王者荣耀手游卡顿优化研究

赵煜 杜永刚

中国联合网络通信有限公司江苏分公司

0 引言

王者荣耀是腾讯开发的一款团队公平竞技手游，以多玩家在线对战为主，呈现竞技性强的特点，整个游戏对时延极为敏感。随着移动电竞的流行，LTE网络下玩家数量无论是范围的广度还是区域的厚度均大幅增长，游戏时延增大、卡顿率上升等问题逐渐凸显，用户体验变差，游戏类投诉率呈上升趋势，因此对该游戏模型的研究及卡顿优化工作迫在眉睫。

本文对该手游模型、游戏用户大数据进行研究，分析出影响游戏卡顿的因素主要是时延指标，应用三维度分析、三段一体化优化等手段定位会影响时延。通过传统基础优化结合6种新的解决方案，王者荣耀卡顿率得到明显下降，游戏感知得到提升。

1 游戏模型研究

游戏分为登录、游戏加载、游戏对战和社交4个模块，通过分析及用户投诉内容发现卡顿主要集中在游戏对战阶段。

1.1 游戏对战

游戏对战中进行实时交互的服务器域名为awx.smoba.qq.com，该域名下包含多个位于上海的IP地址。

在实时对战的过程中，客户端与服务器间主要有两个交互连接，一个为TCP连接，一个为UDP连接，通过UDP报文检测时延。TCP连接用于心跳检测，UDP连接用于游戏数据交互。

1.2 时延评估

在游戏对战过程中，使用UDP进行时延评估会比较困难，但是可以通过贯穿游戏始终的TCP心跳检测包进行时延评估。根据游戏模型分析心跳检测TCP每3s一次，长度128byte。

分别在UE侧、eNB侧进行用户面数据抓包，根据TCP时间戳可以判断空口往返时延及网络侧往返时延。在网络环境稳定的情况下，UE侧往返时延约为70ms，其中网络侧时延37ms，空口时延33ms，利用抓包计算时延，如图1所示。

图1 游戏抓包计算时延

1.3 时延感知分析

腾讯会对每局所有包的往返时间（Round-Trip Time，RTT）进 行 抽 样，分 别 统 计 区 间1 （<100ms）、区 间2 （100～200ms）、区间3（200～300ms）、区间4（300～460ms）、区间5（>460ms）的5个区间的包量，卡顿率计算公式为：

依据卡顿率高低，将游戏卡顿定义成5个卡顿等级，见表1。卡顿率高于15%计为严重卡顿局，此时用户感知极差，需尽快优化。

表1 卡顿等级及分级标准

2 游戏用户大数据研究

2.1 用户场景分布

王者荣耀用户场景归属以学校最多，占比15.0%，主要分布在城区的学校，工业区占比7.9%。

2.2 用户习惯分析

王者荣耀用户日均使用次数均值为4次，日均使用时长均值为72.7分钟，王者荣耀用户数与流量呈正相关性，游戏时间以中午12:00-13:00及晚上19:00-23:00为高峰期，终端RTT保持在35～45ms上下波动，可归纳为游戏时间性较为规律。

2.3 用户画像分析

王者荣耀用户年龄分布以18～23岁占比最高，为33.8%；以男性玩家为主，男性占比83%，女性占比17%；套餐用户以腾讯大王卡最多，占比34.2%，其次为4G冰淇淋国内不限量99元，占比3.5%。

2.4 王者荣耀终端画像

苹果手机占比最高，为35.21%，OPPO和VIVO紧随其后，占比分别为20.23%和18.84%。

3 王者荣耀卡顿优化分析

3.1 卡顿优化思路

王者荣耀交互数据因端到端的网元多，涉及终端、管道和云服务器等多种复杂情况，我们通过三维度分析、端到端三段定位开展优化，卡顿优化分析思路见图2。

图2 卡顿优化分析思路

3.2 时延剖析

时延剖析中，如何对时延问题进行分段并定界成为优化的关键。通过T1（通过QCI专用承载）、T21（创新空口优化方案）和T22（通过IPPM方法定位传输问题）综合评估游戏时延T0（腾讯主动发布全国卡顿情况）。游戏时延计算公式如下：

