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宁波电信4G用户网页浏览感知分析
宁波分公司 网络运营部 无线维护中心 陈武军发表于2016-05-30 23:23:57
摘要：宁波电信LTE网络规模已接近成熟，网络指标良好。但是，用户对于业务使用的真实感知如何呢？这是多年来的一个评价难题，也是近阶段集团公司考核转型的一个方向。本文主要借助集团公司业务感知APP后台数据，来分析宁波电信用户在使用4G网络进行网页浏览时的体验感知。由于感知APP后台数据直接取自于用户手机终端，且对百度、淘宝、新浪等十大主流网站进行全面测试，因此数据能较为客观的反应用户的实际感知。本文以2016年4月全月数据为依据，针对网页浏览业务，从网络角度、网站业务、用户及终端三大方面进行数据分析，来掌握宁波4G用户体验感知的整体情况以及影响感知的大致原因，为后续开展基于用户感知的端到端网络优化奠定基础。
关键词：LTE
业务感知 网页浏览
1.
网络分析
1.1
整体情况
对于网页浏览这项业务，用户最为敏感的是网页打开速度，网页中文字、图片等刷新的速度。那么我着重就通过网页首包时延（用户发起浏览请求到收到目标服务器响应第一个http 200 ok报文之间所经历的时长）和网页打开时延（用户发起浏览请求到终端向服务器端发送[FIN.ACk]消息之间所经历的时长）这两个关键的指标来评价用户的业务使用感知。
n
网页首包时延优良门限<=500ms
n
网页打开时延优良门限<=1500ms
分析2016年4月全月数据，宁波电信4G用户整体网页浏览感知优良率为85.7%，在全省排中偏下水平。
图1
全省4G用户网页浏览感知优良率
1.2
感知分析
用户使用浏览业务的基本过程为：
1.
用户点击访问某个网页
2.
如终端未分配空口资源，需要终端与基站之间建立空口连接
3.
如终端未缓存DNS信息，进行DNS查询，查询完成后，发起TCP建立请求
4.
终端操作系统与服务器建立完成TCP三次握手后，终端发送第一个Get请求报文
5.
服务器响应Get请求报文，向终端下发第一个页面的数据，第一个页面的下载会包含多个数据报文的下发，第一个报文的格式可能是压缩的。
6.
某些服务器会进行重定向操作。
基本流程图如下：
图2
网页浏览流程图
首包时延：DNS时延（包含空口建立时延）+
连接建立时延
+
发送请求时延。
页面打开时延：DNS时延（包含空口建立时延）+
连接建立时延
+
发送请求时延
+
接收响应时延。
1.2.1
各阶段时延占比
图3
宁波电信4G网页浏览各阶段时延占比
从上图看，首包时延主要在DNS时延和请求时延。由于DNS时延包含了无线空口建立部分和DNS缓存的存在，因此波动较大。而请求时延是终端发起HTTP首GET包到收到200OK的过程，涉及整个端到端业务的过程，一般来说该时延等于“GET-ACK时延”+“SP处理时延”之和。以下是对三大主流网站的首GET包时延分析。
图4
新浪首GET包横向时延分析（核心网泛指非无线段）
图5
百度首GET包横向时延分析（核心网泛指非无线段）
图6
搜狐首GET包横向时延分析（核心网泛指非无线段）
从上述三大主流网站测试分析发现，对首包时延影响较大的请求时延在无线侧相对比较稳定，平均约20-30ms，而非无线侧的时延随网站的不同，时延相差较大。百度约30ms，新浪约80ms，搜狐却达到了180ms，那么最大可能的原因是网站服务器的SP处理时延出现了较大差异，也就是说跟网站本身服务提供的能力有关。
而接收响应时延约占整个网页打开时延的50%，这一段主要是客户端下载页面数据的过程，与网站提供的内容大小相关。
1.2.2
4G感知对比3G感知
那么，我们再来看看4G网络在网页浏览的感知上，到底带来了多少提升。从后台数据分析发现，首包时延下降了44.7%，而网页打开时延下降了64.7%。整体感知提升非常明显。
图7
宁波电信4G网页浏览各阶段时延占比
1.3
质差分析
根据上文首包时延和打开时延优良门限500ms和1500ms，那么同样我们认为大于这个门限是质差门限，因此宁波电信4G网络浏览的质差率约占14.3%，从4月份数据统计看共有23331条有效数据。
1.3.1
无线覆盖分析
