5G網(wǎng)絡(luò)下的云化虛擬現(xiàn)實平臺技術(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平臺臨新一的挑戰(zhàn) 4二、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶動云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，傳輸時延 9（三基于5G網(wǎng)絡(luò)QOS增強，務(wù)云VR業(yè)務(wù) 10三、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺功能要求 13（一開放云VR臺能力服務(wù)VR頭端內(nèi)容商 13（二開放緣云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平臺技術(shù)方案 16（一）云VR平臺系統(tǒng)架構(gòu) 16中心云的組成 17邊緣節(jié)組成 18（二）云VR平臺業(yè)務(wù)功和能放 19云VR平臺的心業(yè)務(wù)能 19面向行的能開放 21（三）5G網(wǎng)絡(luò)云VR平臺的協(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平臺安全能要求 25（五）云VR平臺業(yè)務(wù)實現(xiàn) 26云VR視頻業(yè)實現(xiàn) 26云VR游戲業(yè)實現(xiàn) 27五、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺總結(jié)與展望 28參考文獻 30附錄1縮略語 31附錄2碼率計算方法 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（VirtualReality,VR）指對真實或虛擬環(huán)境的模擬或復(fù)制，通過深度感知與交互實現(xiàn)用戶的沉浸式體驗。當前，國家已明確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)來源于網(wǎng)絡(luò)）時間運營商商用/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月中國移動5GVR務(wù)。2019年7月中國電信北京世園會使用5G網(wǎng)絡(luò)下的無人機4KVR直播鳥瞰世園。2019年10月中國電信5GVR2019年10月中國聯(lián)通VR務(wù)。（二）傳統(tǒng)VR平臺架構(gòu)被打破，正向云化平臺發(fā)展VRVR1VR降低用戶終端成本VR顯卡渲染，用戶購置主機和終端硬件的成本提高。在云VR場景中，提高設(shè)備使用率：VR，VR方便用戶快捷使用：PCVRVR圖1云VR平臺應(yīng)用接入（三）云VR平臺面臨新一輪的挑戰(zhàn)VRVR內(nèi)容運營、編碼、內(nèi)容分發(fā)、渲染計算等功能。通過高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)將VRVRVR瘦’VRVRVR平臺生態(tài)待構(gòu)建VR容和開發(fā)游戲，借助公有云和運營商拓展用戶，可減少帶寬成本。VR瘦VR傳輸能力待提升5GCDN計算能力待增強VRCDNVRVR和Wi-FiVRWi-FiVR5GVRVR二、5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶動云VR業(yè)務(wù)發(fā)展2019665G5G4GVRVR5G5G5GVRVRVRVR2圖2 5G網(wǎng)下云VR體驗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)動移動網(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、接入無關(guān)、靈活錨點等原則，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)中的計算、存儲、傳輸?shù)荣Y源和功能進行隔離網(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，降低傳輸時延5G網(wǎng)絡(luò)的另一個重要特征是對邊緣計算的原生支持。通過將用戶面網(wǎng)元及業(yè)務(wù)處理能力下移到網(wǎng)絡(luò)邊緣，實現(xiàn)了分布式的業(yè)務(wù)流量本地處VRVRCDNCDN5GVR邊緣節(jié)點尋址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，服務(wù)云VR業(yè)務(wù)根據(jù)《CloudVR（2018）CloudVRKPIVR和VR2表2不同體驗階段下云VR業(yè)務(wù)的帶寬要求階段起步階段舒適體驗階段理想體驗階段極致體驗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：計算方法參見附錄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。三、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺功能要求VRVRVR（一）開放云VR平臺能力，服務(wù)VR頭端內(nèi)容商Pay-TVVRVRVRVRPGCUGCVRVR云VRVRPayTVVR控VR云VR開放租戶服務(wù)：VR開放在線維護：（二）開放邊緣云VR業(yè)務(wù)入口，支撐接入與計算服務(wù)VR50VRVRVRVRVR1).VR5G供VRVR2).VRVR適體驗。3).VRVR（三）催化云VRCDN下沉，提供就近服務(wù)CDNVRCDNCDN5GCDN運營商建設(shè)邊緣CDNCDN162~35GVRVR5GCDNITGPU四、5G網(wǎng)絡(luò)下的云VR平臺技術(shù)方案VR云VRVRVRVRVR（一）云VR平臺的系統(tǒng)架構(gòu)云VR6圖6云VR平臺的系統(tǒng)架構(gòu)中心云的組成VR中心云部署在省級及以上的數(shù)據(jù)中心，提供全面的平臺功能，包括如下部分：VRVRVRVRVRVRVRVRVRCDNVRVRVRVRVR管理的硬件資源包括服務(wù)站點的CPU、GPU邊緣節(jié)點組成云VR5G邊緣云渲染VRVRKVRVRCDNCDNVRCDNVRFOVVR5GVR5GCDNVRVRVR（二）云VR平臺的業(yè)務(wù)功能和能力開放云VRVRVR點播、VRVR7圖7云VR平臺功能分層云VR云VR1).VRVRVR5GCPE5GUPFVRVRCDNVR2).VR點播云VRVRVRVRVR3).VR直播VR360VR4).VR游戲云VRVRVRVR面向行業(yè)的能力開放云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)請求的地址判斷出該用戶的接入位置處有邊緣節(jié)點部CDN1).UPFUPFCDN92).DNS3).NATUPFNATCDNCDN4UPFCDN圖9邊緣CDN節(jié)點尋址端邊協(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平臺的安全能力要求VRVRVRVRVR內(nèi)容保護應(yīng)符合ChinaDRMGDPR行業(yè)可信應(yīng)符合MPAAITISO/NIST（五）云VR平臺的業(yè)務(wù)實現(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平臺總結(jié)與展望5GVR5GVRVRVR5GVRVR網(wǎng)絡(luò)與云VRVRVRVRVR5GVR5GVR CDNVR成本；VRVR3603DoFVR6DoFVRARMRVRVRVR5GVRVR參考文獻2018，CCSA《5G20192019Q1《5G2019Q2，IMT-2020《CloudVR20183GPPTS22.261ServiceRequirementsforthe5Gsystem,Stage1(Release17)2019.6,SemiannualAugmentedandRealitySpendingGuide,https://\h/getdoc.jsp?containerId=prUS45123819&from=timelinePAGEPAGE311縮略語表3縮略語簡稱全稱中文含義3GPP3rdGenerationPartnershipProject第三代合作組織ARAugmentedReality增強現(xiàn)實VRVirtualReality虛擬現(xiàn)實MTPMotion-to-Photons運動響應(yīng)時延FOVFieldofView視場HMDHeadMountedDisplay頭戴式顯示CloudVRCloudVirtualReality云化虛擬現(xiàn)實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高動態(tài)范圍eMBBEnhancedMobileBroadband增強型移動寬帶mIoTMassiveInternetofThings海量物聯(lián)網(wǎng)通信UPFUserPlaneFunction用戶面功能網(wǎng)元NISTNationalInstituteofStandardsandTechnology美國國家標準研究院PAGEPAGE322碼率計算方法本節(jié)以舒適體驗階段為例，給出表二5G網(wǎng)