白皮书:为移动运营商进行 LTE 和 VoLTE 服务问题故障处理

全球的移动运营商正在急速的从 2G 和 3G 服务转向 4G 技术。在 3G 和 4G LTE 上部署或迁移到分组核心演进 (EPC) 高速数据服务为网络运营团队带来了巨大的挑战。现在的 LTE 网络流量较高,如果出现问题就需要在控制平面和用户平面上同时对 IP 和应用性能进行故障处理。

本白皮书将讨论网络故障处理设备方面不断变化的需求,工程师需要具备哪些新能力以更快地解决数据和语音问题。

    目录
  • 简介
  • 数字
  • 不断增长的市场需求
  • LTE 移动宽带地区增长和渗透
  • LTE 优化的网络财务
  • LTE 带来新的网络挑战
  • LTE 和 VoLTE 的 360° 故障处理方案
  • 端对端的用户会话分析
  • 提高网络工程师的能力
  • 总结

简介

全球的移动运营商正在急速的从 2G 和 3G 服务转向 4G 技术。部署后,运营商必须优化其 LTE 移动宽带网络。LTE 部署后,运营商将立即启动 VoLTE(LTE 语音)功能集成和覆盖网络工程计划,释放被 2G 和 3G 语音服务占用的宝贵带宽并将其重新部署到 LTE。

这个过程非常复杂,并将为运营商的工程团队带来新的测试和故障处理挑战。在 LTE 和 VoLTE 之前,标准的操作模式是通过信令测试进行故障处理。真正的移动带宽服务的出现提高了网络工程师的门槛,尤其是对于那些仅有移动通信经验的工程师 。为快速而有效地缓解服务问题,网络工程师急需新知识、技能和设备。

数字

如您看到的图片所示,移动带宽设备的爆炸性增长都像一根冰球杆。成熟和发展中市场内的智能手机、PC 解调器、新一代平板电脑、平板手机、机器对机器设备和概念移动数据设备的快速普及促进了移动带宽的增长。全球消费者对通信和连接的欲望使无线运营商面临呈指数增长的需求。

到 2017 年,移动设备数量将超过全球人数 = 103 亿


全球移动带宽预测和统计:

  • 到 2014 年,移动设备数量将超过全球人数。
  • 到 2017 年,平均每人 1.4 台设备。简而言之:103 亿。
  • 到 2017 年,LTE 全球普及率将达到 12%。
  • 目前有 10 亿(15%)IPv6 移动设备/连接
  • 到 2017 年将达到 42 亿(41%)IPv6 移动设备/连接。
  • 2014 年初有 21 亿移动带宽用户。
  • 到 2017 年底将达到 80 亿移动带宽用户。
  • 每年 70% 的数据消耗增长。
  • 到 2017 年将达到 13 倍的数据流量增长。


不断增长的市场需求

LTE 和 VoLTE 为客户提供了突破性的用户体验。部署网络后,无线用户享受到了更好的服务和更广的覆盖范围。LTE 数据速率远超 3G 速率,且更高的速率会促使用户使用更多的应用和服务。

服务运营商之间的竞争日益激烈。客户忠诚度早已不复存在。随着预付服务成为市场新宠,客户可非常方便地更换运营商。为了满足对移动数据带宽不断增长的需求并留住客户,运营商急需部署 4G 网络以支持目前能够生成 20 倍非 4G 产品数据流量的 4G 设备和连接。

移动数据和语音通信客户需要无线设备为企业和个人使用领域提供的灵活性。大型国际企业为保持竞争优势需要快速、准确地分发重要信息。新兴市场中的小型企业借助智能手机和移动计算设备运营业务。20 世纪 80 年代兴起的“小型办公室/家庭办公室” SOHO 在如今的许多地方可能要重新定义为“唯一业主/手持办公室”。随着 LTE 覆盖率、容量、设备升级和新用户的加入,个人数据的使用将继续激增。移动带宽用户将保持其对交互性连接的需求 - 无论是传输视频、在线游戏、推送通知,还是各种鼓励他们保持设备“永远在线”的应用。

永远在线已成为移动带宽的企业和个人用户的黄金标准



永远在线已成为移动带宽的企业和个人用户的黄金标准。他们期望能够全天候访问企业网、推送内容、订阅服务、业务伙伴和朋友24/7/365。移动数据消费者在很大程度上和大部分车主一样。他们不关心他们的移动服务或者汽车如何运行,他们只希望它能随时随地流畅运行。他们希望它快速。他们希望它完美。他们现在就需要。


LTE 移动宽带地区增长和渗透

全球移动带宽统计(图 2)展示了运营商必须在承担如此快速增长的用户需求的同时为变化做好准备。全球移动供应商联盟最近发布:到 2013 年底 93 个国家有 260 个商业运营的 LTE 网络,并有 200 个网络已在计划中。


