基于王者榮耀的端到端優(yōu)化研究

陳 旻，姚賽彬，李 凌，黃久成

（中國聯(lián)通上海分公司，上海200080）

1 概述

隨著4G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展和智能手機的普及，實時在線手機游戲越來越受到人們的追捧，用戶因游戲使用體驗問題對現(xiàn)網(wǎng)的訴求也越來越多。王者榮耀作為市面上關(guān)注度、用戶數(shù)均最高的一款實時對戰(zhàn)游戲，通過對其分析可為用戶體驗提升及重點業(yè)務(wù)的端到端優(yōu)化提供參考，以便形成針對重點業(yè)務(wù)的端到端網(wǎng)絡(luò)問題定位及優(yōu)化解決方案，指導(dǎo)運營商開展針對具體業(yè)務(wù)質(zhì)量的速率優(yōu)化工作。

傳統(tǒng)的KPI+DT/CQT的管控手段在面對越來越多的APP智能應(yīng)用已經(jīng)顯得越來越力不從心，用戶的真實的KQI使用感知無法完全通過傳統(tǒng)的管控手段進行管控承接。因此本文基于現(xiàn)有話統(tǒng)、MR、卡頓清單等數(shù)據(jù)對王者榮耀游戲卡頓特征進行系統(tǒng)化的關(guān)聯(lián)分析，并形成一套針對重點業(yè)務(wù)的端到端分析優(yōu)化方法。

2 游戲特征

2.1 啟動登陸游戲

啟動過程，客戶端通過DNS域名解析獲得王者榮耀游戲服務(wù)器的IP地址，建立TCP連接，進行數(shù)據(jù)交互啟動游戲。

2.2 游戲?qū)?zhàn)階段

在實時對戰(zhàn)的過程中，客戶端與服務(wù)器間主要有2個交互連接，一個為TCP連接，一個為UDP連接。

2.3 TCP長連接

游戲客戶端與服務(wù)器之間建立一個TCP長連接，由終端發(fā)起，通過這個TCP長連接進行心跳和其他信息交互，用以確認服務(wù)器狀態(tài)正常，心跳間隔3 s，消息大小固定，流程如圖1所示。

圖1 TCP長連接建立流程

2.4 UDP報文

客戶端和服務(wù)器之間交互的報文，除了TCP長連接報文以外，還有大量的UDP報文，主要有如下2類。

a）上行UDP報文：客戶端通過上行UDP報文將玩家所做的操作上報給服務(wù)器。

b）下行UDP報文：服務(wù)器匯總參加對戰(zhàn)的所有玩家的操作，通過下行UDP報文廣播給參加對戰(zhàn)的所有玩家的客戶端。

2.5 幀同步

據(jù)騰訊消息，王者榮耀采用的同步機制為幀同步（非狀態(tài)同步），主要流程如圖2所示。

a）玩家上報操作。

b）服務(wù)器收集各玩家上報的各自操作，進行匯總，以固定的時間間隔（例如60 ms）向參加對戰(zhàn)的各玩家廣播所有玩家的操作。

c）各客戶端接收到廣播，知道了所有玩家的操作，按照相同的游戲邏輯進行運算，得到相同的結(jié)果，呈現(xiàn)在游戲界面上。

通過上述幀同步機制，基本可以保證參加對戰(zhàn)的各玩家游戲步調(diào)是一致的，即游戲玩家間的顯示基本是相同的（因為網(wǎng)絡(luò)時延的不同會略有差異）。

2.6 廣播報文

目前已知信息：5v5對戰(zhàn)場景下，廣播間隔60 ms，報文大小不超過460 B。

對游戲進行中的報文進行分析：

報文大?。鹤钚?8 B，最大313 B，平均190.8 B，分布如圖3所示。

圖2 幀同步流程

圖3 廣播報文大小分布示意圖

發(fā)包頻率：按時間對每秒的下行UDP報文個數(shù)進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)有3個臺階：16個/s、32個/s、48個/s。王者榮耀服務(wù)器每隔60 ms廣播一次，每次廣播的報文個數(shù)不同，有的場景每次廣播1個報文，有的場景每次2個報文，還有的場景每次3個報文。

a）16個/s：發(fā)包間隔基本是60 ms，每次發(fā)1個包，個別有發(fā)2個包的。

b）32個/s：發(fā)包間隔基本是60 ms，每次發(fā)2個包。c）48個/s：發(fā)包間隔基本是60 ms，每次發(fā)3個。

2.7 操作上報報文

大部分報文大小都是140 B，少量為68 B。操作上報報文的個數(shù)與玩家所做的操作有關(guān)，操作越頻繁，操作上報報文個數(shù)越多。

2.8 小結(jié)

