CN105357691A - Lte无线网络用户感知监测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种LTE无线网络用户感知监测方法,包括:步骤S1,根据数据业务类型设定多项QoE指标,其中,每个QoE指标映射到一项或多项KQI指标,每个KQI指标映射到一项或多项KPI指标,QoE指标和KQI指标之间为第一映射关系,KQI指标和KPI指标之间为第二映射关系;步骤S2,根据每个KPI指标的容忍区间,根据现网KPI数据指标实际测量值来评估单项KPI指标的分值;步骤S3,基于步骤S1中的第二映射关系以及步骤S2中的单项KPI指标的分值,计算单项KQI指标的分值;基于步骤S1中的第一映射关系和单项KQI指标的分值,计算得到业务QoE初始量化评分。本发明还提供一种对应的系统。本发明提出一种新的用户感知监测方法和系统。

Description

LTE无线网络用户感知监测方法和系统
技术领域
本发明涉及网络用户感知检测技术,更具体地,涉及LTE无线网络用户感知监测方法和系统。
背景技术
LTE(长期演进,LongTermEvolution))现处在网络大规模建设期,作为网络质量评估的重要手段,KPI(关键性能指标,KeyPerformanceIndicator)目前仍然是运营商关注的重要指标。然而,4G用户对于大带宽实时数据业务的诉求很高,而且移动互联网应用的特征有很大的差异化,不同的应用对于网络的需求也有所不同。在各运营商4G网络的未来覆盖、业务内容和资费水平趋近相同的情况下,保证用户随时随地获得高质量的业务应用感知,成为运营商吸引用户、扩大市场占有率、提升ARPU值(每用户平均收入,ARPU-AverageRevenuePerUser)的关键因素。目前,在TMFGB923相关标准及现有移动通信网络用户感知评估技术中,虽然公开了用户感知评价方法,即通过QoE(QualityofExperience,体验质量)与KQI(KeyQualityIndicator,关键质量指标)和KPI的层级映射关系,来确定用户满意度感知评价。但是没有明确选择哪些指标参数(尤其是LTE移动通信系统)。其次,目前虽然已经提供用于评估QoE的模型,但是业务对象主要是语音业务和数据业务,没有考虑不同的细分数据业务的感知需求差异。再次,目前QoE感知评价结果主要依赖QoE-KQI-KPI关系模型设定的关键指标项与评分算法,缺乏与用户主观感知体验的对比研判,从而使得评价出的用户感知可信度较差。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷,本发明要解决的技术问题包括:
(1)立足LTE用户的业务体验,建立业务质量体验QoE(QualtyofExperience)评估模型与评估方法,使用户在使用不同数据业务时的感知可测量、可评估;
(2)根据业务发展,智能优化QoE评估结果,从而不断适应用户体验,达到最佳效果;
(3)同步设计一个集实用性、综合性、直观性于一体的监测、分析系统,实现从用户感知的角度评估和掌控LTE全网运行质量,找出网络业务质量的短木板,明确指导优化维护工作,改善网络用户感知;
(4)自动监测用户感知水平,实现感知度下降或不符预期的提前预警,提前预防,进而降低网络用户投诉。
为此,本发明提供了一种LTE无线网络用户感知监测方法,包括:
步骤S1,根据数据业务类型设定一项或多项QoE指标,其中,每个QoE指标映射到一项或多项KQI指标,每个KQI指标映射到一项或多项KPI指标,QoE指标和KQI指标之间为第一映射关系,KQI指标和KPI指标之间为第二映射关系;
步骤S2,根据每个KPI指标的容忍区间,根据现网KPI数据指标实际测量值来评估单项KPI指标的分值;
步骤S3,基于步骤S1中的第二映射关系以及步骤S2中的单项KPI指标的分值,计算单项KQI指标的分值;基于步骤S1中的第一映射关系和单项KQI指标的分值,计算得到业务QoE初始量化评分。