时延通道结构示意图如图3所示。

图3 游戏时延通道结构示意图

3.3 时延影响因素

移动网络覆盖、上行干扰、容量、传输路由是影响游戏时延最大的因素，其他因素如终端RTT时延、服务器RTT时延影响较小。

（1）覆盖对时延影响

随着信号与干扰加噪声比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）的恶化，时延陡增，当SINR<-7dB时、时延>200ms。

随着参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power，RSRP)的恶化，时延陡增，当RSRP<-110dBm时，时延>200ms。

（2）上行干扰对时延影响

随着干扰增加，卡顿概率也随之增加，上行干扰>-102dBm时，卡顿严重。

（3）容量对时延影响

随着用户数增多，卡顿增加，忙时用户数>200时，卡顿严重。

随着物理资源块（Physical Resource Block，PRB）利用率增大，卡顿增加，下行PRB利用率>80%时，卡顿严重。

随着控制信道单元（Control Channel Element，CCE）利用率增大，卡顿增加，CCE利用率>80%时，卡顿严重。

核心网无线分组业务网关（Gateway GPRS Support Node，GGSN）高负荷对时延影响大。（4）传输路由对时延影响

漫游用户：进行业务中，漫游用户需要返回归属地，路由时延相对本地用户要大，一般增加30～70ms。

不同地市的路由差异：不同地市eNB->SGW->服务器时延差异较大，eNB->SGW间时延可通过IPPM检测传输优化。

4 王者荣耀卡顿优化的实现

王者荣耀卡顿优化围绕两大途径进行，一是使用传统优化手段夯实网络基础，二是采取新思路新方法进行难点攻坚。通过两者结合，一面发挥现有网络传统手段的优势，另一面进行手段优化创新，开拓新的感知优化方式，最终王者荣耀卡顿率下降显著，极大提高用户游戏感知。

4.1 传统优化手段

在现有网络基础上，通过传统的优化手段，提高空口传输时延。主要采用基础覆盖优化、质差小区处理、网络结构整治、PCI冲突优化、负荷均衡和精准扩容、新站优化、干扰处理和重叠覆盖优化等手段。

以南京和苏州为例，截止到2019年12月底，通过加强深度覆盖、扇区扩容、干扰排查等优化方式，共完成1184个王者荣耀严重卡顿小区的优化工作。南京王者荣耀卡顿率由0.85%下降至0.48%，苏州王者荣耀卡顿率由0.82%下降至0.59%，卡顿率改善明显。

4.2 新的优化思路和方法

有些游戏卡顿小区通过传统优化手段无法解决问题，长期出现在卡顿小区清单中，对它们的优化需要另辟蹊径。

4.2.1 新优化方法1：IPPM检测识别传输质差

IPPM检测功能的核心是定位传输问题，开启IPPM检测/逐段Ping，定位传输故障点。主要包括2个功能：IPPM检测和Ping测试。

（1）开启IPPM检测：查询站点所有的IPPM会话，RTT抖动。

（2）使用Ping测试：分段统计eNB、SGW、SP间时延及丢包情况。分为3个动作：

① eNB Ping SGW：隔离LTE系统内传输质量；

② SGW Ping Server：隔离骨干网传输质量；

③ UE Ping Server：通过eNB跟踪分析eNB到SP间时延，分析eNB以上传输质量。

案例：南通王者荣耀Ping时延过高问题。

通过Ping检测，发现南通时延高于17ms以上的有180个网元，与传输网工程师共同排查原因后发现，南京至南通有一条路由光缆长度1500km，如表2所示，需传输专业进行传输路由改造。

