家用路由器端業(yè)匹配數(shù)字化診斷方法的探析

鄧 煜，袁毓蔓（.中國聯(lián)通智網(wǎng)創(chuàng)新中心，北京 00048；.中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，北京 00048）

1 概述

2021 年《政府工作報告》指出要“加大5G 網(wǎng)絡(luò)和千兆光網(wǎng)建設(shè)力度，豐富應(yīng)用場景”，光纖網(wǎng)絡(luò)由百兆時代向千兆時代演進已上升為國家戰(zhàn)略。近年來，中國智能家居產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，越來越多的無線設(shè)備在消費者家庭中出現(xiàn)，如4K超高清電視、智能空調(diào)、可穿戴設(shè)備等，它們都開始支持Wi-Fi 連網(wǎng)功能。隨著用戶對超高清、高質(zhì)量內(nèi)容的需求不斷增加，對網(wǎng)絡(luò)連接速度的需求也在急速增長。市場需求推動了家用路由器終端的銷量逐步攀升。根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Technavio 發(fā)布的報告“2020—2024 年全球家庭Wi-Fi 路由器市場”，智能家居產(chǎn)品的廣泛采用，推動了全球Wi-Fi 路由器市場快速增長。報告預(yù)測，2020—2024 年期間，全球家用Wi-Fi 路由器市場規(guī)模預(yù)計將增長13 億美元，亞太地區(qū)的復(fù)合年增長率更是高達37%。

在萬物互聯(lián)的時代背景下，智能家居產(chǎn)品的智能化程度越來越高，對多設(shè)備聯(lián)動性的要求日益增強，運營商也適時推出了千兆光寬帶等高速率的寬帶產(chǎn)品，同時，穩(wěn)定性高、安全性好、傳輸速度快的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和硬件設(shè)備也變得必不可少，家用路由器更是成為了家庭組網(wǎng)的必備品。

疫情期間家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)娛樂轉(zhuǎn)向服務(wù)生產(chǎn)，如在線教育、遠程辦公、VR、4K 影視等民生應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展，進一步推動了網(wǎng)絡(luò)提速提質(zhì)。上網(wǎng)課、視頻會議、在家遠程辦公等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用成了主流，疫情帶來的生活工作方式變革，又一次使家庭無線路由器迎來一波升級潮。

家庭路由器已成為寬帶用戶家庭上網(wǎng)的主要方式。根據(jù)艾瑞咨詢的報告，超過94%的家庭用戶通過路由器Wi-Fi接入網(wǎng)絡(luò)。路由器的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是影響用戶網(wǎng)絡(luò)體驗的關(guān)鍵因素。如果路由器出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致用戶寬帶網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量下降，出現(xiàn)網(wǎng)速慢、視頻卡頓、網(wǎng)絡(luò)丟包等現(xiàn)象。這不僅會影響用戶的寬帶網(wǎng)絡(luò)體驗，還會引發(fā)用戶對運營商寬帶服務(wù)的大量投訴。

中國信息通信研究院的報告指出，目前家庭網(wǎng)絡(luò)存在四大瓶頸：一是家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量是主要痛點，二是網(wǎng)線質(zhì)量成為瓶頸，三是Wi-Fi 能力限制體驗速率，四是家庭Wi-Fi 不可管、運維難。用戶家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差的問題成因復(fù)雜，可能受到運營商局端設(shè)備隱患、光纜線路隱患、家庭網(wǎng)關(guān)光貓故障、網(wǎng)線質(zhì)量規(guī)格、路由器終端質(zhì)量等一系列鏈路環(huán)節(jié)影響。其中，路由器的端業(yè)匹配狀態(tài)是影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的隱形殺手，從局端設(shè)備到用戶家庭網(wǎng)關(guān)光貓，基本為運營商管控和發(fā)放，對故障的監(jiān)控和處理較為及時。用戶路由器終端來源多樣化，運營商難以直接管控，無法高效發(fā)現(xiàn)問題。家用路由器端業(yè)匹配是指路由器終端的有線WAN 口制式能力及無線Wi-Fi 制式能力可支持的帶寬速率，與用戶在運營商辦理的寬帶套餐產(chǎn)品提供的帶寬速率的匹配關(guān)系。理論上，用戶使用的路由器能力可支持的速率區(qū)間最大值應(yīng)高于用戶從運營商處獲得的簽約帶寬速率，用戶的寬帶網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量才會得到基本保障，否則，會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差的問題，影響用戶網(wǎng)絡(luò)體驗。