本发明还提供了一种LTE无线网络用户感知监测系统,包括:
指标设定单元,所述指标设定单元根据数据业务类型设定一项或多项QoE指标,其中,每个QoE指标映射到一项或多项KQI指标,每个KQI指标映射到一项或多项KPI指标,QoE指标和KQI指标之间为第一映射关系,KQI指标和KPI指标之间为第二映射关系;
KPI指标评估单元,所述KPI指标评估单元根据每个KPI指标的容忍区间,根据现网KPI数据指标实际测量值来评估单项KPI指标的分值;
KQI指标评估单元,所述KQI指标评估单元基于第二映射关系以及单项KPI指标的分值,计算单项KQI指标的分值;
QoE指标评估单元,其基于所述第一映射关系和单项KQI指标的分值,计算得到业务QoE初始量化评分。
本发明具有如下有益效果:
a)LTE全网QoE实时监控
通过QoE实时监控功能,维护人员能轻松获取网络中QoE实时评估情况,变被动投诉分析,为主动监测分析,及时发现用户感知变差的情况。
b)智能化紧贴实际感知
能够根据网络业务或用户行为发生的变化,自我修正选择最贴近实际感知体验的QoE评估算法,从而不断适应用户体验,达到最佳效果。
c)业务感知精细化评估
可以针对多种业务的多种感知属性进行端到端的评估,实现全程全网质量监控。
d)实时告警推送
当某业务用户感知发生恶化,可实时生成告警并发送邮件、短信到相关维护人员,以便及时处理和优化。
附图说明
图1为现有技术的基于用户感知的网络质量评估体系的示意图。
图2为本发明的方法的第一实施方式的流程图。
图3为图2所示方法的二级QoE的映射原理图。
图4为图2所示方法的QoE-KQI的映射原理图。
图5为图2所示方法的KQI-KPI的映射原理图。
图6为本发明的方法的第二实施方式的流程图。
图7为本发明的方法中的拟合方法的流程图。
图8为本发明的方法的拟合方法的原理图。
图9为本发明的系统的一个实施方式的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述,但不作为对本发明的限定。
第一实施方式
如图2所示,本发明的LTE无线网络用户感知监测方法包括:
在步骤S1,根据数据业务类型设定QoE指标,根据QoE指标来设定KQI指标,根据KQI指标来设定KPI指标,QoE指标和KQI指标之间具有第一映射关系,KQI指标和KPI指标之间具有第二映射关系。
进一步,QoE指标、KQI指标和KPI指标均包括多项分解指标,每一项分解指标具有权重。
QoE指标、KQI指标和KPI指标之间的映射关系模型如图3-5所示。用户感知的主要问题可以作为QoE指标。通过合理的映射和分析,同时考虑指标的可获取性,选取关键的业务性能KQI指标来表征这些QoE指标。进一步,这些KQI指标可以通过网络性能KPI指标来表征。
本发明的关键点是将不同业务(一级QoE)在多个方面(二级QoE)设置哪些KQI指标以及哪些KPI指标。进而,通过KPI指标就可以计算出QoE。
具体而言,QoE指标可以根据业务类型来设定,不同的数据业务类型,用户体验需求QoE指标不同。如图3所示,本发明的第一实施方式中,将QoE分成两级,第一级是业务划分,业务划分包括视频、web浏览、即时消息、文件下载等。第一级业务的满意度评价QoE可以映射为第二级满意度体验QoE。第二级满意度体验QoE包括四种:可接入性、及时性、可持续性和内容质量。
业务性能KQI指标可以根据QoE指标来设定。图4显示了基于图3所示的实施方式的QoE指标-KQI的一种映射关系。如图4所示,满意度体验QoE指标可映射为多个KQI指标:网络覆盖率、连接成功率、业务接入时延、业务下载时延、业务下载成功率、业务使用成功率、下载平均速率、资源下载完整率。其中,“可接入性”映射为4个KQI指标:网络覆盖率、连接成功率、业务下载成功率、业务使用成功率。“及时性”映射为2个KQI指标:业务接入时延、业务下载时延。“可持续性”映射为2个KQI指标:下载平均速率、资源下载完整率。“内容质量”映射为1个KQI指标:资源下载完整率。
