5GToC音視頻體驗需求分析及評測

5GToC 音視頻體驗 需求分析及評測 （2022 年） 中國信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實驗室 中國移動通信有限公司研究院 華為技術(shù)有限公司 2022 年2 月 版權(quán)聲明 本報告版權(quán)屬于中國信息通信研究院、中國移動通信 有限公司研究院和華為技術(shù)有限公司共同所有并受法律保 護(hù)。非版權(quán)所有者在轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用本白 皮書文字或者觀點的，應(yīng)注明“來源：中國信息通信研究院、 中國移動通信有限公司研究院和華為技術(shù)有限公司”。違反 上述聲明者，編者將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 前 言 截至2021年12月，我國5G手機(jī)終端連接數(shù)達(dá)到了4.97億戶， 5G基站累計開通142.5萬個，所有地級市城區(qū)，超過97%的縣城城 區(qū)和 50%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)，均實現(xiàn)了 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋。隨著網(wǎng)絡(luò)、終端和 應(yīng)用的快速發(fā)展，視頻類業(yè)務(wù)已經(jīng)成為移動網(wǎng)絡(luò)流量的主要來源。 一方面，短視頻、高清視頻點播/直播、實時音視頻類應(yīng)用的使用量 持續(xù)增長；另一方面，云游戲、手機(jī)全景視頻、自由視角視頻等新 興應(yīng)用紛紛涌現(xiàn)。 音視頻業(yè)務(wù)新趨勢帶來的影響是多方面的：從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和 應(yīng)用的角度看，高碼率、強(qiáng)交互的視頻類業(yè)務(wù)在5G網(wǎng)絡(luò)可以獲得比 4G網(wǎng)絡(luò)更好的用戶體驗；從音視頻應(yīng)用體驗評測的角度看，KQI需 要增加交互響應(yīng)維度才能更好地匹配視頻類業(yè)務(wù)社交化和交互化的 發(fā)展趨勢。 為保障5G網(wǎng)絡(luò)下音視頻應(yīng)用的用戶體驗，更好地推進(jìn)音視頻技 術(shù)發(fā)展，本報告介紹了音視頻發(fā)展?fàn)顩r及趨勢，闡述了音視頻應(yīng)用 的體驗指標(biāo)及其理想要求和基本要求，分析了音視頻應(yīng)用在運營商 4G/5G 網(wǎng)絡(luò)下的用戶差異化體驗。希望本報告可以為音視頻應(yīng)用優(yōu) 化與建網(wǎng)提供借鑒與參考，促進(jìn)音視頻應(yīng)用為用戶帶來高質(zhì)量體驗。 目 錄 一、音視頻發(fā)展?fàn)顩r及趨勢.......................................................................................1 二、音視頻應(yīng)用的體驗要求及現(xiàn)網(wǎng)評測...................................................................2 （一）點播視頻...................................................................................................2 （二）實時音視頻類業(yè)務(wù)...................................................................................7 （三）云渲染業(yè)務(wù).............................................................................................18 （四）空間視頻.................................................................................................23 （五）結(jié)論.........................................................................................................30 三、展望和建議.........................................................................................................31 （一）展望.........................................................................................................32 （二）建議.........................................................................................................33 四、參考文獻(xiàn).............................................................................................................36 圖 目 錄 圖1 視頻類業(yè)務(wù)占全部移動流量的比例變化趨勢.................................................1 圖2 視頻應(yīng)用趨勢.....................................................................................................1 圖3 抖音App即點即開與用戶退出率的關(guān)系........................................................3 圖42021中國網(wǎng)絡(luò)視聽報告關(guān)于拖拽/倍速交互行為的調(diào)研................................4 圖5 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測點播視頻首屏?xí)r延PDF分布（ms）...................5 圖6 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測點播視頻卡頓次數(shù)PDF分布...............................6 圖7 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測點播視頻卡頓時長占比PDF分布.......................6 圖8 實時音視頻系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖.........................................................................7 圖9 實時音視頻E2E交互時延演進(jìn)趨勢................................................................8 