智能型移動(dòng)通信5G網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)緩存技術(shù)分析

王 剛，杜傳業(yè)

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司，河北 石家莊 050051）

為了滿足系統(tǒng)中通信數(shù)據(jù)量的飛速增長(zhǎng)的需求，提高移動(dòng)通信的整體服務(wù)質(zhì)量，更好的滿足用戶體驗(yàn)感受，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在4G標(biāo)準(zhǔn)中給予了一系列的要求與挑戰(zhàn)。在這種基礎(chǔ)下，應(yīng)用內(nèi)容的豐富和業(yè)務(wù)類型的增量促使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量進(jìn)一步的增加，LTE-A網(wǎng)絡(luò)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)載波聚合（CA）將會(huì)在未來5G技術(shù)4G化的發(fā)展道路上起到十分重要的作用。由于其聚合多個(gè)成員載波再傳輸寬帶方面獲得了廣泛的應(yīng)用以及支持，其最高速度可達(dá)100MHz，這樣的速度滿足了IMT-A提出的上、下峰值范圍再1Gb/s～500Mb/s的要求，因此可以作為改善體驗(yàn)的一項(xiàng)指標(biāo)技術(shù)。

查閱發(fā)現(xiàn)緩存技術(shù)對(duì)于系統(tǒng)無線資源管理以及網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方面起著十分重要的作用。這一技術(shù)主要是對(duì)頻域資源和時(shí)域資源進(jìn)行分配使用，不同的緩存算法，會(huì)對(duì)用戶的吞吐量計(jì)算取得不同的結(jié)果。在多媒體業(yè)務(wù)為主流的今天，系統(tǒng)資源得到合理化應(yīng)用顯得尤為重要。因此，在未來的技術(shù)研究中，我們應(yīng)著重考量信道質(zhì)量、載波特性和服務(wù)質(zhì)量，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析提升，來滿足無線資源緩存技術(shù)在實(shí)際中的合理化利用。

隨著通信網(wǎng)絡(luò)信息的進(jìn)步與發(fā)展，4G網(wǎng)絡(luò)逐漸開始向5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，這使得服務(wù)質(zhì)量中的客觀參數(shù)已經(jīng)不能夠準(zhǔn)確的描述用戶的滿意程度，基于這樣的一個(gè)前提，國(guó)際電信聯(lián)盟提出了一個(gè)新的參考標(biāo)準(zhǔn)即用戶體驗(yàn)質(zhì)量（QoE），通過對(duì)用戶使用過程中這一參數(shù)的總結(jié)對(duì)比分析，對(duì)用戶質(zhì)量業(yè)務(wù)進(jìn)行合理化評(píng)估，借此更好的了解用戶對(duì)業(yè)務(wù)的主觀接受程度，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行改良升級(jí)，進(jìn)而使得5G網(wǎng)絡(luò)可以更好的滿足人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量的需求。

1 MOS在主動(dòng)緩存算法中的應(yīng)用

1.1 用戶體驗(yàn)質(zhì)量（QoE）與平均意見得分（MOS）

當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，使得人們對(duì)事物的發(fā)展越來越關(guān)注，這就要求信息必須以最快的速度進(jìn)行有效的傳播，這便導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，基于這種前提，人們對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求逐步提升，這就導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量與供應(yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系日益激烈。用戶對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求日益增高，導(dǎo)致行業(yè)之間必須建立一個(gè)服務(wù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而這一標(biāo)準(zhǔn)必須是以用戶需求為中心。

在實(shí)際的用戶體驗(yàn)質(zhì)量測(cè)評(píng)中，需要將用戶質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化，通過對(duì)多方因素的分析對(duì)比，建立關(guān)系映射模型，這樣的測(cè)評(píng)方式，可以更加直觀的對(duì)用戶質(zhì)量進(jìn)行測(cè)評(píng)，對(duì)此國(guó)際電信聯(lián)盟提出了“平均意見得分”這一測(cè)評(píng)系數(shù)，英文單詞簡(jiǎn)寫為MOS，這一參考系數(shù)在實(shí)際主管評(píng)價(jià)模型中得到了認(rèn)可并取得了廣泛的應(yīng)用，在測(cè)評(píng)中，將用戶體驗(yàn)質(zhì)量的用戶主觀感受進(jìn)行劃分，共分為5個(gè)等級(jí)，MOS量化方法將客觀技術(shù)指標(biāo)與主觀的用戶感知質(zhì)量進(jìn)行映射，進(jìn)而反映了用戶的主觀感受，MOS值如表1中數(shù)據(jù)所示：

表1 MOS值

通過對(duì)以上表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析我們可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)平均意見得分進(jìn)行了劃分，共分為五個(gè)層級(jí)，并與5種用戶體驗(yàn)質(zhì)量相對(duì)應(yīng)，表現(xiàn)出五種不同的用戶體驗(yàn)。當(dāng)平均意見得分為5分時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的用戶體驗(yàn)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)為優(yōu)秀和很順暢，當(dāng)服務(wù)質(zhì)量供應(yīng)商所提供的服務(wù)達(dá)到這一參考數(shù)值時(shí)，是可以可以充分滿足用戶需求的。當(dāng)平均意見得分為1分時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的用戶體驗(yàn)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)為極差和幾乎不能接受體驗(yàn)，這樣的分?jǐn)?shù)意味著服務(wù)質(zhì)量供應(yīng)商是無法滿足用戶需求的，借此供應(yīng)商必須通過對(duì)自身技能的改善來提升平均意見得分，從而滿足客戶的需求。

