方正波,曹龍漢,2,雒江濤
(1.重慶郵電大學(xué)通信網(wǎng)與測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400065;2.重慶通信學(xué)院控制工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400035)
隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷豐富,各國(guó)運(yùn)營(yíng)商在近年來明確提出了對(duì)QoE(Quality of Experience)的評(píng)估要求。然而對(duì)于傳統(tǒng)的感知評(píng)估系統(tǒng)只能夠提供粗糙的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)狀況而不能反映用戶的真實(shí)感受,更無法結(jié)合具體的用戶在使用某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)的感知結(jié)果。同時(shí),感知結(jié)果的量化需要大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)做基礎(chǔ)進(jìn)行建模分析才能得到,并且還要對(duì)量化方法的有效性進(jìn)行不斷的監(jiān)控和修正,從而得到正確真實(shí)的用戶感受[1]。概括來說,就是在基于Web的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在用戶感知評(píng)估體系的基礎(chǔ)上建立一個(gè)模型與用戶的實(shí)際感知結(jié)合起來,運(yùn)維人員可以方便地通過任何瀏覽器快速訪問計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查詢網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況。用戶感知模塊在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有著不同尋常的意義,它為運(yùn)營(yíng)商準(zhǔn)確掌握某項(xiàng)新業(yè)務(wù)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中用戶使用的感知結(jié)果分布情況以及全網(wǎng)的感知趨勢(shì)分析提供了極大的便利。
為了獲得終端用戶感知結(jié)果,首先要建立一套衡量用戶感知的有效標(biāo)準(zhǔn),可以通過采用QoE評(píng)估體系來實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的評(píng)估體系相比,評(píng)估工作的方向也有所轉(zhuǎn)變,如圖1所示。
圖1 基于終端用戶感知出發(fā)的QoE評(píng)估體系
QoS(Quality of Service)是衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的一種安全機(jī)制,QoS的最終目標(biāo)是提高QoE。常見的一些QoS性能如WAP連接成功率、平均時(shí)延等都可以作為衡量用戶感知的指標(biāo)。因此測(cè)量這些指標(biāo)在某種意義上等同于評(píng)估用戶對(duì)服務(wù)性能的滿意度。然而,鑒于不同的用戶有不同的感知需求,常用的QoS指標(biāo)卻往往不能完全與用戶的體驗(yàn)質(zhì)量相吻合。在選擇QoS指標(biāo)作為QoE評(píng)估體系的組成部分時(shí),應(yīng)先做詳細(xì)的分析,以求達(dá)到最大的用戶體驗(yàn)相關(guān)性。QoS實(shí)際包含了KQI和KPI兩個(gè)方面[2]。
KQI(Key Application Quality Index)關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)是一組可以被測(cè)量和監(jiān)控的業(yè)務(wù)/應(yīng)用的性能指標(biāo),針對(duì)不同業(yè)務(wù)提出的貼近用戶感受的業(yè)務(wù)質(zhì)量參數(shù),如網(wǎng)頁打開時(shí)延等,主要是從業(yè)務(wù)應(yīng)用的層面來看待網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。
KPI(Key Performance Index)是網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品設(shè)備的性能指標(biāo),可以用不同的測(cè)量和統(tǒng)計(jì)方法來得到不同的表征KPI,它是整個(gè)體系中最底層的可以直接獲得的反映網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的指標(biāo)。
