共享單車的業(yè)務(wù)識(shí)別特征及質(zhì)量指標(biāo)研究與實(shí)踐

陳偉棟，鄧翠珠，譚啟祥

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司，廣州 510300）

共享單車作為一種城市短途出行解決方案短時(shí)間內(nèi)在我國各大城市迅速普及。共享單車的成功除了市場需求、資金因素外，還與互聯(lián)網(wǎng)快捷支付、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速發(fā)展密切關(guān)聯(lián)的。共享單車業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)整合了智能手機(jī)終端應(yīng)用、單車物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以及后臺(tái)大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)。為了適應(yīng)共享單車應(yīng)用場景，共享單車業(yè)務(wù)采用基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的管理和通信。目前共享單車已成為應(yīng)用最廣泛的基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)之一。為了更好地保障共享單車業(yè)務(wù)的質(zhì)量，本文將對(duì)某共享單車的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行深入的分析，通過對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)特征進(jìn)行識(shí)別并構(gòu)建相應(yīng)的質(zhì)量指標(biāo)，從而提出相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集方案來實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的有效監(jiān)控。

1 業(yè)務(wù)流程分析

目前市場上有多種共享單車業(yè)務(wù)，如摩拜單車、OFO單車等，不同的共享單車業(yè)務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案也存在一定的不同。共享單車主要的業(yè)務(wù)流程包括以下的步驟：登錄共享單車手機(jī)APP；定位并尋找附近的共享單車；通過掃描二維碼或輸入單車編號(hào)返回單車開鎖密碼或直接開鎖；使用單車，并定時(shí)上報(bào)位置信息，形成騎行路線；使用完畢后關(guān)鎖，單車上報(bào)關(guān)鎖信息；共享單車APP返回結(jié)算結(jié)果?？梢姡蚕韱诬嚨臉I(yè)務(wù)流程涉及手機(jī)APP、單車物聯(lián)網(wǎng)模塊和后臺(tái)服務(wù)器之間的信息交互和配合。不同的品牌的共享單車在業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)上存在一定的差異，需結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)使用流程進(jìn)行區(qū)分，梳理出業(yè)務(wù)信息交互的大致流程。

以某共享單車業(yè)務(wù)為例，整個(gè)業(yè)務(wù)使用過程中手機(jī)APP端、后臺(tái)服務(wù)器端與單車端的詳細(xì)交互流程如圖1所示。

（1）打開APP應(yīng)用，手機(jī)終端通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與后臺(tái)服務(wù)器建立連接后進(jìn)行用戶登錄，服務(wù)器通過用戶驗(yàn)證返回用戶信息和相關(guān)配置信息，手機(jī)APP應(yīng)用完成主界面加載。

圖1 某共享單車的數(shù)據(jù)交互流程

（2） 手機(jī)APP讀取并上報(bào)服務(wù)器其GPS位置信息，服務(wù)器返回附件的單車信息，手機(jī)APP在地圖上加載呈現(xiàn)。

（3）用戶通過掃二維碼或輸入單車的編號(hào)信息，將單車信息及開鎖請(qǐng)求上報(bào)服務(wù)器。服務(wù)器根據(jù)單車狀態(tài)判斷是否為故障車，如果正常則返回消息并啟動(dòng)開鎖流程。

（4）用戶使用共享單車騎行過程中，手機(jī)APP定期讀取GPS位置信息并上報(bào)到服務(wù)器。服務(wù)器生成用戶騎行線路信息，并保存大量用戶路線數(shù)據(jù)為運(yùn)營提供支撐。

（5）用戶完成共享單車的使用進(jìn)行關(guān)鎖操作，此時(shí)單車端物聯(lián)網(wǎng)模塊將通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)上報(bào)關(guān)鎖信息到服務(wù)器。服務(wù)器將結(jié)算結(jié)果返回到手機(jī)APP進(jìn)行呈現(xiàn)。

2 提取業(yè)務(wù)識(shí)別特征

梳理出某共享單車業(yè)務(wù)流程后，需要進(jìn)一步分析獲取各個(gè)流程信息交互的特征，建立相應(yīng)的業(yè)務(wù)識(shí)別規(guī)則，從而為后續(xù)利用信令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)關(guān)鍵流程的質(zhì)量指標(biāo)奠定基礎(chǔ)。為此，通過搭建測試網(wǎng)絡(luò)（如圖2所示），并在業(yè)務(wù)使用過程中實(shí)時(shí)捕捉各業(yè)務(wù)流程中手機(jī)APP端、共享單車端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互信息，匹配相關(guān)業(yè)務(wù)過程的時(shí)間點(diǎn)，提取相應(yīng)的業(yè)務(wù)識(shí)別特征。結(jié)合共享單車的業(yè)務(wù)流程和測試所捕捉的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就可提取出不同品牌的共享單車的手機(jī)APP和單車端的DNS域名、服務(wù)器地址和端口等特征，建立各共享單車的業(yè)務(wù)識(shí)別規(guī)則。

