5G 網絡下的云化虛擬現實 平臺技術白皮書 （ 2020） 中國通信標準化協會 2020 年 1 月 I 版權聲明 本白皮書版權屬于中國通信標準化協會，并受法律保護。 轉載、摘編或利用其他方式使用本白皮書文字或者觀點的，應 注明“來源中國通信標準化協會”。違反本聲明者，本協會 將追究其相關法律責任。 II 前 言 云化虛擬現實（ Cloud VR）將 VR的 制作上云、內容上云、 渲染上云，是實現 提升 VR用戶體驗 的必然階段 ，也是 當前 VR 產業 自主 選擇 的規?；?發展 之路 。 云化虛擬現實 憑借共享云上 的計算和存儲資源，降低 用 戶體驗 VR業務的終端 硬件成本；通 過云平臺對基礎設施的升級維護，降低 用戶端 設備更換和應用 升級 的 成本；通過云平臺對內容的版權管理，保護 VR內容的安 全 并提高內容開發者的積極性 。云 VR平臺的建設使得 VR產業 的生態 更加豐富，需求得到匹配， 從而促進 云 VR端到端的用戶 體驗提升。 隨著 我國 5G 商用 步伐 的不斷 邁進， 5G 移動網絡與云 VR 業務 的 結合已成為重要趨勢 。 移動云 VR為用戶的沉浸式體驗增 加了多自由度擴展， 將 進一步 提升移動用戶的 VR業務體驗。本 白皮書結合了 5G高通量、低時延、以及高可靠 的技術 特性，對 業界在 5G網絡與云 VR平臺 融合 的 技術探索 進行了深入介紹 。 本白皮書基于 2018年 中國通信標準化協會 發布的 云化虛擬現 實總體技術研究白皮書，進一步探討了 5G網絡 下云 VR平臺 技術的實現細節， 為云 VR平臺的功能要求、安全能力以及典型 III 云 VR業務實現等提供了技術參考， 旨在為我國 VR產業云 VR 平臺 建設和發展建言獻策 ，推動我國 VR產業更好、更快 地 發展。 本白皮書由中國通信標準化協會移動互聯網應用和終端技 術工作委員會（ TC11）虛擬現實 /增強現實（ VR/AR）子 工作 組 負責 編寫 。 主要編寫單位包括中國信息通信研究院、華為技 術有限公司、 騰訊云計算（北京 ）有限責任公司、騰訊科技（上 海）有限公司 、 中國電信集團公司、中國移動有限公司、中國 聯合網絡通信有限公司、宏達通訊有限公司 HTC、北京郵電大 學、北京京東世紀貿易有限公司、北京沃東天駿信息技術有限 公司、螞蟻金融服務集團、北京三星通信技術研究有限公司、 高通無線通信技術 中國 有限公司、北京市商湯科技開發有限 公 司、北京小米移動軟件有限公司、烽火通信科技股份有限公司、 中興通訊股份有限公司 。 編寫人 聶蔚青、尤 昉 、鄭倩、任能、彭圣平、倪慧、李峰、 祝谷喬、折小強、 代威、 方亮、王楊軍、李志成、楊宇、 雷藝 學、張卓筠、 許 曉中、封薇薇、 楊蕾、陳仲華、馬翠娟、劉項、 李煒中、歐中洪、武娟、李志斌、傅蓉蓉、鐘秀芳、李芳、杜 志敏、蔣慧、王宇、 王妮娜、游根節、 楊星、彭文佳、劉享軍、 白國興、陶銳、葉小陽 IV 目 錄 一、云 VR業務發展與挑戰 ........................................................... 1 （一）云 VR 產業環境已具備，業務體驗在逐步提升 ................. 1 （二）傳統 VR 平臺架構被打破，正向云化平臺發展 ................. 3 （三）云 VR 平臺面臨新一輪的挑戰 ............................................ 4 二、 5G網絡技術帶動云 VR業務發展 .......................................... 6 （一） 5G 網絡特性概述 ................................................................. 6 （二）基于 5G 網絡 VR 切片，提供大帶寬、高質量連接 ........... 8 （二）基于 5G 邊緣的協同調度，降低傳輸時延 ......................... 9 （三）基于 5G 網絡 QOS 增強，服務云 VR 業務 ........................ 10 三、 5G網絡下的云 VR平臺功能要求 ........................................ 13 （一）開放云 VR 平臺能力，服務 VR 頭端內容商 .................... 13 （二）開放邊緣云 VR 業務入口，支撐接入與計算服務 ........... 14 （三）催化云 VR CDN 下沉，提供就近服務 ............................... 15 四、 5G網絡下的云 VR平臺技術方案 ........................................ 16 （一）云 VR 平臺的系統架構 ...................................................... 16 1.中心云的組成 ....................................................................... 17 2. 邊緣節點組成 ..................................................................... 18 （二）云 VR 平臺的業務功能和能力開放 ................................... 19 1. 云 VR平臺的核心業務功能 ............................................... 19 2. 