國內3G手機上網感知效果的對比研究*

李牧南　熊俊霞

1 引言

根據第33次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，2013年底我國手機網民數量達到了5億，年增長率達19.1%，超過了普通互聯網用戶的整體增幅[1]。隨著移動互聯網技術的發展，智能手機已經成為主流的移動通信終端。在基于智能手機的互聯網應用逐漸流行的同時，用戶對于網絡質量的訴求也在逐漸提升。

截至目前，國際電信聯盟（ITU）共確定了四大3G標準：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA和WiMAX。中國三大電信運營商分別使用了前3種不同的3G標準，分別是中國移動的TD-SCDMA、中國聯通的WCDMA、中國電信的CDMA2000。根據ITU的相關技術規范，移動3G網絡的基本目標是能在車載、步行、靜止環境下分別達到144kb/s、384kb/s和2 048kb/s的無線接入速率要求。

TD-SCDMA與其他兩大國際標準WCDMA、CDMA2000相比，在技術成熟度、配套設備和終端建設領域存在一定的滯后性[2]。中國移動在TD-SCDMA正式投入運營后，也出現了一些技術上和商用上的問題，比如：移動互聯網訪問速度慢，網絡沒有做到無縫覆蓋，信號切換頻繁等。但是，在某些方面，TD-SCDMA在理論上比WCDMA、CDMA2000更有優勢，例如：TD-SCDMA頻譜利用率高，網絡系統的傳輸性能更穩定等[3]。

2 當前研究現狀分析

從目前參考文獻來看，國內外幾乎沒有TD-SCDMA與其他制式在生產環境下的對比研究。但是，國內針對三網上網質量和感知展開對比研究的文獻也幾乎為空白，國內大部分研究還是針對某個具體的3G制式的網絡開展質量監測研究。其中，陳保福認為客戶感知指標是客戶對網絡質量與網絡維護水平的直接反映，通過分析影響客戶感受網絡質量的各種因素，提出了客戶感知指標體系[4]。文獻[5]則通過運用因子擬合方程實現用戶業務感知指標（WHAT）與用戶感知維度的對應關系，再運用結構方程模型發現對WAP業務網絡質量影響最大的是業務即時性[5]。于瑞芷以UMTS網絡為例對網絡性能進行評價，得到了面向客戶感知的指標體系[6]。郝益勇則以運營商的網絡和應用為基礎，構建了用戶體驗質量的評估體系[7]。

曹璐提出移動運營服務質量客戶滿意度指標評價體系[8]，但基于用戶感知視角來研究不同電信運營商之間在移動上網之間是否存在差異，依然還存在一定程度的空白。本文基于用戶視角，嘗試研究國內不同電信運營商之間在移動互聯網的用戶體驗方面是否存在顯著差異，從而進一步充實三網質量對比方面的研究。關于用戶視角對網絡業務體驗評價指標的研究，王大潤提出了用戶的感知次序和指標劃分，并且參考用戶滿意度與軟件質量原則建立了客戶感知度的指標評估體系[9]。

3 用戶感知的3G網絡三網對比實證分析

3.1 實驗設計和數據采集

移動3G網絡的上網速度會受到時間及使用區域人群密度的影響，手機的硬件條件對手機上網速度也會有一定的影響。所以在測試中使用中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商的手機卡，以及支持三種制式3G網絡的相同配置的手機終端。具體的實驗終端和工具配置如表1所示，選擇的數據業務如表2所示，而選擇的撥測地點則如表3所示。

表2 選擇測試的數據業務

序號 業務名稱 業務描述 撥測指標

1 互聯網網頁訪問 http：//3gqq.qq.com/（手機QQ主頁） 成功率（%）、

時延（s）

2 新浪微博 新浪公司提供的微博工具 成功率（%）、

時延（s）

3 文件下載 在指定服務器下載大小約為2M的測試文件 下載速率

（kb/s）

表3 選擇的撥測地點*

序號 撥測地點 地點描述

1 龍口東路 普通居民小區

2 崗頂地鐵口 交通樞紐點

3 珠江新城 CBD寫字樓商業區

*注：地理位置為廣州市天河區，采樣時間為2013年3月，網絡訪問采樣次數>100。

手機終端的撥測工具采取廣州優迅公司開發的三網對比撥測工具ExDial_ToolV2.5，工具的部分截圖如圖1所示：

圖1 測試工具截圖

在本文的實證研究中，不同的標準制式對應于不同的移動通信運營商，所以本文簡化后的自變量因子是運營商，計量水平分別為移動（YD）、聯通（LT）、電信（DX）。因變量則選擇具有代表性的手機上網方式和普通用戶最直接感知指標，分別是上網時延（s）、微博時延（s）和下載速度（kb/s）。