目前，大部分共享單車手機(jī)APP都采用TCP協(xié)議承載上層業(yè)務(wù)信息。為了保證業(yè)務(wù)信息安全，共享單車手機(jī)APP一般都采用SSL加密協(xié)議（HTTPS）對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密。由于業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)的構(gòu)建不涉及業(yè)務(wù)應(yīng)用層的內(nèi)容，因此無需對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用層的內(nèi)容進(jìn)行深入解碼分析。表1是針對(duì)某共享單車所分析出的手機(jī)APP每個(gè)流程對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求域名，并通過DNS解析獲取相應(yīng)服務(wù)器的IP地址信息。

圖2 共享單車的測試環(huán)境

表1 某共享單車手機(jī)APP各業(yè)務(wù)流程對(duì)應(yīng)的域名特征

共享單車端的開鎖有多種實(shí)現(xiàn)方案，除了OFO單車早期使用固定密碼的機(jī)械鎖之外，單車端普遍采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單車的開關(guān)鎖操作。這種實(shí)現(xiàn)方案具有更好的安全性、業(yè)務(wù)拓展能力和計(jì)費(fèi)能力。以某共享單車業(yè)務(wù)為例，該業(yè)務(wù)可采用短信和藍(lán)牙兩種方案實(shí)現(xiàn)開鎖操作。如果手機(jī)終端藍(lán)牙模塊處于開啟狀態(tài)，手機(jī)APP通過掃碼解鎖時(shí)可優(yōu)先使用手機(jī)終端的藍(lán)牙通信向單車端直接發(fā)送解鎖指令進(jìn)行開鎖。若手機(jī)APP未啟動(dòng)藍(lán)牙開鎖，服務(wù)器則通過向單車端的移動(dòng)通信物聯(lián)網(wǎng)模塊下發(fā)指令進(jìn)行解鎖。通過測試和抓分組分析發(fā)現(xiàn)，某共享單車業(yè)務(wù)是通過服務(wù)器下發(fā)短信到共享單車物聯(lián)網(wǎng)通信模組進(jìn)行開鎖的。因此，利用Mc口或短信網(wǎng)關(guān)接口的信令數(shù)據(jù)采集，可對(duì)該共享單車業(yè)務(wù)的短信開鎖流程所使用的短信端口進(jìn)行識(shí)別。如某共享單車開鎖短信的服務(wù)端口號(hào)主要為：106489909****、106489901****、106489919****、106489919****。

當(dāng)然，共享單車服務(wù)器也可采用分組域下發(fā)數(shù)據(jù)到單車端物聯(lián)網(wǎng)模組進(jìn)行開鎖操作，這種實(shí)現(xiàn)方案為了保障開鎖的及時(shí)性需要單車端物聯(lián)網(wǎng)模組與業(yè)務(wù)服務(wù)器保持長連接。不同品牌的共享單車采用的開鎖方案并不完全相同，需要結(jié)合測試和數(shù)據(jù)采集分析提取相應(yīng)的開鎖操作的業(yè)務(wù)識(shí)別特征。

共享單車使用完畢，用戶關(guān)鎖操作完成后，單車端需將通過移動(dòng)通信物聯(lián)網(wǎng)向服務(wù)器上報(bào)關(guān)鎖信息，以便進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算。利用信令系統(tǒng)對(duì)單車端的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)共享單車發(fā)起DNS域名解析請(qǐng)求獲得服務(wù)器IP地址后，采用TCP協(xié)議連接服務(wù)器發(fā)送關(guān)鎖數(shù)據(jù)。以某共享單車業(yè)務(wù)為例，單車端發(fā)起的DNS域名請(qǐng)求為***.bikeapi.**bike.com，通過該域名解析結(jié)果建立與服務(wù)器的TCP連接。

3 業(yè)務(wù)分析及質(zhì)量指標(biāo)

基于上節(jié)所介紹的共享單車業(yè)務(wù)流程及業(yè)務(wù)識(shí)別特征后，運(yùn)營商可利用信令分析系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)信令數(shù)據(jù)采集和業(yè)務(wù)識(shí)別，并開展相應(yīng)的業(yè)務(wù)分析和質(zhì)量分析。根據(jù)共享單車的數(shù)據(jù)交互流程，通過采集LTE網(wǎng)絡(luò)S1接口信令數(shù)據(jù)可對(duì)共享單車的手機(jī)APP端的業(yè)務(wù)進(jìn)行識(shí)別和分析；通過采集GPRS網(wǎng)絡(luò)Gb接口信令數(shù)據(jù)可對(duì)共享單車端的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和分析；通過采集GSM網(wǎng)絡(luò)的Mc接口(含MSC下發(fā)短信信令)或短信中心接口信令可對(duì)服務(wù)器下發(fā)單車端的開鎖短信進(jìn)行識(shí)別和分析。共享單車的信令采集方案如圖3所示。

