淺析移動通信網(wǎng)絡(luò)中的QoE

1、前言

很多2G移動網(wǎng)絡(luò)用戶提到3G，都會有共同的問題：與2G相比，3G的優(yōu)勢到底在哪里，3G時代到底帶來了什么?簡單的回答就是3G將極大地影響用戶的生活方式和工作習(xí)慣，將帶來一個真正的體驗經(jīng)濟(jì)時代。3G用戶將越來越熱衷于參與性強(qiáng)、互動性好、有吸引力的各類業(yè)務(wù)和應(yīng)用，特別重視體驗的效果。隨著國外3G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)如火如荼地發(fā)展，中國的3G時代也悄然而至。與2G不同，3G業(yè)務(wù)成功的關(guān)鍵是看用戶的體驗質(zhì)量（QoE）的好壞，激烈的市場競爭使運營商意識到：提高終端用戶的滿意度，留住用戶并擴(kuò)大用戶規(guī)模是生存和盈利的關(guān)鍵，因此QoE的概念和相關(guān)研究應(yīng)運而生。

QoE可以理解為用戶體驗或者用戶感知。即終端用戶對移動網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)性能的主觀感受。它可以通過接近量化的方法來表示終端用戶對業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的體驗和感受，并反映當(dāng)前業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量與用戶期望間的差距。QoE的量化指標(biāo)可以用優(yōu)秀、很好、好、一般、差5個級別來標(biāo)識。QoE的評價主體是終端用戶，評價對象是業(yè)務(wù)和支撐業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)（主要包括核心網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)平臺）。

2、QoE和QoS、KPI、KQI的關(guān)系

2.1　QoS

提到QoE，當(dāng)然要涉及到QoS。ITU-T Rec E.800[1]最初定義QoS為“決定用戶滿意程度的服務(wù)性能的綜合效果”，包含多個層面較為廣泛的內(nèi)容。QoS提出的最終目標(biāo)就是當(dāng)終端用戶使用一個特定服務(wù)時可以得到最好的體驗。考慮到終端用戶對QoS的體驗隨著應(yīng)用需求的不同而不同，需要為下層協(xié)議定義出一組公共參數(shù)來明確業(yè)務(wù)的需求，因此目前業(yè)界有時也將QoS狹義地理解為底層分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅苤笜?biāo)，如時延、抖動、帶寬、誤碼等。從ITU-T的定義可見QoS提出概念的初衷是和QoE概念相吻合的。

QoS機(jī)制主要負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)的角度進(jìn)行業(yè)務(wù)管理和提供業(yè)務(wù)的差異性，網(wǎng)絡(luò)實體根據(jù)不同的質(zhì)量需求來處理不同業(yè)務(wù)。但從終端用戶的角度來體驗QoS是一個更廣、更主觀的問題，即QoE所定義的范疇。從移動通信網(wǎng)絡(luò)的角度來說，要想獲得更好的QoE的最佳方案就是提供一個優(yōu)良的端到端的QoS。

2.2　網(wǎng)絡(luò)性能和KPI

對于2G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)性能是運營商關(guān)注的重點。網(wǎng)絡(luò)性能在ITU-T Rec E.800標(biāo)準(zhǔn)中被定義為“網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)的部分提供用戶間通信機(jī)制的能力”。網(wǎng)絡(luò)性能是保障QoE和QoS需求的基礎(chǔ)，相對于難以直接度量的QoE，網(wǎng)絡(luò)性能是網(wǎng)絡(luò)運營商和設(shè)備廠商便于規(guī)劃、設(shè)計和監(jiān)測的信息。

KPI（關(guān)鍵性能指標(biāo)）通常是網(wǎng)絡(luò)層面的可監(jiān)視可測量的重要參數(shù)。在當(dāng)前移動網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理中，KPI被理解為網(wǎng)絡(luò)性能，在網(wǎng)元管理中，KPI被理解為網(wǎng)元性能。

2.3　KQI及幾者間的關(guān)系

用戶體驗管理（CEM）是業(yè)界主流無線運營商一起開發(fā)的一種業(yè)務(wù)管理的創(chuàng)新方法（TMF（電信管理論壇）中有研究），重點在于直接實時測量用戶體驗以及定義用戶體驗指標(biāo)（CEI）。而KQI（關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)）是主要針對不同業(yè)務(wù)提出的貼近用戶感受的業(yè)務(wù)質(zhì)量參數(shù)。從TMF的研究角度而言，CEM是從屬于QoE管理范疇的概念；CEI是反映QoE級別的相關(guān)關(guān)鍵指標(biāo)，著眼點是用戶，與用戶行為相關(guān)；KQI是業(yè)務(wù)層面的關(guān)鍵指標(biāo)，可能是不同業(yè)務(wù)或應(yīng)用的質(zhì)量參數(shù)，因此針對CEI的CEM可以被理解成為QoE管理架構(gòu)中業(yè)務(wù)管理的優(yōu)選方案。