表2 南京至南通传输路由表

4.2.2 新优化方法2：特性参数优化降低时延

关闭DRX：终端进行游戏交互中，在开启DRX状态的情况下，可能导致数据包落入休眠期，造成时延增加。

降低SR周期：SR周期系统是自适应配置，可以通过抬升低负载用户数门限，以减少SR发送周期，缩短上行发送时延。

智能预调度：当UE存在下行MAC SDU调度时，eNB主动周期发UL Grant调度UE，减少上行小包业务的时延。

负载均衡：通过和邻区协商，负载很重的小区向较轻的邻区进行负载分担，达到相邻小区之间的负载平衡。

节能开关：负荷门限、RRC连接数低于设置门限时会导致启动通道、符号关断，如果此时有用户进行业务会出现通道打开不及时的情况。

4.2.3 新优化方法3：异频测量与驻留策略优化

（1）关闭异频GAP测量

经多次现场模拟测试复现游戏卡顿，发现当终端触发异频GAP测量时，会导致游戏卡顿，GAP测量过程如图4所示，分析原因如下：

下行：异频测量期间共有10ms时间是不调度的。

上行：GAP测量期间不会接收数据，总共影响18ms。

图4 GAP测量过程

案例：南京异频GAP测量优化案例。

测试点RSRP在-100dBm左右，修改异频起测门限为-95dBm容易起GAP，关闭基于覆盖的异频切换开关。关闭后效果显著，平均时延降低了20ms，最高时延由120ms降至96ms。

（2）异频驻留策略优化

利用FDD-LTE2100网的信道质量优、用户速率高、资源负荷低等优势，更多地承载用户，从而降低FDD-LTE1800网的卡顿小区数、或者卡顿小区的卡顿率，两个频段的对比见图5。

案例：南京异频驻留策略优化案例。

图5 频段优异点对比

调整全网异频驻留策略，用户空闲态时优先选择驻留FDD-LTE2100网小区，当FDD-LTE2100网小区用户数均衡门限调到240，即尽可能将用户驻留在FDD-LTE2100网上，通过异频策略优化，王者荣耀卡顿小区数明显减少，效果如图6所示。

图6 南京异频驻留策略优化后卡顿小区数变化趋势

4.2.4 新优化方法4：QCI差异化调度保障

QCI3差异化用户调度方案，通过UGW进行业务识别（协议或IP方式），并在PCRF网元针对识别用户下发QCI3承载；eNB针对QCI3的GBR业务，做专用承载保障。

经过验证，QCI3保障业务用户相对于非保障业务用户平均时延改善20～60ms（具体时延增益与保障用户分布及数量相关）。

4.2.5 新优化方法5：增大最小保证速率

增大上下行最小保证速率，目前主要业务在QCI6上，上下行均默认参数1kbit/s，该参数设置得越小，该QCI的业务得到保证的速率越小，反之该QCI的业务得到保证的速率越大。涉及参数如表3所示。

表3 最小保障速率参数修改表

参数修改后，卡顿率下降明显，如表4所示。

表4 最小保障速率参数修改前后卡顿率变化情况

4.2.6 新优化方法6：SC(Service Classification)方案

SC方案是在eNB侧通过业务的流量模型来进行业务识别，包括基于SC的业务识别和基于SC的加速保障用户识别两部分。eNB针对QCI6～QCI9的SC识别保障用户做专载保障。

SC识别出空口加速用户，进而通过差异化调度改善时延，主要功能点如表5所示。

表5 SC优化功能点

案例：镇江高铁严重卡顿小区优化案例。

分三种场景，试验了SC功能时延改善效果，结果如表6所示。对镇江高铁小区按照表6的三种场景分类，在高负荷场景实施SC调度优化，在中、低负荷场景实施SC资源优化和SC误码优化，优化后王者荣耀高铁小区严重卡顿小区数明显下降。

表6 分场景SC优化功能效果验证

5 结束语

通过对当前热门手游王者荣耀的感知指标卡顿率的游戏模型、用户大数据研究，在全面分析的基础上形成清晰的指标提升思路。对影响时延的4种因素进行了分析，找到了2条提升用户游戏感知的途径，克服了交互数据端到端的网元多，涉及终端、管道和云服务器等多种复杂情况的困难。通过采取IPPM检测识别传输质差、优化特性参数降低时延等6项举措，有效地优化了卡顿情况，降低了卡顿率。