面向行業的能力開放 ......................................................... 21 V （三） 5G 網絡與云 VR 平臺的協同服務 ..................................... 22 5G本地業務分流 .............................................................. 22 1. 邊緣 CDN協同調度 ........................................................... 23 2. 端邊協同渲染 .................................................................... 24 3. 5G網絡組播 VR業務 ........................................................ 25 4. （四）云 VR 平臺的安全能力要求 .............................................. 25 （五）云 VR 平臺的業務實現 ...................................................... 26 1. 云 VR視頻業務實現 ........................................................... 26 2. 云 VR游戲業務實現 ........................................................... 27 五、 5G網絡下的云 VR平臺總結與展望 ..................................... 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 1. 云 VR游戲 ......................................................................... 33 2. 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 1 一、 云 VR 業務發展與挑戰 千兆家庭寬帶的普及和無線網絡發展，使得網絡傳輸能力提升、數據 流量價格下降。中國寬帶速率狀況報告顯示，中國固定寬帶和移動寬 帶用戶的體驗速率均在快速提升， 2019年 Q1固定寬帶網絡平均下載速率 達到 31.34Mbit/s， 與 去年同期 相比 提升幅度達到 55.5；移動寬帶用戶 使用 4G網絡訪問互聯網時的平均下載速率達 到 23.01 Mbit/s， 與 去年同 期 相比 提升幅度也達到了 20.4。 虛擬現實（ Virtual Reality, VR）指對真實或虛擬環境的模擬或復 制，通過深度感知與交互實現用戶的沉浸式體驗。當前，國家已明確 VR 產業為戰略性新興產業，不僅用于娛樂領域，也在社交、通信、房產、旅 游、教育等行業廣泛應用。 IDC預測， 2019年全球 AR/VR市場 規模 為 168 億美金 ，于 2023年 將 達到 1600億美金 。 網絡與云的基礎設施升級帶動了云 VR業務的發展，傳統的 VR業務和 終端服務器逐步遷移上云，幫助云 VR的配套終端設備 “瘦 ”身，推動云 VR 業務逐步走入個人、家庭和工業場景。同時，無線網絡從 4G向 5G推進， 將變革云 VR業務的移動端體驗， 5G網絡下的云 VR業務迎來發展機遇。 （一） 云 VR 產業環境已具備，業務體驗在逐步提升 在 內容為王 的 時代，用戶渴望 優質 的 VR內容 。原始 VR內容 的 豐富 受 益于專業的 VR 終端與 配件， 以及低成本的制作 軟件 。專業的 VR音視頻 采 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 2 集 設備，如高性能 頭盔、手持輸入 裝置 、 體感 輸入裝置 、 高清攝像頭 等款 式多樣；終端感知設備 如 高清顯示屏 、 3D 音響 、 手套、指 夾 等性能持續 提升 ； VR游戲設計工具如 Unreal Engine、 Unity 3D等 界面友好而豐富， 開創 了頭端 VR 視頻、 VR游戲、 VR行業應用 內容 的 繁榮 ?？傮w來看，國內 VR市場 的內容 生態已初步 完善，主流 廠商紛紛 推出了 VR視頻 、 VR游戲 、 以及 VR行業應用專區 。 隨著 VR終端芯片 的計算 能力 增強， 高可用的 VR終端開始出現，終端 廠家 推出多種 款式 和 價位的 VR一體機 和移動 VR頭盔 ， 以適應 不同 行業 的 用戶 需求 。 當前 ， 移動 VR頭盔擺脫 了數據線的束縛， 正 成為 主流 VR設備。 VR一體機已支持無線傳輸 ，有較強 計算能力 ，是 有上升前景的移動 VR設 備 ；搭載 智能手機的 移動 VR 頭盔 ，易用 、 低價 、且 便攜 性 強 ，也 能獲 得 優質的 VR體驗 。 運營商 開始 發布 云 VR 業務 ，也有越來越多的 用戶 開通 云 VR業務， 標 志 著 云 VR的 產業 環境已具備，達到 規模推廣 的 條件。 伴隨著 5G商用的到 來， 5G網絡下的云 VR業務也 紛紛進入初始商用階段 ， 部分商用情況 如表 1所示。 表 1全 球 5G VR商用情況 （注 僅 列舉 全球 部分商用情況， 數據 來源于網絡） 時間 運營商 商用 /試商用情況 2018年 3月 KT Corp GS Retail 共同推出 5G網絡 VR主題公園 VRIGHT。 