客戶端游戲操作與界面顯示是通過UDP數(shù)據(jù)流與服務(wù)器進行交互的。

a）下行UDP廣播報文約66 ms一組（每秒16組），每組報文個數(shù)不定（服務(wù)器有糾錯機制，從已有終端抓包看每組可達3個報文），每個報文大小不定（從已有終端抓包看最小68 B，最大313 B，平均190.8 B）。因此可粗略計算下行速率需求為：16×3包×200 B約80 kbit/s。

b）終端上行UDP發(fā)包一般為140 B，但由于無固定發(fā)包周期，因此采用騰訊反饋的數(shù)據(jù)計算：平均4 000 B/s，峰值8 000 B/s。即估算上行速率需：64 kbit/s。

另外，客戶端游戲登錄是采用TCP連接，并且游戲交互過程中保持TCP長連接通過心跳包（3 s間隔）來檢測用戶是否在線。

3 王者榮耀關(guān)鍵指標定義

3.1 騰訊采集方式

a）采樣范圍：對手機客戶端對局進行信息采集，包括時延、信號格數(shù)、終端IMEI、經(jīng)緯度、ENBID、CELLID。

b）采集方式：信號格數(shù)、經(jīng)緯度、ENBID、CELLID在每局游戲開始前采集一次。

c）時延采集：在游戲中每5 s采集一次。

3.2 時延與體驗

如圖4所示，通過終端右上角時延顯示，表征相關(guān)時延體驗情況。

a）100 ms以下，流暢。

b）100～200 ms，一般。

c）200～460 ms，體驗不好。

圖4 終端時延顯示示意圖

d）460 ms以上，服務(wù)器視為丟包，不處理。

3.3 卡頓標準

依據(jù)高時延（200 ms+）的采樣點的比例定義卡頓，具體為：

a）無卡頓：200 ms以上的采樣點比例低于3%。

b）輕微卡頓：200 ms以上的采樣點比例大于3%，低于5%。

c）一般卡頓：200 ms以上的采樣點比例大于5%，低于10%。

d）較嚴重卡頓：200 ms以上的采樣點比例大于10%，低于15%。

e）嚴重卡頓：200 ms以上的采樣點比例大于15%。

4 影響業(yè)務(wù)感知的因素及數(shù)據(jù)定標

游戲時延的影響主要為容量、覆蓋、下行質(zhì)差、上行干擾、終端問題、服務(wù)器問題、漫游用戶等因素導(dǎo)致。

容量及上行干擾的影響，建議依據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的實際話統(tǒng)數(shù)據(jù)及卡頓比例進行擬合分析確定標準門限。數(shù)據(jù)擬合采用話統(tǒng)基于用戶數(shù)小區(qū)自忙時數(shù)據(jù)，按騰訊通報的周時間，獲取一周用戶數(shù)自忙時周均值指標。

4.1 與容量的關(guān)系

用戶數(shù)或PRB利用率高是導(dǎo)致空口管道容量受限的主要因素，利用騰訊通報的小區(qū)卡頓比例與話統(tǒng)平均用戶數(shù)和下行PRB利用率進行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果如圖5所示。

中國聯(lián)通目前按照卡頓比例7%的比例判定嚴重卡頓小區(qū)，但根據(jù)實際擬合情況來看，上海市各個參數(shù)段的平均卡頓率很難達到7%的程度，因此建議按照卡頓比例3%進行數(shù)據(jù)擬合，可得出以下結(jié)論。

a）隨著用戶數(shù)的增加，卡頓率呈線性上升趨勢，且用戶數(shù)超過210個時，卡頓率超過3%。

b）隨著下行PRB利用率的增長，卡頓率呈線性上升趨勢，且PRB利用率超過87%時，卡頓率超過3%。

4.2 與上行干擾的關(guān)系

與容量數(shù)據(jù)擬合方式相同，針對話統(tǒng)上行干擾與卡頓比例進行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果如圖6所示。

按照卡頓比例3%進行數(shù)據(jù)擬合，可得出以下結(jié)論：卡頓率隨著上行干擾的增加而加大，當卡頓率在3%時，上行干擾值為-93 dBm。

4.3 與上行信道質(zhì)量的關(guān)系

將王者榮耀平均卡頓率與話統(tǒng)上行MCS和上行IBLER進行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果如圖7所示。