圖1比較形象地描繪了上述幾個概念的關(guān)系。當(dāng)前2G和2.5G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)管理架構(gòu)通常采用“KPI-KQI”的自下而上方式，而對于3G運營商來說，QoE管理更應(yīng)該和CEM緊密結(jié)合，做到對不同用戶的不同業(yè)務(wù)的CEI的自動管理。表1從技術(shù)/非技術(shù)的層面對QoE的關(guān)鍵影響因素進(jìn)行了分析。

3、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)展

（1）3GPP

R97/98是移動網(wǎng)絡(luò)QoS管理體系演進(jìn)歷程中的第一步，定義了基于PDP上下文內(nèi)容的QoS架構(gòu)提供的數(shù)據(jù)分組之間的區(qū)別。R99提出引入新的屬性和類別（會話類、流媒體類、交互類、背景類），用來協(xié)調(diào)GERAN（GSM/EDGE無線接入網(wǎng)絡(luò)）和UTRAN（UMTS無線接入網(wǎng)）QoS的管理架構(gòu)。在R5之前，移動網(wǎng)在終端和服務(wù)器之間的應(yīng)用程序協(xié)商過程是完全透明的，而運營商的目標(biāo)是了解、控制、批準(zhǔn)甚至掌管該層面所建立的協(xié)商內(nèi)容。R5才真正站在端到端角度上提出了QoS需求的協(xié)商，通過引入IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了承載QoS授權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)化。R6則更進(jìn)一步，在PSS（分組交換流媒體服務(wù)）規(guī)范中對于RTSP（實時流媒體協(xié)議）定義了一些擴(kuò)展字段，加入了QoE頭字段用來保證QoE指標(biāo)的端到端協(xié)商[2]。

（2）3GPP2

3GPP2發(fā)布的cdma2000 1x EV-DO RevA標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始為基于業(yè)務(wù)實例概念的E2E QoS規(guī)定了一些需求和參考模型。cdma2000無線IP網(wǎng)絡(luò)通過一個或多個分組數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)實例來提供對QoS的支持。新標(biāo)準(zhǔn)建議，在MT和BSC之間的不同業(yè)務(wù)實例下，發(fā)送在一個單獨PPP（點到點協(xié)議）會話中的不同PPP幀，每個PPP幀都應(yīng)攜載不同的業(yè)務(wù)類別[3]，而每個業(yè)務(wù)實例都建議采用單獨的RLC（無線鏈路控制）會話。隨著業(yè)務(wù)實例的引入，根據(jù)所能提供的4類業(yè)務(wù)，3GPP2支持的QoS變得更加貼近于3GPP R99。

（3）ITU-T

ITU-T對QoE的研究最早是從IPTV開始的，其對IPTV的定義中特別強(qiáng)調(diào)IPTV業(yè)務(wù)是通過可管理的IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，而不是在公眾互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，對可管理的IP網(wǎng)的要求是其能提供一定的QoS/QoE，以確保更好的安全性和可靠性。目前IPTV標(biāo)準(zhǔn)工作的重點在于服務(wù)需求標(biāo)準(zhǔn)研究上，共有7個方面。ITU-T在做2005～2008年課題研究規(guī)劃時，就將QoE研究提上日程，其中第12研究組（業(yè)務(wù)性能及質(zhì)量）特別設(shè)置了“多媒體QoS/QoE性能要求和評估方法”的子課題。

（4）ETSI

ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）的QoS架構(gòu)[4]中，充分考慮了端到端用戶的體驗。其中對不同類別的業(yè)務(wù)（主要是直接傳送業(yè)務(wù)和存儲轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)）的性能指標(biāo)（即業(yè)務(wù)KPI），以用戶的角度加以定義和描述，提出了具體的統(tǒng)計方法和參考點，為QoE KQI到網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)元KPI的映射分析奠定了基礎(chǔ)，但其中有關(guān)MOS測量還處于研發(fā)階段。

4、QoE發(fā)展預(yù)測

4.1　標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測

3GPP和3GPP2所定義的端到端QoS體系架構(gòu)是一個比較超前的解決方案，而目前缺乏詳盡的算法并且可用的承載也非常少?，F(xiàn)在，2G和2.5G網(wǎng)絡(luò)仍停留在基于BE方式或基于優(yōu)先級方式進(jìn)行簡單的QoS區(qū)分，3GPP和3GPP2對QoE/QoS的研究都是基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。隨著3GPP等各個標(biāo)準(zhǔn)組織對IMS標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，端到端的QoS體系架構(gòu)的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議也會日新月異。

