基于vMOS值测试评估的LTE网络优化

朱建浩,左龙，陈君

(1.中国移动通信集团河南有限公司，河南 郑州，450008；2.中国联通东莞市分公司，广东 东莞，523000；3.湖南科技大学 信息与电气工程学院，湖南 湘潭，411201)



基于vMOS值测试评估的LTE网络优化

朱建浩1,左龙2，陈君3

(1.中国移动通信集团河南有限公司，河南 郑州，450008；2.中国联通东莞市分公司，广东 东莞，523000；3.湖南科技大学 信息与电气工程学院，湖南 湘潭，411201)

超卓视频vMOS值作为用户观看移动视频主观体验的一种客观评价标准，可以客观反映用户对LTE网络体验的业务使用感知。某地市联通在开展LTE超卓网络优化时，在超卓视频vMOS值的专项优化方面进行了探索。选取超卓区域分别进行1080p及720p的vMOS值评估测试，通过与超卓视频目标值对标多维度分析，找出短板及问题，提出针对性的解决方案及优化方向，探索出LTE网络优化新思路。

vMOS值；使用感知；超卓视频；网络优化

随着移动智能终端的普及及LTE网络的规模发展，流量经营和移动互联应用开发是未来发展的趋势[1]。基于用户感知体验的网络规划及优化是后期考虑的重点，Mobile vMOS(Mean Opinion Score)是对用户观看移动视频主观体验的一种客观评价标准，可以反映用户对实际LTE网络体验的感知[2]。

vMOS参考了语音MOS得分的思想，用移动视频MOS得分来评估用户观看视频的质量。视频播放一般分为3个阶段:初始缓冲准备阶段，初始缓冲下载阶段和播放阶段。 vMOS综合考虑了视频源质量、播放过程中的初始时延、卡顿占比、卡顿时长占比，对整个视频体验感知进行MOS评分[3]。

图1 视频播放的3个阶段

1 vMOS测试

1.1 vMOS测试原理

在线路不拥挤的情况下，可用DF期望值衡量网络传输状态[4]。DF期望值的计算公式为:

DF=MPEGSize/MediaSpeed

(1)

式中，MPEGSize为IP封包的MPEG内容大小，MediaSpeed为媒体流码率。

当通信线路发生拥塞时，vMOS测试结果更能反映网络传输状态。vMOS分的计算公式为:

(2)

式中，sQuality代表视频源评分，计算公式为f(视频分辨率,视频编码信息(编码算法以及编码等级),视频比特率)，sLoading代表初始缓冲时延得分，sStalling代表视频卡顿得分。

vMOS客观标准和相应的主观感知如下:

表1 vMOS值对应的感知情况

Table 1 The perception of the situation corresponds to vMOS value

vMOS主观意见主观感受5优秀无感知的4良好无感知但些许恼人的3一般轻微恼人的2差的恼人的1很差非常恼人的

实际测试中影响vMOS得分的主要因素有:

1)视频源

实测中，选择了优酷网站上的视频作为片源。测试统计发现，同样的分辨率和无线环境，测试出来的sQuality和sLoading值却存在很大差异。

以720P的视频为例，其他测试环境一致(无线环境，配置参数等)，部分视频的测试出来的sQuality值能达到3.7分以上，而部分视频测试出来的sQuality值不到2.7分。而测试出来的sLoading值，也存在类似的差异。

2)下载速率

sLoading，sStalling以及初始缓冲时长都会受到下载速率的影响。

3)流媒体传输协议

当前OTT主要流媒体传输协议[5]有HPD (HTTP Progressive Download)，Apple HLS(HTTP Live Streaming)和MPEG DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)。

总体上，使用HLS和DASH协议的视频，其初始缓冲下载阶段缓冲的数据量较小；但使用HPD协议的视频，其初始缓冲下载阶段缓冲的数据量较大，在正式开始播放之前的缓冲，应使得后续即使在网络轻微拥塞情况下，媒体数据也能够得以不间断地连续播放。典型视频网站流媒体传输协议及初始缓冲区如下:

表2 典型视频网站流媒体传输协议

1.2 测试情况

测试采用了世纪鼎利公司[6]提供的Pilot Walktour软件进行vMOS的DT测试，业务配置120s视频播放，测试计划需要勾选Vitamio选项；分别测试1080P和720P,播放视频选取优酷的片源。

图2 测试的相关设置情况截图

1)选定超卓网络[7]区域的某一区域，1080P的测试统计及与超卓视频达标值对标情况如下，不达标的短板指标为初始缓冲时延:

图3 1080P测试区域情况

2)选定超卓网络区域的另一区域，720P的测试统计及与超卓视频达标值对标情况如下，基本接近达标，初始缓冲时延存在细微的差距:

图4 720P测试区域情况

2 分析及优化思路

分析时，除vMOS应重点聚焦于一定视频分辨率前提下，体验指标(初始缓冲时延，卡顿率)和网络能力指标(视频初始缓冲峰值速率，E2E RTT；视频全程感知速率,全程平均速率,全程峰值速率)的，与此同时，结合测试记录的地点/时间分布特点，重点关注无线网络覆盖/负载的差距。通过后台业务量/MR等数据进行关联分析，挖掘网络中的隐患问题点，重点跟踪推进解决。

由于后台软件无法区分无线侧和非无线侧消耗的时延，因此主要是从无线侧覆盖和质量对测试区域进行分析，以1080P测试区域的vMOS值分析及优化思路情况为例。

2.1 覆盖及质量分析

LTE网络覆盖及质量是所有用户体验感知指标的基础，基础的RF优化及网络规划是网络品牌效应提升的保障，本次1080P超卓区域vMOS测试共计发现8处弱覆盖类问题、4处非覆盖原因导致的质差问题。8处弱覆盖问题涉及6处开通规划站、2处3G共站叠加LTE、1处物业关停，4处质差问题涉及重叠覆盖2处、MOD3干扰2处已由日常优化跟进处理。