估计的 1 亿 LTE 用户连接中有 80% 以上位于美国、加拿大、韩国、日本和澳大利亚。值得指出的是,虽然美国、加拿大和澳大利亚地域辽阔,仍有 80% 的 LTE 覆盖率。

在亚太地区,韩国是较早采用 LTE 的国家,预期在 2014 年将达到 50% 的宽带用户普及率。日本将于 2013 年底达到 20% 的 LTE 普及率,与美国普及率类似。中国计划于 2014 年颁发 4G 牌照,可能会使用 TD-LTE(一种时分变体版本)。启动后,中国的移动宽带服务无疑将迅速形成巨大市场。网络运营商必须做好为这些新用户提供服务的准备。


LTE 优化的网络财务

满足客户需求是持续发展移动宽带业务的基石。LTE 网络优化会立即以直接和间接方式对运营商产生正面的财务影响。优化的网络可同时降低网络基础设施和运营中心硬件与支持的资本支出。通过让资深人员集中于创造和支持新服务的工作可节省大量的额外运营成本。优化后的 LTE 网络使运营商能够数据密集型流量从 2G 和 3G 平台迁移到 4G 服务,从而更好地利用昂贵且难以获取的带宽。

运营商可从满意的移动宽带用户那里得到更高的平均每用户收入。这些客户使用计费性更高的数据;购买运营商提供的应用和内容,提高用户保留指标,而且更容易将同事、朋友和亲戚等新用户推荐给运营商。LTE 和 VoLTE 网络可帮助运营商有效地满足客户需求,从而提高收入,但前提是网络运营商在网络市场有足够的覆盖率,且能够快速解决用户体验问题并恢复最佳服务。

网络有压力的运营商经常会无法满足客户对 LTE 服务的需求。客户不高兴和不满意会造成利润下降、用户流失增多和负面宣传。人均流失损失与全球地区、运营商提供的补贴以及参与预付还是后付计划有关。无论如何,流失一个用户就需要获得一个新的同等甚至更高价值用户才能持平。

现在来看网络运营后 QoS(服务质量)差的一些主要原因,以及如何快速解决问题并保持高用户体验。如上文所述,LTE 是一种更加成熟和复杂的技术。IPv6 网络及其提供商的加入增加了其复杂性。

移动宽带服务的降级通常来自两种形式:

  1. 网络服务故障:无论是地区或系统范围内,都会影响多个宽带设备和连接器,还会发生在 LTE 或 VoLTE 服务中。
  2. 设备中心故障:具体到用户,可以表现为无法建立数据连接、语音质量差、通话中断或者有时候会无法连接服务。

LTE 带来新的网络挑战
回程现场工程师 LTE 核心运营/性能工程师 运营商 IMS/数据中心网络工程师
挑战
  • 基于全 IP 的流量高速增长
  • 推出带有 QoS 的 VoLTE
  • 增加带宽已无法解决问题
  • 新用户体验预期,如 VoLTE、视频流
  • LTE 增长的 IMS 扩展
  • 推出新营收服务
可视性需求
  • 带宽、数据包丢失和延迟
  • 传输分界点
  • 数据包丢失和延迟
  • 用户和控制平面分析(LTE、VoLTE)
  • 网元损伤
  • IMS 性能指标
  • Internet 流量分析
  • 业务应用性能

第一例网络故障中有数十种可能的原因。因为有如此多的可能隐藏问题的组件和事务,所以通常难以找出这些问题的源头。可能的源头:eNodeB(无线收发机)、LTE 分组核心演进、IMS(Internet 多媒体服务平台),甚至可能是上游的 ISP(Internet 服务提供商)。问题是 eNodeB 还是回程造成的?网络丢包是否由载体的问题所引起?故障是否在用户平面?可能是控制信号无法正常运行并影响了与 Google 或企业网建立端对端的链接。

在用户设备层次,VoLTE 会带来另一系列挑战。语音从 3G 到 LTE 的迁移必须是无缝流畅的。运营商必须能够对单个客户相关的问题进行故障处理,并能够通过渐进式支持级别提呈问题。任何降级对用户都是立即可见的。用户为服务支付了费用,所以它不仅要能满足易用性和服务质量要求,还要能够打败 Skype 等顶级应用。

市场上有 100 家制造商的 500 多种不同的 4G 设备 - 手机、平板电脑、解调器、M2M 和其它连接器及其他约 1,000 种 LTE 设备,这无疑大幅增加了处理单个用户问题的复杂性。发现设备问题的源头通常是运营商工程师团队的大难题,非常难以确定和修复。原因可能是设备本身的算法编码不当,也可能是 CRM(客户关系管理)部门未正确编程客户计划。可能设备在完全解决所有软件漏洞前就已上市。可能外壳屏蔽了天线,或者很容易受到干扰。问题也可能与 HSS(家庭用户服务)因部分用户数据不正确而未正确验证用户身份有关。