按照卡頓比例3%進行數(shù)據(jù)擬合，可得出以下結(jié)論。

a）卡頓率隨上行MCS的減小而增加，當平均上行MCS小于5.5時，卡頓率大于3%。

b）卡頓率隨上行IBLER的增加而增加，當上行IBLER大于24%時，卡頓率大于3%。

圖5 平均用戶數(shù)、下行PRB利用率與卡頓率的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果

圖6 上行干擾與卡頓率的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果

4.4 與下行信道質(zhì)量的關(guān)系

將王者榮耀平均卡頓率與話統(tǒng)下行MCS和下行IBLER進行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果如圖8所示。

按照卡頓比例3%進行數(shù)據(jù)擬合，可得出以下結(jié)論。

a）卡頓率隨下行MCS的減小而增加，當平均下行MCS小于5.5時，卡頓率大于3%。

b）卡頓率隨下行IBLER的增加而增加，當下行IBLER大于26.5%時，卡頓率大于3%。

4.5 與4G弱覆蓋的關(guān)系

將王者榮耀平均卡頓率與話統(tǒng)倒流次數(shù)進行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果如圖9所示。

按照卡頓比例3%進行數(shù)據(jù)擬合，可得出以下結(jié)論：卡頓率隨倒流次數(shù)增加而逐漸增加，但本次擬合未發(fā)現(xiàn)卡頓率超過3%的判斷門限，但當?shù)沽鞔螖?shù)大于600時，卡頓率陡增，暫定門限為倒流次數(shù)大于600次。

4.6 與4G過覆蓋的關(guān)系

將王者榮耀平均卡頓率與話統(tǒng)TA＞2 km進行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果如圖10所示。

圖7 上行MCS、上行IBLER與卡頓率的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果

按照卡頓比例3%進行數(shù)據(jù)擬合，可得出以下結(jié)論：卡頓率隨TA＞2 km比例增加而增加，當TA＞2 km比例大于46%時，卡頓率超過3%。

圖8 下行MCS、下行IBLER與卡頓率的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果

圖10 平均卡頓率與話統(tǒng)TA＞2 km比例數(shù)據(jù)擬合結(jié)果

圖11 平均卡頓率與無鄰區(qū)導(dǎo)致無法切換的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果

4.7 與切換的關(guān)系

將王者榮耀平均卡頓率與無鄰區(qū)導(dǎo)致無法切換進行數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果如圖11所示。

按照卡頓比例3%進行數(shù)據(jù)擬合，可得出以下結(jié)論：卡頓率隨無鄰區(qū)導(dǎo)致無法切換次數(shù)增加而增加，當無鄰區(qū)導(dǎo)致無法切換次數(shù)大于4 000時，卡頓率超過3%。

5 端到端問題定位及解決方案

5.1 問題定位

對游戲業(yè)務(wù)進行端到端問題分析，主要從3段進行問題分類：空口、傳輸和上游（見圖12）。

a）空口排查。主要針對覆蓋、干擾、容量、策略配置、小帶寬站點、故障告警等進行排查。排查前需結(jié)合前面數(shù)據(jù)定標分析，找出本地網(wǎng)容量、干擾等門限標準。影響王者榮耀感知的空口問題主要由容量、弱覆蓋、過覆蓋、上行干擾、切換、重疊覆蓋等引起。

b）傳輸排查。根據(jù)IPRAN和基站的對應(yīng)關(guān)系，將基站的卡頓情況匯聚至IPRAN，找出高卡頓IPRAN，剔除無線側(cè)問題后，定位問題IPRAN，然后Ping包定位具體問題。

c）上游排查（核心網(wǎng)及以上）。在沒有明確的服務(wù)器等問題的情況下，上游的排查需根據(jù)本地網(wǎng)對比進行。

圖12 端到端問題分析

具體分析思路如圖13所示。

圖13 問題分析排查思路

5.2 優(yōu)化解決方案

表1給出了幾種常見問題的解決方案。

對于精細化的優(yōu)化，可參考下面小節(jié)完成本地網(wǎng)分析。

表1 幾種常見問題的解決方案

5.2.1 擴容方案

鎖定有效擴容需求。

a）多用戶小流量：小區(qū)忙時平均流量≥8 GB。

b）單用戶高流量：小區(qū)忙時平均RRC連接用戶數(shù)≥100。

制定分場景差異化閾值。

a）針對口碑場景：對應(yīng)下行PRB利用率＞24%。

b）針對普通場景：對應(yīng)下行PRB利用率＞50%。

優(yōu)化多用戶并發(fā)調(diào)度。用戶并發(fā)時長：PRB滿調(diào)度占比＞10%。

5.2.2 干擾排查

a）外部干擾：指直放站、互調(diào)、阻塞等外部干擾源導(dǎo)致。

b）鄰站干擾：與鄰小區(qū)的用戶數(shù)或PRB利用率呈明顯的同升同降趨勢。

對于“鄰站干擾”的鄰小區(qū)，若用戶數(shù)或PRB利用率高，可以將其納入擴容清單；若不滿足高條件，則需要降低本小區(qū)和鄰小區(qū)間的重疊區(qū)域或調(diào)整方位角。