3.2 實驗方法

本文采用方差分析及非參數檢驗判定在三種不同的標準制式下（三種不同的運營商下）手機上網的用戶感知是否存在顯著性差異，即檢驗不同運營商的模擬用戶樣本均值的差異是否具有統計學意義。在本文的研究中，方差分析的原假設和備擇假設如下：

H0：三大運營商對手機上網速度沒有顯著的差別；

H1：三大運營商對手機上網速度有顯著的差別。

假設顯著性水平為α=0.05，如果相伴概率小于或等于顯著性水平α，則應拒絕零假設，認為不同運營商對上網速度存在顯著差異。如果方差分析或非參數檢驗發現，拒絕原假設，即不同運營商之間對手機上網速度存在差異。本文將采用Fisher提出的最小顯著差異方法（LSD）或Tamhanes T2比較方法來進一步檢驗到底哪些總體均值之間存在差異。

3.3 實驗結果

本文運用SPSS19.0統計軟件對數據進行分析，首先分別對三個測試點包括龍口東路、崗頂及珠江新城的測試數據進行正態性檢驗和方差齊性檢驗，在單因素方差分析中選定方差齊性檢驗選項，輸出結果表明各個維度的方差是否相等。經檢驗發現，龍口東、崗頂和珠江新城圖片下載速度及在珠江新城登錄微博時延的顯著水平大于0.05，適合做方差分析，其他的顯著水平小于0.05，不適合做方差分析。本文對三個測試點的圖片下載速度及珠江新城的微博上網時延均采用標準的單因素方差分析，其他地點和上網方式均采用非參數檢驗，具體分析結果如下：endprint

（1）手機在不同測試點登錄QQ主頁的時延數據分析

手機登錄QQ主頁在各測試點時延的非參數檢驗如表4所示：

表4 手機登錄QQ主頁在各測試點時延的非參數檢驗

原假設 測試 Sig 決策者

龍口東 QQ主頁訪問時延的分布在運營商1類別上相同 獨立樣本Kruskal-Wallis檢驗 0.000 拒絕原假設

崗頂

珠江新城

注：顯示漸進顯著性，顯著性水平是0.05。

表5為不同測試點手機QQ時延均值的比較，顯著性水平值均小于0.05，可以推論說三大運營商沒有顯著性差異。分析結果表明在三個測試點都顯示不同運營商的QQ時延有顯著差異，因為三個測試點QQ時延數據各組方差都不具齊性，所以對三個測試點做均值多重比較采用Tamhanes T2比較方法。

表5 手機登錄QQ主頁時延在各測試點的Tamhane兩兩比較

Tamhane P值

（I）運營商 （J）運營商 龍口東路 崗頂 珠江新城

移動 聯通 0.000 0.000 0.000

電信 0.000 0.000 0.000

聯通 移動 0.000 0.000 0.000

電信 0.000 0.000 0.000

電信 移動 0.000 0.000 0.000

聯通 0.000 0.000 0.000

結果顯示，在不同測試點，移動、聯通、電信登錄QQ的時延之間分別都存在差異。

（2）手機在不同測試點登錄微博時延數據分析

在三個測試點手機登錄微博時延數據分析結果如表6所示：

表6 手機登錄微博在各測試點的非參數檢驗

原假設 測試 Sig 決策者

龍口東 微博時延的分布在運營商2類別上相同 獨立樣本Kruskal-Wallis

檢驗 0.000 拒絕原假設

崗頂 0.001

注：顯示漸進顯著性，顯著性水平是0.05。

表6為不同測試點手機登錄微博時延均值的比較，分析結果表明在龍口東路和崗頂兩個測試點都顯示不同運營商的微博時延有顯著差異，對這兩個測試點分別做非參數檢驗兩兩比較，結果如表7所示。