圖10 連麥直播示意...................................................................................................8 圖11 視頻會議示意...................................................................................................9 圖12 連麥直播/視頻通話/會議架構(gòu)示意.................................................................9 圖13 國內(nèi)某省會城市現(xiàn)網(wǎng)路測視頻通話的E2E時延PDF分布（ms）..........11 圖14 實時合唱技術(shù)方案架構(gòu).................................................................................12 圖15 實時合唱端到端時延構(gòu)成.............................................................................13 圖16 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測在線KTV合唱的端到端時延分布（ms）......15 圖17 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測在線KTV合唱的網(wǎng)絡(luò)傳輸時延分布（ms）..15 圖18 互動白板文件+信令方案架構(gòu)圖...................................................................16 圖19 互動白板E2E互動響應(yīng)時延構(gòu)成................................................................17 圖20 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測互動白板E2E互動響應(yīng)時延PDF分布（ms）18 圖21 云游戲原理示意.............................................................................................19 圖22 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測云游戲操作響應(yīng)時延PDF分布（ms）...........21 圖23 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測云游戲卡頓次數(shù)PDF分布...............................21 圖24 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測云游戲卡頓時長PDF分布（ms）...................21 圖251080P60云游戲基于H.264編碼時良好和優(yōu)秀畫質(zhì)對應(yīng)的碼率范圍.......22 圖261080P60云游戲基于H.265編碼時良好和優(yōu)秀畫質(zhì)對應(yīng)的碼率范圍.......23 圖27 本測試系統(tǒng)的自由視角實現(xiàn)方案.................................................................24 圖28 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測5G/4G下視角切換響應(yīng)時延分布（ms）.......26 圖29 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測5G/4G下首屏?xí)r延分布（ms）.......................27 圖30 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測手機(jī)全景視頻（10M）首屏?xí)r延分布（ms）.29 圖31 視頻技術(shù)發(fā)展趨勢.........................................................................................32 圖32 視頻內(nèi)容多元化.............................................................................................33 圖335G2C音視頻應(yīng)用演進(jìn)路線圖.......................................................................34 圖34 各類音視頻業(yè)務(wù)與主要KQI的對應(yīng)關(guān)系....................................................35 表 目 錄 表1 視頻發(fā)展方向與典型應(yīng)用的對應(yīng)關(guān)系.............................................................2 表2 交互響應(yīng)容忍值分解.........................................................................................3 表3 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測點播視頻5G/4G下KQI對比...............................4 表4 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測點播視頻5G/4G下交互行為的KQI對比...........6 表5 視頻通話/會議/連麥直播的主要KQI..............................................................9 表6 國內(nèi)某省會城市運營商5G/4G下視頻通話KQI對比.................................11 表7 實時合唱端到端時延要求...............................................................................13 表8 實時合唱各個部分延遲當(dāng)前業(yè)界水平...........................................................13 表9 國內(nèi)某一線城市運營商5G/4G下在線KTV合唱KQI對比......................14 表10 互動白板各個部分延遲當(dāng)前水平.................................................................17 表11 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測互動白板5G/4G下KQI對比...........................18 