李韶英 邢亮 吳雄

【摘 要】隨著智能手機的普及和LTE網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，手機游戲發(fā)展迅猛。LTE網(wǎng)絡(luò)承載手游業(yè)務(wù)存在時延較大的問題，影響了手游玩家在LTE網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用體驗。為了優(yōu)化LTE網(wǎng)絡(luò)對手游業(yè)務(wù)的承載，在對手游業(yè)務(wù)分析的基礎(chǔ)上，通過對4G QoS的研究，提出了手機游戲業(yè)務(wù)的4G QoS部署策略，并通過測試驗證了QoS策略對縮短網(wǎng)絡(luò)時延、提升感知性能的效果，有效指導(dǎo)了LTE網(wǎng)絡(luò)承載手游業(yè)務(wù)的優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】手游業(yè)務(wù)；QoS；時延

1 引言

隨著智能手機的普及和LTE網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，手機游戲的發(fā)展到了可與PC網(wǎng)絡(luò)游戲相媲美的程度，而且具有很強的娛樂性和交互性。手游良好的業(yè)務(wù)體驗對端到端的時延要求頗高，經(jīng)移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)默認承載在統(tǒng)一的通道上。默認承載的時延長，波動范圍較大，無法滿足手游的承載需求。根據(jù)手游業(yè)務(wù)的特點，針對性地部署4G QoS策略是提升業(yè)務(wù)感知的重要手段。本文在對手游業(yè)務(wù)分析的基礎(chǔ)上，通過對4G QoS參數(shù)的研究，提出了手機游戲業(yè)務(wù)的4G QoS部署策略，并通過測試驗證了縮短網(wǎng)絡(luò)時延和保障網(wǎng)絡(luò)帶寬對感知性能的提升效果，同時通過移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)的遠端子系統(tǒng)驗證QoS策略部署后手游業(yè)務(wù)的加速效果，為提升手游用戶感知的4G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供了參考。

2 手游業(yè)務(wù)感知分析

通過對手游業(yè)務(wù)流程進行分析，確定業(yè)務(wù)感知指標，具體包括游戲交互時延、服務(wù)器RTT、終端側(cè)RTT、服務(wù)器側(cè)下行TCP丟包率以及終端側(cè)上行TCP丟包率，具體如圖1所示。

目前4G網(wǎng)絡(luò)承載手游業(yè)務(wù)是采用普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通道，穩(wěn)定性不夠，存在丟包、時延過大的問題，這會導(dǎo)致手機游戲反應(yīng)慢、卡頓明顯，影響手游玩家在LTE網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用體驗，同時也影響了LTE手機游戲用戶的規(guī)模發(fā)展。以迅游的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，手游業(yè)務(wù)以LTE為上網(wǎng)方式的用戶僅為15%。針對以上情況，需要部署與普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不同的QoS策略來提升LTE網(wǎng)絡(luò)對手游業(yè)務(wù)的承載能力。

3 4G QoS策略

3.1 QoS參數(shù)

LTE定義了一系列的承載級QoS參數(shù)來描述一個業(yè)務(wù)承載，包括QCI、GBR和MBR等。

其中最重要的QoS參數(shù)是QCI（QoS分類標識）。QCI定義與吞吐量、時延以及每個承載上用戶流量的分組丟失率相關(guān)。QCI參數(shù)可同時應(yīng)用于GBR和Non-GBR承載。其中，GBR（帶寬保障型）承載使用GBR和MBR來控制帶寬，Non-GBR（帶寬不保障型）承載使用AMBR來控制帶寬。

表1是QCI參數(shù)對應(yīng)不同業(yè)務(wù)對時延、帶寬、丟包參數(shù)的要求。通過采用QCI和預(yù)定義的承載類型（GBR或Non-GBR），確定不同類型業(yè)務(wù)的QoS具體需求，可提供給用戶高速且流暢的體驗。

一個GBR承載能夠保證提供的比特速率。GBR是網(wǎng)絡(luò)側(cè)保障用戶的最小帶寬，決定一個GBR承載能提供的最小比特速率，可根據(jù)業(yè)務(wù)的實際需求制定。MBR是最大比特速率，是網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供給用戶的最大帶寬，可根據(jù)用戶的實際業(yè)務(wù)帶寬進行設(shè)置。MBR參數(shù)一般大于或等于GBR參數(shù)取值。

3.2 手游業(yè)務(wù)的4G QoS參數(shù)

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)分析，手機游戲?qū)Τ休d網(wǎng)絡(luò)的端到端時延最為敏感。在網(wǎng)絡(luò)雙向時延低于100 ms時候，手游業(yè)務(wù)的用戶感知優(yōu)秀。當雙向時延為100 ms～150 ms時手游業(yè)務(wù)的用戶感知良好。此外，不同類型的手游業(yè)務(wù)對帶寬有不同的要求。如實時對戰(zhàn)手游的GBR帶寬需設(shè)置為200 kb/s保障用戶需求。為了滿足手游業(yè)務(wù)需求，可部署QoS策略應(yīng)用服務(wù)器，改變手游業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)設(shè)置，使其承載在專用承載通道，并通過QoS參數(shù)的變化為不同類型的手游業(yè)務(wù)提供差異化的服務(wù)能力。

針對手游業(yè)務(wù)對于時延的需求，應(yīng)選用對時延要求高的QCI=3（時延低于50 ms）參數(shù)。QCI=3對應(yīng)的是GBR承載，可通過設(shè)置GBR參數(shù)保障手游業(yè)務(wù)帶寬。GBR是網(wǎng)絡(luò)側(cè)保障用戶的最小帶寬，根據(jù)業(yè)務(wù)的實際需求制定，如實時對戰(zhàn)手游的GBR帶寬可設(shè)置為200 kb/s保障用戶需求。MBR是網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供給用戶的最大帶寬，可根據(jù)用戶的實際業(yè)務(wù)帶寬進行設(shè)置。