信令系統(tǒng)根據(jù)共享單車相應(yīng)流程的業(yè)務(wù)特征部署DPI規(guī)則，統(tǒng)計(jì)出共享單車業(yè)務(wù)量及其業(yè)務(wù)流程的質(zhì)量指標(biāo)。結(jié)合信令中的小區(qū)位置信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)共享單車的投放、分布和流動(dòng)情況呈現(xiàn)和分析。如圖4所示，以廣州地區(qū)某共享單車上午5點(diǎn)和10點(diǎn)熱力圖對(duì)比分析為例，可發(fā)現(xiàn)上午5點(diǎn)車輛從較分散狀態(tài)向城市中心或交通樞紐集中的情況。通過共享單車分時(shí)熱力分布圖可進(jìn)一步優(yōu)化共享單車運(yùn)營企業(yè)的投放和資費(fèi)策略，提升共享單車的運(yùn)轉(zhuǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，針對(duì)共享單車的分布和流動(dòng)情況，網(wǎng)絡(luò)也可開展針對(duì)性的小區(qū)覆蓋及容量優(yōu)化，提升共享單車業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)于共享單車密集的小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)部門也需要做好應(yīng)急預(yù)案以應(yīng)付共享單車業(yè)務(wù)異常時(shí)引起的信令風(fēng)暴。

圖3 共享單車的信令采集方案

圖4 某共享單車的分布熱力圖

為了實(shí)施有效的業(yè)務(wù)質(zhì)量監(jiān)控，可構(gòu)建出對(duì)其業(yè)務(wù)域名和服務(wù)器地址訪問的質(zhì)量指標(biāo)。如針對(duì)某共享單車業(yè)務(wù)流程，可建立以下的質(zhì)量指標(biāo)和連接數(shù)、業(yè)務(wù)量等統(tǒng)計(jì)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控：

共享單車手機(jī)APP DNS解析成功率和業(yè)務(wù)連接成功率。

共享單車短信開鎖成功率。

共享單車DNS解析成功率和TCP連接成功率。

共享單車手機(jī)APP結(jié)算DNS解析成功率和業(yè)務(wù)連接成功率。

利用信令分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)出以上質(zhì)量指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)共享單車業(yè)務(wù)質(zhì)量的監(jiān)控。同時(shí)，系統(tǒng)也可通過統(tǒng)計(jì)各個(gè)指標(biāo)在時(shí)間、小區(qū)、設(shè)備、服務(wù)器IP地址等維度的指標(biāo)情況，從而可對(duì)低于正常閥值或出現(xiàn)明顯劣化的質(zhì)量指標(biāo)開展針對(duì)性的優(yōu)化，提升用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。以廣東某地市為例，通過對(duì)某共享單車開鎖短信成功率指標(biāo)分小區(qū)維度統(tǒng)計(jì)進(jìn)行TOP N最差分析，發(fā)現(xiàn)共享單車業(yè)務(wù)質(zhì)差小區(qū)（如表2所示），并進(jìn)一步分析錯(cuò)誤碼占比來指導(dǎo)優(yōu)化工作。另外也可分IP地址維度對(duì)共享單車端到服務(wù)器的TCP連接成功率(如圖5所示)進(jìn)行監(jiān)測，分析共享單車業(yè)務(wù)側(cè)服務(wù)器性能對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的影響情況。

表2 某共享單車短信開鎖成功率質(zhì)差小區(qū)

4 總結(jié)

圖5 某共享單車分IP地址TCP連接成功率

本文通過深入分析某共享單車業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方案和業(yè)務(wù)流程，總結(jié)出業(yè)務(wù)識(shí)別特征，并結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)的信令和數(shù)據(jù)采集方案，開展業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，支撐對(duì)共享單車業(yè)務(wù)的質(zhì)量監(jiān)測和保障?；谛帕顦?gòu)建的業(yè)務(wù)識(shí)別規(guī)則和質(zhì)量指標(biāo)并非靜態(tài)不變的，隨著業(yè)務(wù)技術(shù)方案的變化和域名服務(wù)器部署的變化，其業(yè)務(wù)識(shí)別規(guī)則、質(zhì)量指標(biāo)也需要及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整和完善?？偟膩碚f，文中提到的業(yè)務(wù)流程分析、DPI識(shí)別和指標(biāo)構(gòu)建方法也可應(yīng)用到其它物聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務(wù)的質(zhì)量監(jiān)測和保障工作中。