TD-LTE流媒體視頻VMOS評估指標體系與優(yōu)化方法研究

摘要：

移動網(wǎng)絡已經(jīng)從提供最基本的語音交流與短信傳遞，演進到提供豐富多彩的數(shù)據(jù)業(yè)務連接，實現(xiàn)文本，圖形，視頻等綜合業(yè)務的體驗。

移動網(wǎng)絡建設已經(jīng)從以語音為核心，走向以數(shù)據(jù)為核心的網(wǎng)絡規(guī)劃與建設。隨著LTE 網(wǎng)絡的普及，運營商已經(jīng)逐步具備提供有質量保證的視頻業(yè)務能力。移動網(wǎng)絡的新增流量大部分來自于視頻，視頻業(yè)務已成為運營商收入的主要來源。視頻加速向LTE網(wǎng)絡的遷移，高清視頻在移動網(wǎng)絡將無處不在。移動寬帶網(wǎng)絡將提供有質量保證的無處不在的720P和1080P視頻流。

因此，我們需要一系列的指標來衡量移動網(wǎng)絡的視頻業(yè)務性能，進而反映用戶在觀看視頻的體驗，移動視頻MOS將成為衡量視頻網(wǎng)絡性能的基本準則。

關鍵字：720P、1080P、視頻MOS、流媒體、視頻業(yè)務

Abstract

The mobile network has evolved from providing the most basic voice communication and short message delivery, to providing a variety of data service connections, and implementing integrated services such as text, graphics, and video.

The construction of mobile networks has evolved from voice as the core to data-centric network planning and construction. With the popularity of LTE networks, operators have gradually had the ability to provide quality assured video services. Most of the new traffic in mobile networks comes from video, and video services have become the main source of revenue for China Mobile. Video accelerates the migration to LTE networks, and high-definition video will be ubiquitous on mobile networks. The mobile broadband network will provide quality guaranteed ubiquitous 720P and 1080P video streams.

Therefore, we need a series of indicators to measure the video service performance of mobile networks, and then reflect the experience of users watching video. Mobile video MOS will become the basic criteria for measuring the performance of video networks.

Keywords：720P, 1080P, Video MOS, Streaming Media, Video Services

隨著LTE網(wǎng)絡覆蓋進一步完善、配備高清屏幕智能終端的普及以及國家針對電信業(yè)“提速降費”政策的進一步落實。越來越多的用戶使用移動網(wǎng)絡觀看高清流媒體視頻。作為典型大包業(yè)務的流媒體視頻業(yè)務必將成為移動互聯(lián)網(wǎng)新的營收增長點。

1、流媒體視頻V-MOS評分機制研究

流媒體的英文名稱為：Stream Media，它其實就是一種流式媒體。是一種可以使音頻、視頻和其他多媒體信息能夠在Internet及Intranet上以實時的、無需下載等待的方式進行播放的技術,可以實現(xiàn)邊下載、邊觀看。流媒體技術廣泛應用于網(wǎng)上點播、在線視聽、網(wǎng)上直播等。

國內主流視頻類APP（優(yōu)酷、搜狐、騰訊、愛奇藝、樂視等）均是OTT視頻，OTT視頻是指基于TCP/HTTP傳輸，使用HTTP Progressive Download/HPD（HTTP漸進下載）和HTTP Live Streaming/DASH（HTTP直播流媒體）協(xié)議的開放互聯(lián)網(wǎng)的視頻服務。用戶在使用客戶端觀看網(wǎng)絡視頻時，只需在開始播放之前等待一段較短的時間用于下載和緩沖該媒體文件最前面的一部分數(shù)據(jù)，之后便可以一邊下載一邊播放。

Mobile V-MOS：移動視頻體驗綜合指標。正常播放得分1-5分，其中最低分1分，最高分5分，如無法播放得分為-1分。

MOS分值

主觀意見

主觀感受

5

優(yōu)秀

無感知

4

良好

無感知但些許惱人的

3

一般

輕微惱人的

2

差

惱人的

1

很差

非常惱人的

1.1V-MOS基準得分研究

S-Quality：視頻原始信號經(jīng)過采樣和編碼損傷后的質量（1-5分）；決定了V-MOS的基準分。影響S-Quality得分的主要因素有：視頻分辨率（360P,480P,720P,1080P,2K,4K等）、視頻碼率、視頻編碼壓縮算法（H.264，H.265，VP9等）、視頻編碼等級（MAIN,BASE,HIGH等）。