2 路由器端業(yè)匹配分析數(shù)字化的難點

市場上路由器終端品牌繁多，魚龍混雜，質(zhì)量參差不齊，增加了用戶準確選擇路由器終端的知識成本，也給運營商的監(jiān)管帶來了雙重困境。

一方面，消費者在選購路由器時，面對各種設(shè)備參數(shù)往往無所適從。例如常見的路由器配置就分為：LAN 口是否千兆或以上，無線網(wǎng)絡(luò)支持頻率是否同時支持2.4G 及5G，無線協(xié)議是Wi-Fi 4、Wi-Fi 5 還是Wi-Fi 6，處理器、內(nèi)存、防火墻等其他配置。大多數(shù)消費者不具備豐富的網(wǎng)絡(luò)硬件知識，無法根據(jù)自己購買的運營商寬帶產(chǎn)品，精準適配適合的路由器終端，這可能會引發(fā)大量低端路由器造成端業(yè)不匹配的質(zhì)差問題。

另一方面，用戶的路由器采購渠道多樣化，大量用戶采購的路由器主要來自線上電商渠道或線下電子商城，運營商無法系統(tǒng)化納管和直接獲取這部分終端的相關(guān)數(shù)據(jù)。另有一部分用戶會選擇運營商渠道售賣的終端，但運營商渠道銷售的路由器終端是否具備數(shù)據(jù)可視條件，并通過系統(tǒng)化能力判定端業(yè)匹配狀態(tài)，主要取決于運營商自身的數(shù)字化能力建設(shè)和數(shù)據(jù)沉淀情況。

以上2 個因素導(dǎo)致寬帶用戶家庭路由器來源多樣，質(zhì)量參差不齊，運營商的數(shù)字化納管能力跟不上業(yè)務(wù)發(fā)展。在傳統(tǒng)模式下，用戶需要自行發(fā)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)異常并投訴至運營商，然后運營商派遣工程師上門勘察，通過人工方式判斷端業(yè)匹配狀態(tài)，引導(dǎo)用戶更換高質(zhì)量路由器終端解決質(zhì)差問題。如果用戶的路由器終端出現(xiàn)端業(yè)不匹配情況，無法提前預(yù)警，質(zhì)差問題的責(zé)任無法溯源，這會影響用戶的網(wǎng)絡(luò)感知并引發(fā)用戶對運營商服務(wù)的投訴。

通過數(shù)字化方式診斷路由器端業(yè)匹配狀態(tài)成為必然趨勢。一方面，這有利于運營商提前監(jiān)控用戶路由器的端業(yè)匹配狀態(tài)，進行感知預(yù)警處理，增加營銷商機，并減少用戶投訴。另一方面，這有助于引導(dǎo)用戶依據(jù)購買的寬帶業(yè)務(wù)，準確選擇適配的路由器終端，從而提升家庭網(wǎng)絡(luò)感知。

家庭路由器的端業(yè)匹配分析主要基于路由器終端的硬件能力，包括WAN 口有線制式能力和Wi-Fi無線制式能力，以及與寬帶用戶在運營商辦理的寬帶產(chǎn)品的簽約速率的匹配關(guān)系。運營商要精準地對用戶家庭路由器的端業(yè)匹配狀況進行數(shù)字化分析，需要解決兩方面的問題：一是如何獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)？二是如何進行算法模型的構(gòu)建？

3 路由器終端數(shù)據(jù)獲取的方法

針對用戶側(cè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，運營商可通過CBSS/BOSS 業(yè)務(wù)受理系統(tǒng)獲取。針對用戶側(cè)的產(chǎn)品業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)沉淀，運營商基本都具備相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)系統(tǒng)。難點在于獲取家庭路由器終端的數(shù)據(jù)方面，會面臨如下2個問題。

首先，對于運營商自采購售賣的路由器終端，因數(shù)字化轉(zhuǎn)型起步晚，大量的路由器未進行系統(tǒng)化、平臺化的數(shù)據(jù)沉淀。因此需要建設(shè)統(tǒng)一的路由器管理平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)對家庭路由器終端的全生命周期的管理，做好終端數(shù)據(jù)的沉淀維護。

如圖1 所示，本文提出的運營商自采路由器管理平臺應(yīng)具備以下數(shù)據(jù)能力。

圖1 運營商路由器管理平臺數(shù)據(jù)能力示意

a）打通與終端庫管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。實現(xiàn)對出入庫終端的基礎(chǔ)信息登記錄入，包括設(shè)備SN 碼、MAC碼、設(shè)備型號、設(shè)備能力制式參數(shù)和出入庫時間等。

b）打通與運營商業(yè)務(wù)系統(tǒng)CBSS 系統(tǒng)/BOSS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。對出庫交付用戶的寬帶用戶ID、用戶賬號等與設(shè)備進行一對一的關(guān)聯(lián)綁定登記。

c）實現(xiàn)對設(shè)備的設(shè)置參數(shù)遠程配置、在線狀態(tài)、實際網(wǎng)絡(luò)速率等參數(shù)的實時采集獲取。