從表7的實驗結果看，在龍口東路，移動和聯通、移動和電信在登錄微博的時延之間都存在顯著性差異，但是聯通和電信不存在顯著差異。而在崗頂，移動和聯通在登錄微博的時延之間存在差異，移動和電信、聯通和電信在登錄微博的時延之間不存在顯著差異。珠江新城的測試數據也顯示了不同運營商的微博時延有顯著差異。進一步對珠江新城微博時延數據進行LSD兩兩比較發現，移動和聯通的概率P值為0.210，大于顯著性水平0.05，不應拒絕零假設，認為移動和聯通在珠江新城上微博的時延上沒有顯著性差異；聯通和電信的概率P值為0.064，認為聯通和電信在珠江新城上微博的時延上不存在顯著性差異；移動和電信的概率P值為0.03，認為移動和電信在珠江新城上微博的時延上有顯著性差異。不同運營商在不同測試點微博時延均值標準差如表8所示：

表8 不同運營商在不同測試點微博時延均值標準差（ms）

運營商 龍口東 崗頂 珠江新城

均值 標準差 均值 標準差 均值 標準差

移動 2 972.889 1 293.767 2 130.200 536.032 1 948.600 498.341

聯通 1 038.800 137.618 1 034.800 90.500 1 536.600 1 090.584

電信 916.800 322.166 1 427.900 1 015.297 917.400 325.413

（3）手機在不同測試點的圖片下載速度數據分析

在三個測試點的圖片下載速度方差分析結果如表9所示：

表9 不同測試點下手機下載圖片速度的單因素方差分析

平方和 df 均方 F P

龍口東 組間 2 581.454 2 1 290.727 3.496 0.045

組內 9 600.093 26 369.234

總數 12 181.55 28

崗頂 組間 1 729.795 2 864.898 1.370 0.272

組內 16 409.263 26 631.126

總數 18 139.059 28

珠江

新城 組間 33 704.854 2 16 852.427 29.239 0.000

組內 14 985.413 26 576.362

總數 48 690.267 28

表9為不同測試點手機下載圖片速度的均值比較，分析結果發現在崗頂不同運營商的下載速度不存在明顯差異，而在龍口東路和珠江新城不同運營商的下載速度有顯著差異。為了探討究竟，對龍口東路和珠江新城進行LSD兩兩比較，結果如表10所示：

表10 龍口東路和珠江新城LSD多重比較結果

LSD多重比較 P值

（I）運營商 （J）運營商 龍口東路 珠江新城

移動 聯通 0.556 0.000

電信 0.072 0.000

聯通 移動 0.556 0.000

電信 0.017 0.078

電信 移動 0.072 0.000

聯通 0.017 0.078

通過兩兩比較發現，在龍口東路，聯通和電信在下載速度上存在差異；在珠江新城，聯通和電信在下載速度上無顯著差異，移動和聯通、移動和電信有明顯差異。不同運營商在不同測試點下載速度均值標準差如表11所示：endprint

表11 不同運營商在不同測試點下載速度均值標準差（kb/s）

運營商 龍口東 崗頂 珠江新城

均值 標準差 均值 標準差 均值 標準差

移動 84.093 16.882 102.66 24.525 76.56 29.540

聯通 78.822 16.803 113.264 17.956 63.012 15.972

電信 100.656 23.044 97.891 31.084 43.319 25.185

因為不同運營商在不同測試點的下載速度均通過方差分析的假設條件，即各總體服從正態分布且各總體方差相等。這里針對下載速度對不同運營商在不同測試點進行雙因素方差分析，同方差性檢驗的結果如表12所示，檢驗的P值等于0.907，主體間效應的檢驗輸出結果如表13所示。

表12 誤差方差等同性的Levene檢驗（因變量：下載速度）

F df1 df2 Sig

0.418 8 76 0.907

從表13可知，運營商、測試點和運營商*測試點的P值都小于0.05，所以不同的運營商及不同測試點下載速度均值之間的差異是顯著的，同時也說明二者的交互作用對下載速度的影響是顯著的。

4 結論與建議

本文為探討不同運營商通過WAP網關訪問對移動手機上網速度是否存在顯著差異，通過測速軟件以及移動互聯網應用的組合測試方法獲得三大運營商的網絡狀況數據，為了控制其他變量的影響，采用了同一類型的智能手機終端和同一版本的撥測軟件，選取了廣州市三個有代表性的3G網絡測試點，以及移動互聯網較為常見的三種應用進行比較分析。采用方差分析的方法對數據進行處理和呈現，結果發現：在相同時間段、相同地點，使用同一種上網方式，并采用不同運營商的3G（WAP）手機時，上網速度和感知效果存在顯著性差異。

