【4G優(yōu)化】嘉興：4G用戶瀏覽業(yè)務(wù)時延感知分析.docx (1.69 MB)
1.
概述
1.1
背景
隨著4G
移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)指標(biāo)評價體系也將成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的重要環(huán)節(jié)。中國電信集團(tuán)公司根據(jù)移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)主要業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，建立了移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知的評價體系，通過移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知測試APP
從用戶終端側(cè)采集業(yè)務(wù)感知相關(guān)信息，統(tǒng)一上傳到服務(wù)器，匯總分析后得出各區(qū)域的用戶感知指標(biāo)。該APP
在終端后臺自動運(yùn)行，只要用戶使用瀏覽器打開相關(guān)網(wǎng)頁或者使用相關(guān)視頻APP
，后臺會自動采集指標(biāo)，上傳至服務(wù)器。
當(dāng)前3G/4G
業(yè)務(wù)主要包括瀏覽類業(yè)務(wù)和視頻類業(yè)務(wù)兩個大類，其中考評網(wǎng)頁瀏覽類業(yè)務(wù)的主要KQI
指標(biāo)為網(wǎng)頁首包時延和頁面打開時延，而視頻類業(yè)務(wù)的主要KQI
指標(biāo)為視頻下載速率。
本文結(jié)合用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)流程和用戶感知測試記錄，對嘉興電信4G
用戶瀏覽類業(yè)務(wù)端到端感知進(jìn)行分析，評估網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點(diǎn)對用戶感知影響的權(quán)重大小。
1.2
指標(biāo)解釋
1)
網(wǎng)頁首包時延
用戶發(fā)起瀏覽請求到收到目標(biāo)服務(wù)器響應(yīng)第一個http 200 ok
報文之間所經(jīng)歷的時長，單位為ms
。
2)
頁面打開時延
用戶發(fā)起瀏覽請求到終端向服務(wù)器端發(fā)送[FIN.ACk]
消息之間所經(jīng)歷的時長，單位為ms
。頁面打開時延反映了用戶從訪問開始到首頁下載完成需要的時間。
3)
質(zhì)差判定門限
由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及組網(wǎng)原理的差異，對3G
和4G
分別設(shè)定質(zhì)差門限，其中3G
的首包時延質(zhì)差門限為800ms
，頁面打開時延質(zhì)差門限為3000ms
，4G
的首包時延質(zhì)差門限為500ms
，頁面打開時延質(zhì)差門限為1500ms
。
1.3
瀏覽業(yè)務(wù)時延說明
如下圖所示，按照網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)縱向時延分為以下幾段：
1)
無線接入時延。此階段，UE收到上層瀏覽業(yè)務(wù)請求，完成空口隨機(jī)接入和RRC
連接建立，并發(fā)起SERVICE REQUEST請求完成相關(guān)承載建立的過程。
2)
DNS
查詢時延。DNS查詢時延是UE瀏覽器客戶端向DNS服務(wù)器查詢目的域名的IP地址過程引入的時延。由于客戶端在獲取一次DNS查詢結(jié)果后，會將此結(jié)果緩存，直到查詢結(jié)果老化時間到，才會再次發(fā)起DNS查詢。這就意味著DNS查詢不是每次網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)必須經(jīng)歷的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。
3)
TCP握手時延。在獲取服務(wù)器IP地址后，客戶端即發(fā)起對應(yīng)IP的TCP鏈接建立請求，與服務(wù)器側(cè)交互，完成TCP鏈接建立。
4)
GET-ACK
時延。GET-ACK時延是指從客戶端發(fā)起第一個GET請求，獲取瀏覽網(wǎng)頁對應(yīng)的html
文件到收到服務(wù)器針對該TCP報文的TCP ACK的時延。
5)
SP處理時延（終端側(cè)）。SP處理時延（終端側(cè)）是指從客戶端收到GET請求報文的TCP ACK到收到服務(wù)器下發(fā)的首個業(yè)務(wù)包的時延。
6)
主頁下載時延。主頁下載時延指的是客戶端收到服務(wù)器下發(fā)的首個業(yè)務(wù)包到收到服務(wù)器下發(fā)的最后一個業(yè)務(wù)包的時延。
集團(tuán)感知測試平臺提供的測試詳單一共包含4個有效的基礎(chǔ)時延，分別是DnsDelay（Dns時延）、ConnDelay（連接時延）、ReqDelay（請求時延）以及RspDelay（響應(yīng)時延）。
其中DnsDelay包含以上分段時延中的無線接入時延，ConnDelay對應(yīng)TCP握手時延，ReqDelay包含GET-ACK
時延和SP處理時延（終端側(cè)），RspDelay對應(yīng)主頁下載時延。
集團(tuán)公司評價指標(biāo)中：
網(wǎng)頁首包時延=
DnsDelay+ ConnDelay+ ReqDelay
頁面打開時延=
DnsDelay+ ConnDelay+ ReqDelay+RspDelay
2.
