Обзор
Глобально, видеоконтент будет занимать 79% от мобильного трафика уже в 2022 году согласно данным отчёта Cisco VNI. В Российской Федерации мы также видим быстрорастущий тренд видеоуслуг: таким образом, по данным App Annie analytics, сейчас потребление видео на абонента в среднем по РФ достигает 5.3 ГБ (Гигабайт) данных и 37 часов просмотра за месяц. С точки зрения абонентских устройств, основываясь на IDC intelligence, мы видим, что доля поставок смартфонов в России с разрешением экрана 720p (HD) и выше (Full HD, 2K) с 2019 года превышает 90%.Сегодня операторы встретились с серьёзными вызовами и требованиями по строительству и оптимизации сетей LTE согласно стандартам качественного мобильного видео. Эти улучшения требуются для стабильного качества передачи контента в формате HD через мобильную сеть и стимуляции роста абонентского трафика. Данная статья посвящена стандартизации построения сетей на основе клиентского опыта потребления видео.
По результатам исследования компании Хуавэй, можно заявить, что экосистема мобильного видео в России на данный момент является зрелой: контент с высоким разрешением широко доступен, видео занимает долю более 50 % мобильного трафика, на рынке присутствуют безлимитные тарифные планы для смартфонов, опции безлимитного трафика на популярных и принадлежащих операторам видеоплатформах, тарифные бандлы с подписками на видеоконтент. Наиболее популярной платформой с точки зрения объёма скачиваемых данных является YouTube, занимая более 40 % от общего количества мобильного видеотрафика. Следом идут социальные сети, такие как ВКонтакте, TikTok, Instagram, Одноклассники. В Топ-е по объёму мобильного видеотрафика, также, присутствуют Yandex и Rutube. Следовательно, качество видеоуслуг сейчас является наиболее значимым критерием оценки уровня клиентского опыта при использовании сетей LTE. При этом, менее 20 % мобильных абонентов получают контент с разрешением HD (720p) и выше. Наиболее слабым звеном может являться недостаточная пропускная способность сети ввиду таких ограничивающих факторов как нестабильное и слабое покрытие, недостаточная ёмкость сети, что в результате приводит к значительному снижению качества передачи контента между источником и абонентом.
Факторы, влияющие на клиентский опыт мобильного видео
Потребление видеоконтента делится на основные фазы:
1) процесс запуска, 2) проигрывание.
Основными факторами, оказывающими влияние на клиентский опыт при получении видеоуслуг являются: качество видеопотока, время запуска видео и доля замираний видео при просмотре.
1. Качество видеопотока: зависит от максимально возможного разрешения источника и битрейта (video definition, bitrate). Как правило, чем выше оба эти показателя, тем лучше качество изображение. Также, высокие разрешение и битрейт предъявляют большие требования к ширине канала и задержкам трансмиссии на сети.
2. Первоначальная буферизация данных, время запуска видео (initial buffering delay, VST – Video Start Time):
- Зависит от протоколов передачи видео, определяет пороговые уровни времени сквозной двусторонней задержки (E2E RTT – End-to-end RTT) и пропускной способности для первоначального скачивания данных.
- Относится ко времени ожидания начала проигрывания видео после нажатия кнопки запуска абонентом. Как показано на изображении 3, если задержка начала проигрывания видео превышает 2 секунды, абонент может отказаться от потребления услуги. Помимо этого, увеличение задержки на одну секунду увеличивает процент отказа абонента от просмотра видео примерно на 5.8 %. В случае коротких видео, абоненты отказываются от просмотра при длительной первоначальной задержке чаще, чем при просмотре видеоконтента с большой длительностью.
3. Замирания видеопотока, «заморозка» кадра (video stalling rate): когда пропускная способность загрузки данных ниже, чем требует битрейт для выбранного разрешения видеофайла, может возникнуть эффект «заморозки» кадра. Требование по минимизации замираний видеопотока является первоначальным и основным для построения сети на основе клиентского опыта потребления видеоуслуг. Требование по снижению скорости первоначальной загрузки вторично и является дополнительным. Как правило, если выполнены условия по быстрой первоначальной загрузке, то в дальнейшем и эффекты заморозки кадров маловероятны. Поэтому, далее основным образом обсуждается задержка первоначальной буферизации.