其次，對于非運營商自采售賣的路由器產(chǎn)品，大量的多為用戶通過市場化采購，對這部分的終端數(shù)據(jù)獲取往往無源可尋，需要借助大數(shù)據(jù)+AI的方法，進行數(shù)據(jù)挖掘。借助固網(wǎng)終端遠程管理系統(tǒng)（RMS），獲得網(wǎng)關(guān)與下掛終端的交互信息；借助業(yè)務(wù)受理平臺和營銷運營手段引導(dǎo)用戶填寫相關(guān)信息；此外，一線業(yè)務(wù)員可以借助裝、移、修的機會，上門人工錄入相關(guān)信息?？傊枰C合運用全鏈條的各種手段，包括人工和平臺的數(shù)據(jù)沉淀，以獲取所需的數(shù)據(jù)。

本文提供3種獲取數(shù)據(jù)的方法，如圖2所示。

圖2 用戶自購路由器終端數(shù)據(jù)獲取方法示意

a）通過大數(shù)據(jù)+AI計算挖掘識別用戶自購的路由器數(shù)據(jù)。主要借助于運營商RMS 系統(tǒng)，對家庭網(wǎng)關(guān)（光貓）進行管理。通過RMS 采集到的光貓數(shù)據(jù)，從中提取光貓與下掛設(shè)備的交互數(shù)據(jù)，其中的下掛設(shè)備MAC 碼、SN 碼等設(shè)備參數(shù)，可作為識別路由器終端的樣本數(shù)據(jù)，通過對該設(shè)備參數(shù)的大數(shù)據(jù)解析，分析出家庭路由器的型號、WAN 口能力制式、Wi-Fi 能力制式等信息。

b）通過營銷運營手段獲取用戶自購的路由器數(shù)據(jù)。運營商可通過觸點APP 渠道，設(shè)計用戶運營活動，通過發(fā)放增值服務(wù)，引導(dǎo)用戶主動填報家用路由器的相關(guān)參數(shù)。

c）通過一線工程師的裝、移、修等工作，上門收集用戶的家庭路由器參數(shù)，并將這些參數(shù)錄入數(shù)字化系統(tǒng)，進行用戶終端的數(shù)據(jù)沉淀。

無論是人工還是系統(tǒng)化的方式，目的都是做好運營商無法納管的用戶自購的家庭路由器數(shù)據(jù)的采集沉淀，為路由器端業(yè)匹配的質(zhì)差分析打下數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 路由器端業(yè)匹配分析數(shù)字模型設(shè)計方法

路由器的端業(yè)匹配分析模型主要基于3方面能力構(gòu)建：一是構(gòu)建路由器MAC地址的大數(shù)據(jù)識別。MAC是路由器終端的唯一標(biāo)識，通過運營商的RMS 系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)爬蟲抓取，并通過MAC 地址段的命名規(guī)則解析路由器的型號信息。二是構(gòu)建路由器型號的終端字典庫。主要是完成型號與終端制式的映射對照關(guān)系。三是構(gòu)建端業(yè)匹配判定的數(shù)據(jù)模型。關(guān)聯(lián)用戶信息和終端制式，進行端業(yè)匹配狀態(tài)分析。

4.1 路由器型號識別模型

4.1.1 基于MAC地址的路由器識別模型

MAC 地址識別模型以大數(shù)據(jù)能力和數(shù)年積累的數(shù)億個終端MAC 地址為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)清洗、特征庫構(gòu)建、模型訓(xùn)練、離線分析等方式，將識別特征的維度從單一的MAC 地址逐步擴充到14 個維度，并借助大數(shù)據(jù)和人工智能算法開發(fā)出可同時支持在線和離線MAC地址識別路由器型號的能力。此外，MAC地址識別引擎可識別包括手機、電視、攝像頭等超過80 類泛智能家居設(shè)備，涵蓋了399 種泛智能家居品牌，7 804種泛智能家居型號。該識別模型基于MAC 地址段12位命名規(guī)則，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)爬蟲收集各類型終端MAC地址，并利用大數(shù)據(jù)特征分析進行終端廠商、型號的識別挖掘。例如，輸入設(shè)備MAC 地址“70：48：0f：39：ea：0f”，通過引擎計算，可輸出識別結(jié)果“手機”、“蘋果”、“IPhone6”。