時延感知多緯度分析
由于頁面瀏覽感知涉及到終端、無線網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)站服務(wù)器及中間的傳輸網(wǎng)元，各個環(huán)節(jié)的性能都會對用戶的時延感知造成影響，因此通過用戶感知測試的詳細(xì)記錄對用戶的時延感知開展多緯度分析。包括用戶終端廠家、終端性能、無線覆蓋、網(wǎng)站服務(wù)器、頁面大小等相關(guān)因素。
2.1 4G瀏覽業(yè)務(wù)感知現(xiàn)狀分析
從各地市4G瀏覽業(yè)務(wù)感知時延對比看，嘉興電信的平均頁面首包時延和平均頁面打開時延均在全省排名靠前，用戶感知相對。
2.2
終端相關(guān)性分析
1)
終端型號
按照全網(wǎng)終端型號進(jìn)行會聚，取累計測試次數(shù)1000次以上的終端為有效終端。通過不同終端的時延對比發(fā)現(xiàn)，紅米3、小米4S、iphone5、iphone6以及三星G920等幾款終端的時延感知較好，而OPPO的幾款手機(jī)，華為榮耀4a的時延感知較差。不過，由于目前感知測試系統(tǒng)的終端安裝普及率不高，抽取的樣本空間有限，而時延感知受許多因素影響，終端排序的結(jié)果并不能嚴(yán)格反映終端對瀏覽業(yè)務(wù)的處理時延情況。
2)
終端資源利用率
按全網(wǎng)終端的RAM利用率、CPU利用率情況進(jìn)行會聚，發(fā)現(xiàn)隨著RAM和CPU利用率的上升，4G瀏覽業(yè)務(wù)的感知時延總體上變化不明顯。而在終端RAM和CPU利用率極低的情況下，瀏覽業(yè)務(wù)的感知時延缺異常高，懷疑與終端開啟了某種資源節(jié)�。ㄈ缡‰姡┠Ｊ接嘘P(guān)。
2.3
無線覆蓋相關(guān)性分析
按照全網(wǎng)終端開展瀏覽業(yè)務(wù)時的無線信號強(qiáng)度和質(zhì)量進(jìn)行會聚，發(fā)現(xiàn)瀏覽業(yè)務(wù)感知時延與無線信號強(qiáng)度呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。其中,RSRP為LTE RS信號絕對強(qiáng)度，LTE SINR為LTE RS功率的信噪比。
RSRP>-70dbm時，頁面打開時延幾乎不受RSRP強(qiáng)度變化影響；當(dāng)RSRP位于-110dbm到-70db區(qū)間時，頁面打開時延與RSRP強(qiáng)度呈線性變化,RSRP每下降10dbm，頁面打開時延增加5ms；而-110dbm為曲線拐點(diǎn)，當(dāng)RSRP<-110dbm時，頁面打開時延隨RSRP下降而劇烈抬升。
SINR>20db時，頁面打開時延幾乎不受SINR變化影響，當(dāng)SINR位于0到20db區(qū)間時，頁面打開時延與SINR呈線性變化，頁面打開時延隨SINR下降而緩慢增加；當(dāng)SINR<0時，頁面打開時延隨SINR下降而劇烈抬升。
分別對全網(wǎng)的質(zhì)差采樣和非質(zhì)差采樣，統(tǒng)計RSRP分布區(qū)間占比。在所有的質(zhì)差采樣中，RSRP小于-110的占比為23%；而在所有的非質(zhì)差采樣中，RSRP小于-110的占比為12%。質(zhì)差采樣中，-110以下的占比明顯高于非質(zhì)差采樣，說明無線信號強(qiáng)度RSRP與感知時延有較強(qiáng)的相關(guān)性，但是，質(zhì)差采樣中RSRP小于-110的比例比非質(zhì)差采樣僅僅高出11%，可以充分說明無線信號覆蓋不是造成質(zhì)差的主要因素。
2.4
頁面大小相關(guān)性分析
按照4G瀏覽業(yè)務(wù)的頁面大小進(jìn)行會聚，發(fā)現(xiàn)頁面打開時延與頁面大小呈線性關(guān)系，頁面大小越大，頁面打開時延越大。
2.5
網(wǎng)站服務(wù)器相關(guān)性分析