ITU-T對業(yè)務(wù)管理方面的研究[5]一直在進(jìn)行，包括業(yè)務(wù)管理發(fā)展趨勢、不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下（非NGN架構(gòu)、NGN體系IMS架構(gòu)和NGN體系非IMS架構(gòu)）的CEI體系架構(gòu)、具體業(yè)務(wù)的QoE評估方法。預(yù)計2008年后這些課題將會有新的進(jìn)展和結(jié)論。

4.2　研究預(yù)測

隨著運營商對用戶QoE概念的日漸明晰和重視，各個標(biāo)準(zhǔn)組織對相關(guān)規(guī)范的日漸完善。業(yè)界對QoE的研究也呈現(xiàn)百花齊放的局面。而QoE管理架構(gòu)的環(huán)狀模型是研究的重點趨勢，如圖2所示。QoE管理主要包括3部分[1]：QoS預(yù)置、QoS與QoE監(jiān)測和評估優(yōu)化。

圖2　QoE管理架構(gòu)

●QoS預(yù)置是指以用戶為中心，對不同業(yè)務(wù)的端到端QoS相關(guān)參數(shù)的配置和調(diào)整。不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)元數(shù)據(jù)配置，這里預(yù)置的指標(biāo)主要來源于CEI和KQI，同時可能帶來業(yè)務(wù)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的調(diào)整，并為QoS與QoE監(jiān)測體系奠定基礎(chǔ)。

●QoS與QoE監(jiān)測是指對可預(yù)置的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視和測量，主要在NMS（網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)）上實現(xiàn)。它采用合理的監(jiān)測手段和統(tǒng)計方法，為有效評估QoE提供了有力的支持。同時通過它，運營商可以完善以用戶體驗管理為驅(qū)動的運維管理體系。

●評估優(yōu)化是指對可監(jiān)測的指標(biāo)（可以認(rèn)為是CEI組合）進(jìn)行有效評估，并以提高QoE為目的進(jìn)行相關(guān)的指標(biāo)優(yōu)化。優(yōu)化后指標(biāo)將被重新預(yù)置并進(jìn)行新一輪的監(jiān)測。優(yōu)化的過程可能較為繁瑣，但可能給運營商帶來相當(dāng)可觀的回報。

通過以上的分析可見，QoE管理是循序漸進(jìn)的環(huán)狀模型，只有這種循環(huán)式的管理體系才能充分保證運營商的企業(yè)核心競爭力?？梢源竽懙仡A(yù)測今后QoE的研究朝以下幾個方向發(fā)展。

●QoE指標(biāo)的研究：基于KQI/CEI的指標(biāo)聚合模型。主要內(nèi)容包括以業(yè)務(wù)為對象的QoE KQI與網(wǎng)絡(luò)KPI的映射建模；對網(wǎng)絡(luò)KPI到CEI的聚合分析，實現(xiàn)對用戶所使用業(yè)務(wù)的體驗評價。聚合方法可以考慮空域、時域和用戶域多維度聚合。

●QoE管理體系架構(gòu)的研究：以網(wǎng)絡(luò)運營商為主導(dǎo)，聯(lián)合CP/SP（內(nèi)容提供商/服務(wù)提供商）和終端提供商，實現(xiàn)端到端的QoE管理流程。其研究內(nèi)容包括以用戶為中心的業(yè)務(wù)管理架構(gòu)[6]及以提高用戶QoE為目的的用戶、市場、運維前后端互動的管理體系架構(gòu)。

●QoE評測方法、輔助工具和產(chǎn)品的研究：對QoE指標(biāo)的客觀評估并充分反映用戶真實感知，也是運營商QoE管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由此派生的相關(guān)測試輔助工具和產(chǎn)品也將是測試廠商和工具廠商研究開發(fā)的目標(biāo)。

4.3　業(yè)界產(chǎn)品

當(dāng)前業(yè)界“結(jié)合CEM的QoE管理”的研究和產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)興起，主要體現(xiàn)如下。

