某市视频卡顿小区覆盖分流研究

周剑明，陈剑锋（.中国联通广州分公司，广东广州 5067；.中讯邮电咨询设计院有限公司广东分公司，广东广州 5067）

1 概述

当前移动通信市场数据业务已占据主导地位，视频业务已成为主要的数据业务。互联网视频业务的发展越来越宽广，随着大量的自媒体涌现，如抖音、微视、火山小视频等，加上传统视频点播平台腾讯视频、优酷、爱奇艺等多元化视频业务的蓬勃发展，对无线网络负荷冲击日渐增大。

除传统的视频点播之外，网络直播、短视频业务占比越来越高。传统点播业务对下行数据渴求度高，但随着户外直播、户外短视频业务热度明显上升，对上行数据要求更高，因此用户对于视频的流畅度及视频清晰度要求日益剧增，本文主要对视频长期卡顿小区覆盖分流方法提升视频感知进行研究。

2 视频业务对用户的影响

根据华为mLAB 移动互联网消费者行为调研，影响移动视频用户体验的因素，首3位的是视频流畅度、流量消耗、视频加载速率（见图1）。

图1 影响移动视频用户体验的主要因素

用户对视频播放感知调查结果如下。

a）在播放卡顿时，愿意等待的时长集中在15 s内，占比69.3%。

b）用户愿意重试的次数主要分布3 次以内，占比达93.4%。

由此可见用户对于视频流畅度渴望极高，对于视频卡顿的研究及解决方案的制定十分迫切。

3 视频业务对网络指标要求

3.1 腾讯视频典型码率要求

腾讯视频典型码率要求如表1所示。

表1 腾讯视频典型码率要求

3.2 速率码率比与视频卡顿率关系

选取腾讯视频在4G网络下进行测试，得出网络侧速率码率比与终端侧视频零卡顿比例的对应关系如图2所示。

图2 速率码率比和视频卡顿率的关系

网络侧速率码率比与终端侧测出的用户感知是强相关的。当速率码率比小于1.2 时，随着速率码率比的增加，视频卡顿类感知指标改善明显；当速率码率比大于1.2 之后，随着速率码率比的增加，感知指标的改善幅度降低。因此将每次视频业务速率码率比的达标门限设置为1.2。

目前90%视频流量为720P 及以下，按1.5 Mbit∕s典型码率和1.2 的速率码率比，网络需求为1.8 Mbit∕s，1080P视频典型码率为2.5 Mbit∕s，按照1.2的速率码率比，网络需求为3 Mbit∕s。

当前国内比较热门的直播软件的高品质码率要求都较高，如斗鱼直播高品质码率3 Mbit∕s，抖音短视频高品质码率为3 Mbit∕s；此外目前国外网飞4K 视频典型码率为15 Mbit∕s，youtube4K 视频典型码率为18 Mbit∕s。目前主流终端屏幕分辨率均已超过1080P，高端、旗舰机型已经接近或超过2K 分辨率。2K 标准分辨率为2 560×1 440、369万像素，华为Mate 40 pro分辨率为2 772×1 344、373 万像素，相当于2K 的101%，iPhone 12 Pro Max 分辨率为2 778×1 284、357 万像素，相当于2K 的97%。90 Hz 和120 Hz 高刷新率屏幕逐渐成为终端热点，目前流媒体应用还以24～30 fps 为主，未来视频分辨率和帧速率均有极大提高空间，会进一步带来容量压力。