5.2.3 小帶寬小區(qū)

需要將5 MHz或10 MHz小區(qū)擴容至20 MHz，若短期內(nèi)無法擴容，需要進行負載均衡調(diào)整。

5.2.4 覆蓋收縮方案

對于過覆蓋、上行干擾、弱覆蓋小區(qū)，可能由于邊緣用戶的分布導(dǎo)致卡頓的產(chǎn)生，因此可以采取收縮覆蓋的方式進行優(yōu)化。

方案實施時需連片進行，實施后可能會影響用戶數(shù)和流量指標，需密切觀測。

收縮覆蓋的方案主要是調(diào)整互操作參數(shù)，原則為：2G/3G/4G互操作門限同升，避免4G門限抬升后，2G/3G不變情況下產(chǎn)生乒乓問題。

5.2.5 鄰區(qū)優(yōu)化（ANR受控模式）

由于現(xiàn)網(wǎng)可能存在偽基站，因此直接開啟free模式ANR可能導(dǎo)致切換成功率的下降，因此需開啟受控ANR。受控ANR在U2000上顯示需要License支持（ENB側(cè)無需License）。

5.2.6 參數(shù)優(yōu)化方案

a）通過用戶識別調(diào)速、提升上行增益、增加預(yù)調(diào)度等方法進行參數(shù)優(yōu)化；關(guān)閉DRX，降低時延。

b）SRI發(fā)送門限調(diào)整，對于高負荷場景下無效。

c）其他參數(shù)參考CQI及速率優(yōu)化參數(shù)執(zhí)行，且該參數(shù)與基線相同，也可按基線參數(shù)直接核查。

5.2.7 單向CA策略

對于大小帶寬組合的CA，由于小帶寬很容易下行PPRB利用率高，且SCELL用戶數(shù)多，導(dǎo)致卡頓擁塞，因此建議在大小帶寬組合CA的場景，開啟單向CA，即為：小帶寬（PCELL）+大帶寬（SCELL）方式，關(guān)閉大帶寬（PCELL）+小帶寬（SCELL）方式。如20 MHz+5 MHz組合，僅開啟5 MHz作為PCELL的組合CA方式。

5.2.8 室分單雙流核查

現(xiàn)網(wǎng)可能存在室分小區(qū)配置為2T2R，但實際通道為1T1R的場景，需要對此類場景進行核查，核查方式需結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)配置及現(xiàn)場勘測或設(shè)計圖紙對比完成。

6 結(jié)束語

本文通過對王者榮耀游戲進行端到端用戶體驗分析，找出游戲中不同階段影響用戶感知的因素，對影響用戶感知的因素進行差異化分析并提出相應(yīng)的解決措施，建立了一套王者榮耀體驗提升解決方案，并且結(jié)合實際感知和理論基礎(chǔ)找出了一套針對王者榮耀的感知，在各網(wǎng)元進行排查及優(yōu)化分析方法，為后續(xù)其他端到端業(yè)務(wù)的的優(yōu)化與處理提供了優(yōu)化指導(dǎo)意見。

作者簡介：

陳旻，畢業(yè)于上海市東華大學(xué)，本科，主要從事重點場景管控、重要活動保障、重點業(yè)務(wù)優(yōu)化等工作；姚賽彬，畢業(yè)于上海交通大學(xué)，碩士，主要從事無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化、性能監(jiān)測，新技術(shù)研究等工作；李凌，畢業(yè)于重慶郵電大學(xué)，學(xué)士，主要從事無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，KPI+、自動化、大數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)等系統(tǒng)性網(wǎng)優(yōu)能力研究等工作；黃久成，畢業(yè)于華中科技大學(xué)，學(xué)士，主要從事高速、高架、高鐵、地鐵優(yōu)化、語音業(yè)務(wù)專項優(yōu)化、NB-IoT網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和專項研究、5G研究等工作。