每一个业务性能KQI指标可以映射为多个网络性能KPI指标。图5显示了基于图4所示的实施方式的KQI-KPI指标的一种映射关系,可以从4个方面去确定网络性能KPI指标,分别为用户终端、无线/核心网、应用服务器和传输。
表1-3示出了一个具体示例中QoE指标、KQI指标和KPI指标,以及他们之间的映射关系。
表1给出了不同数据业务而划分的满意度体验QoE的一个实例。
表1QoE指标设定表
根据以上不同的用户体验需求,将其翻译为可通过测量或统计得到的性能KQI,初步建立QoE和KQI之间的映射关系如表2。
表2QoE指标-KQI映射关系表
由KQI向下,继续挖掘与其关联的端到端网络关键性能指标,建立KQI指标-KPI指标的映射关系。表1-2显示了各种业务类型的,为了更进一步进行映射,下面表3给出了以web浏览业务为例的KQI-KPI映射关系。
表3KQI指标-KPI映射关系表
在表3所示的示例中,设定了每一个KPI分解指标占的权重,所述权重是初始的,可以在实际监测过程中调整(调整方法在下文中详述)。
再参照图2,在步骤S2中,根据每个KPI指标的容忍区间,根据现网KPI数据指标实际测量值来评估单项KPI指标的分值。
具体地,对单项KPI评估公式,先确定每个指标的容忍区间,假设为【a,b】,再通过如下函数来评估单项KPI指标。
上式Bi表示每项KPI的百分制评估值,x表示KPI的实际测量值。
再参照图2,在步骤S3中,基于步骤S1中的第一映射关系和第二映射关系,以及步骤S2中的KPI指标分值,来计算QoE指标分值。
QoE与具体的业务相关联,不同业务对应的KQI指标不相同,且因质量体验而有不同的权重,比值越高,影响越大,最终使每个KQI都能根据其实际影响反映到QoE的最终得分。
这里给出一组指标矩阵,用以对QoE进行计算。对每个确定的业务,给其各KQI设置不同的权重,用一维向量表示:
A=[a1,a2,a3…an](式1)
其中,0≤ai≤1,(i=1,2…)。
同理,对每项KQI,给其对应的各KPI设置不同权重,那么,第i个KQI对应的各KPI权重Ki和利用步骤S3中的KPI评分算法得出的评分值Bi用一维向量分别表示如下:
Ki=[ki1,ki2,ki3,…,kim],Bi=[bi1,bi2,bi3…bim](式2)
其中,0≤kij≤1,0≤bij≤100,(i=1,2…)
这样,Qi=KiBi T=[qi](i=1,2…n),得到第i项KQI评分值,各项KQI可以写成一维向量:
Q = q 1 q 2 ... q n (式3)
用式(1)矩阵乘以式(3)矩阵,其结果就是业务QoE初始量化评分。即:
QoE=A·Q
如此完成用户感知的监测。
优选地,再参照图2,本发明的方法还包括步骤S4,在步骤S4中,根据QoE的初始量化评分给出不同的级别的判定,来作为检测结果。如下表4:
表4业务QoE初始量化评分和评价表
QoE初始量化评分 QoE评价
【80,100】 优秀
【60,79】
【40,59】 一般
【20,39】 较差
【0,19】 非常差
用户对业务的实际使用情况也就是客户主观感知评分。针对各项业务,根据QoE指标项,进行用户调查QoE分值评估。例如,可以采用现场问卷调查方式,采集足够多个样本点,对QoE的指标项进行问卷调查。采用5分制的评价标准:优,评价分值5分;良,评价分值4分;中,评价分值3分;差,评价分值2分;劣,评价分值1分。统计各项QoE平均得分结果,并转换为百分制得分,以此作为网络主观客户感知水平。
第二实施方式
本实施方式对第一实施方式做进一步改进。如图6所示,除了第一实施方式的步骤S1-S4,本实施方式还包括步骤S5。
在步骤S5中,利用用户感知调查数据对QoE模型(即步骤S1-S4表示的方法)进行数据训练。模型训练的方式有两种,一种是采用拟合的方式(如夏普利值算法等)确定分项QoE权重关系。另一种是采用神经网络BackPropagation算法,修正QoE权值系数,最终使QoE预测结果与用户调查感知误差最小。图7显示了训练过程的示意图。
