Web 網頁瀏覽業務感知分析

脫鵬飛

(中國移動通信集團陜西有限公司榆林分公司,陜西榆林 719000)

隨著4G網絡用戶數的不斷攀升,移動互聯網業務發展迅猛。網頁瀏覽是當前4G用戶常用的數據業務,網頁瀏覽的業務體驗滿意度需重點關注。為了深入分析4G網絡下網頁瀏覽業務的用戶感知,通過對移動帶寬網絡主流門戶網頁瀏覽的特性和TCP握手協議的分析研究。細化分析瀏覽過程中各細分階段的具體情況,采用抓包方法和工具,針對性的對無線網絡環境和數據傳輸等方面提出多項舉措,進行了評估驗證,為后續的業務感知提升提供充分的理論參考依據。

1 Web瀏覽基本理論

Web瀏覽業務涉及到終端、無線、eN ode B、EP C、DNS、SP等,整體上分析可分成兩個部分,無線承載網EPC和IP承載網Internet[1]。

用戶在訪問Internet時,首先通過注冊、鑒權、建立承載,使用戶在LTE網絡中建立起“永久在線”的數據通道。用戶訪問過程從打開瀏覽器開始,通過DNS解析獲得目標IP地址,隨后與目標IP地址建立TCP連接,響應成功后啟動H TT P 數據傳輸過程。

用戶在進行一次Web瀏覽業務會話一般包括三個階段:承載建立階段、頁面響應階段和頁面內容下載階段。

1.1 網頁瀏覽流程

手機網頁瀏覽是客戶通過手機使用第三方軟件(APP),或內置瀏覽器程序,以運營商的移動網絡為接入點,用T C P/I P 協議的方式進行H T M L/X H T M L 格式的Web網頁瀏覽。

1.2 智能手機瀏覽網頁可分為如下步驟

(1)手機向M ME 發送A TT A CH 附著網絡。

(2)手機和基站建立業務信道,RR C和無線承載ER A B。

(3)用戶輸入網址后點擊確認,手機進行訪問網頁請求U R L 至P G W。

(4)如果手機不知道訪問網址的IP地址, DNS服務器會進行DNS查詢;也可直接提取手機內要訪問的網址對應的IP地址。

(5)手機與Web服務器進行信息交互,包括TCP三次握手、G E T/P O E T 消息。

(6)用戶請求訪問站點的內容顯示在手機屏幕上。

(7)前/后數據傳輸完成,關閉TCP連接。

1.3 縱向分析,影響web瀏覽延遲的主要操作有7個階段

(1)無線接入,建立無線空口接入和EPC承載。

(2)啟動DNS查詢。

(3)TCP第三次握手。

(4)SP響應,并下發GET的ACK以第一個數據包。

(5)發布第一個GET的后續數據包。

(6)其他GET響應數據包被依次發送出去。

(7)TCP第四次握手。

2 Web瀏覽網絡分析方法

2.1 Web瀏覽問題分析

(1)無線問題:主要集中在弱覆蓋、質量類問題、高干擾和參數類問題的四個方面。應針對不同的問題,采取不同的優化調整手段。

(2)基站問題:主要集中在基站故障告警和基站配置不合理等,在必要時收集基站側LOG進行問題定性分析。

(3)傳輸問題:主要集中在基站在接入UTN設備時的帶寬不足,或是存在某些影響業務的告警導致的。

(4)核心網問題:主要集中在EPC在內的各個網元上,需要核心網協同進行配合定位分析,直至問題閉環處理。

(5)TCP建立問題:主要集中在三次握手時,深入分析問題集中在無線側,因無線信號不穩定或干擾等因素,導致在三次握手時失敗。

(6)DNS解析問題:在失敗時無法正確的解析出訪問網頁的域名,使用戶最終無法到達主機,無法訪問網頁。

(7)SP問題:服務器性能的好壞,或是存在告警、過載等因素,使用戶在最終訪問網頁時不流觴,存在卡頓等問題。

2.2 Web瀏覽重要感知指標

用來衡量Web感知的重要指標有5項,分別是頁面顯示成功率、頁面顯示時延、頁時響應成功率、頁面響應時延、網頁下載速率。如表1,分別是5項指標的定義和算法,及用戶在感知容忍時的閾值。

頁面下載速率分小、中、大頁面進行不同地速率保障,具體算法及用戶容忍閾值:頁面速率感知門限=頁面平均大小/(頁面顯示時延感知門限-頁面響應時延),頁面顯示時延感知門限為3s,針對大中小頁面設定感知速率門限如表2。

表1 用戶感知容忍閾值表

表2 頁面設定感知速率門限表

2.3 Web指標細分及優化實施方向

進行以上5項指標的細分關聯,演變出11項指標進行優化,但為了避免陷進常規無線優化的局限中,計劃集中精力進行Internet 的網絡優化,在分析中若存在無線問題,再結合無線KPI進行網絡提升。