按照4G瀏覽業(yè)務(wù)的網(wǎng)站服務(wù)器進(jìn)行會聚，發(fā)現(xiàn)不同的網(wǎng)站的頁面打開時延相差較大，其中鳳凰、人民、Apple三個網(wǎng)站的頁面打開時延較短，而百度、微博、淘寶等三個網(wǎng)站的頁面打開時間較長。由于路由、帶寬的差異導(dǎo)致各個網(wǎng)站服務(wù)器的頁面打開時延相差較大。另外，由于各個網(wǎng)站頁面大小存在差異，也會對頁面打開時延造成一定的影響。
2.6
無線設(shè)備廠家相關(guān)性分析
目前浙江省內(nèi)4G無線設(shè)備主要有華為、中興和貝爾以及烽火4個廠家，其中烽火占比較少，主要為TDD設(shè)備。因此，按照4G瀏覽業(yè)務(wù)的無線設(shè)備廠家進(jìn)行會聚，對比各無線設(shè)備廠家間的頁面時延差異。
廠家
| 測試次數(shù)
| 頁面打開時延
| 頁面首包時延
| RSRP均值
| sinr均值
| 頁面大小
|
華為
| 1099873 | 743.31 | 353.74 | -94.09 | 14.06 | 122660.32 |
中興
| 630285 | 823.61 | 409.20 | -94.49 | 13.83 | 122422.02 |
貝爾
| 231242 | 913.02 | 426.27 | -93.29 | 14.53 | 124591.42 |
烽火或其他
| 8901 | 894.40 | 434.24 | -96.41 | 13.22 | 128716.64 |
由于烽火設(shè)備目前數(shù)量較少，采樣樣本少。RSRP和SINR均大幅低于其他三個設(shè)備廠家，因此作無效處理。對比華為、中興和貝爾三個無線設(shè)備廠家看，三家的樣本空間均較大。從RSRP和SINR看，三家的無線信號覆蓋情況基本相當(dāng)；從頁面大小看，三家的瀏覽用戶的頁面大小也一致；從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看，三家設(shè)備的上聯(lián)網(wǎng)元均為池資源，對三家設(shè)備沒有差異性。因此，三家設(shè)備廠家的頁面首包時延和頁面打開時延的差異就是各廠家的處理性能差異。
從時延對比看，華為最優(yōu)，中興其次，貝爾時延最大。其中華為的頁面打開時延與中興相差80ms，與貝爾相差170ms，在整個頁面打開時延中占比較大。因此可以判斷，無線設(shè)備廠家的設(shè)備性能、調(diào)度算法等因素都會對頁面時延造成影響，尤其現(xiàn)階段中興和貝爾尚有較大改善空間。
2.7
頁面打開時延綜合分析
對頁面打開時延分區(qū)間對比分析，分別對比各區(qū)間的各項性能指標(biāo)，以及各段的時延對比情況。
頁面打開時延范圍(ms) | 頁面打開平均時延（ms）
| 測試次數(shù)
| 首包時延（ms）
| RSRP均值（dbm）
| sinr均值（db）
| 頁面大�。╞it）
|
<400 | 277.35 | 737060 | 172.02 | -91.82 | 11.32 | 66514.27 |
400-1000 | 652.43 | 1560765 | 332.44 | -93.54 | 11.73 | 141836.16 |
1000-1500 | 1194.58 | 350400 | 481.71 | -95.38 | 11.61 | 190385.94 |
1500-3000 | 1948.57 | 156806 | 718.16 | -95.89 | 10.67 | 198437.93 |
>3000 | 4791.86 | 13141 | 3560.42 | -97.82 | 8.45 | 153189.27 |
按照頁面打開時延范圍分段對比看，隨著頁面打開時延的不斷增大，頁面大小不斷增大，無線信號覆蓋強(qiáng)度不斷下降。因此可以得出結(jié)論，頁面打開時延應(yīng)該是受到頁面大小、無線信號覆蓋強(qiáng)度等因素綜合影響造成的。
從時延各區(qū)間分段對比看，隨著頁面打開時間的增大，DNS時延和TCP連接建立時延變化幅度較小，在頁面打開時延較長的區(qū)間中(1000ms以上）占比相對較少，而SP處理時延和頁面下載時延變化幅度較大，在頁面打開時延較長的區(qū)間中（1000ms以上）占比相對較多。因此可以判定影響頁面打開時延的主要因素未SP處理時延和頁面下載時延。
