5G網(wǎng)絡(luò)下的云化虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)技術(shù)白皮書（2020）PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIV目錄一、云VR業(yè)務(wù)發(fā)展與挑戰(zhàn) 1（一）云VR產(chǎn)業(yè)境已具，業(yè)驗(yàn)在逐提升 1（二傳統(tǒng)VR平架構(gòu)被破，云化平發(fā)展 3（三）云VR平臺(tái)臨新一的挑戰(zhàn) 4二、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶動(dòng)云VR業(yè)務(wù)發(fā)展 6（一）5G網(wǎng)絡(luò)概述 6（二基于5G網(wǎng)絡(luò)VR切片，提供寬、高量連接 8（二基于5G邊的協(xié)同度，傳輸時(shí)延 9（三基于5G網(wǎng)絡(luò)QOS增強(qiáng)，務(wù)云VR業(yè)務(wù) 10三、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺(tái)功能要求 13（一開(kāi)放云VR臺(tái)能力服務(wù)VR頭端內(nèi)容商 13（二開(kāi)放緣云VR業(yè)務(wù)入口，接入與算服務(wù) 14（三催化云VRCDN下沉，提供服務(wù) 15四、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺(tái)技術(shù)方案 16（一）云VR平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu) 16中心云的組成 17邊緣節(jié)組成 18（二）云VR平臺(tái)業(yè)務(wù)功和能放 19云VR平臺(tái)的心業(yè)務(wù)能 19面向行的能開(kāi)放 21（三）5G網(wǎng)絡(luò)云VR平臺(tái)的協(xié)同務(wù) 225G本地業(yè)分流 22邊緣CDN協(xié)同調(diào)度 23端邊協(xié)渲染 245G網(wǎng)絡(luò)組播VR25（四）云VR平臺(tái)安全能要求 25（五）云VR平臺(tái)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn) 26云VR視頻業(yè)實(shí)現(xiàn) 26云VR游戲業(yè)實(shí)現(xiàn) 27五、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺(tái)總結(jié)與展望 28參考文獻(xiàn) 30附錄1縮略語(yǔ) 31附錄2碼率計(jì)算方法 32云VR視頻 32云VR游戲 33PAGEPAGE10一、云VR業(yè)務(wù)發(fā)展與挑戰(zhàn)Q131.34Mbit/s55.5%4G23.01Mbit/s，20.4%。虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality,VR）指對(duì)真實(shí)或虛擬環(huán)境的模擬或復(fù)制，通過(guò)深度感知與交互實(shí)現(xiàn)用戶的沉浸式體驗(yàn)。當(dāng)前，國(guó)家已明確IDCAR/VR20231600VRVRVR瘦VR4G5GVR5GVR（一）云VR產(chǎn)業(yè)環(huán)境已具備，業(yè)務(wù)體驗(yàn)在逐步提升VRVRVRVR式多樣；終端感知設(shè)備如高清顯示屏、3D音響、手套、指夾等性能持續(xù)提升；VRUnrealEngine、Unity3DVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVRVR5GVR1表1全球5GVR商用情況（注：僅列舉全球部分商用情況，數(shù)據(jù)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）時(shí)間運(yùn)營(yíng)商商用/試商用情況2018年3月KTCorpGSRetail5GVRVRIGHT2019年2月OrangeMWC5GARMRHoloParty業(yè)務(wù)。2019年2月SKT+DTMWCOksusu5GSocialVR業(yè)務(wù)。2019年4月LGU+5GAR/VR5G云VR業(yè)務(wù)。2019年5月中國(guó)移動(dòng)5GVR務(wù)。2019年7月中國(guó)電信北京世園會(huì)使用5G網(wǎng)絡(luò)下的無(wú)人機(jī)4KVR直播鳥瞰世園。2019年10月中國(guó)電信5GVR2019年10月中國(guó)聯(lián)通VR務(wù)。（二）傳統(tǒng)VR平臺(tái)架構(gòu)被打破，正向云化平臺(tái)發(fā)展VRVR1VR降低用戶終端成本VR顯卡渲染，用戶購(gòu)置主機(jī)和終端硬件的成本提高。在云VR場(chǎng)景中，提高設(shè)備使用率：VR，VR方便用戶快捷使用：PCVRVR圖1云VR平臺(tái)應(yīng)用接入（三）云VR平臺(tái)面臨新一輪的挑戰(zhàn)VRVR內(nèi)容運(yùn)營(yíng)、編碼、內(nèi)容分發(fā)、渲染計(jì)算等功能。