算法具体步骤如下:
a)输入KPI监测数据,根据初始建立的KPI-KQI-QoE模型分别计算KQI与QoE感知结果;
b)计算KQI和QoE调研数据与模型计算结果的偏差;
c)判断此偏差是否在合理范围,是否达到最大训练迭代次数,如果不在合理范围且未达到最大迭代次数,分别计算QoE层级以及KQI层级的误差,并将误差分摊至这两个层级,从而获得各层级的误差,此误差即作为修正KQI以及KPI权值的依据。
d)调整后重新返回步骤b),经过权值的不断调整,使得KQI与QoE的评估结果与实际用户感知的误差逐渐达到最小值。
图7-8显示了一个完整的用户感知检测方法的流程图和原理图。
首先,在步骤S201,采集与KQI相关的各项KPI指标,进行KQI评分。由于各网络KPI的取值范围不同,因此通过科学的制定评分原则将各KPI映射到合理的取值空间中。
在步骤S202,将各KQI的评分通过加权的方式对每个QoE指标构建初始模型,得出100分制QoE加权分值。分数越高用户感知越好,加权值的大小量化反应了各指标对用户感知的影响程度。
在步骤S203,基于客户主观感知数据库,结合实际客户体验反复训练初始模型,调整权重集,逐步得出待求集,获得QoE评分。其中,客户主观感知数据库的形成过程为:将收集分析实际客户体验,如模拟测试、问卷调查,将QoE形成平均得分结果,以此作为网络主观客户感知水平,并存储。
在步骤S204,将步骤S203得到的QoE评分与实际客户体验相比较,是否贴近实际客户体验QoE,并对QoE模型进行调教,调教方法为如上所述的拟合或神经算法,直至获取接近用户体验实际的QoE评分。
进一步,在步骤S205,将各QoE指标评分分别与预设的告警门限比对,如果超出门限,则跳转到步骤S206,选择告警触发方式,例如,感知差告警。进一步,在步骤S207中进行告警分析与处理。
第三实施方式
本发明还提出一种LTE无线网络用户感知监测系统。如图9所示,LTE无线网络用户感知监测系统包括:
指标设定单元,其根据数据业务类型设定一项或多项QoE指标,其中,每个QoE指标映射到一项或多项KQI指标,每个KQI指标映射到一项或多项KPI指标,QoE指标和KQI指标之间为第一映射关系,KQI指标和KPI指标之间为第二映射关系。
KPI指标评估单元,其根据每个KPI指标的容忍区间,根据现网KPI数据指标实际测量值来评估单项KPI指标的分值;
KQI指标评估单元,其基于所述第二映射关系以及所述单项KPI指标的分值,计算单项KQI指标的分值;
QoE指标评估单元,其基于所述第一映射关系和单项KQI指标的分值,计算得到业务QoE初始量化评分。
进一步,所述LTE无线网络用户感知监测系统还包括级别判定单元,其基于所述业务QoE初始量化评分给出不同的级别的判定,作为监测结果。
其中,指标设定单元为每项QoE指标、每项KQI指标和每项KPI指标具有权重;
其中,KPI指标评估单元对单项KPI指标进行评估时,先确定每个指标的容忍区间[a,b],再通过如下函数来计算单项KPI指标的分值Bi
上式y表示每项KPI的百分制评估结果,x表示每项KPI的实际测量值。
其中,对每项KPI指标的权重Ki和单项KPI指标的分值Bi用一维向量分别表示如下:
Ki=[ki1,ki2,ki3,…,kim],Bi=[bi1,bi2,bi3…bim]
其中,0≤kij≤1,0≤bij≤100,(i=1,2…)
KQI指标评估单元通过计算Qi=KiBi T=[qi](i=1,2…n),得到第i项KQI指标的分值,各项KQI指标的分值形成一维向量:
Q = q 1 q 2 ... q n
对每个确定的业务,每项KQI指标的权重用一维向量表示:
A=[a1,a2,a3…an]
其中,0≤ai≤1,(i=1,2…)。
QoE指标评估单元基于所述Q和所述A,用如下公式计算得到业务QoE初始量化评分:
QoE=A·Q。
