17、提升全国蜂窝网络可靠性：从研究到实践

提升全国蜂窝网络可靠性：从研究到实践

1. 引言

蜂窝技术是移动系统和应用的基石，从无线电话、移动互联网到超高清视频流和 AR/VR 等新兴应用，都依赖蜂窝网络。5G 技术的兴起，更是带来了更高的带宽、更低的延迟，推动了 AI、物联网和自动驾驶等领域的发展。然而，我们在关注蜂窝网络技术性能和服务可用性的同时，却往往忽略了移动设备的蜂窝网络可靠性。没有可靠的蜂窝连接，再好的性能也只是海市蜃楼。

从移动设备的角度来看，蜂窝数据连接失败主要有以下三种情况：
- Data_Setup_Error ：移动设备能接收到附近基站的信号，但无法与基站建立数据连接。
- Out_of_Service ：数据连接已建立，但移动设备无法接收蜂窝数据。
- Data_Stall ：移动设备能接收蜂窝数据，但数据连接异常停滞（Android 建议停滞时间大于等于 1 分钟）。

蜂窝网络可靠性很少被研究或测量，但在讨论和决策中却一直是一个不确定因素。理解蜂窝网络可靠性面临着诸多挑战，一方面，现有的移动系统对底层蜂窝连接组件的跟踪和日志记录支持不足，难以精确捕捉故障事件并诊断根本原因；另一方面，在现实世界的移动设备上进行大规模可靠性测量既困难又昂贵，实验室研究的结果也缺乏代表性。

为了填补这一知识空白，我们与一家主要的 Android 手机厂商合作，对蜂窝网络可靠性进行了大规模、深入的研究。我们的目标是测量用户设备感知到的蜂窝网络可靠性问题的普遍性和严重性，并揭示蜂窝（数据连接）故障的根本原因。

2. 测量与分析