图5 覆盖及质差问题路段

2.2 vMOS值地理化呈现分析

目前鼎力软件暂不支持出vMOS图，通过手动统计采样点得出的vMOS值分布图如下:

图6 vMOS值分布图

由上图可知，有7个测试区域路段的vMOS值小于3.6，通过分析主要是由于”Video Play URL Parse Latency”过大导致。由于鼎力软件无法获知具体的信令流程，通过联合鼎力厂家进行进一步研究及分析，UrlParseLatency没有纳入sLoading算分。纳入sLoading算分的因素的用户面初始缓冲时延=initBuffLatency+rtt*8(rtt是ping512字节至真实服务器往返时延)。UrlParseLatency是厂家内部的地址解析时延，该值受很多因素影响，没有纳入指标统计，华为vMos体系中将其用rtt*8表示。

影响算华为Mobile vMOS得分的主要因素有:用户面初始缓冲时延，码率，分辨率宽度，卡顿率，播放时长，卡顿时长，初始缓冲时延，RTT等，其中前5项是主要因素。

针对用户面初始缓冲时延的分析优化涉及到的initBuffLatency、rtt，需进一步深入分析优化空间，明确无线侧和核心网侧的信令、路由及访问视频源的服务器信息等，是下一步的重点研究对象。

2.3 后台业务量及MR关联分析

为进一步从后台定位vMOS值的影响因素，主要通过峰值用户数分布和MR数据两方面进行关联分析。

1)峰值用户数分析:紫色区域为1080P测试区域，蓝色区域为超卓区域；超卓区域共计有3处明显的高用户集中区域(其中1080P有1处鸿福商圈)，与vMOS值分布图进行比对分析，需针对峰值用户数100以上的小区进行话务分担和扩容处理。

图7 峰值用户数分布图

通过统计分析，根据指标及用户体验需求，针对1080P区域需要对峰值用户数大于100的小区进行重点跟踪优化处理，共42个小区。

图8 超卓视频区域小区用户数分布情况

2)MR覆盖分析:通过后台的MR覆盖数据分析，超卓区域共计有5处深度覆盖不足的集中区域，其中1080P测试区域1处。5处弱覆盖区域，主要是缺少站点导致的，建议结合后期的规划站点入网进行相应的优化。

图9 MR覆盖分布图

5处深度覆盖不足区域依次具体如下，供LTE规划参考:

3 总结及推广价值

超卓视频vMOS值作为用户观看移动视频主观体验的一种客观评价标准，可以客观反映用户对LTE网络体验的业务使用感知。东莞联通网优中心在开展LTE超卓网络优化时，在vMOS值的专项优化方面进行了探索。选取超卓区域分别进行1080p及720p的vMOS值评估测试，通过与超卓视频目标值对标分析，找出短板及问题，提出针对性的解决方案及优化方向，探索出LTE网优化新思路，可供其他地市参考。

此优化思路重点针对超卓视频vMOS值进行优化，侧重于无线侧前台及后台的分析，针对体验指标(初始缓冲时延，卡顿率)及网络能力指标的分析还需进一步探讨优化。尤其是在用户面初始缓冲时延和OTT不同流媒体传输协议的差异化分析层面，需联合厂家从无线侧及核心网的信令流程、路由、访问视频源服务器等方面深入分析优化，持续提升用户感知。

[1]周慧琴.多核优化网络内容监测类系统的创新应用研究[J].邵阳学院学报(自然科学版),2014,11(03):27-33.

[2]邵壮丰,许洪东,周俊,等.广东IPTV业务质量提升研究[J].电信科学,2013,S2:167-170.

[3]叶青,许国平.WCDMA视频电话业务质量评估方法探析[J].移动通信,2010,22:58-61.

[4]张智群.LTE网络优化切换问题分析[J].信息技术与信息化,2015,12:71-77.

[5]王坤,甘露.基于网络多媒体的流媒体技术[J].信息化建设,2015,08:52-53.

[6]陈春雄.PilotFleet——全方位的TD-SCDMA无线测试解决方案[J].电信网技术,2008,03:51-53.

[7]移动通信编辑部.新年亮灯礼温情钜献广东联通“沃4G+”超卓网络极速领跑[J].移动通信,2015,24:89-90.

LTE network optimization based on testing evaluation of vMOS value

ZHU Jianhao1,ZUO Long2,CHEN Jun3

(1.China Mobile Communications Corporation Henan Co.,Ltd,Zhengzhou 450008,China;2.China Unicom Co.,Ltd,Dongguan Branch,Dongguan 523000,China;3.Institute of Information and Electrical Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan 411201,China)

As an objective evaluation standard for mobile video subjective experience for users,vMOS value for watching video can objectively reflect the user experience for LTE network operational use perception.When certain city of China Unicom carries out LTE superior network optimization,optimization excellence in special video vMOS values is explored.1080p and 720p of vMOS value assessment are tested in selected excellent areas,with the target for excellent video standard by multi-dimensional analysis,which identifying the shortcomings and problems.Targeted solutions and optimization directions are proposed,which exploring new ideas for LTE network optimization.

vMOS value; using superior; excellent video; network optimization

1672-7010(2016)03-0040-06

2016-06-04

朱建浩(1980-)，男，河南许昌人，工学硕士，从事移动通信技术及优化研究

左龙(1986-)，男，江西吉安人，工学硕士，从事无线网络优化及规划研究；E-mail:zuolong1126@163.com

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