3.3 手游業(yè)務(wù)的4G QoS策略部署

手游業(yè)務(wù)的4G QoS策略部署需要在網(wǎng)絡(luò)層面增加下發(fā)QoS策略的應(yīng)用服務(wù)器（即圖1中的4G QoS能力平臺），負責(zé)業(yè)務(wù)觸發(fā)并向EPC網(wǎng)絡(luò)下發(fā)對應(yīng)的QoS參數(shù)，具體部署方式如圖2所示。

其業(yè)務(wù)調(diào)用流程如圖3所示。

（1）用戶終端APP發(fā)起一個能力調(diào)用ID的請求，請求消息通過HTTP協(xié)議傳輸。

（2）用戶的請求數(shù)據(jù)通過PGW平臺時，PGW平臺在HTTP頭部插入用戶的相關(guān)信息，包括MDN號碼、位置信息等。

（3）請求到達能力開放平臺后，用戶信息管理模塊根據(jù)HTTP頭部插入的信息，記錄用戶的MDN號碼等信息，并根據(jù)算法計算出一個能力調(diào)用ID，通過HTTP響應(yīng)消息返回給終端APP。

（4）終端APP獲取到能力調(diào)用ID后，通過終端和OTT平臺的交互接口，將能力調(diào)用ID返回該OTT平臺。

（5）OTT平臺獲取到用戶能力調(diào)用的ID后，向能力開放平臺發(fā)起能力調(diào)用，調(diào)用中攜帶能力調(diào)用ID和具體的能力調(diào)用項目。

（6）能力開放平臺根據(jù)調(diào)用ID獲取到用戶的真實身份，并根據(jù)用戶歸屬的PCRF信息，將用戶調(diào)用通過Rx接口下發(fā)到對應(yīng)的PCRF平臺。

（7）PCRF通過Gx接口下發(fā)到PGW執(zhí)行，實現(xiàn)對用戶業(yè)務(wù)的調(diào)整。

為了適應(yīng)不同類型的手游業(yè)務(wù)需求，還可通過設(shè)置不同的GBR為OTT平臺提供差異化的服務(wù)能力。

4 QoS部署策略對提升手

游業(yè)務(wù)感知的測試驗證

分別通過實驗室和現(xiàn)網(wǎng)測試驗證4G QoS部署策略對提升手游業(yè)務(wù)端到端的感知效果。

4.1 實驗室測試

在實驗室搭建端到端的測試環(huán)境，測試阿里的實時對戰(zhàn)游戲“全民槍戰(zhàn)”。通過測試發(fā)現(xiàn)手游業(yè)務(wù)通過主動觸發(fā)4G QoS保障后，時延由3 400 ms縮短到50 ms，迅速提升了游戲?qū)?zhàn)體驗，不再卡頓，并且對戰(zhàn)雙方看到的圖像基本同步。實驗室測試證明對手游業(yè)務(wù)采用4G QoS策略部署可有效提升實時對戰(zhàn)手游的業(yè)務(wù)感知。

4.2 現(xiàn)網(wǎng)測試

選取相同測試區(qū)域，分別采用默認承載（QCI=9）和采用手游4G QoS策略（QCI=3）進行承載，在不同的忙閑情況下進行了長時間的延時測試，長Ping一個多小時?，F(xiàn)網(wǎng)測試結(jié)果表明，采用4G QoS策略后，網(wǎng)絡(luò)的平均時延均小于25 ms，遠低于普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通道的時延。此外，部署4G QoS策略后，建立GBR專載后網(wǎng)絡(luò)速率得到了提升和保障。圖4是速率保障測試結(jié)果，紅色曲線是在網(wǎng)絡(luò)高負荷時的默認承載（QCI=9）下的下載速率，藍色曲線是在同樣網(wǎng)絡(luò)高負荷時專有承載（QCI=3）的保障速率。

此外對比從普通業(yè)務(wù)通道默認承載（QCI=9）修改為手游專載（QCI=3）后的測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：修改后王者榮耀下行傳輸RTT時延明顯縮短，有效提高了手游業(yè)務(wù)的用戶感知。具體如圖5所示：

4.3 QoS部署后現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用效果

啟用4G QoS策略進行網(wǎng)絡(luò)加速后觀察分析移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)的遠端子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，啟用前時延50 ms～150 ms時延普遍降低，150 ms以上的時延降低率超過70%以上。對于實時對戰(zhàn)等強交互，尤其未來VR游戲用戶而言，降低時延意味著實時性更強，可以比對手提前進攻、提前發(fā)現(xiàn)裝備等。經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)的驗證，實施了QoS部署策略后手游業(yè)務(wù)時延降低，速率有保障，用戶感知更好。

5 結(jié)束語

本文在對手游業(yè)務(wù)感知需求研究的基礎(chǔ)上，研究了適合手機游戲業(yè)務(wù)的4G QoS策略，并通過4G QoS能力平臺對現(xiàn)網(wǎng)部署QoS策略，經(jīng)實驗室和現(xiàn)網(wǎng)驗證，采用QCI=3以及GBR參數(shù)設(shè)置的4G QoS策略可以縮短網(wǎng)絡(luò)時延，保障網(wǎng)絡(luò)帶寬達到預(yù)期效果。通過中國電信移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)感知分析系統(tǒng)也驗證了QoS部署后手游業(yè)務(wù)的加速效果，這對于指導(dǎo)手游業(yè)務(wù)用戶感知提升的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作提供了重要的參考價值。

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