表12 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測云游戲5G/4G下KQI對比...............................20 表13 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測自由視角視頻5G/4G下KQI對比...................26 表14 全景視頻內(nèi)容的PPD及有效分辨率...........................................................27 表15 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測手機(jī)全景視頻（10M）5G/4G下KQI對比....28 表16 單目4K全景視頻不同體驗等級對應(yīng)的推薦碼率......................................29 表17 音視頻應(yīng)用的交互響應(yīng)要求.........................................................................30 表18 典型音視頻應(yīng)用在5G網(wǎng)絡(luò)下KQI相對于4G網(wǎng)絡(luò)的增益......................31 5GToC音視頻體驗需求分析及評測（2022年） 一、音視頻發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 視頻類業(yè)務(wù)已經(jīng)成為現(xiàn)階段移動網(wǎng)絡(luò)流量的主要來源，根據(jù) 2021年6月愛立信《移動市場報告》，視頻類業(yè)務(wù)流量目前占全部移 動流量的66%，預(yù)計到2026年將增長到77%（如圖1所示）。在視 頻業(yè)態(tài)、網(wǎng)絡(luò)、終端等多方面因素的影響下，視頻類業(yè)務(wù)流量的組 成和分布將出現(xiàn)明顯變化。78%76%74%72%70%68%66%64%202120222023202420252026 來源：2021年6月愛立信《移動市場報告》 圖1 視頻類業(yè)務(wù)占全部移動流量的比例變化趨勢 來源：公開信息整理 圖2 視頻應(yīng)用趨勢 1 5GToC音視頻體驗需求分析及評測（2022年） 2020年至今視頻應(yīng)用上線的主要新功能如圖2所示，可見視頻 應(yīng)用在向社交化、空間化、交互化、高清化、高幀率化發(fā)展，典型 應(yīng)用如表1所示。 表1 視頻發(fā)展方向與典型應(yīng)用的對應(yīng)關(guān)系視頻發(fā)展方向典型應(yīng)用HDR、高清化、高幀率化點播視頻社交化視頻通話/會議/連麥直播在線KTV合唱互動白板+連麥點播視頻“一起看”功能交互化云游戲空間化自由視角視頻手機(jī)全景視頻 來源：公開信息整理 二、音視頻應(yīng)用的體驗要求及現(xiàn)網(wǎng)評測 （一）點播視頻 1.應(yīng)用機(jī)理及關(guān)鍵KQI 根據(jù)ITU-TP.1203[1]，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕嵌龋c播視頻的主要 KQI為：首屏?xí)r延（或初始緩沖時延，初始加載時長），卡頓次數(shù)， 卡頓時長占比。 根據(jù)“多爾蒂閾值”[2]，系統(tǒng)響應(yīng)時間應(yīng)該低于400毫秒，該門限 可以作為點播視頻首屏?xí)r延的即點即開基本要求。此外，如圖3所 示，根據(jù)抖音 App 即點即開和用戶退出率的關(guān)系[3]：100ms 以內(nèi)， 用戶還沒反應(yīng)過來，快速滑動或誤點；100~200ms，用戶退出率最低 2 5GToC音視頻體驗需求分析及評測（2022年） 且平穩(wěn)；200~400ms，用戶退出率開始惡化；400ms以上，用戶退出 率穩(wěn)定在較大值。 來源：火山引擎21年12月產(chǎn)品發(fā)布會 圖3 抖音App即點即開與用戶退出率的關(guān)系 不同的交互響應(yīng)容忍值（即：首屏?xí)r延）下對應(yīng)的時延分解如 表2所示 表2 交互響應(yīng)容忍值分解交互響應(yīng)容忍值（ms）播放器延遲（ms）網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲（ms）1007030200130400330 來源：三方聯(lián)合研究成果 如圖4所示，根據(jù)6月份發(fā)布的《2021中國網(wǎng)絡(luò)視聽發(fā)展研究 報告》[4]顯示，我國9.44億網(wǎng)絡(luò)視聽用戶里，28.2%會選擇倍速觀看 視頻，尤其是00后用戶群體有近四成選擇倍速觀看方式。上述消費 者調(diào)研數(shù)據(jù)表明，交互行為是點播視頻的正常發(fā)展趨勢，因此研究 3 5GToC音視頻體驗需求分析及評測（2022年） 交互情況下的視頻KQI指標(biāo)具有現(xiàn)實意義。 來源：《2021中國網(wǎng)絡(luò)視聽發(fā)展研究報告》 圖42021中國網(wǎng)絡(luò)視聽報告關(guān)于拖拽/倍速交互行為的調(diào)研 2.測試結(jié)果分析 測試環(huán)境：運營商5G/4G精品網(wǎng)示范區(qū)（含交通樞紐、地鐵、 學(xué)校、寫字樓等典型場景），測試時段涵蓋網(wǎng)絡(luò)忙閑時（7:00-21:00）。 本次點播視頻測試選取的內(nèi)容源是《雪地奔馳》，視頻傳輸協(xié)議是 HLS，編碼方式是H.265Main@Level4，分辨率為1080P，幀率為 30fps，編碼碼率約3Mbps。 點播視頻在 5G 與 4G 網(wǎng)絡(luò)下的KQI 統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表3 所示；至 于點播視頻的首屏?xí)r延、卡頓次數(shù)和卡頓時長占比的PDF分布則分 別如圖6、圖7 和圖8 所示。綜合來看，5G 網(wǎng)絡(luò)下點播視頻平均 首屏?xí)r延比 4G 網(wǎng)絡(luò)下低約 29%，5G 與 4G 網(wǎng)絡(luò)下平均卡頓次數(shù)、 平均卡頓時長占比分別相差約88%和60%；從PDF分布看5G與4G 網(wǎng)絡(luò)下首屏?xí)r延即點即開200ms的滿足度、即點即開400ms的滿足 度，以及無卡頓樣本占比則分別相差約713%、10%和10%。 表3 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測點播視頻5G/4G下KQI對比 42 2 35G 4G 5GToC音視頻體驗需求分析及評測（2022年）點首屏200ms400ms10%90%卡頓90%卡頓90%分播時延時長滿足滿足分位分位次數(shù)分位視均值占比位值度度值值均值值頻(ms)均值5G24332.2%4.9%1802890.018501.5%0網(wǎng)絡(luò)4G3404.0%86.1%2206100.150903.7%0.03網(wǎng)絡(luò)5G28.7%713%10.2%8.4%2.6%87.7%NA60.4%100%相對4G增益 來源：三方聯(lián)合研究成果 來源：三方聯(lián)合研究成果 圖5 國內(nèi)某一線城市現(xiàn)網(wǎng)路測點播視頻首屏?xí)r延PDF分布（ms） 100% 80% 60% 40% 20% 0% 0 1 來源：三方聯(lián)合研究成果