Сочетание требований по клиентскому опыту просмотра видео с сетевыми КПЭ
Уровень |
Целевые показатели |
Методы сопоставления |
1) клиентский опыт при просмотре |
Первоначальная задержка запуска видео |
Сопоставление не требуется |
2) сетевые возможности |
Первоначальная задержка видео и пропускная способность по данным драйв-тестов |
Проактивные тесты видеоуслуг на работающей сети и анализ показателей |
3) условия на радиоинтерфейсе и его возможности |
Пропускная способность по данным драйв-тестов и сетевая статистика по пропускной способности, ёмкости на радиоинтерфейсе (доступные ресурсы и уровень утилизации) |
Сопоставление пропускной способности по данным из системы управления и по данным драйв-тестов в рамках единого временного периода |
Моделирование зависимости задержки на первоначальную буферизацию от пиковой пропускной способности
Основываясь на анализе большого объёма данных и статистики, удалось смоделировать возможный уровень клиентского опыта относительно первоначальной задержки буферизации и статистических данных сети по трафику, КПЭ и пропускной способности на абонента.
Отношение пропускной способности по данным из OSS к пропускной способности первоначальной буферизации по данным драйв-тестов стремится к значению 1 на долгосрочном тренде, тем самым, пиковая пропускная способность во время первоначальной буферизации по драйв-тестам сравнима со статистической пропускной способности на абонента.
Стандарты по оценке клиентского опыта просмотра видео в мобильной беспроводной сети (базовые значения пропускной способности на стороне абонента при различных разрешениях видео и задержках первоначальной буферизации) приведены ниже:
Источник |
Разрешение |
Типичный битрейт (Мбит/с) |
Задержка первоначальной буферизации (с) |
Требуемая пропускная способность сети (Мбит/с) |
YouTube |
480p |
1.0 |
3 |
8.5 |
2 |
10.5 |
|||
1 |
15 |
|||
720p |
1.4 |
3 |
14.5 |
|
2 |
16.5 |
|||
1 |
20 |
|||
1080p |
2.4 |
3 |
20 |
|
2 |
24 |
|||
1 |
30 |
Требования к сети для улучшения клиентского опыта
Следующее изображение посвящено сквозной схеме взаимодействия сетевых элементов при потреблении абонентом видеотрафика, включая беспроводной интерфейс (air interface), мобильную транспортную сеть (MBH – Mobile BackHaul), пакетное ядро сети (EPC – Evolved Packet Core), и сегмент от интерфейса Gi до сервера. После установки сквозных требований к КПЭ мобильной сети вцелом, можно прибегнуть к её сегментации для определения допустимой задержки на транспортной сети и ядре сети.Рекомендованные КПЭ для радиоинтерфейса:
1. Двусторонняя задержка (RTT): по результатам тестов в лаборатории Huawei и измерений на коммерческой сети, опытным путём установлено, что задержка на радиоинтерфейсе лежит в пределах от 11 до 20 мс, в среднем около 15 мс.
2. Утилизация ресурсных блоков LTE при передаче в сторону абонента (Downlink PRB usage, utilization) должна обязательно учитываться при определении требований пропускной способности на абонента. Основываясь на сетевых условиях можно сопоставить связь между доступной пропускной способностью к абоненту и утилизацией ресурс-блоков (DL PRB Usage).
Следующая таблица показывает рекомендуемые уровни КПЭ пакетного ядра сети:
Успешность передачи пакетов (UL и DL) |
Уровень потери пакетов на UL и DL |
Односторонняя задержка передачи пакетов |
RTT |
Успешность DNS Resolution |
>99.999% |
<0.001% |
<0.5 мс |
<1 мс |
>99.999% |
Рекомендуемые уровни КПЭ для мобильного транспорта:
- Чем выше установлена планка по целевому качеству мобильного видео, тем ниже порог по допустимому уровню потери пакетов (PLR). Основываясь на лабораторных и натуральных сетевых тестах, рекомендуется, чтобы уровень потери пакетов на мобильной транспортной сети был ниже, чем 1.0e-5.
- Требования по двусторонней задержке на мобильном транспорте могут отличаться согласно различным типам разрешений видео и задержек на первоначальную буферизацию, ниже приведены примеры:
Задержка первоначальной буферизации (с) |
Видео |
Рекомендации по КПЭ мобильного транспорта |
|
Разрешение |
RTT (мс) |
PLR |
|
3 |
480p |
<50 |
<1.00e-5 |
2 |
480p |
<38 |
<1.00e-5 |
3 |
720p |
<45 |
<1.00e-5 |
2 |
720p |
<31 |
<1.00e-5 |
3 |
1080p |
<36 |
<1.00e-5 |
2 |
1080p |
<24 |
<1.00e-5 |
Примечание: приведённые данные основываются на результатах лабораторных тестов и типичных показателей на сетях. Оценка качества видеоуслуг в той или иной конкретной сети должна основываться на её локальных особенностях.