影响用户Web浏览体验的因素分析﹡

肖威华， 赵 莺， 陈 晖

0 引言

世界著名的未来学家阿尔文·托夫勒(Alvin Toffler)在20世纪70年代就提出体验经济[1]的概念，并且随后指出“服务经济的下一步是体验经济，商家将靠提供这种体验服务来取胜”[2]中的道理。当前，网络服务也逐渐向面向用户体验（QoE）发展，用户对服务的体验和感受决定了用户对服务的评价以及喜好程度，进而决定了用户满意度和忠诚度。

尽管视频、语音这类“保证服务”类型的业务，相比Web浏览这种“尽力而为”业务有一定的优先级，但是当前网络服务方面的QoE研究还是多集中在视频、语音业务，业界对Web浏览业务研究比较少。随着互联网规模进一步融入大众生活，Web浏览这种最基本、最常用的网络服务业务开始受到更多的关注。根据思科发布的 2011-2016互联业务流量发展预测[3]，Web类业务的将保持 35%的年复合增长率，2016年将达到17583PB，因此对Web浏览业务进行QoE研究已迫在眉睫。

1 Web浏览业务的用户体验

ITU-T这样定义QoE，一种应用和服务的整体可接受程度，是被最终用户主观接受[4]。从定义可以看出QoE是用户感知的服务质量，是用户感觉到的系统端到端的整体性能，它表达了用户对业务感受的满意程度。

QoE与具体的业务相关联，不同的业务具有不同的QoE，例如有些业务对时延敏感，而有些业务则对丢包率比较敏感。对于Web浏览业务来说，用户体验的好坏很大程度上取决于页面的打开时间，如果用户等待的时间过长，超过用户的忍受范围，用户一般会选择离开。

1968年，米勒对人机会话进行了研究，总结出了用户的3种反应类别[5]：

0.1 ～0.2 s：如果计算机在此时间范围内反应，对于用户来说，这是即时的。

1～5 s：用户会感觉到一些延时，但认为计算机还是可控的，用户的思维不会被打断。

5～10 s：用户的思维会被打断，会放弃目前工作，越接近10 s，用户放弃的概率越大。

随后，史蒂夫-肖也对此作了研究，他定义了用户感受的 4 种类别[6]：瞬时（0.1～0.2 s）、立刻（0.5～1 s）、连续（2～5 s）、停滞（7～10 s）。与米勒不同的是，他将第中间层进行了再次划分，当用户等待的时间超过0.5 s时，用户会感到延时的存在，当超过2 s时，用户的思维就将受到一定程度的打扰。

国际标准组织ITU-T在大量研究的基础上也对此作出建议，网页打开时间首选为2 s以内，用户可接受的时间为4 s以内[7]。国内有许多研究都表明，用户最满意的网页打开时间在2 s以内。用户能够忍受的最长等待时间在6～8 s之间。这就是说，8 s是一个临界值，如果网站打开速度在8 s以上，那么大部分访问者很可能都会离去。

从以上这些研究可以看出，对于Web浏览业务，用户体验的好坏与网页的打开时间息息相关。

2 影响因素分析

从Web浏览会话过程来看，影响用户体验有3个环节：服务器接入段，网络传输段，用户接入段，如图1所示。

图1 影响用户Web浏览体验的三个环节

具体来说，服务器接入段主要是指服务提供商保证的服务器及其接入网络的性能，其影响因素主要包括：服务器性能、服务器对用户响应速度、服务器出口带宽、IDC机房所处的地理位置、IDC机房在运营商骨干网中的地位、IDC机房出口带宽冗余状况等。

网络传输段主要是指运营商所管理的骨干网络性能，其影响因素主要包括：骨干网络设备和链路状况、到全国各地骨干网带宽的冗余状况、各运营商骨干网之间的路由和传输延时等。

用户接入段主要是指用户使用的主机及其接入网络的性能，其影响因素主要包括：用户接入网络的方式（ADSL、小区宽带等接入、光纤接入、无线接入等）、小区出口带宽冗余状况、用户主机性能、用户打开页面的实际等待时间及成功率等。

从以上三个环节的分析可以看出，用户对Web浏览业务的体验是对整个网络性能（服务器接入网、骨干网、用户接入网）和设备的感知，是用户端到端的感知。其中物理设备、链路等影响因素，会间接地反映在网络上，具体表现为时延、抖动、丢包率。因此，文中主要是研究时延、丢包率对用户Web浏览体验的影响。

3 实验

从上节看出，影响用户Web浏览体验QoE的因素很多，它不仅与用户主观因素相关，也与业务质量、网络质量、各网元的QoS保障等客观因素有关。因此业界形成了QoE评估的主观方法和客观方法，主观方法通常通过一些用户投诉、用户调查来完成，客观方法通常通过QoS参数映射到QoE来完成。文中为研究时延和丢包率对用户Web浏览体验的影响采用了主客观相结合的方法，通过在用户与系统互动中的过程中不断改变网络QoS参数，时刻观察、记录用户体验的变化，最终找出网络性能参数与用户体验之间的关系。