下表為1080P視頻在不同的視頻碼率、視頻編碼壓縮算法、視頻編碼等級組合下S-Quality得分，得分范圍為4.198分-4.499分。

在“網(wǎng)絡緩沖零時延、播放無卡頓”的情況下S-Quality得分即為V-MOS最終得分。

視頻碼率kbps

視頻分辨率

視頻編碼壓縮算法

視頻編碼等級

S-Quality

2000

1080P

H.264

HIGH

4.198

50000

1080P

H.264

HIGH

4.499

3080

1080P

H.264

BASE

4.280

3080

1080P

H.265

BASE

4.430

3080

1080P

VP9

BASE

4.346

3080

1080P

H.264

MAIN

4.280

3080

1080P

H.265

MAIN

4.430

3080

1080P

VP9

MAIN

4.346

3080

1080P

H.264

HIGH

4.346

3080

1080P

H.265

HIGH

4.453

3080

1080P

VP9

HIGH

4.346

下表為日常測試720P、1080P典型S-Quality得分值。其中視頻碼率為外場測試視頻碼率平均值（目前流媒體視頻一般采用動態(tài)碼率進行壓縮。隨著影片畫面場景和網(wǎng)絡帶寬情況變化，視頻碼率是動態(tài)變化的）。從下表可以看出1080P視頻的V-MOS的基準得分要比720P高約0.474分。

視頻碼率kbps

視頻分辨率

視頻編碼壓縮算法

視頻編碼等級

S-Quality

1610

720P

H.264

HIGH

3.872

3080

1080P

H.264

HIGH

4.346

下表為不同視頻分辨率典型S-Quality值，隨著分辨率（視頻清晰度）升高，S-Quality也逐漸增加：

視頻碼率kbps

視頻分辨率

視頻編碼壓縮算法

視頻編碼等級

S-Quality

800

360P

H.264

HIGH

2.706

1100

480P

H.264

HIGH

3.515

2000

720P

H.264

HIGH

3.911

4500

1080P

H.264

HIGH

4.418

10000

2K

H.264

HIGH

4.728

100000

4K

H.264

HIGH

4.896

1.2V-MOS扣分因子研究

S-Loading、S-Stalling代表網(wǎng)絡傳輸對本地播放造成的損傷，兩者為V-MOS得分的扣分因子。

S-Loading：視頻經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸后，初始緩沖的得分（1-5分）；S-Loading與 “視頻初始緩沖感知時延”相關，隨著“視頻初始緩沖感知時延”的增加S-Loading分值逐漸減少，最終V-MOS得分也逐漸減少。

S-Stalling：視頻經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸后，播放卡頓的得分（1-5分）；S-Stalling與 “卡頓時長占比”相關。隨著“卡頓時長占比”的增加S-Stalling分值逐漸減少，最終V-MOS得分也逐漸減少。

在V-MOS評分過程中 “視頻初始緩沖感知時延”、“卡頓時長占比”兩項指標分別表征了視頻播放的不同階段。其中“視頻初始緩沖感知時延”表征了是否可及時播放，“卡頓時長占比”表征是否可流暢播放。在整個Mobile V-MOS評分體系中兩者相輔相成共同決定了最終的V-MOS得分。

下面兩幅圖給出了不同“卡頓時長占比”與不同“視頻初始緩沖感知時延”下V-MOS打分情況。由得分趨勢來看，在滿足一定V-MOS得分的前提下隨著“卡頓時長占比”的增加，對于“視頻初始緩沖感知時延”要求越來越嚴格。同理，隨著“視頻初始緩沖感知時延”的增加對于“卡頓時長占比”要求越來越嚴格。

720P不同“卡頓時長占比”VS不同“視頻初始緩沖感知時延”V-MOS得分趨勢

1080P不同“卡頓時長占比”VS不同“視頻初始緩沖感知時延”V-MOS得分趨勢

2、流媒體視頻V-MOS提升優(yōu)化方法

通過視頻感知V-MOS提升優(yōu)化工作發(fā)現(xiàn):無線環(huán)境差、頻繁切換、網(wǎng)絡負荷高等對V-MOS打分影響較大，從上文評分機制和關聯(lián)指標分析可知，提升V-MOS的關鍵點在與基礎速率提升。

針對V-MOS優(yōu)化提升思路如下：

針對V-MOS得分低問題分析主要從2個緯度5個方向進行分析和優(yōu)化。首先分析V-MOS得分低是初始播放階段“視頻初始緩沖感知時延”大，還是后續(xù)播放過程中“卡頓時長占比”高導致。具體可看指標統(tǒng)計中“S-Loading, S-Stalling”等2項得分是否較低。針對上述問題進行細化分析主要從5個方面展開。

測試終端問題；測試參數(shù)配置不合理；終端性能問題。

覆蓋問題；弱覆蓋、過覆蓋、重疊覆蓋高。

干擾問題；內部干擾、外部干擾。

頻繁切換問題；覆蓋不合理、切換策略設置不合理。

調度性能問題：基站硬件故障、傳輸問題、視頻服務器性能問題、參數(shù)設置不合理、基站負荷高。

3、總結

流媒體業(yè)務在移動互聯(lián)網(wǎng)趨勢下使用場景和頻次越來越多，對于流媒體業(yè)務的感知提升越發(fā)顯得重要，而對于V-MOS的提升主要在于提升基礎速率，在保障測試終端性能、測試配置正確、基站調度正常的前提下，提升網(wǎng)絡覆蓋、降低網(wǎng)絡干擾、減少頻繁切換。

作者：上海大唐移動通信設備有限公司 吳俤仔 來源：C114通信網(wǎng)