4G手机感知分析软件系统的开发与应用

【摘 要】 高端客户对网络质量的感知决定移动4G品牌形象，对于运营商的竞争力和市场发展举足轻重。基于4G工程模式进行深入挖掘，开发4G手机感知分析软件系统，与APP和云平台数据管理相结合，完成商务终端信号测试功能，可深入了解用户在使用4G手机的信号和质量感知，从而反映深层次的网络问题，有力地指导精细网络优化工作的开展。

【关键词】 4G 安卓系统 云平台 用户感知

1 引言

随着4G大规模商用，用户的使用真实感知对运营商至关重要。通过实时分析4G用户上传的信号质量与强度的报告，可以为营销区域的基站选址提供依据，同时也为用户的异常4G体验提供监控和预警，运营商可以采用针对性措施规划和优化现有的无线网络。

本文旨在通过4G安卓手机开发“真实了解用户在4G网络”的使用感知。通过对安卓手机API（Application Programming Interface，应用程序编程接口）的挖掘与深度解析，以达到全面了解用户安卓手机在4G无线网络下全部的感知参数。下面将从系统需求分析、原理与设计、信号测试分析等方面具体阐述。

2 系统需求分析

本文开发的安卓手机APP与时下安卓市场等下载的应用类APP均属于用户体验类应用程序，但具有极高的专业性。目前了解用户感知类的测试工具一般是以PC为载体的测试软件，配合专业测试手机使用，因测试手机内含多种配合测试功能，在信号灵敏度、网络信息反馈等方面均好于商用手机，故不能直接体现用户最真实的感知效果。

一方面，该APP应用在运营商无线网络部门的优化工作上；另一方面，在渠道商的活动场景上用于第一时间反馈无线网络状况是否满足演示、活动等情况。

在安卓手机操作系统的商务终端上开发APP客户端，然后通过下载安装，终端可以实时测试和上传当前位置的信号测试信息。根据不同业务部门的工作需求，APP软件系统设计为普通用户版和专业用户版。

（1）普通用户版基于市场部及渠道营销设计，可以自动保存经纬度信息、当前锁定的MAP位置信息，并提供常见的4G网络感知状况选项及当前地址与具体的自定义文字描述。

（2）专业用户版基于无线网络优化设计，除了提供普通用户版的功能之外，还提供4G信号道路测试与回放以及采样时间内的4G信号最大值、最小值、平均值等相关分析，并可自定义上传现场照片，如基站勘测的覆盖图等。

3 系统原理与设计

系统架构及其流程设计如图1所示：

图1 系统架构及其流程设计

系统整体采用MVC（Model-View-Controller，模型-视图-控制器）框架来实现，后台系统采用MVC结构，通过JavaEE、Struts+Spring+Hibernate技术框架来实现整个软件系统，主要功能模块可以分为用户管理、基站信息导入、网络测试数据展示。手机端采用Android操作系统，主要实现：用户登陆模块、基站信息更新模块、注册网络基础信息展示模块、路测模块等。

3.1 总体设计方案

总体设计方案如图2所示：

图2 总体设计方案

（1）APP安装在安卓手机上，采集数据上传至云端服务器。

（2）Web登陆访问在公网IP，不受地域和网络类型限制。

（3）服务器搭建在云端，具有稳定、保密、快速的特点。

APP客户端与云端服务器互联互通，APP客户端接收云端服务器推送更新的基站、邻区配置等信息；云端服务器接收APP发送的现场测试信息，并在Web提供查询下载。

3.2 云数据管理

利用云平台管理基站数据、用户数据，有效配合手机APP实现信号检测分析与上传功能，云平台访问登陆不受地域和网络的限制，在公网有良好的口碑。

（1）基站基础数据管理

在通常的APP应用中，基站信息与手机信号采集需要手工在手机上导入。而本系统采用云平台管理推送基站信息，用户只需登录APP后手机自动识别基站信息是否为最新，若非最新则自动下载更新。

（2）用户基础数据管理

在用户数据管理中，除常规用户名、密码外，还设计了用户级别、创建日期、截止日期、使用权限、手机号码、区域等信息，在管理员模式可以修改、增加、删除用户，如在某科室采取“用户名+手机号码”绑定的方式，用云平台实现极为便捷。