從理論上說，無論運營商采取ITU的哪一種3G網絡制式來搭建移動通信網絡，在手機終端無差異的情況下，用戶對于手機上網的感知差異應該不明顯，尤其是在一些關鍵指標，比如：網頁訪問時延、成功率、下載速率等指標上應該基本一致。但是從本文的隨機采樣數據來看，除了下載速率的差異不明顯外，在網頁訪問、新浪微博等常見業務的用戶體驗方面，TD-SCDMA的用戶感知效果都要略微低于CDMA2000和WCDMA兩種制式的網絡。

盡管本文只選擇了QQ主頁訪問、新浪微博、文件下載三種最普通的移動互聯網應用，但是這三種應用模式基本覆蓋了普通用戶的上網習慣和最主要的網絡通信協議，因此對于數據業務整體訪問性能的感知和探測具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] CNNIC. 第33次中國互聯網絡發展狀況統計報告[EB/OL]. （2014-01-16）. http：//www.twwtn.com/information/18_220610.html.

[2] 譚勁松，林潤輝. TD-SCDMA與電信行業標準競爭的戰略選擇[J]. 管理世界， 2006（6）.

[3] 吳霞. 第三代移動通信技術及應用[J]. 通信與信息技術， 2010（3）： 57-61.

[4] 陳保福. 面向客戶感知的電信業務質量評價方法的研究[D]. 北京： 北京郵電大學， 2010.

[5] 陳保福. 移動業務客戶感知指標的提取與應用研究[C]//第十四屆中國科協年會第20分會場：轉型創新促通信業新發展論壇論文集. 2012.

[6] 于瑞芷. 面向客戶感知的網絡性能評價方法的研究[D]. 北京： 北京郵電大學， 2011.

[7] 郝益勇. 提升移動網絡用戶體驗質量的理論與方法研究[D]. 北京： 北京郵電大學， 2011.

[8] 曹璐. 基于價值鏈的移動運營服務質量管理研究[D]. 武漢： 武漢理工大學， 2012.

[9] 王大潤. 基于TD-SCDMA網絡的業務優化設計與實施[D]. 北京： 北京郵電大學， 2012.endprint

表11 不同運營商在不同測試點下載速度均值標準差（kb/s）

運營商 龍口東 崗頂 珠江新城

均值 標準差 均值 標準差 均值 標準差

移動 84.093 16.882 102.66 24.525 76.56 29.540

聯通 78.822 16.803 113.264 17.956 63.012 15.972

電信 100.656 23.044 97.891 31.084 43.319 25.185

因為不同運營商在不同測試點的下載速度均通過方差分析的假設條件，即各總體服從正態分布且各總體方差相等。這里針對下載速度對不同運營商在不同測試點進行雙因素方差分析，同方差性檢驗的結果如表12所示，檢驗的P值等于0.907，主體間效應的檢驗輸出結果如表13所示。

表12 誤差方差等同性的Levene檢驗（因變量：下載速度）

F df1 df2 Sig

0.418 8 76 0.907

從表13可知，運營商、測試點和運營商*測試點的P值都小于0.05，所以不同的運營商及不同測試點下載速度均值之間的差異是顯著的，同時也說明二者的交互作用對下載速度的影響是顯著的。

4 結論與建議

本文為探討不同運營商通過WAP網關訪問對移動手機上網速度是否存在顯著差異，通過測速軟件以及移動互聯網應用的組合測試方法獲得三大運營商的網絡狀況數據，為了控制其他變量的影響，采用了同一類型的智能手機終端和同一版本的撥測軟件，選取了廣州市三個有代表性的3G網絡測試點，以及移動互聯網較為常見的三種應用進行比較分析。采用方差分析的方法對數據進行處理和呈現，結果發現：在相同時間段、相同地點，使用同一種上網方式，并采用不同運營商的3G（WAP）手機時，上網速度和感知效果存在顯著性差異。

從理論上說，無論運營商采取ITU的哪一種3G網絡制式來搭建移動通信網絡，在手機終端無差異的情況下，用戶對于手機上網的感知差異應該不明顯，尤其是在一些關鍵指標，比如：網頁訪問時延、成功率、下載速率等指標上應該基本一致。但是從本文的隨機采樣數據來看，除了下載速率的差異不明顯外，在網頁訪問、新浪微博等常見業務的用戶體驗方面，TD-SCDMA的用戶感知效果都要略微低于CDMA2000和WCDMA兩種制式的網絡。

盡管本文只選擇了QQ主頁訪問、新浪微博、文件下載三種最普通的移動互聯網應用，但是這三種應用模式基本覆蓋了普通用戶的上網習慣和最主要的網絡通信協議，因此對于數據業務整體訪問性能的感知和探測具有一定的借鑒意義。

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[7] 郝益勇. 提升移動網絡用戶體驗質量的理論與方法研究[D]. 北京： 北京郵電大學， 2011.