首先，从4月全月所有数据分析看，利用无线网络覆盖最典型的RSRP和SINR进行趋势分析。从而我们来掌握当无线网络质量恶化到何时情况下网页浏览感知质差。
图8
无线RSRP对时延影响趋势
图9
无线SINR对时延影响趋势
通过图8、图9分析得出结论：
u
4G网络SINR在-2时首包时延和打开时延的平均值接近考核门限，曲线变陡。
u
4G网络RSRP在-105时首包时延和打开时延的平均值接近考核门限，曲线变陡。
综合上述，场强对时延的影响较为明显，得出了无线问题导致浏览类质差的大致参考门限如下。
表1
无线问题导致浏览类质差参考门限
|
疑似无线问题门限
|
4G
|
RSRP<-105
|
SINR<0
|
1.3.2
质差分布
用上述门限对质差采样进行分布如下图，从而大致掌握质差原因段落。
图10
网页质差采样在无线RSRP上的分布
图11
网页质差采样在无线SINR上的分布
从图10、图11分析可以看出当网页浏览质差时，无线RSRP原因仅占25.7%，无线SINR原因仅占4%。
综合上述，宁波电信4G用户在进行网页浏览发生质差时，无线网络覆盖质量原因约占30%左右。需要注意的是，这里并不能排除非覆盖类的无线网原因，例如无线空口的调度算法、HARQ、RLC、PDCP等造成的时延问题。因此，后续需要重点排查无线网络中非无线质量的关键点，以及无线段以外的核心网、承载网、乃至SP服务器的关键点。
2.
业务角度分析
从上文第一节、第二节我们都提到了SP网站服务，那么我本小节就重点来分析下，各测试主流网站在时延上的一些情况和差异。
2.1
各主流网站测试量及感知概况
首先，我们简要分析下十大主流网站APP网页浏览的测试量。那么从下图的统计来看，除APPLE以外其它网站的测试量基本在一个数量水平，测试量相对均衡。
图12
主流网站APP网页浏览测试量
图13
主流网站APP网页浏览优良率
十大主流网站中各网站的优良差异较大，其中淘宝、微博、百度三家在网页浏览的感知上明显差于其它网站。
2.2
各主流网站各阶段时延对比
从上一小节分析发现网站之间差异比较大。那么我们再深入的分析下，个网站在各阶段时延上的差异。
图14
主流网站网页浏览关键指标对比
图15
主流网站网页浏览关键指标对比
图16
各主流网站页面打开速率对比
从图14、图15发现淘宝、微博、百度三家主流网站首包时延和打开时延均较差，淘宝、百度、搜狐请求时延较差。再进一步通过图16，我们简要通过网站页面大小/响应时延来获取网站点响应速率（kbps），结合响应速率，我们发现淘宝和微博的速率还是可以的，其打开时延大的原因主要是因其本身页面数据量大导致。而百度响应速率低，是本身服务SP能力问题还是前面提到的网络问题呢，需要后续重点关注。
3.
用户及终端分析
最后，我们再来分析下各类终端在宁波电信4G网上做网页浏览业务的表现，以及通过质差TOP用户的质差采样分布，来掌握宁波哪些区域的网页浏览感知较差。
3.1
终端分析
图17
各类终端APP网页浏览感知分析
通过对终端分析，VIVO X3V，三星的多款终端等都表现出了良好的网页浏览感知。
3.2
用户分析
表2
感知APP网页浏览质差TOP20用户
图18
TOP用户质差采样点GIS分布
通过用户角度分析，我们找出了网络中使用感知APP测试网页浏览最差的TOP80用户，同时将这80个用户的质差采样点做成GIS分布。从地理分布看，用户质差采样点并非在偏远的农村区域，而是大部分集中在市区以及高速沿线。
4.
小结
通过上述分析得出下列结论：
a)
无线段以外的核心网、数据承载网、乃至SP服务器等是现有4G浏览感知的重要排查环节及对象。
b)
对于无线侧，无线网络质量原因占比仅25%，做好覆盖的同时，空口的调度算法、HARQ、RLC、PDCP等是后续优化浏览感知的重点方向。
5.
结束语
通过上述的数据分析，我们对宁波电信4G网络用户使用网页浏览感知有了一个比较全面的了解。本文着重通过网络、业务、用户及终端三大角度对宁波电信4G用户的网页浏览感知进行了分析。从中也一定程度的掌握了后续网络问题的关注重点，业务网站本身的影响以及用户在终端和地理位置上的质差分布，为后续进行端到端时延网络优化打下了基础。
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