通過(guò)高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)將VRVRVR瘦’VRVRVR平臺(tái)生態(tài)待構(gòu)建VR容和開(kāi)發(fā)游戲，借助公有云和運(yùn)營(yíng)商拓展用戶，可減少帶寬成本。VR瘦VR傳輸能力待提升5GCDN計(jì)算能力待增強(qiáng)VRCDNVRVR和Wi-FiVRWi-FiVR5GVRVR二、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶動(dòng)云VR業(yè)務(wù)發(fā)展2019665G5G4GVRVR5G5G5GVRVRVRVR2圖2 5G網(wǎng)下云VR體驗(yàn)5GVRVRVR5GVRVRVR（一）5G網(wǎng)絡(luò)特性概述4G5G5GVR3GPP5G20Gbps，控制信10eMBB4VR5G3圖3 5G網(wǎng)特性5G網(wǎng)絡(luò)引入了大量新的技術(shù)，驅(qū)動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向靈活、智能的方向發(fā)展。5G網(wǎng)絡(luò)基于功能模塊化、接口服務(wù)化、控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、接入無(wú)關(guān)、靈活錨點(diǎn)等原則，其邏輯架構(gòu)如圖4所示。NSSFNSSF NEFNnssf NausfAUSFNRFNnrfNamfAMFPCFUDMAFNpcf NudmNsmfSMFNafN2N4UE(R)ANN3UPFN6N9DN圖4 5G網(wǎng)服化構(gòu)（二）基于5G網(wǎng)絡(luò)VR切片，提供大帶寬、高質(zhì)量連接5G網(wǎng)絡(luò)切片是將網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸?shù)荣Y源和功能進(jìn)行隔離網(wǎng)絡(luò)切片能QoS5GeMBBmIoTuRLLC5GVR5GVRVRVRVRVRVRVRVR5GVRVR5GVRVR面向云RG網(wǎng)絡(luò)為高清VRVR5G（二）基于5G邊緣的協(xié)同調(diào)度，降低傳輸時(shí)延5G網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)重要特征是對(duì)邊緣計(jì)算的原生支持。通過(guò)將用戶面網(wǎng)元及業(yè)務(wù)處理能力下移到網(wǎng)絡(luò)邊緣，實(shí)現(xiàn)了分布式的業(yè)務(wù)流量本地處VRVRCDNCDN5GVR邊緣節(jié)點(diǎn)尋址CDNVR5GVRCDN本地業(yè)務(wù)分流與連續(xù)性CDNCDN（三）基于5G網(wǎng)絡(luò)QoS增強(qiáng)，服務(wù)云VR業(yè)務(wù)根據(jù)《CloudVR（2018）CloudVRKPIVR和VR2表2不同體驗(yàn)階段下云VR業(yè)務(wù)的帶寬要求階段起步階段舒適體驗(yàn)階段理想體驗(yàn)階段極致體驗(yàn)階段典型視頻全景分辨率4K8K12K24K~主流終端屏幕分辨率2-3K4K8K16K~VR視頻業(yè)務(wù)（全景3D）建議碼率全視角：全視角：≥40Mbps≥120MbpsFOV：≥FOV:≥280MbpsFOV:≥760Mbps80Mbps建議帶寬全視角：全視角：≥60Mbps≥180MbpsFOV:≥420MbpsFOV:≥1140MbpsFOV：≥120MbpsVR游戲業(yè)務(wù)建議碼率≥40Mbps≥65Mbps≥270Mbps≥770Gbps建議帶寬≥80Mbps≥130Mbps≥540Mbps≥1.5Gbps注：計(jì)算方法參見(jiàn)附錄2云VRMTP（MotiontoPhoton）205GVRVR80ms5圖5 5G網(wǎng)下云VR業(yè)務(wù)延求5GVRQoSQoS：5GVRQoS自適應(yīng)碼流調(diào)整VR動(dòng)。三、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺(tái)功能要求VRVRVR（一）開(kāi)放云VR平臺(tái)能力，服務(wù)VR頭端內(nèi)容商Pay-TVVRVRVRVRPGCUGCVRVR云VRVRPayTVVR控VR云VR開(kāi)放租戶服務(wù)：VR開(kāi)放在線維護(hù)：（二）開(kāi)放邊緣云VR業(yè)務(wù)入口，支撐接入與計(jì)算服務(wù)VR50VRVRVRVRVR1).VR5G供VRVR2).VRVR適體驗(yàn)。