在QoE用戶感知評(píng)估體系的建立過程中,最大的難度在于必須要建立在用戶主觀的滿意度上來構(gòu)成一個(gè)客觀的、可再現(xiàn)的和可操作的體系。運(yùn)維人員可隨時(shí)監(jiān)測(cè)整體網(wǎng)絡(luò)真實(shí)的用戶感知狀態(tài)分布以及進(jìn)行數(shù)據(jù)的深度鉆取某些用戶感知結(jié)果。
QoE用戶感知的評(píng)估體系的基本架構(gòu)如圖2所示。
圖2 QoE用戶感知評(píng)估體系架構(gòu)圖
從上圖可以看到,實(shí)際QoE用戶感知評(píng)估體系是一個(gè)分層的結(jié)構(gòu),從直接反映用戶層的主觀感受QoE到業(yè)務(wù)層表征服務(wù)參數(shù)KQI的選擇與定義,最后到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能直接表征指標(biāo)KPI的層面。
真實(shí)的用戶感受在評(píng)估體系中要有一套準(zhǔn)確的映射機(jī)制,才能將用戶的真實(shí)感受轉(zhuǎn)化為能夠表征用戶感知的KPI,最后以直觀數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行評(píng)估。
QoE需要相應(yīng)的業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)QoS作為保證,而相應(yīng)的業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)QoS以KQI和KPI作為基礎(chǔ)?;赒oE的評(píng)估體系是以用戶感知為起點(diǎn),然后再往下層分解。在分解的過程中,分析出各種應(yīng)用的KQI以及與底層表征KPI,最終得出QoE、KQI以及KPI之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在建立了這一套體系之后,評(píng)估終端用戶感知就成為一個(gè)匯總的過程。將QoE劃分為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用,確定反映QoE要素的表征KQI及測(cè)量方法,業(yè)務(wù)應(yīng)用的KQI根據(jù)可靠性(Reliability)和舒適性(Comfort)原則進(jìn)行分類。KQI從最終用戶的角度說明某項(xiàng)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量,而不用考慮服務(wù)底層的技術(shù)方面(協(xié)議)或相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)解決方案。
這里的表征KPI不限于信令統(tǒng)計(jì)的KPI,為了描述一種感知項(xiàng),多種測(cè)量方法下KPI可以相互補(bǔ)充。現(xiàn)在信令統(tǒng)計(jì)的KPI由于更能反映用戶的實(shí)際感知,因此正越來越成為一種流行的趨勢(shì)[2-4]。
一套完整的評(píng)估體系自然離開不了便利的WEB應(yīng)用框架用以直觀地呈現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖?;贘ava+JS(Ext庫(kù))+HTML語言,采用SSH框架搭建起的B/S應(yīng)用,使每一層都向另外的層次以一種松散的方式來提供接口,因此開發(fā)人員無需考慮底層技術(shù),從而減輕從頭構(gòu)建持久層代碼的精力,這對(duì)客戶端來說更為重要。
通常利用面向?qū)ο蟮姆椒ń?duì)應(yīng)的模型,以基本的Java為基礎(chǔ),編寫基本DAO接口,運(yùn)用Hibernate框架實(shí)現(xiàn)的DAO類來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與Java類之間的通信。
Spring是業(yè)務(wù)層上最流行的框架之一,它是決定如何將對(duì)象融合在一起的微容器。Spring允許一種高級(jí)的構(gòu)造器注入(Constructor Injection)形式——對(duì)象通過簡(jiǎn)單的XML文件進(jìn)行連接,該配置文件包含對(duì)各種對(duì)象的引用,完成系統(tǒng)所要求的業(yè)務(wù)邏輯。
應(yīng)用上述開發(fā)框架,將視圖、模型和控制相對(duì)分離,另外還實(shí)現(xiàn)了持久層和業(yè)務(wù)邏輯層的分離。從而無論數(shù)據(jù)庫(kù)怎樣變化也不會(huì)對(duì)影響到前端,大幅提高了系統(tǒng)的可復(fù)用性。由于表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和持久層之間的耦合度較小,因此有利于團(tuán)隊(duì)開發(fā)。
在實(shí)現(xiàn)的過程中共有3個(gè)步驟組成,即業(yè)務(wù)感知項(xiàng)的定義、存儲(chǔ)過程以及最后的業(yè)務(wù)查詢與數(shù)據(jù)的深度鉆取,而重點(diǎn)和難點(diǎn)也在于如何定義我們所需要的感知項(xiàng)。
