2017-MBB时代基于用户体验建网的目标研究——业务等待时间_26页-1mb

MBB时代基于用户体验建网的目标研究总结

核心内容

MBB（Mobile Broadband）时代网络建设的核心目标是提升用户体验，其中用户等待时间是衡量用户体验的关键指标。研究指出，用户对视频和网页业务的等待时间尤为敏感，因此优化这些业务的等待时间成为网络建设的重点。

主要观点

• 用户体验指标转变：从2G语音交互时代以接通率、掉话率等语音质量指标为主，转变为MBB时代以用户等待时间为核心体验指标。
• 用户耐心等待时间：根据人因工程学实验，用户在2秒内保持良好注意力，3秒后注意力开始分散；超过5秒，仍有70%的用户能保持良好注意力；超过9秒，仅20%的用户仍能保持耐心。
• 视频业务等待时间构成：用户等待时间 = 终端响应时间 + 信令交互时间 + 初始缓冲时间。其中，初始缓冲时间是影响视频播放体验的关键因素。
• 网页业务等待时间构成：网页加载时间由主页面加载时延、嵌入对象加载时延、解析和渲染时延组成。传输时延和RTT是影响网页加载时间的主要因素。
• 视频分辨率与带宽需求：视频分辨率越高，对空口带宽的需求越大。初始缓冲阶段的带宽需求远高于播放阶段。
• 网络时延优化方向：提升空口带宽和降低端到端RTT是改善用户体验的关键措施。部署Cache/CDN可以有效缩短内容源与终端之间的距离，降低RTT。
• 全球网络现状：目前全球约35%的MBB网络能满足优秀用户体验要求（等待时间≤3秒），但随着高清视频和大容量网页的普及，这一比例面临下降压力。

关键信息

用户等待时间标准

• 优秀网络：等待时间 ≤ 3秒
• 良好网络：等待时间 ≤ 5秒
• 可接受网络：等待时间 ≤ 8秒

视频业务等待时间分析

• 初始缓冲时间：视频播放前需下载约8秒的数据量。
• 不同分辨率视频的初始缓冲带宽需求：
  • 360p：≥2 Mbps
  • 480p：≥7.7 Mbps
  • 720p：≥12.5 Mbps
  • 1080p：≥38 Mbps
  • 4K：≥203 Mbps
• 视频业务等待时间构成：终端响应时间 + 信令交互时间（约6 RTT） + 初始缓冲时间。

网页业务等待时间分析

• 网页大小增长：2014年6月全球Top 5000网站的平均网页大小为940KB，预计2016年将超过3MB。
• 网页加载时间构成：
  • 主页面加载时延 = DNS请求（1 RTT） + TCP建立（1.5 RTT） + 主页面加载（3.5 RTT）
  • 嵌入对象加载时延 = TCP建立（1.5 RTT） + 对象加载累计时延 + TCP连接释放时间（1 RTT）
• 网页加载时间公式：网页加载时间 ≈ 23 * RTT，若要求网页总显示时间 < 3秒，则 RTT < 80ms。

网络时延与带宽关系

• TCP传输速率公式：
  $$
  \text{TCP层传输速率} = \frac{\text{需要下载的业务内容大小}}{\text{TCP层传输速率}} = \frac{\text{数据量}}{\text{传输时间}}
  $$
• 空口带宽与RTT共同决定传输速率：提升空口带宽和降低RTT是减少用户等待时间的两大关键手段。
• TCP慢启动阶段：
  • 慢启动阶段的传输速率随RTT呈指数增长。
  • 当TCP速率达到空口速率后，传输速率趋于稳定。
  • 初始缓冲内容需在慢启动阶段和稳态阶段完成。

网络现状与挑战

• 3G网络：播放360p视频时，90%的网络满足优秀等待时间要求；播放480p视频时，仅23%的网络满足要求。
• 4G网络：播放480p视频时，85%的网络满足要求；播放720p视频时，仅49%的网络满足要求。
• 中国地区RTT差异：由于内容服务器主要部署在东部，西部城市的RTT比东部平均多40-70ms。

降低等待时间的关键措施

1. 提升空口带宽：是改善用户体验的主要手段。
2. 降低网络端到端时延（RTT）：
   • 通过优化无线网络架构（如LTE）减少无线侧RTT。
   • 通过部署Cache/CDN拉近内容源，降低Internet侧RTT。
3. 优化内容传输机制：合理设置TCP初始窗口，提高TCP并发连接数量，减少传输时延。

结论

MBB时代网络建设的目标是构建用户体验优秀的网络，其核心在于减少业务等待时间。随着视频和网页内容的快速增长，对空口带宽和RTT的要求不断提升。当前全球仅约35%的网络满足优秀用户体验标准，未来需通过提升带宽、优化网络架构、部署内容缓存等手段，进一步缩短等待时间，满足用户对高质量网络体验的需求。