)比列推廣到全市（全市載波數(shù)為34555），則可節(jié)省700個(gè)載波，節(jié)省費(fèi)用約為700萬元。