根據(jù)用戶感知度新型感知體系首先需要對(duì)定義的感知項(xiàng)進(jìn)行量化,理清QoE—KQI—KPI之間的映射關(guān)系,從QoE出發(fā),根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行劃分,確定各種業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)應(yīng)的KQI,選取KQI所需要表征的KPI以及權(quán)重系數(shù)(根據(jù)重要性和使用率),網(wǎng)頁瀏覽所對(duì)應(yīng)的量化如圖3所示。
在QoE評(píng)估體系中各個(gè)表征KPI的獲得不來自單一的手段,而通常所采用的KQI也并不是客觀存在的,因此根據(jù)實(shí)際需要定義的業(yè)務(wù)感知項(xiàng)來確定KPI的組成部分,使得其可行并盡可能接近現(xiàn)實(shí)[5]。目前主流的方法主要有兩類:
1)信令采集統(tǒng)計(jì)
通過采集網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際發(fā)生的信令,獲得基于信令統(tǒng)計(jì)的表征KPI指標(biāo),例如彩信發(fā)送成功率等。由于這種方
圖3 網(wǎng)頁瀏覽量示意圖
式比較能反映用戶實(shí)際的感知情況,所以正越來越成為用戶感知QoE測(cè)量方式的流行趨勢(shì)。
2)網(wǎng)管統(tǒng)計(jì)
網(wǎng)管指標(biāo)來自于全網(wǎng)24×7的數(shù)據(jù),因此數(shù)據(jù)非常的全面詳細(xì),而且能夠彌補(bǔ)信令采集的不足,是個(gè)經(jīng)濟(jì)合適的方案。
這兩種測(cè)量方式的綜合使用能互補(bǔ)各自的弱點(diǎn),因此基本能測(cè)量各種影響終端用戶感知的因素。這兩種數(shù)據(jù)源都含有一定的QoE元素,重要的是通過對(duì)自身情況的分析,得到一個(gè)合適的平衡。
定義分為兩步,定義KPI指標(biāo)項(xiàng)以及最終的感知項(xiàng)定義。
將信令采集基礎(chǔ)指標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試指標(biāo)、定義KPI指標(biāo)項(xiàng)以及最終的定義感知項(xiàng)分別存儲(chǔ)在表T_STAT_SENSE_INDICATORS、T_STAT_SNESE_TEST_INDICATORS、T_STAT_SENSE_KPI和 T_STAT_SENSE_DEF中,其中信令采集基礎(chǔ)指標(biāo)表和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試指標(biāo)表有對(duì)應(yīng)指標(biāo)的CDR表名/詳細(xì)信息表名和字段,方便在存儲(chǔ)過程中的數(shù)據(jù)查詢計(jì)算。通過 Ext提供的 Ext.tree.DWRTreeLoader類將KPI基礎(chǔ)指標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等數(shù)據(jù)生成KPI動(dòng)態(tài)遍歷指標(biāo)樹,選取需要表征KPI對(duì)應(yīng)的子節(jié)點(diǎn),定義對(duì)應(yīng)指標(biāo)合適的優(yōu)秀、合格和客戶容忍值保存在T_STAT_SENSE_KPI表中。
將KPI值換算為百分制,具體的計(jì)算公式為
式中:KPI為換算后的百分制對(duì)應(yīng)的得分;E,Q,T分別為定義的優(yōu)秀值、合格值和客戶能容忍的值;Xreal為KPI測(cè)量值。
最后定義感知項(xiàng),同樣取表T_STAT_SENSE_KPI的指標(biāo)生成指標(biāo)樹,選取所需QoE元素經(jīng)過加權(quán)運(yùn)算后生成QoE計(jì)算公式,取合適的優(yōu)良中差值作為QoE最終感知結(jié)果參照值。
式中:N為KQI個(gè)數(shù),Wi為對(duì)應(yīng)KQIi權(quán)重,n為KPI個(gè)數(shù),wi為對(duì)應(yīng)KPIi權(quán)重。
具體的感知結(jié)果SENSE為
式中:E,W和C為定義的感知值,E>W(wǎng) >C或者E<W <C,視具體情況而定。1,2,3,4分別代表優(yōu)良中差最終的評(píng)估結(jié)果。
效果如圖4所示。
圖4 業(yè)務(wù)感知定義界面(截圖)
考慮到現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)量非常大,在此通常采用ORACAL作為數(shù)據(jù)庫(kù),選取時(shí)間粒度為1 h,通過數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)度任務(wù)機(jī)制,每隔1 h對(duì)此存儲(chǔ)過程運(yùn)行一次,定時(shí)器設(shè)置參數(shù):
Interval= > TRUNC(sysdate,’mi’)+1/(24)
部分參考代碼如下:
'insert into T_STAT_SENSE(
ID,TIMEX,SENSE,KPI,KPIVALUE,IMSI,ACCESSTYPE
)
//將數(shù)據(jù)插入表T_STAT_SENSE中
