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凯尔动态

室内网络覆盖评估模型分析研究

发布时间:2019-08-20 14:25:14 浏览数:

1.       引言

室内覆盖系统(Indoor-coverageSystem)是针对室内用户,改善建筑物内移动通信环境的方案。原理是将基站信号引入室内,解决室内盲区覆盖,它可以有效解决信号延伸和覆盖并提供相应的容量,改善室内通信质量。

随着移动网络从4GLTE制式到第五代通信技术的演进,从部分运营商数据统计来看,室内覆盖网络的流量增速均超过室外宏站流量增速,有的网络甚至达到宏站流量增速的2倍,室内网络正成为移动网络的价值高地,并且随着5G网络从无到有,5G特有的新业务发展将会带来室内覆盖流量的进一步激增。图1展示了网络业务发展与室内覆盖价值的增长趋势。

随着室内覆盖网络价值提升,对室内网络覆盖进行有效的评估,为运营商和普通消费者之间架起有效的体验认知桥梁,正成为业内急需的一项重要工作,为此中国电子科技集团第七研究所凯尔实验室在网络评估方面所做的研究工作,在此文呈现给消费者,同时供运营商了解消费者层面对网络的认识和评价,以更有效的提升自身网络体验。

2.   室内覆盖网络发展趋势和能力演进

基于对室内覆盖网络的价值认知和研究分析,得出室内覆盖网络在未来演进方向应具有的几个特征。
2.1 易部署

传统室分网络主要构成为射频线缆和无源器件,部署难,并且有可能损坏楼宇内现有装修,导致物业获取成为难题。室分部署的未来趋势将是向轻量化部署演进,易安装,物业获取也会相应容易,基于数字化架构的新型室分系统在未来将成为主流设备。

2.2 网络体验好

移动网络(包含室内覆盖)要持续提升用户体验,需具备几个关键的特性,例如MIMO、高阶调制256QAM、CA等。

2.3 易运维

随着室分网络承载的话务日益增加,维护网络的可靠性至关重要,实现网络的实时可管可控,实现高效的可视化运维是未来趋势。

2.4 易扩容/演进

未来室分覆盖系统应易于扩容,平滑演进,运营商现有投资可以持续产生效益。

2.5 可创新

在提供基础数据业务的前提下,未来室分网络朝着开放、可以提供增值服务方向发展,应具有室内定位、室内导航、室内用户数可视化、流量可视化等能力。

3.  室内覆盖网络评估模型

根据对移动通信网络建设,运维的多年实践和研究,结合室分网络和室内用户体验的特点,设计了如下的室内覆盖数字化网络评估模型(共100分),其中室内业务指数占比60分,室内覆盖指数占比40分,模型的详细组成请见图2。

3.1   室内业务指数

对业务体验对应的指标进行测试评估,考察网络性能,测试承载用户使用体验,对室内覆盖网络进行评估,输出评估结果,供用户和运营商参考,根据国内运营商的网络制式和部署特点,站在用户角度,选取网络KPI,包括FTP下载数据速率、FTP上传数据速率、视频体验vMOS分和RTT时延指标。

3.1.1 FTP下载上传数据速率

FTP(File Transfer Protocol)中文简称为“文传协议”,用于Internet上的控制文件的双向传输。它也是一个应用程序(Application)。基于不同的操作系统有不同的FTP应用程序,所有这些应用程序都遵守同一种协议以传输文件。在室内覆盖网络下测试FTP下载和上传数据速率可以评估终端到基站的空口性能、无线接入网到核心网、核心网到公共因特网服务器之间的传输性能,整体评估运营商网络各个网元的数据传输能力。这是网络最直接的体验指标,速率快,体验好,速率慢体验下降。在FTP下载数据速率和FTP上传数据速率的测试中,使用公有云服务器进行测试,保障测试环境对各个运营商的公平性。

3.1.2  视频体验vMOS和RTT时延测试

视频体验vMOS测试考虑了视频播放缓冲时延,视频分辨率和视频卡顿率,该测试同时进行RTT时延测试,对终端到视频服务器之间的环回时延进行测试。

对于语音业务,ITU采用基于人的主观体验MOS分来评价语音质量,在实际应用中,通常采取客观测量的方法来获取MOS分,移动视频体验评估,借鉴语音评估语音的思想,使用视频体验vMOS平均分来评估视频播放质量。

消费者调研结果显示,影响视频业务体验的关键要素有:视频流畅度、视频加载速度、视频清晰度。对HTTP视频业务,相应的KPI指标为卡顿时长占比、初始缓冲时长和视频质量。

在评价中,对相应的关键KPI进行评分,得到客观测量获取视频vMOS分。

SpeedVideo是一款专业的视频体验评估工具,可以通过在智能手机上安装此程序,一键操作可以给出vMOS得分,了解当前网络的视频体验状况。SpeedVideo已在GooglePlay和Apple Store上线,用户可自行下载并进行视频体验测量。SpeedVideo反映出的不仅仅是简单的无线连接速率,而是用户在观看在线视频时的真实感受。三个维度的评分规则如表2、表3、表4。