4.1.2 基于路由器特征的識別模型

HostName 是設(shè)備的主機名，通常包含設(shè)備的特征信息。但HostName 中經(jīng)常存在隨機數(shù)信息或無意義的特征信息，因此提取關(guān)鍵特征信息是特征識別的主要難點。無用特征信息重復(fù)度低，故采用提取重復(fù)度較高的特征信息的方式，通過識別模型進行識別分析，得出終端型號，如圖3所示。

圖3 基于路由器特征的識別模型

另外，Vender 信息來自DHCP OPTION 60 字段。安卓設(shè)備和嵌入式設(shè)備通常攜帶版本信息，而部分設(shè)備也會攜帶其設(shè)備的特征信息，因此，可以基于設(shè)備的特征信息識別出終端型號。

4.2 路由器字典庫構(gòu)建

路由器字典庫包含了市場流通的各種路由器型號的設(shè)備配置信息，包括路由器WAN 口能力、LAN 口能力、Wi-Fi 頻段和Wi-Fi 協(xié)議等等。到目前為止，通過電商網(wǎng)站爬蟲及日常收集累積等手段，已經(jīng)收集到了超過1 400 條的字典庫記錄，后續(xù)將持續(xù)豐富路由器字典庫，以涵蓋更多型號的設(shè)備配置信息。

4.3 路由器端業(yè)匹配分析

路由器型號識別是基于RMS 系統(tǒng)用戶光貓采集上報數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析識別模型分析得出該用戶下掛的路由器終端型號信息。登錄路由器字典庫并輸入路由器型號，可查出與其對應(yīng)的WAN 口信息及Wi-Fi協(xié)議信息；通過關(guān)聯(lián)用戶寬帶賬號（PPPoE）和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將用戶路由器終端信息與簽約速率等數(shù)據(jù)整合拉通，如圖4所示。

圖4 路由器端業(yè)匹配分析模型

基于整合后的數(shù)據(jù)，對用戶進行端業(yè)匹配分析，即可判斷用戶終端設(shè)備能力是否支持用戶簽約速率。當(dāng)用戶簽約速率不小于路由器WAN 口速率時，即可判定路由器WAN 口端業(yè)匹配；通常路由器WAN 口和LAN 口最大速率是一致的，故不需要對路由器LAN 口端業(yè)匹配單獨分析。

路由器Wi-Fi端業(yè)匹配判斷較為復(fù)雜。Wi-Fi4按照20M 頻寬，Wi-Fi5按照80M 頻寬，Wi-Fi6按照160M頻寬計算，Wi-Fi 協(xié)議理論支持的最大速率與實際體驗速率存在較大差距，如表1所示，千兆用戶必須使用Wi-Fi6路由器才可能達到千兆實際體驗速率。

表1 Wi-Fi協(xié)議標(biāo)準與理論、實際速率對應(yīng)表

用戶感知需結(jié)合體驗速率進行判斷，Wi-Fi 協(xié)議可支持的簽約帶寬對應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2 Wi-Fi協(xié)議及支持簽約帶寬對應(yīng)表

路由器端業(yè)匹配需要同時判斷以太網(wǎng)口及無線網(wǎng)口，即當(dāng)路由器WAN 口及Wi-Fi協(xié)議均支持用戶簽約速率時，可判斷該用戶為路由器端業(yè)匹配用戶。如果存在一處不匹配，即判定其為路由器端業(yè)不匹配用戶。

對于路由器端業(yè)不匹配用戶，將其用戶業(yè)務(wù)側(cè)信息及用戶畫像信息整合成營銷單，派發(fā)至一線智家工程師，助力組網(wǎng)路由器業(yè)務(wù)營銷，提升用戶網(wǎng)絡(luò)感知。

5 結(jié)束語

本文聚焦家用路由器端業(yè)匹配質(zhì)差分析的問題，探析了家用路由器的數(shù)字化運營方法，并提出了數(shù)據(jù)沉淀方法和端業(yè)匹配的數(shù)字化分析模型設(shè)計的方案。在寬帶網(wǎng)絡(luò)需求日益提升、數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮方興未艾的當(dāng)下，運營商必須思考如何發(fā)揮數(shù)據(jù)價值，儲備數(shù)據(jù)能力，構(gòu)建端到端的家庭網(wǎng)絡(luò)質(zhì)差分析體系，才能高效解決端業(yè)不匹配等影響用戶網(wǎng)絡(luò)感知的問題，減少運營商服務(wù)投訴，最終為用戶提供高品質(zhì)的寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。