4 4G信号信息分析

4G信号采样分析中，专业用户版可以看到手机IMSI（International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码）、IMEI（International Mobile Equipment Identity，移动设备国际识别码）、网络类型及数据活动状态等信息；在4G信号采样中有后台推送的基站名称信息、TAC（Tracking Area Code，跟踪区域码）、PCI（Physical Cell ID，物理小区标识）、RSRP（Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率）、SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio，信噪比）及信号质量等信息，并提供持续的信号信息记录刷新。4G终端上信号信息分析如图3所示。

图3中TAC标识与LAC（Location Area Code，位置区域码）相同，这可以监测4G手机在语音业务CSFB（Circuit Switched Fallback，电路域回落）时的第一条件是否满足；CI（Cell ID，小区ID）与eNB（evolved Node B，演进型基站）存在一定的换算关系，现场优化可依eNB标识为准；RSRP显示-112dBm，此时手机信号仍有2格（5格为满格），可以很好地反映出专业信号数字化与用户手机信号强度的关系。

在LTE信号道路测试分析功能中，车辆行进过程中通过手机内置GPS进行打点测试。如图4所示，显示周围1km范围内的基站信息，测试结束后，点击保存则自动保存或回放当前记录。

图4 信号道路测试

由图4可以看出，在高楼后面或者拐角的地方以黄色和蓝色居多，这说明路测过程中拐角效应明显，即用户手机在经过此类路段时信号陡降严重，导致体验下降。在图4中，蓝色连续部分即手机信号强度为-100dBm至-90dBm，基站站点仅2个，这表明此处需要进行覆盖加强；Eci代表eNB与CI的整合，用于现场工程师标记站点信息。

5 测试信息上传及

Web平台展示

信息上传成功后，测试信息将如数列入后台数据库并在Web中保存。如图5所示，本次测试的经纬度、地址、描述、地理位置图在Web上均可以查看。

图5为Web平台的登陆显示信息，从信息上报可以看到，用户可在左上角进行关键字查询和搜索，并可以在右下角进行页码跳转，从描述信息中后台人员可以对现场测试情况进行归类，分发至不同部门进行有针对性地解决优化。

在图5左侧的导航栏中，2G/3G/4G基站信息的更新将直接推送到用户手机，让现场测试人员始终保持最新的基础数据。

6 结束语

本文通过开发4G手机感知分析软件系统，可以及时了解用户在使用4G手机的信号和质量感知。利用手机APP信号检测与云平台数据管理展示，以此为依据进行科学的4G用户感知体验反馈，第一时间发现无线网络建设和运营的关键点，实现盲点及时补、热点及时扩的“有补有扩”优化策略，有效地推动了运营商4G网络的品牌建设。

参考文献：

[1] 胡兴军. 4G移动通信关键技术及特征[J]. 电信快报， 2007（5）： 41-45.

[2] 彭小平. 浅析移动通信技术的演进[J]. 通信技术， 2007（6）： 16-17.

[3] 周博. 面向4G系统的资源感知切换策略的研究[D]. 北京： 北京邮电大学， 2008.

[4] 徐丹，周峰，杨大成. 4G技术发展与挑战[J]. 移动通信， 2007（12）： 39-42.

[5] 达尔曼. 4G移动通信技术权威指南[M]. 堵久辉，缪庆育，译. 北京： 人民邮电出版社， 2012.

[6] 张霞，彭丽. 浅析4G移动通信技术的要点和发展趋势[J]. 城市建设与理论研究， 2013（12）： 111-111.

[7] 陈卉. 4G移动通信技术[J]. 电信快报， 2009（1）： 46-48.

[8] 吕秋珍. 浅谈4G移动通信技术[J]. 中国新通信， 2015（7）： 29-30.

[9] 奚强. 4G移动通信技术的特点及应用探讨[J]. 电子世界， 2013（18）： 20-20.

[10] 尚丽莎. 浅析4G移动通信技术的要点和发展趋势[J]. 信息系统工程， 2014（8）： 111-111.