所述LTE无线网络用户感知监测系统还包括数据训练单元。所述数据训练单元利用用户感知调查数据对所述LTE无线网络用户感知监测系统进行数据训练,训练方法为夏普利值算法或神经网络BackPropagation算法,具体为:
a)输入KPI监测数据,根据指标设定单元建立的KPI-KQI-QoE模型分别计算KQI与QoE感知结果;
b)计算KQI和QoE调研数据与模型计算结果的偏差;
c)判断此偏差是否在合理范围,是否达到最大训练迭代次数,如果不在合理范围且未达到最大迭代次数,分别计算QoE层级以及KQI层级的误差,并将误差分摊至这两个层级,从而获得各层级的误差,此误差即作为修正KQI以及KPI权值的依据;
d)调整后重新返回步骤b),经过权值的不断调整,使得KQI与QoE的评估结果与实际用户感知的误差逐渐达到最小值。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种LTE无线网络用户感知监测方法,其特征在于,包括:
步骤S1,根据数据业务类型设定一项或多项QoE指标,其中,每个QoE指标映射到多项KQI指标,每个KQI指标映射到一项或多项KPI指标,QoE指标和KQI指标之间为第一映射关系,KQI指标和KPI指标之间为第二映射关系;
步骤S2,根据每个KPI指标的容忍区间,根据现网KPI数据指标实际测量值来评估单项KPI指标的分值;
步骤S3,基于步骤S1中的第二映射关系以及步骤S2中的单项KPI指标的分值,计算单项KQI指标的分值;基于步骤S1中的第一映射关系和单项KQI指标的分值,计算得到业务QoE初始量化评分。
2.根据权利要求1所述的LTE无线网络用户感知监测方法,其特征在于,所述KQI指标包括:网络覆盖率、连接成功率、业务接入时延、业务下载时延、业务下载成功率、业务使用成功率、下载平均速率和资源下载完整率,针对浏览业务,所述KPI指标包括:无线接通率、E-RAB阻塞率、分组数据协议报文创建成功率、域名系统解析成功率、页面完整显示率、Attach时延、分组数据协议报文创建时长、域名系统解析时长、TCP/IP连接建立时长、APP浏览器启动时长、用户面PDCPSDU下行数据量、PDSCHPRB平均利用率、寻呼拥塞率、上行误块率和RLC重传率。
3.根据权利要求1所述的LTE无线网络用户感知监测方法,其特征在于,
在步骤S1中,每项QoE指标、每项KQI指标和每项KPI指标具有权重;
在步骤S2中,对单项KPI指标进行评估时,先确定每个指标的容忍区间[a,b],再通过如下函数来评估单项KPI指标的分值Bi
上式Bi表示每项KPI的百分制评估值,x表示每项KPI的实际测量值。
4.根据权利要求3所述的LTE无线网络用户感知监测方法,其特征在于,步骤S3包括:
1)对每项KPI指标的权重Ki和步骤S2中得到的单项KPI指标的分值Bi用一维向量分别表示如下:
Ki=[ki1,ki2,ki3,…,kim],Bi=[bi1,bi2,bi3…bim]
其中,0≤kij≤1,0≤bij≤100,(i=1,2…)
通过Qi=KiBi T=[qi](i=1,2…n),得到第i项KQI指标的分值,各项KQI指标的分值形成一维向量:
Q = q 1 q 2 ... q n
2)对每个确定的业务,每项KQI指标的权重用一维向量表示:
A=[a1,a2,a3…an]
其中,0≤ai≤1,(i=1,2…)。
3)基于步骤1)中的Q和步骤2)中的A,用如下公式计算得到业务QoE初始量化评分:
QoE=A·Q。
5.根据权利要求4所述的LTE无线网络用户感知监测方法,其特征在于,还包括:利用用户感知调查数据对步骤S1-S4中体现的QoE方法进行数据训练,具体为:
a)输入KPI监测数据,根据步骤S1建立的KPI-KQI-QoE模型分别计算KQI与QoE感知结果;
b)计算KQI和QoE调研数据与模型计算结果的偏差;
