4G手機感知分析軟件系統的開發與應用

費嘉

（中國移動通信集團河南有限公司商丘分公司，河南 商丘 476002）

1 引言

隨著4G大規模商用，用戶的使用真實感知對運營商至關重要。通過實時分析4G用戶上傳的信號質量與強度的報告，可以為營銷區域的基站選址提供依據，同時也為用戶的異常4G體驗提供監控和預警，運營商可以采用針對性措施規劃和優化現有的無線網絡。

本文旨在通過4 G 安卓手機開發“真實了解用戶在4G 網絡”的使用感知。通過對安卓手機API（Application Programming Interface，應用程序編程接口）的挖掘與深度解析，以達到全面了解用戶安卓手機在4G無線網絡下全部的感知參數。下面將從系統需求分析、原理與設計、信號測試分析等方面具體闡述。

2 系統需求分析

本文開發的安卓手機APP與時下安卓市場等下載的應用類APP均屬于用戶體驗類應用程序，但具有極高的專業性。目前了解用戶感知類的測試工具一般是以PC為載體的測試軟件，配合專業測試手機使用，因測試手機內含多種配合測試功能，在信號靈敏度、網絡信息反饋等方面均好于商用手機，故不能直接體現用戶最真實的感知效果。

一方面，該APP應用在運營商無線網絡部門的優化工作上；另一方面，在渠道商的活動場景上用于第一時間反饋無線網絡狀況是否滿足演示、活動等情況。

在安卓手機操作系統的商務終端上開發APP客戶端，然后通過下載安裝，終端可以實時測試和上傳當前位置的信號測試信息。根據不同業務部門的工作需求，APP軟件系統設計為普通用戶版和專業用戶版。

（1）普通用戶版基于市場部及渠道營銷設計，可以自動保存經緯度信息、當前鎖定的MAP位置信息，并提供常見的4G網絡感知狀況選項及當前地址與具體的自定義文字描述。

（2）專業用戶版基于無線網絡優化設計，除了提供普通用戶版的功能之外，還提供4G信號道路測試與回放以及采樣時間內的4G信號最大值、最小值、平均值等相關分析，并可自定義上傳現場照片，如基站勘測的覆蓋圖等。

3 系統原理與設計

系統架構及其流程設計如圖1所示：

圖1 系統架構及其流程設計

系統整體采用MVC（Model-View-Controller，模型-視圖-控制器）框架來實現，后臺系統采用MVC結構，通過JavaEE、Struts+Spring+Hibernate技術框架來實現整個軟件系統，主要功能模塊可以分為用戶管理、基站信息導入、網絡測試數據展示。手機端采用Android操作系統，主要實現：用戶登陸模塊、基站信息更新模塊、注冊網絡基礎信息展示模塊、路測模塊等。

3.1 總體設計方案

總體設計方案如圖2所示：

圖2 總體設計方案

（1）APP安裝在安卓手機上，采集數據上傳至云端服務器。

（2）Web登陸訪問在公網IP，不受地域和網絡類型限制。

（3）服務器搭建在云端，具有穩定、保密、快速的特點。

APP客戶端與云端服務器互聯互通，APP客戶端接收云端服務器推送更新的基站、鄰區配置等信息；云端服務器接收APP發送的現場測試信息，并在Web提供查詢下載。

3.2 云數據管理

利用云平臺管理基站數據、用戶數據，有效配合手機APP實現信號檢測分析與上傳功能，云平臺訪問登陸不受地域和網絡的限制，在公網有良好的口碑。

（1）基站基礎數據管理

在通常的APP應用中，基站信息與手機信號采集需要手工在手機上導入。而本系統采用云平臺管理推送基站信息，用戶只需登錄APP后手機自動識別基站信息是否為最新，若非最新則自動下載更新。

（2）用戶基礎數據管理

在用戶數據管理中，除常規用戶名、密碼外，還設計了用戶級別、創建日期、截止日期、使用權限、手機號碼、區域等信息，在管理員模式可以修改、增加、刪除用戶，如在某科室采取“用戶名+手機號碼”綁定的方式，用云平臺實現極為便捷。

4 4G信號信息分析

4G信號采樣分析中，專業用戶版可以看到手機IMSI（International Mobile Subscriber Identity，國際移動用戶識別碼）、IMEI（International Mobile Equipment Identity，移動設備國際識別碼）、網絡類型及數據活動狀態等信息；在4G信號采樣中有后臺推送的基站名稱信息、TAC（Tracking Area Code，跟蹤區域碼）、PCI（Physical Cell ID，物理小區標識）、RSRP（Reference Signal Receiving Power，參考信號接收功率）、SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信噪比）及信號質量等信息，并提供持續的信號信息記錄刷新。4G終端上信號信息分析如圖3所示。

圖3中TAC標識與LAC（Location Area Code，位置區域碼）相同，這可以監測4G手機在語音業務CSFB（Circuit Switched Fallback，電路域回落）時的第一條件是否滿足；CI（Cell ID，小區ID）與eNB（evolved Node B，演進型基站）存在一定的換算關系，現場優化可依eNB 標識為準；RSRP 顯示-112dBm，此時手機信號仍有2格（5格為滿格），可以很好地反映出專業信號數字化與用戶手機信號強度的關系。

在LTE信號道路測試分析功能中，車輛行進過程中通過手機內置GPS進行打點測試。如圖4所示，顯示周圍1km范圍內的基站信息，測試結束后，點擊保存則自動保存或回放當前記錄。

圖3 4G信號信息分析（專業用戶版）

圖4 信號道路測試

由圖4可以看出，在高樓后面或者拐角的地方以黃色和藍色居多，這說明路測過程中拐角效應明顯，即用戶手機在經過此類路段時信號陡降嚴重，導致體驗下降。在圖4中，藍色連續部分即手機信號強度為-100dBm至-90dBm，基站站點僅2個，這表明此處需要進行覆蓋加強；Eci代表eNB與CI的整合，用于現場工程師標記站點信息。

5 測試信息上傳及 Web平臺展示

信息上傳成功后，測試信息將如數列入后臺數據庫并在Web中保存。如圖5所示，本次測試的經緯度、地址、描述、地理位置圖在Web上均可以查看。

圖5為Web平臺的登陸顯示信息，從信息上報可以看到，用戶可在左上角進行關鍵字查詢和搜索，并可以在右下角進行頁碼跳轉，從描述信息中后臺人員可以對現場測試情況進行歸類，分發至不同部門進行有針對性地解決優化。

在圖5左側的導航欄中，2G/3G/4G基站信息的更新將直接推送到用戶手機，讓現場測試人員始終保持最新的基礎數據。

6 結束語

本文通過開發4G手機感知分析軟件系統，可以及時了解用戶在使用4G手機的信號和質量感知。利用手機APP信號檢測與云平臺數據管理展示，以此為依據進行科學的4G用戶感知體驗反饋，第一時間發現無線網絡建設和運營的關鍵點，實現盲點及時補、熱點及時擴的“有補有擴”優化策略，有效地推動了運營商4G網絡的品牌建設。

圖5 Web平臺信息展示

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