1.2 基于MOS增量效用前提下的主動(dòng)緩存算法

在實(shí)際的用戶數(shù)據(jù)體驗(yàn)中，具有載波功能（CA）的用戶設(shè)備（UE）往往需要被分配不同的載波下的多個(gè)資源塊，英文簡(jiǎn)稱RB。然而，這方面的工作目前尚存在一定的問題，這一問題的主要表現(xiàn)為在滿足用戶服務(wù)質(zhì)量速率的要求下，合理分配系統(tǒng)資源，使用戶設(shè)備最大化滿足整體用戶體驗(yàn)質(zhì)量。基于此種問題，本文查閱了大量的參考文獻(xiàn)，對(duì)過往的計(jì)算進(jìn)行了總結(jié)分析，提出了關(guān)于MOS增量效用的主動(dòng)緩存算法，下面是對(duì)兩輪計(jì)算的具體步驟：

（1）針對(duì)UE提出的業(yè)務(wù)需求類型給予明確的判斷，對(duì)支持成員載波當(dāng)中的各個(gè)RB對(duì)應(yīng)速率與MOS值進(jìn)行計(jì)算。

（2）對(duì)可以滿足最低QoS需求的RB進(jìn)行選取。

（3）對(duì)該RB是否被其他UEj分配進(jìn)行判斷。

（4）針對(duì)MOS與MOS進(jìn)行有效判斷，提取最大者，之后將RB分配。

（5）針對(duì)沒有被分配RB的UE，在其列表當(dāng)中，將該RB剔除，并重復(fù)3的操作。

（6）所有的UE，都對(duì)QoS需求滿足為止。

MOS增量效用的主動(dòng)緩存算法在實(shí)際執(zhí)行過程中共分為兩個(gè)步驟，在第一輪的循環(huán)算法中，直至沒有用戶設(shè)備全部被分配使用，第一輪計(jì)算結(jié)束，這一過程的結(jié)束意味著所有的用戶設(shè)備（UE）得到充分的使用，進(jìn)而滿足后續(xù)步驟的有效計(jì)算。

當(dāng)算法執(zhí)行流程的第一輪計(jì)算結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入第二輪的有效計(jì)算，第二輪的計(jì)算始于刷新系統(tǒng)RB列表并生成空閑RB列表，當(dāng)這一步驟開始后，系統(tǒng)開始分配RB到用戶設(shè)備上，通過循環(huán)計(jì)算，最終使得所有的資源快得到應(yīng)用，此時(shí)系統(tǒng)計(jì)算進(jìn)程結(jié)束。

2 仿真結(jié)果以及數(shù)據(jù)分析

本文還對(duì)三種不同計(jì)算方式下的用戶體驗(yàn)質(zhì)量（QoE）進(jìn)行了比較分析，查閱大量的文獻(xiàn)后，對(duì)以獲取的參數(shù)我們進(jìn)行了記錄以及條形數(shù)據(jù)表分析，由數(shù)據(jù)表中的條形圖我們可以看出，在相同條件下，QoE-V所獲取的云吞兩數(shù)據(jù)最高，QoE-PF算法次之，Legacy算法最差。因此，QoE-V算法的有效使用，可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)當(dāng)中的總體效用值，進(jìn)而獲取更高的用戶體驗(yàn)質(zhì)量，進(jìn)而保障用戶滿意度的有效提升。

基于以上兩種數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，我們還查閱找到了第三種數(shù)據(jù)的對(duì)比方式，即對(duì)三種計(jì)算方式所取得的公平性進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，通過計(jì)量公式的結(jié)果，我們得出公平性數(shù)據(jù)分析對(duì)比，由仿真結(jié)果計(jì)算分析我們可以看出，QoE-PF算法的公平性最高，QoE-V算法次之，Legacy算法的公平性最差。

通過對(duì)吞吐量、QoE比較以及公平性曲線的結(jié)果數(shù)據(jù)分析，我們可以得出這樣的結(jié)論，在經(jīng)過對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)綜合比較之后，QoE-V算法在總體的優(yōu)勢(shì)上相對(duì)較大，這一數(shù)據(jù)可以有效的滿足用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的需求。所以，我們目前認(rèn)為QoE-V算法可以充分應(yīng)用于MOS增量計(jì)算應(yīng)用方面，這一數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的說服力以及代表性，可以為推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來一定的參考性，也將會(huì)對(duì)未來5G市場(chǎng)的大力發(fā)展提供一定的數(shù)據(jù)參考。

3 結(jié)束語

本文在改善主動(dòng)緩存問題上，主要從用戶體驗(yàn)質(zhì)量方面加以著手研究，以此為優(yōu)化對(duì)象，這一優(yōu)化對(duì)象，可以充分滿足MOS增量效用的要求。通過這一主動(dòng)緩存的計(jì)算方式，可以有效的滿足用戶的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)保障用戶設(shè)備得到充分有效的利用。通過對(duì)用戶MOS增量效用函數(shù)的計(jì)算，并以此為依據(jù)，對(duì)用戶優(yōu)先級(jí)進(jìn)行有效排序，提升系統(tǒng)中整體的用戶體驗(yàn)質(zhì)量。文章中采用了QoE-V算法、QoE-PF算法以及Legacy算法三者之間的計(jì)算方式，通過單一變量法的計(jì)算方式，分別對(duì)吞吐量、用戶體驗(yàn)質(zhì)量以及公平性之間對(duì)比，我們可以看出，QoE-V算法只有在公平性比較中相對(duì)而言落后于QoE-PF算法，但綜合考量三種數(shù)據(jù)的結(jié)果，我們可以得出這樣的結(jié)論：QoE-V算法更利于衡量用戶體驗(yàn)質(zhì)量。因此，在日后的工作中，我們?nèi)匀恍枰獙?duì)此進(jìn)行改良提升，進(jìn)而，更好的滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求。