2.4 Web分析可用本地資源

在本次Web分析中主要應用SEQ平臺進行,其中涉及到的主要模塊介紹如下:

(1)多維數據查詢:可進行各項指標的組合、查詢,還可以設置模板進行方便查詢。

(2)業務KQI監控:可進行分類業務的指標監控,如語音、短消息、Web、Email、彩信、流媒體。

(3)P S 業務質量分析:可進行語音、短消息、W e b、Email、流媒體、即時通訊、社交網絡、VoIP、文件傳輸,9類業務的指標查詢。

(4)專題分析:子項中PS流量分析、總體流量分析、用戶分析、協議分析、位置分析、網站分析、接入網分析、APN分析。可以進行以上子項指標如:上下行流量、上下行包數、上下行吞吐量、總流量、總包數、總吞吐量。可以按網元S G W、P G W 及廠家鉆取統計。

(5)TCP質量分析:可進行TCP質量指標的查詢。但按eNodeB每次最多選站300個。可取的指標如:TCP建立成功率、上下行TCP重傳率等。

2.5 Web業務優化落地措施

Web業務優化的最終落地實施,依據前期各項指標的分析歸納,計劃從四個方面進行Web業務優化的落地措施,如圖1。

3 Web瀏覽提升實例驗證

選取某市現網福鼎泰花園小區內使用手機進行網頁瀏覽時,存在頁面打不開或頁面長時間卡頓現象,嚴重影響手機上網滿意度。針對此網頁時延問題進行分析研究,方案驗證。

3.1 現場測試

網業卡頓,頁面長時間打不開,下載速率僅40Kbps。

3.2 傳輸問題排查

傳輸側對該站點進行排查,現網站點MTU值為1500,當前光端機下掛5個基站,傳輸側ping包正常。后臺OMC進行站點側進行ping包,核查發現,小包可以Ping通,但大包Ping不通;Ping bytes=32正常,Ping bytes=1500異常。和傳輸側溝通,說明ping包現象,傳輸側對當前光端機下掛站點的MTU由1500調整至9600,站點側ping大包正常。Ping bytes=1500正常,Ping bytes=3200正常。

由于MTU越大,協議所承載的有效數據就越長,通信效率也就越高。傳輸相同數據所需的數據包越少。不是MTU越大越好,因為傳送數據包的延遲也會越大,數據包出錯的概率就越大,通信效率提高而傳輸延遲增大。權衡通信效率和傳輸時延,合理選擇MTU。

以以太網傳送IPv4報文為例。MTU表示的長度包含IP包頭的長度,如果IP層以上的協議層發送的數據報文的長度超過了MTU,則在發送者的IP層將對數據報文進行分片,在接收者的IP層對接收到的分片進行重組。

以太網的MTU值1500bytes為例,假設發送者向IP層,發送高層協議長度為3000bytes的數據報文,該報文添加20bytes的IP包頭后,IP包的總長度是3020bytes,因為字節>1500bytes,所以需要分片。

僅須對上層的數據進行分片,IP首部不需分片,分片數據長度3000。

(1)IP凈荷的長度=MTU-IP包頭長度=1500-20=1480bytes。

(2)把3000bytes按照1480bytes的長度分片,將要分為3片,3008=1480+1480+40。

(3)最后為3個分片分別添加IP包頭再發送,組成3個IP包的長度分別為1500bytes、1500bytes和60bytes。

一般在網絡通訊中需要盡量避免分片和重組,因為分片重組對網絡性能影響較大。MTU的協議發現機制受安全等因素影響,不是總能生效,我們要根據網絡的特性合理的選擇MTU。如果分片不可避免,要盡量想辦法讓重組在終端上進行,而不是在轉發路徑中進行。

3.3 UTN架構

UTN網絡采用核心、匯聚(一級/二級)和接入的分層結構,如圖2。

3.4 UTN接入設備與基站

通過從傳輸網管導出UTN接入設備、匯聚設備與基站配置,結合移動業務保障系統基站數據庫,實現了傳輸設備和無線側基站的數據關聯。

圖1 Web 業務優化圖

圖2 UTN 網絡分層結構拓撲關系圖

3.5 優化調整

傳輸將當前光端機下掛站點的M T U 由1 50 0 調整到9600之后,經驗證結果正常。訪問網頁正常,下載速率由原來的40kbps提升到35.06Mbps。

4 結語

本文探索通過對4G終端訪問主流門戶網頁,對互聯網瀏覽業務進行分片拆解分析,探討了影響網頁瀏覽業務感知的關鍵影響因素,為移動客戶在Web網頁瀏覽,提升客戶感知方面,特別是傳輸網上的問題,提供優化思路[2]。