1 背景

5G將在不久的將來(lái)代替4G變成主要的商用移動(dòng)通信技術(shù)。中國(guó)三大電信運(yùn)營(yíng)商從2017年開(kāi)始在全國(guó)多個(gè)城市啟動(dòng)了5G外場(chǎng)測(cè)試，并于2019年10月31日發(fā)布5G商用套餐，實(shí)現(xiàn)5G商用。而5G業(yè)務(wù)特點(diǎn)具備如下特征：

（1）業(yè)務(wù)需求差異化：5G不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求是差異化的，網(wǎng)絡(luò)功能重構(gòu)才能應(yīng)對(duì)大量場(chǎng)景的差異化需求。

（2）業(yè)務(wù)場(chǎng)景多樣化：互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等新型網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用，都必將會(huì)依托5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)更廣泛的業(yè)務(wù)拓展。

因此為了提升5G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶(hù)感知，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)支撐能力，我們參照2、3、4G網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)體系的研究經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)施驗(yàn)證，結(jié)合4、5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)感知模型算法進(jìn)行驗(yàn)證，可以達(dá)到評(píng)估網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)感知的目的，由于物聯(lián)網(wǎng)和低時(shí)延高可靠網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還在持續(xù)完善，后期將繼續(xù)對(duì)相應(yīng)場(chǎng)景進(jìn)行用戶(hù)感知評(píng)估體系完善。

2 方法研究

2.1 客戶(hù)感知評(píng)價(jià)分析體系研究方法與路線(xiàn)

5G網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)感知評(píng)價(jià)分析研究思路由前期準(zhǔn)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(xiàn)如圖1所示。

（1）前期準(zhǔn)備：收集234G用戶(hù)的軟硬采數(shù)據(jù)采集方法，準(zhǔn)備相應(yīng)的5G大數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)解析環(huán)境，為5G客戶(hù)感知分析體系研究做好相應(yīng)的準(zhǔn)備；

（2）5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與接口梳理：對(duì)5G無(wú)線(xiàn)側(cè)、核心側(cè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行研究分析，梳理各網(wǎng)元接口信息；

圖1 整體方法和路線(xiàn)

（3）用戶(hù)感知分析：對(duì)5G用戶(hù)感知指標(biāo)進(jìn)行提煉匯總，研究5G用戶(hù)使用特征，對(duì)其關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行歸納整理。根據(jù)硬采數(shù)據(jù)，對(duì)影響用戶(hù)感知的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，并加以提煉整理，使其能夠反應(yīng)真實(shí)的用戶(hù)感知情況；

（4）建立業(yè)務(wù)感知模型：深入研究不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的QOS需求，結(jié)合用戶(hù)感知指標(biāo)，建立不同業(yè)務(wù)類(lèi)型的業(yè)務(wù)感知模型。對(duì)終端業(yè)務(wù)進(jìn)行細(xì)化分析，然后再進(jìn)行整理歸類(lèi)，形成同類(lèi)業(yè)務(wù)資源庫(kù)，建立相應(yīng)的業(yè)務(wù)感知模型，對(duì)感知滿(mǎn)意度進(jìn)行量化；

2.2 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

5G采用3級(jí)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(gè)CU可以連接1個(gè)或者多個(gè)DU。CU和DU之間存在多種功能分割，可以配置不同的通信場(chǎng)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(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的UU、F1、Xn口相關(guān)協(xié)議與規(guī)范進(jìn)行梳理，形成5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信令接口梳理表，如表1所示。

表1 5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信令接口梳理表

對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的UU、F1、Xn、NG口進(jìn)行用戶(hù)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(hù)感知評(píng)估體系建設(shè)方案

業(yè)界對(duì)于客戶(hù)網(wǎng)絡(luò)感知評(píng)價(jià)方法，一種主要是建立關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)/體驗(yàn)質(zhì)量(KQI/QOE)與KPI的關(guān)系。從端到端視角審視服務(wù)建立、服務(wù)使用、服務(wù)中斷、問(wèn)題處理4個(gè)關(guān)鍵服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)（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(hù)提供服務(wù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)交互的過(guò)程。服務(wù)結(jié)束之后, 客戶(hù)將根據(jù)自己的期望和實(shí)際感知從各個(gè)方面對(duì)企業(yè)服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并最終形成對(duì)服務(wù)質(zhì)量的判斷?？蛻?hù)感知網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與客戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量期望值的相差程度決定了客戶(hù)滿(mǎn)意度。

傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量指標(biāo)體系，對(duì)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(guò)撥打測(cè)試的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、干擾、質(zhì)量等測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于是基于點(diǎn)、線(xiàn)等測(cè)試得到的結(jié)果，測(cè)試的局限性較大，無(wú)法客觀評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)的整體質(zhì)量。