传统的故障处理工具包括许多众所周知的测试设备,这些虽然有用,但无法获得 LTE 需要的结果。核心工程师使用这些工具花费数周时间寻找问题的案例不胜枚举。这些工具无法为核心工程师提供快速而有效地解决问题所需的详细信息。LTE 网络遇到的不仅仅是信令问题。传统工具以信令分析为主,无法为工程师提供能够可靠地验证应用层面而非网络层面问题所必需的应用分析。

此外,这些低机能工具缺乏管理导致丢包和丢失负载的回程/EPC 上的数据速率的能力。它们并非设计用于设置复杂的过滤器以避免捕获缓冲过溢。多个捕获点的同步非常耗时。现有的诸多测试工具均无法有效地观察和关联多个来源的数据包。它们通常难以捕获控制平面情报并将其传输到运营中心。这些设备的设计和功能均非常复杂,现场技术人员通常难以正确地进行部署。而往现场分配专业的高技能工程师来操作这些设备又会耗费大量成本。有多少网络运营中心有足够的精通 IPv6、LTE 和应用分析的高级工程师,使他们能够考虑将其分配到现场完成故障处理任务呢?


LTE 和 VoLTE 的 360° 故障处理方案

网络运营商必须时刻谨记他们需要满足客户“永远在线”的期望。要达到这个目标,网络也必须“永远在线”,运行性能不能有任何降级。要保持网络的最佳状态,运营商必须有成熟的高性能工具来诊断各种问题的根本原因。

如果我们接受“时间就是金钱”且丢失客户的使用或实际丢失客户等于丢失金钱,那么快速且成功的问题解决方案势在必行。处理问题并实现“永远在线”目标的故障处理设备的重要特性是:连接、捕获、识别和解决。这些特性可表示为四项功能:

  1. 性能:故障处理设备必须能够扩展以有效地处理运营商的负载需求。
  2. 可见性:出现问题时网络工程师必须能够立即清晰地看到数据包级别的指标并准确确定通信通道中出现缺口的位置。
  3. 便携性:无论指定位置条件如何,设备都必须能够随时快速、有效地运输到该位置。
  4. 易用性:设备的运行必须简单且尽可能是即插即用的,方便现场技术人员运行,同时要能够为通常位于远程的高级工程师提供全面的捕获和分析功能。

要有效地进行故障处理,就需要能够查看:

  • “捕获和存储所有数据包和活动”之前的故障处理问题。
  • 分析用户/覆盖区的语音/视频/数据应用
  • 识别缓慢的应用和糟糕的语音 QoS 的根本原因
  • 关联多个位置的视频/语音/数据以识别根本原因

端对端的用户会话分析

总之,理想的故障处理工具应该能够关联控制信号、控制流量、用户信号和用户流量。然后将得到清晰的用户体验图。

在 LTE 中,用户流量的质量是由“载体”决定的,即在网络中传送数据包的包络或通道。每个用户在进行语音通话、查看电子邮件或浏览网页时均可同时拥有多个载体。每个载体都有多种数据服务质量控制指标,如语音、流视频、SMS 等。网络性能工程师团队必须清楚地了解载体的状态和用户平面的流量性能,从而确定其与用户流量的关联方式。实时语音的质量对用户是最明显的。它们无法容忍任何降级或延迟。

网络拥塞时工程师必须能够清楚地看到 IP 数据流量的增长。故障处理工具必须能够以最高质量追踪各种 IP 流量来源,如网络 HDTV、视频流、以及移动运营商流量所在(并受到竞争对手流量干扰)的网络运营商。它必须能够快速捕获各个 IP 流量并在服务降级或中断时提供必要信息。捕获和呈现的数据越好且越多,故障的解决速度和高质量用户体验的恢复速度就越快。


提高网络工程师的能力

在 LTE 和当今的 IPv6 出现之前,IP 流量和网络 IP 问题都慢得多。网络运营和维护组只需要低性能的数据包捕获设备,且不需要很多掌握高级 IP 技能的工程师。现在的 LTE 网络流量较高,如果出现问题就需要在控制平面和用户平面上同时对 IP 和应用性能进行故障处理。因为现场工程师需要一定的时间才能掌握与 IP 类 LTE 问题处理相关的知识,所以现在的工具必须要方便设置,让现场技术人员能够了解网络状况,与有经验的工程师协作解决问题,同时慢慢积累经验。这种工具必须能够使性能工程团队成为更加有效的协作团队,并提高其整体表现。

总结

部署 LTE 宽带网络之后,核心工程师将面临前所未有的挑战,所以运营商必须配备全功能故障处理工具,可在几分钟内(而非几小时甚至数天时间)发现、分析和确定故障。要达到这个目标,工具需要提供信令和应用数据两个方面最高的可视化能力。

LTE 网络运营商的核心工程师和首席高管将很快认识到全功能便携故障处理设备的优势。核心工程师将会乐于使用这种能够带来卓越性能和直观可视化的易用工具。CFO 和 CMO 则将通过更高的市场份额、数据使用和更高的每用户平均收入及净资本额和运营节省实现可观的 ROI。

 
 
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