2.8
質(zhì)差TOP用戶分析
篩選嘉興本地網(wǎng)當(dāng)月有效測試次數(shù)10次以上，且平均頁面打開時延為1200ms以上的用戶，列為4G瀏覽業(yè)務(wù)感知TOP用戶。對于這部分用戶，后期需要重點(diǎn)關(guān)注分析，必要時進(jìn)行回訪確認(rèn)用戶上網(wǎng)方式是否不當(dāng)，或是用戶所在區(qū)域的無線信號情況是否正常，網(wǎng)元運(yùn)行狀況是否良好，提前預(yù)警用戶投訴，保證用戶感知良好。
2.9
質(zhì)差TOP小區(qū)分析
按照集團(tuán)公司計算小區(qū)感知優(yōu)良率的方法，計算全網(wǎng)4G有效小區(qū)的感知優(yōu)良率，并篩選全網(wǎng)小區(qū)級感知優(yōu)良率在85%以下的小區(qū)，列為質(zhì)差TOP小區(qū)。
從地理分布上看，嘉興的質(zhì)差小區(qū)分布于全本地網(wǎng)的各個區(qū)域，由于采樣點(diǎn)數(shù)量較多，所以從區(qū)間分布看，質(zhì)差小區(qū)仍多集中于各城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)。后期需結(jié)合質(zhì)差小區(qū)清單，分析質(zhì)差小區(qū)周邊環(huán)境的覆蓋情況、硬件設(shè)備告警、以及相關(guān)參數(shù)配置情況，有效提升此類質(zhì)差小區(qū)的用戶瀏覽業(yè)務(wù)感知。
3.
總結(jié)
4G業(yè)務(wù)瀏覽時延感知是一個端到端的體驗過程，從終端到服務(wù)器的各個環(huán)節(jié)都會用戶感知產(chǎn)生影響。本文主要通過對感知APP采集的感知詳細(xì)記錄信息進(jìn)行多緯度分析，總結(jié)各個因素對時延感知影響的比重大小。
1)
不同的終端型號對于瀏覽業(yè)務(wù)的時延感知影響較大，在采樣空間足夠的情況下，對于一些時延明顯偏大的終端型號，可以提交終端廠家進(jìn)行研究改進(jìn)；
2)
在一般情況下，CPU利用率和RAM利用率在10%-90%的區(qū)間范圍內(nèi)變化時，對于瀏覽業(yè)務(wù)的時延感知并不明顯。
3)
4G無線信號強(qiáng)度和質(zhì)量對時延感知有較明顯的影響，其中RSRP影響時延感知的拐點(diǎn)為-110dbm，而SINR影響時延感知的拐點(diǎn)為0db，因此就無線覆蓋方面的工作方向來說，主要為努力提升RSRP -110dbm和SINR 3db以下的區(qū)域覆蓋。但是，就全網(wǎng)對于時延感知的影響因素來說，無線信號情況的影響程度有限。
4)
除無線信號差異外，無線設(shè)備廠家的設(shè)備性能、調(diào)度算法等都會對時延感知造成明顯的影響，需積極探索無線覆蓋以外的設(shè)備性能改進(jìn)，參數(shù)優(yōu)化，以改善時延感知。
5)
頁面打開時延和頁面大小呈正相關(guān)性，且由于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)路由差別、帶寬配置差別，不同的網(wǎng)站服務(wù)器間的時延差異比較大。
從全省各本地網(wǎng)的感知時延遲指標(biāo)看，嘉興排名暫時靠前。從無線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與優(yōu)化的角度出發(fā)，可以通過改善覆蓋，改進(jìn)設(shè)備性能，優(yōu)化調(diào)度及其他相關(guān)參數(shù)的方式提升瀏覽感知優(yōu)良指標(biāo)。但是由于感知詳細(xì)記錄的字段有限，因此分析的內(nèi)容具有一定的局限性，某些具體的中間環(huán)節(jié)尚不能做詳細(xì)分析，需要通過其他一些網(wǎng)絡(luò)工具如wireshark等進(jìn)行精確定位。
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