c)判断此偏差是否在合理范围,是否达到最大训练迭代次数,如果不在合理范围且未达到最大迭代次数,分别计算QoE层级以及KQI层级的误差,并将误差分摊至这两个层级,从而获得各层级的误差,此误差即作为修正KQI以及KPI权值的依据;
d)调整后重新返回步骤b),经过权值的不断调整,使得KQI与QoE的评估结果与实际用户感知的误差逐渐达到最小值。
6.一种LTE无线网络用户感知监测系统,其特征在于,包括:
指标设定单元,所述指标设定单元根据数据业务类型设定一项或多项QoE指标,其中,每个QoE指标映射到一项或多项KQI指标,每个KQI指标映射到一项或多项KPI指标,QoE指标和KQI指标之间为第一映射关系,KQI指标和KPI指标之间为第二映射关系;
KPI指标评估单元,所述KPI指标评估单元根据每个KPI指标的容忍区间,根据现网KPI数据指标实际测量值来评估单项KPI指标的分值;
KQI指标评估单元,所述KQI指标评估单元基于第二映射关系以及单项KPI指标的分值,计算单项KQI指标的分值;
QoE指标评估单元,其基于所述第一映射关系和单项KQI指标的分值,计算得到业务QoE初始量化评分。
7.根据权利要求6所述的LTE无线网络用户感知监测系统,其特征在于,所述KQI指标包括:网络覆盖率、连接成功率、业务接入时延、业务下载时延、业务下载成功率、业务使用成功率、下载平均速率和资源下载完整率,针对浏览业务,所述KPI指标包括:无线接通率、E-RAB阻塞率、分组数据协议报文创建成功率、域名系统解析成功率、页面完整显示率、Attach时延、分组数据协议报文创建时长、域名系统解析时长、TCP/IP连接建立时长、APP浏览器启动时长、用户面PDCPSDU下行数据量、PDSCHPRB平均利用率、寻呼拥塞率、上行误块率和RLC重传率。
8.根据权利要求6所述的LTE无线网络用户感知监测系统,其特征在于,
指标设定单元为每项QoE指标、每项KQI指标和每项KPI指标具有权重;
KPI指标评估单元对单项KPI指标进行评估时,先确定每个指标的容忍区间[a,b],再通过如下函数来计算单项KPI指标的分值Bi
上式Bi表示每项KPI的百分制评估值,x表示每项KPI的实际测量值。
9.根据权利要求8所述的LTE无线网络用户感知监测系统,其特征在于,
对每项KPI指标的权重Ki和步骤S2中得到的单项KPI指标的分值Bi用一维向量分别表示如下:
Ki=[ki1,ki2,ki3,…,kim],Bi=[bi1,bi2,bi3…bim]
其中,0≤kij≤1,0≤bij≤100,(i=1,2…)
KQI指标评估单元通过Qi=KiBi T=[qi](i=1,2…n),得到第i项KQI指标的分值,各项KQI指标的分值形成一维向量:
Q = q 1 q 2 ... q n
对每个确定的业务,每项KQI指标的权重用一维向量表示:
A=[a1,a2,a3…an]
其中,0≤ai≤1,(i=1,2…)。
QoE指标评估单元基于所述Q和所述A,用如下公式计算得到业务QoE初始量化评分:
QoE=A·Q。
10.根据权利要求9所述的LTE无线网络用户感知监测系统,其特征在于,还包括数据训练单元。所述数据训练单元利用用户感知调查数据对所述LTE无线网络用户感知监测系统进行数据训练,训练方法为夏普利值算法或神经网络BackPropagation算法,具体为:
a)输入KPI监测数据,根据指标设定单元建立的KPI-KQI-QoE模型分别计算KQI与QoE感知结果;
b)计算KQI和QoE调研数据与模型计算结果的偏差;
c)判断此偏差是否在合理范围,是否达到最大训练迭代次数,如果不在合理范围且未达到最大迭代次数,分别计算QoE层级以及KQI层级的误差,并将误差分摊至这两个层级,从而获得各层级的误差,此误差即作为修正KQI以及KPI权值的依据;
d)调整后重新返回步骤b),经过权值的不断调整,使得KQI与QoE的评估结果与实际用户感知的误差逐渐达到最小值。
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