[8] 曹璐. 基于價值鏈的移動運營服務質量管理研究[D]. 武漢： 武漢理工大學， 2012.

[9] 王大潤. 基于TD-SCDMA網絡的業務優化設計與實施[D]. 北京： 北京郵電大學， 2012.endprint

表11 不同運營商在不同測試點下載速度均值標準差（kb/s）

運營商 龍口東 崗頂 珠江新城

均值 標準差 均值 標準差 均值 標準差

移動 84.093 16.882 102.66 24.525 76.56 29.540

聯通 78.822 16.803 113.264 17.956 63.012 15.972

電信 100.656 23.044 97.891 31.084 43.319 25.185

因為不同運營商在不同測試點的下載速度均通過方差分析的假設條件，即各總體服從正態分布且各總體方差相等。這里針對下載速度對不同運營商在不同測試點進行雙因素方差分析，同方差性檢驗的結果如表12所示，檢驗的P值等于0.907，主體間效應的檢驗輸出結果如表13所示。

表12 誤差方差等同性的Levene檢驗（因變量：下載速度）

F df1 df2 Sig

0.418 8 76 0.907

從表13可知，運營商、測試點和運營商*測試點的P值都小于0.05，所以不同的運營商及不同測試點下載速度均值之間的差異是顯著的，同時也說明二者的交互作用對下載速度的影響是顯著的。

4 結論與建議

本文為探討不同運營商通過WAP網關訪問對移動手機上網速度是否存在顯著差異，通過測速軟件以及移動互聯網應用的組合測試方法獲得三大運營商的網絡狀況數據，為了控制其他變量的影響，采用了同一類型的智能手機終端和同一版本的撥測軟件，選取了廣州市三個有代表性的3G網絡測試點，以及移動互聯網較為常見的三種應用進行比較分析。采用方差分析的方法對數據進行處理和呈現，結果發現：在相同時間段、相同地點，使用同一種上網方式，并采用不同運營商的3G（WAP）手機時，上網速度和感知效果存在顯著性差異。

從理論上說，無論運營商采取ITU的哪一種3G網絡制式來搭建移動通信網絡，在手機終端無差異的情況下，用戶對于手機上網的感知差異應該不明顯，尤其是在一些關鍵指標，比如：網頁訪問時延、成功率、下載速率等指標上應該基本一致。但是從本文的隨機采樣數據來看，除了下載速率的差異不明顯外，在網頁訪問、新浪微博等常見業務的用戶體驗方面，TD-SCDMA的用戶感知效果都要略微低于CDMA2000和WCDMA兩種制式的網絡。

盡管本文只選擇了QQ主頁訪問、新浪微博、文件下載三種最普通的移動互聯網應用，但是這三種應用模式基本覆蓋了普通用戶的上網習慣和最主要的網絡通信協議，因此對于數據業務整體訪問性能的感知和探測具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] CNNIC. 第33次中國互聯網絡發展狀況統計報告[EB/OL]. （2014-01-16）. http：//www.twwtn.com/information/18_220610.html.

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[4] 陳保福. 面向客戶感知的電信業務質量評價方法的研究[D]. 北京： 北京郵電大學， 2010.

[5] 陳保福. 移動業務客戶感知指標的提取與應用研究[C]//第十四屆中國科協年會第20分會場：轉型創新促通信業新發展論壇論文集. 2012.

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[7] 郝益勇. 提升移動網絡用戶體驗質量的理論與方法研究[D]. 北京： 北京郵電大學， 2011.

[8] 曹璐. 基于價值鏈的移動運營服務質量管理研究[D]. 武漢： 武漢理工大學， 2012.

[9] 王大潤. 基于TD-SCDMA網絡的業務優化設計與實施[D]. 北京： 北京郵電大學， 2012.endprint