图 2为文中所搭建模拟实验环境的简易示意图，主要包括3个部分：客户端、网络模拟器、Web服务器。其中客户端装有监测工具和打分评测软件，监测工具使用基调网络公司出品的即时监测工具（WebWatch），它可以监测DNS解析延迟时间、TCP/ IP建立连接的时间、SSL握手时间、IE发出请求的时间、服务端重定向时间、第一个数据包收到时间，页面打开时间等；网络模拟器采用的是在linux环境下运行的 WANem-(WAN emulator)，它是一款开源的广域网模拟器，可以在局域网上模拟广域网的性能，能按需求改变时延、抖动、丢包、带宽等参数；Web服务器上存放有一大小为1153KB（包含一些图片和文字）的网站。

图2 模拟实验环境

其它实验环境做如下设定，客户端和Web服务器接入带宽均设为 6MB，IP层的最大传输单元为1500B。用户在客户端上打开指定的网站进行浏览体验，并针对每次体验给出自己的评分1-5，其中1分代表很差，2分代表差，3分代表中，4分代表良，5分代表优。

3.1 时延对页面打开时间及用户体验的影响

在此项实验过程中，通过网络模拟器调整时延D，使其按照均匀分布在 10 ms，20 ms，40 ms，60 ms，80 ms，100 ms中取值，并保证每个值取20次，客户端的监测工具会记录每次的网页打开时间T，用户对每次测试进行打分，记为M。同一时延下的最后测试结果取其平均值。图3为时延D与网页打开时间T之间的关系，可以看出页面打开时间随时延的增大而增大。

图3 时延与页面打开时间的关系

对D与T进行线性、对数、乘幂、指数回归可得到表1。

表1 D与T的回归结果

相关系数最高的为指数回归，此时：

图4为时延D与M之间的关系，从中可以看出QoE分值随时延的增大而减小。

对D与M进行线性、对数、乘幂、指数回归可得到表2。

相关系数最高的为线性回归，此时

3.2 丢包对页面打开时间及用户体验的影响

在此项实验过程中，通过网络模拟器调整丢包率，使其按照均匀分布 0%，2%，4%，6%，8%，10%取值，并保证每个值取20次。同样，此处取平均值作为最终的实验结果。图5为时延L与T之间的关系，可以看出页面打开时间随丢包率的增大而增大。

图4 时延与QoE分值的关系

表2 D与M的回归结果

图5 丢包率与页面打开时间的关系

对L与T进行线性、对数、乘幂、指数回归可得到表3。

表3 L与T的回归结果

相关系数最高的为指数回归，此时

图6为丢包率L与M之间的关系，从中可以看出QoE分值随丢包率的增大而减小。

对L与M进行线性、对数、乘幂、指数回归可得到表4。

图6 丢包率与QoE分值的关系

表4 L与M的回归结果

相关系数最高的为指数回归，此时

4 结语

文中以Web浏览业务为例，采用主客观相结合的方法，分析了时延、丢包率对用户Web浏览体验的影响，并得出一些经验公式，为运营商根据现网状况预测用户满意程度提供了一定的支持。体验时代的到来，使整个网络服务行业运营机制发生了巨大的变化[8-10]。运营商的观念必须从“以网络为中心”转变为“以用户为中心”，充分考虑用户体验，利用用户体验质量来全面评价并改进网络的服务质量，从而吸引新客户、挽留老客户。

[1] [美] 阿尔文·托夫勒.未来的冲击[M].孟广均等译.北京:新华出版社,1996.

[2] [美] 阿尔文·托夫勒.第三次浪潮[M].朱志焱等译.北京:三联书店出版, 1984.

[3] Cisco. Cisco Visual Networking Index: Forecast and Methodology 2011–2016[S]. USA:Cisco,2012.

[4] ITU-T.Recommendation P.10/G.100 Amendment 2—07/2008, Vocabulary for performance and quality of service;Amendment 2: New definitions for inclusion in Recommendation ITU-T P.10/G.100[S].Switzerland:ITU: 2.

[5] MILLER R B.Response Time in Man-Computer Conversational Transactions[C]//In Proceedings of American Federation of Information Processing Societies. Atlanta city, USA:[s.n.], 1968:267-277.

[6] SEOW C S.UI Responsiveness: Instantaneous,Immediate,Continuous,Captive[EB/OL].(2008-11-08)[2013-04-10].URL:http://www.informit.com/articl es/article.aspx?p=1272554.

[7] ITU-T.Recommendation G.1010—11/2011, End-user multimedia QoS categories[S]. Switzerland: ITU: 9.

[8] 薛攀峰,秦晓卫,张四海,等.无线 Mesh网络的新型建模方法研究[J].通信技术,2010,43(06):113-115,119.

[9] 张家波,唐伦,陈前斌,等.子网移动性管理及其性能优化研究[J].通信技术,2009,42(03):114-116,120.

[10] 于溯,邓郁.ARP广播流量特征的研究[J].信息安全与通信保密,2009(10):83-85.