3.2   室内覆盖指数

3.2.1  网络覆盖RSRP电平

随着城市建设加快,大量新楼盘拔地而起。网络覆盖作为用户体验的重要因素,自然成为各个运营商关注的目标,各个运营商对本身网络的覆盖建设,盲区补盲进展,都会直接影响用户的网络直接体验,一般网络4G信号在没有严重干扰的情况下,达到-80dBm电平就会体验到不错的网络覆盖,当低于-110dBm时,用户的手机信号强度明显不足,造成用户对网络的覆盖体验变差,因此网络覆盖电平成为一个重要的考察指标。

3.2.2  网络覆盖信号质量SINR

在保证网络覆盖较好的情况下,还需要网络信号质量满足一定的要求,否则用户的网络体验不好,也会提出投诉,造成用户流失,评价网络信号的覆盖质量一般使用SINR值,定义为有用信号与干扰信号的比值,一般在没有干扰的环境中,覆盖良好的区域,SINR值会比较高,达到20dB以上,如果网络存在干扰,包括网络自身由于规划优化不好造成的网内干扰和外界干扰,SINR值低于0dB以下时,网络体验会明显变差,造成用户对网络的投诉。


4.  测试活动

4.1   测试场地简介

天河城商场位于广州市天河区体育西路,是购物娱乐餐饮于一体的大型商场,该商场为负1层到7层结构,靠近地铁3号线和1号线的体育西路站,位置经度:113.316345度,纬度:23.131184度。具有人流量大,人流密集的特点。

4.2   测试设备和测试软件

测试终端:手机和pad

测试软件:ICS Tester、Speedvideo

FTP服务器:百度云服务器(后付费,带宽1000Mbps)

视频测试网站:优酷

4.3   测试过程和详细结果

于2019年4月25日,14:00-15:30,在天河城由中国电子科技集团公司第七研究所进行跟踪测试。

测试活动覆盖了1、2、3、5楼层,其中1和5楼层进行上传和下载速率测试,2层进行上传速率测试,3层进行下载速率测试。为屏蔽不同时间对结果的影响,采用3部配置相同的华为mete10的手机,同一时间在同一地址进行测试,测试结果均是一段时间平均值。

4.3.1  运营商总得分

4.3.2  FTP下载数据速率测试结果(Kbit/s)

4.3.3  FTP上传数据速率测试结果(Kbit/s)

4.3.4  覆盖RSRP电平测试结果(dBm)

4.3.5  覆盖信号质量SINR测试结果(dB)

4.3.6  视频体验vMOS分测试结果

4.3.7  RTT时延测试结果(ms)

4.4   测试结果分析

4.4.1  运营商A网络

测试在不限流时测试,从测试结果看,该运营商的覆盖电平平均值在-83.66dBm,信号电平良好,属于可以接受的覆盖。但是信号质量SINR不高,平均值10dB,略偏低,会影响速率体验,根据网络优化经验,该指标有优化空间,FTP下载速率明显受到了影响,平均值下载速率为14.7Mbps,测试时间段为工作日下午14:00后,人流量属于中等,用户数对测试结果有一定的影响,建议进行容量分析和优化核查。

4.4.2  运营商B网络

测试在不限流时测试,该运营商网络,测试时手机占用两个载波,覆盖电平平均值为-82.67dBm,属于良好覆盖,信号质量SINR平均值12.78dB,虽然好于运营商A,但是也属于偏低,还有优化空间,下载速率在相应同频干扰下属于正常表现,运营商可以考虑进一步进行优化小区覆盖范围,控制同频干扰,进一步提升网络体验,视频vMOS分属于良好。

4.4.3  运营商C网络

测试在不限流时测试,该运营商网络测试时,手机占用两个载波,覆盖电平在三个运营商中属于最好,但不明显,电平平均值为-81.35dBm,信号质量SINR也偏低,只有10.68dB,下载速率在相应同频干扰下属于正常表现,视频vMOS分属于良好。

5.  结束语

从三个运营商的测试结果可以看出,运营商A总分得分最低,与其同频干扰高,测试占用窄带载波有关,另一方面可能该运营商用户数量大,影响测试结果,综合几种因素导致该运营商得分垫底,建议优化网络,包括进行容量分析、参数核查等。建议运营商B和C进行同频干扰优化,提高信号质量,提高网络速率。此室内网络覆盖网络评估模型可以满足运营商对网络覆盖的评价,以有效的提升自身的网络体验。
对于运营商来说,可携带手机便可得知网络覆盖情况,操作较简单,且数据结构易分析。以便快捷的提升网络质量。