select?||to_char(sysdate,'yyyymmddhh24miss')||?||EXCEPTID.NEXTVAL,?||to_char(currentTime,
'yyyy-MM -dd hh24:mi:ss')||?,
//插入對(duì)應(yīng)字段的數(shù)據(jù)
(case
when d.kpivalue > ='||E||'then 1
when d.kpivalue > ='||E||'and d.kpivalue < '||W||'then 2
when d.kpivalue > ='||W||'and d.kpivalue < '||C||'then 3
when d.kpivalue < ='||C||'then 4
end)as sense,
//根據(jù)kpivalue來判斷感知結(jié)果
?||DEF_ID||?,d.kpivalue as kpivalue,d.imsi as imsi,d.AN_type from(select imsi as IMSI,'||replaceformla||'as kpivalue,AN_TYPE
from('||sqlstr1||')group by imsi,AN_TYPE
)d';
這里,DEF_ID是感知項(xiàng)的ID,它由系統(tǒng)時(shí)間和數(shù)據(jù)庫(kù)序列號(hào)發(fā)生器拼接,replaceformla是對(duì)公式進(jìn)行處理后得到的值,sqlstr1對(duì)不同指標(biāo)表的聯(lián)合查詢語句。
值得注意的是,由于這里是對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行評(píng)估,從而在實(shí)際的現(xiàn)網(wǎng)中每小時(shí)生成有數(shù)十萬甚至百萬的海量數(shù)據(jù),因此建議對(duì)T_STAT_SENSE進(jìn)行按天分表,以提高在后續(xù)查詢和鉆取環(huán)節(jié)中的效率。
感知結(jié)果的查詢共有兩個(gè)部分組成,全網(wǎng)用戶感知結(jié)果分布和某一個(gè)感知結(jié)果的深度鉆取。全網(wǎng)用戶感知結(jié)果分布在一時(shí)間段內(nèi),以選定周期(1小時(shí)/1天/1周/1月)為時(shí)間粒度,獲得用戶感知優(yōu)良中差這4個(gè)感知狀態(tài)用戶數(shù)的分布情況以及在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的感知規(guī)律曲線。同樣,在數(shù)據(jù)的深度鉆取時(shí),選取按查看用戶和接入網(wǎng)等方式進(jìn)行鉆取,從不同角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘。
利用FusionCharts插件實(shí)現(xiàn)圖形直觀、動(dòng)態(tài)顯示。服務(wù)器端選用Tomcat6.0作為Web組件的容器,選用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)了XML文件的動(dòng)態(tài)生成,能夠快速進(jìn)行感知項(xiàng)定義查詢,感知結(jié)果查詢與鉆取等服務(wù),具體實(shí)現(xiàn)效果如圖5所示。
當(dāng)點(diǎn)擊網(wǎng)格部分的數(shù)據(jù),通過內(nèi)部的邏輯連接,跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的頁面并對(duì)數(shù)據(jù)按照不同的方式進(jìn)行鉆取。
圖5 業(yè)務(wù)感知查詢界面(截圖)
通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,充分證明了用戶感知度新型評(píng)估體系的真實(shí)性和可行性,同時(shí)驗(yàn)證了在SSH框架下對(duì)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、持久層開發(fā)方案的正確性。這種評(píng)估體系直觀、靈活,并實(shí)時(shí)反映被測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。但對(duì)QoE的量化與權(quán)重精確化等還需進(jìn)一步深入研究。
[1]移動(dòng)端到端用戶感知評(píng)估體系建立與優(yōu)化[EB/OL].[2012-06-20].http://www.mscbsc.com/bbs/thread-318016-1-1.html.
[2]馮國(guó)玲,徐旭東.用戶感知評(píng)估體系的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河北工業(yè)科技,2009(3):190-192.
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[5]張文.基于用戶體驗(yàn)質(zhì)量設(shè)計(jì)分組網(wǎng)絡(luò)QoS機(jī)制[J].現(xiàn)代電信科技,2004(9):34-36.