3.3 视频业务对网络指标的要求

各种视频业务对网络指标的要求，以抖音1080P直播为例，上行速率要求5 Mbit∕s，对现有无线网络提出了更高要求（见表2）。

表2 业务对网络指标要求

4 某市卡顿小区解决方案

4.1 网络现状

4.1.1 数据业务分析

对南方某运营商本地网数据业务进行分析，发现其中64%为视频业务，远远超过排名第2 的网页浏览18%（见图3）。

图3 不同数据业务流量占比

地（市）流量集中度高，约75%的视频流量来自于20%小区（见图4）。

图4 小区视频业务集中度

由于视频业务为流量爆发的主力，流量区域集中度高，使得运营商网络面临巨大压力。

4.1.2 卡顿小区分析

分析南方某运营商本地网实际出现的视频卡顿小区，71%来自容量问题，17%来自覆盖问题，12%来自干扰问题。

容量问题为导致视频卡顿的最主要原因，解决视频卡顿需从解决容量问题入手。

4.2 卡顿小区解决方法手段

网络容量解决手段主要分为4种模式：硬件扩容、软件扩容、叠加5G扩容、站点加密。

a）硬件扩容。在原有L1800基础上新增L2100。

b）软件扩容。原有L1800 20 MHz 扩容至30 MHz。原有L2100 20 MHz扩容至30 MHz。

c）叠加3.5 GHz 分流。3.5 GHz NR 按照100 MHz频谱，上下行3∶7 配比，实测下行实际承载能力超过400 Mbit∕s，可满足220 个用户同时观看720P 视频，或130个用户同时观看1080P视频，基本可满足当前视频业务需求。

d）站点加密。4G 按照小区边缘下行1.8 Mbit∕s和3 Mbit∕s分别做链路预算，3.5 GHz NR 按照上行1 Mbit∕s、下行20 Mbit∕s和50 Mbit∕s的小区边缘速率做链路预算，综合取最小值3.5 GHz NR 上行1 Mbit∕s 最大小区半径266 m作为基准进行站点加密。

4.3 现网卡顿小区解决分流实测评估

根据前期各种类型分流手段已实施的具体站点方案分析，解决视频卡顿小区效果如下。

4.3.1 硬件扩容L2100

如表3所示，10个高负荷小区通过硬件扩容，流量增长53%，远高于用户数25%的增长和业务次数15%的增长，同时单用户下行速率提升明显，由5.9 Mbit∕s提升至9 Mbit∕s 且全部超过3 Mbit∕s 阈值，网络负荷下降明显，PRB 利用率由平均73%降低至平均57%，用户感知得到了极大提升。

表3 硬件扩容效果

4.3.2 软件扩容

如表4 所示，4 个高负荷小区通过软件扩容，用户数和总流量提升约9%，单用户下行速率提升5%，网络负荷下降10%，用户感知有一定提升。

表4 软件扩容效果

4.3.3 叠加3.5 GHz NR

如表5 所示，641 个高卡顿小区，叠加3.5 GHz NR后，原4G 小区负荷没有明显下降，5G 流量约为4G 流量的10%，分流效果暂不明显。分流不明显的原因主要为短期内5G用户没有大规模普及，没有起到有效分流的作用。

表5 叠加3.5 GHz NR效果

4.3.4 新建站分流

如表6所示，40个高卡顿小区，通过周边新建站点分流后，原4G 小区业务次数下降约13%，网络负荷下降约1%，用户速率提升约8%，用户感知有一定提升。

表6 新建站分流效果

4.4 网络方案与建议

南方某运营商本地网视频卡顿小区有2 763 个，其中容量类问题1 964 个，去除同小区不同载波同时出现的情况，剩余1 692个物理小区。表7给出了视频卡顿小区场景分布和各扩容方案可实施性分析结果。

表7 视频卡顿小区场景分布和各扩容方案可实施性分析

其中密集市区、高校场景的视频卡顿小区已实施过扩容的比例较高，密集市区超过82%的小区已经为双频站点；高校场景超过54% 的小区已经为双频站点，无法继续硬件扩容。

频谱资源已全部用尽，无法进一步扩容的小区共212 个，必须通过新建站点分流解决。其中密集市区84个，占比40%。

按照不同分流解决手段规划，并结合站点实际可实施性和当地5G建设规划，高负荷小区解决方案如表8所示。

表8 高负荷小区解决方案

通过实测分流测算数据，预计按此方案完成建设后，可释放18%的被压抑流量。

5 总结

现网5G 终端约为10%，5G 分流效果尚不明显，但目前5G 终端出货量已超过50%，现网终端5G 持续快速增长，预计2021年下半年至2022年上半年，5G 分流效果开始明显。

从实际解决效果及运营商效益最大化来看，硬扩是解决视频卡顿小区的最佳手段，用户感知速率提升超过50%，网络负荷下降超过20%，但也存在扩容上限问题，需要新增基站进行分流，分流的效果相对较低。

从整体来看，预计2022年第1季度4G业务开始下降，4G 网络还将存在1～2 年的高负荷周期，需要市场加速推进5G用户的分流工作。