3).VRVR（三）催化云VRCDN下沉，提供就近服務(wù)CDNVRCDNCDN5GCDN運(yùn)營(yíng)商建設(shè)邊緣CDNCDN162~35GVRVR5GCDNITGPU四、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺(tái)技術(shù)方案VR云VRVRVRVRVR（一）云VR平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)云VR6圖6云VR平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)中心云的組成VR中心云部署在省級(jí)及以上的數(shù)據(jù)中心，提供全面的平臺(tái)功能，包括如下部分：VRVRVRVRVRVRVRVRVRCDNVRVRVRVRVR管理的硬件資源包括服務(wù)站點(diǎn)的CPU、GPU邊緣節(jié)點(diǎn)組成云VR5G邊緣云渲染VRVRKVRVRCDNCDNVRCDNVRFOVVR5GVR5GCDNVRVRVR（二）云VR平臺(tái)的業(yè)務(wù)功能和能力開(kāi)放云VRVRVR點(diǎn)播、VRVR7圖7云VR平臺(tái)功能分層云VR云VR1).VRVRVR5GCPE5GUPFVRVRCDNVR2).VR點(diǎn)播云VRVRVRVRVR3).VR直播VR360VR4).VR游戲云VRVRVRVR面向行業(yè)的能力開(kāi)放云VR（1).VR教育云VRVR2).VR醫(yī)療云VRVR服務(wù)。用于醫(yī)療培訓(xùn)、臨床診療、醫(yī)學(xué)干預(yù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面。沉浸式VRVRVR/3).VR零售云VRVRVR4).VR旅游云VR3DVR5).VR房產(chǎn)云VRVRVRVRVR（三）5G網(wǎng)絡(luò)與云VR平臺(tái)的協(xié)同服務(wù)5G5GUPFVRUPF以下為幾種典型協(xié)同技術(shù)：5G5GUPF5GUPF于IPIPCDN8圖85GCDN邊緣CDNVRCDNUPF后，根據(jù)用戶業(yè)務(wù)請(qǐng)求的地址判斷出該用戶的接入位置處有邊緣節(jié)點(diǎn)部CDN1).UPFUPFCDN92).DNS3).NATUPFNATCDNCDN4UPFCDN圖9邊緣CDN節(jié)點(diǎn)尋址端邊協(xié)同渲染VRVR階段一終端渲染階段二端邊協(xié)同渲染2022少VR5GVRVRVR5GVRVR圖105G網(wǎng)絡(luò)組播VR（四）云VR平臺(tái)的安全能力要求VRVRVRVRVR內(nèi)容保護(hù)應(yīng)符合ChinaDRMGDPR行業(yè)可信應(yīng)符合MPAAITISO/NIST（五）云VR平臺(tái)的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)云VRVRVRVROMAFHEVCFOVFOVVR播放器按需獲取相應(yīng)視角的高清分片和低清全景背景流，獲得高VR11FOVVR視頻業(yè)務(wù)可降低網(wǎng)絡(luò)帶寬占用，支撐MTP<20ms，帶寬節(jié)省約50%~60%。圖11云VR云VRVRVRVREPG終12圖12云VR五、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺(tái)總結(jié)與展望5GVR5GVRVRVR5GVRVR網(wǎng)絡(luò)與云VRVRVRVRVR5GVR5GVR CDNVR成本；VRVR3603DoFVR6DoFVRARMRVRVRVR5GVRVR參考文獻(xiàn)2018，CCSA《5G20192019Q1《5G2019Q2，IMT-2020《CloudVR20183GPPTS22.261ServiceRequirementsforthe5Gsystem,Stage1(Release17)2019.6,SemiannualAugmentedandRealitySpendingGuide,https://\h/getdoc.jsp?containerId=prUS45123819&from=timelinePAGEPAGE311縮略語(yǔ)表3縮略語(yǔ)簡(jiǎn)稱全稱中文含義3GPP3rdGenerationPartnershipProject第三代合作組織ARAugmentedReality增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)VRVirtualReality虛擬現(xiàn)實(shí)MTPMotion-to-Photons運(yùn)動(dòng)響應(yīng)時(shí)延FOVFieldofView視場(chǎng)HMDHeadMountedDisplay頭戴式顯示CloudVRCloudVirtualReality云化虛擬現(xiàn)實(shí)OMAFOmnidirectional MediaApplicationFormat全向媒體應(yīng)用格式3DoF3degreeoffreedom三自由度6DoF6degreeoffreedom六自由度CPECustomerPremisesEquipment客戶終端設(shè)備CDNContentDeliveryNetwork內(nèi)容傳輸網(wǎng)絡(luò)HDRHighDynamicRange高動(dòng)態(tài)范圍eMBBEnhancedMobileBroadband增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶mIoTMassiveInternetofThings海量物聯(lián)網(wǎng)通信UPFUserPlaneFunction用戶面功能網(wǎng)元NISTNationalInstituteofStandardsandTechnology美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究院PAGEPAGE322碼率計(jì)算方法本節(jié)以舒適體驗(yàn)階段為例，給出表二5G網(wǎng)