目前在5G網(wǎng)絡(luò)制式下開(kāi)展業(yè)務(wù)面向客戶(hù)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(duì)5G網(wǎng)絡(luò)制式下的高速多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)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(hù)的感知模型。

設(shè)計(jì)思路如下：

在面向客戶(hù)感知的5G高速多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析進(jìn)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(wù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析推導(dǎo)；接著對(duì)詳細(xì)的協(xié)議數(shù)據(jù)包進(jìn)行不同對(duì)比分析；最后總結(jié)業(yè)務(wù)問(wèn)題失敗的具體原因并得出解決問(wèn)題的具體方法。 比如對(duì)視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)問(wèn)題進(jìn)行分析推導(dǎo)；接著對(duì)流媒體業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析；然后推導(dǎo)分析的結(jié)果對(duì)進(jìn)行驗(yàn)證并確定問(wèn)題出現(xiàn)的原因。

然后對(duì)高清視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)進(jìn)行分析，并指導(dǎo)致業(yè)務(wù)時(shí)延增加的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；然后進(jìn)行確定網(wǎng)絡(luò)時(shí)延分析的方案，以模擬終端接入為主；再者進(jìn)行不同業(yè)務(wù)背景的模擬測(cè)試，通過(guò)測(cè)試得出影響網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的主要參數(shù)。

在總結(jié)前面不同多媒體業(yè)務(wù)質(zhì)量問(wèn)題分析基礎(chǔ)上，提出針對(duì)不同多媒體業(yè)務(wù)質(zhì)量感知的指標(biāo)量化方法；首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入層的指標(biāo)進(jìn)行量化，指出網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的分析重點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)在接入層；其次提出業(yè)務(wù)層的指標(biāo)量化，指出客戶(hù)感知的的提高重點(diǎn)在于不同業(yè)務(wù)類(lèi)型應(yīng)用時(shí)的具體指標(biāo)，建立客戶(hù)感知體系。

3 研究成果

3.1 完成梳理5G端到端客戶(hù)感知指標(biāo)

全面考量5G客戶(hù)感知，分eMBB、mMTC、uRLLC三個(gè)場(chǎng)景提煉出基于控制面、用戶(hù)面信令的2大類(lèi)指標(biāo)，形成5G端到端客戶(hù)感知指標(biāo)體系，如表3所示。

表3 5G端到端客戶(hù)感知指標(biāo)體系

3.2 完成搭建5G網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)感知模型

搭建基于接入性能、業(yè)務(wù)成功率、業(yè)務(wù)時(shí)延、業(yè)務(wù)質(zhì)量等子類(lèi)的綜合型5G端到端客戶(hù)感知評(píng)估模型，如圖4所示。

圖4 5G端到端客戶(hù)感知評(píng)估模型

3.3 形成最終5G網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)感知評(píng)價(jià)分析體系

結(jié)合已梳理的5G端到端客戶(hù)感知指標(biāo)，映射到搭建的5G客戶(hù)感知模型中。根據(jù)指標(biāo)的實(shí)際情況與各指標(biāo)優(yōu)劣門(mén)限進(jìn)行比較，進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，從而能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)感知評(píng)價(jià)。

（1）接入性能感知評(píng)價(jià)

分析評(píng)估附著、上下文激活、TCP建鏈成功率等

評(píng)價(jià)得分模型舉例：

其中：“1”表示成功，“0”表示失敗

（2）業(yè)務(wù)成功率感知評(píng)價(jià)

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

評(píng)價(jià)得分模型舉例：

得分=80+（成功比例-80%）＊（100-80）/（98%-80%）

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

（3）業(yè)務(wù)質(zhì)量感知評(píng)價(jià)

分析評(píng)估業(yè)務(wù)下行速度、卡頓感知、異常掉線(xiàn)等

評(píng)價(jià)得分模型舉例：

其中：k1、k2為對(duì)應(yīng)速度感知指標(biāo)的上、下門(mén)限的定義值。

（4）業(yè)務(wù)時(shí)延感知評(píng)價(jià)

分析評(píng)估用戶(hù)的業(yè)務(wù)接入時(shí)延等感知

評(píng)價(jià)得分模型舉例：

得分 =100-（x-Dsmall）＊100/（Dbig- Dsmall）

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

4 結(jié)束語(yǔ)

本課題開(kāi)展5G網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)感知評(píng)價(jià)分析體系研究，前期參照2、3、4G網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)體系的研究經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(biāo)和感知指標(biāo)）和5G應(yīng)用體系（搭建5G用戶(hù)感知評(píng)價(jià)分析體系）兩大部分開(kāi)展工作；最后，基于以上研究，完成了5G網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)感知模型的搭建與評(píng)價(jià)分析體系的構(gòu)建。