（1）基于CEM架構(gòu)的產(chǎn)品開發(fā)（以Nokia為代表）

Nokia公司已經(jīng)推出了MQA（終端質(zhì)量分析器）和SQM（服務(wù)質(zhì)量管理系統(tǒng)）產(chǎn)品[1]。CEM視角是指手機(jī)終端本身最終演變成為用戶體驗的最理想的自動測試點，而安裝在用戶終端上的MQA可以實現(xiàn)真正意義上的CEI監(jiān)測，通過SQM實現(xiàn)CEM。SQM可以實現(xiàn)不同類型用戶的業(yè)務(wù)管理以及不同業(yè)務(wù)的應(yīng)用管理，從而有助于運營商了解用戶感知，實現(xiàn)以用戶為中心的業(yè)務(wù)管理模式。該產(chǎn)品已經(jīng)被歐洲主流運營商Orange應(yīng)用。

（2）基于QoE的KQI分類方法（以Nortel為代表）

Nortel公司開展了“基于QoE的KQI分類方法”的調(diào)研，調(diào)研了GPRS用戶在打開網(wǎng)頁時忍受網(wǎng)頁瀏覽時延的情況，并根據(jù)用戶容忍度，對網(wǎng)頁瀏覽時延的KQI進(jìn)行了分類。這種針對某種業(yè)務(wù)或應(yīng)用進(jìn)行的QoE KQI分析產(chǎn)品和工具，得到了很多2G/2.5G運營商的青睞。

（3）測試設(shè)備和方案（以美國Spirent為代表）

在ITU 2006年世界電信展上，Spirent公司展示了針對下一代網(wǎng)絡(luò)的通信測試系統(tǒng)，重點聚焦在三重播放/IPTV、3G、IMS、WiMAX以及無線網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)的開發(fā)和部署上，并針對Web應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施安全提供全面的測試方案。值得注意的是，Spirent提出為網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化和QoE的增強(qiáng)提供全面的保障，這無疑是運營商和設(shè)備商所需要的。

5、運營商對QoE研究的意義

移動通信產(chǎn)業(yè)收入的持續(xù)增長是運營商追求的目標(biāo)，而這有賴于豐富的移動業(yè)務(wù)和應(yīng)用的普及和成功。運營商必須主動監(jiān)測和管理其用戶在使用業(yè)務(wù)時的QoE（即QoE的管理），高質(zhì)量的體驗將提高用戶對業(yè)務(wù)和應(yīng)用的認(rèn)可度，提升運營商品牌的價值。當(dāng)前運營商面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何對用戶的實際業(yè)務(wù)質(zhì)量進(jìn)行實時觀察、實時改進(jìn)，并將網(wǎng)絡(luò)運營活動定位到最有價值的用戶群體中。這些都是運營商進(jìn)行QoE研究的意義所在。QoE管理的目標(biāo)就是收集各種關(guān)鍵統(tǒng)計量，并將其轉(zhuǎn)化為用戶體驗的知識，幫助運營商構(gòu)建對用戶體驗的認(rèn)識和理解，從而推動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部門對現(xiàn)有資源的優(yōu)化進(jìn)程，尤其是對高ARPU用戶影響最大的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化工作。

通過QoE管理，運營商可以將網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、市場銷售和客戶服務(wù)的諸多前端部門，與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化、運營維護(hù)、信息支撐等后端部門，有效地互動起來，形成以提升用戶體驗為目的的面向用戶、業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的多方配合協(xié)作體系。對于QoE管理方面的研究，運營商可以從以下幾個方面入手：

一是改進(jìn)現(xiàn)網(wǎng)，將NMS指標(biāo)多維度地擴(kuò)大到以用戶體驗為中心的端到端的業(yè)務(wù)性能指標(biāo)，并為特定用戶定制體驗測量策略；

二是對新建的移動網(wǎng)絡(luò)，著眼于前后端互動的QoE管理體系架構(gòu)，針對主流業(yè)務(wù)和應(yīng)用整理和分析用戶層面的需求，并積極開發(fā)專用的QoE管理平臺；

三是依托老業(yè)務(wù)的可監(jiān)測可評估的KQI和CEI，對新的移動業(yè)務(wù)在特定用戶對象中的商用狀況進(jìn)行有效預(yù)測，提高移動業(yè)務(wù)的總體收益。

6、結(jié)束語

從QoE概念的提出，到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展和后續(xù)研究方向可見，運營商是QoE管理鏈中的主要推動者，起著舉足輕重的作用。運營商不僅要密切跟蹤QoE標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的發(fā)展，同時要積極地提出其發(fā)展和研究方向，以便推動相關(guān)廠商和機(jī)構(gòu)對QoE的標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)品開發(fā)，從而真正實現(xiàn)基于用戶體驗的質(zhì)量管理架構(gòu)。有關(guān)QoE的深入研究將是未來幾年移動通信產(chǎn)業(yè)的熱門方向之一。