2019年 2月 Orange MWC上演 示基于 5G的 AR、 MR HoloParty 業務。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 3 2019年 2月 SKTDT MWC上聯合演示 Oksusu 5G Social VR 業務。 2019年 4月 LG U 推出 5G AR/VR業務，預計年底推出 5G 云 VR業務。 2019年 5月 中國移動 浙江移動展示了 5G 網絡下的云 VR業 務。 2019年 7月 中國電信 北京世園會使用 5G網絡下的無人機 4K VR直播鳥瞰世園。 2019年 10月 中國電信 四川電信商用 5G 網絡下的云 VR業務。 2019年 10月 中國聯通 中國聯通 在廣州 商用驗證云 VR游 戲業 務。 （ 二 ） 傳統 VR 平臺架構被打破，正向云化平臺發展 傳統 VR 業務提供商需要開發獨立的業務平臺，單一平臺架構僅支持 少量的終端應用。云 VR 平臺統一對接多個設備的應用運行環境，廠家的 業務應用變得簡單可移植，如圖 1 所示。云 VR 平臺主要解決 方便 終端用 戶 體驗和使用 的問題，包括 1.降低 用戶 終端 成本 游戲類 VR內容的本地主機用到高性能 GPU 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， GPU 渲染功能從本地遷移到云端，使得終端更加輕便與高性價比，降低了用戶 的設備成本。 2.提高 設備使用率 用 戶通常在家里或者利用碎片時間使用 VR， 大部分時間設備是閑置的，導致資源的極大浪費。云 VR 平臺服務利用虛 擬機技術，一個硬件可以分時復用給多個用戶，提高了設備利用率。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 4 3.方便用戶快捷使用 PC VR 的內容分散在各個平臺，需要用戶 先下載到本地主機才能使用。云 VR 平臺可聚合內容，開發者在云上進行 快速的內容迭代發布，用戶即點即玩、無需下載，同時解決盜版問題，促 進內容產業的發展。 圖 1 云 VR 平臺應用接入 （三） 云 VR 平臺面臨新一輪的挑戰 借助強大的云基礎設施，云 VR平臺實現了 VR內容制作、版權管理、 內容運營 、編碼、內容分發、渲染計算等功能。通過高速穩定的網絡將 VR內容傳輸到終端，在 VR終端完成余下的計算、解碼和播放功能。整體 來說，云 VR 平臺降低了業務對終端的要求，接入云平臺的終端可變得更 ‘瘦 ’，價格也將大幅降低，有助于 VR成為全民可用的普惠業務。 隨著接入的 VR業務規模增大，云 VR平臺的發展面臨新一輪的挑戰 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 5 1.平臺生態待構建 平臺生態依賴于內容應用的積累、終端成本降 低以及用戶規模的增長。內容廠商和游戲廠商在統一的云 VR 平臺制作內 容和開發游戲，借助公有云和運營商拓展用戶，可減少帶寬成本。 VR 瘦 終端提供更低 門檻的用戶端設備，可一定程度的解決成本問題。未來移動 手機支持 VR捕捉、定位等交互功能，可帶來更多應用場景。 2.傳輸能力待提升 VR業務對分辨率、幀率、色域、位深、動態范 圍等維度的要求在不斷提升，數據量增大帶來網絡傳輸壓力。移動 5G 網 絡的大帶寬網絡切片，配合邊緣協同調度以及 CDN網絡下沉，可大幅提升 網絡的傳輸能力。 3.計算能力待增強 VR業務的實時解碼、渲染特征，以及超低時延 連接對平臺的計算能力提出了極高的要求。云 VR 平臺通過構建基于邊緣 云渲染和邊緣 CDN 的 VR 業務混合云計算方案，增強算法效果和統一運 算 能力。 當然，云 VR平臺為固網和移動網絡用戶提供服務， 5G和 Wi-Fi是移 動 VR 業務的兩大入口。 Wi-Fi 在光纖入戶后轉成無線信號，適合家庭、 辦公等固定場所內的移動 VR 場景； 5G 網絡下的 VR 從固定變成了移動化 場所 ，支持實時內容生產、實時海量傳輸、隨時隨地消費，使得 VR 產業 鏈的覆蓋范圍和效率得到大幅提升 。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 6 二、 5G 網絡技術帶動云 VR 業務發展 工信部于 2019 年 6 月 6 日發放 了 5G 商用牌照， 標志著 中國進入 5G 商用元年。 在 4G 時代，移動視頻消費持續增長，運營商通過優質 VR內容 提升用戶粘性，促進純 VR內容 的 聚合 與 生 態合作。隨著 5G手機發布以及 5G 網絡 快速建設 ， 5G 將在幾年內規模普及。在 5G 時代，云 VR 業務將 開 啟 深度運營，云 VR 制作、邊緣云硬件加速、高端移動 VR 頭盔 將 為 VR 業 務帶來極致體驗，如圖 2所示。 圖 2 5G 網絡 下的云 VR 體驗 在 5G網絡 下 ，云 VR 視頻 、 VR游戲以及 VR行業應用 是 流量主體 。 5G 網絡的高 帶寬、 低 時延 和高可靠性的技術 特性為云 VR 業務提供了技術基 礎。 而 同時，云 VR業務 對網絡性能和部署提出了更高的挑戰， 5G網絡與 業務的協同發展成為使能移動環境下云 VR業務的關鍵 要 素。 （一） 5G 網絡 特性 概述 4G改 變生活， 5G改變社會。 5G網絡作為信息時代的基礎設施，面向 的應用類型千差萬別。 5G 網絡充分考慮到未來業務的發展和演進趨勢， 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 7 針對增強型移動寬帶、超低時延超高可靠性通信及海量物聯網連接等典型 業務，設計了靈活與高效的 5G 網絡技術。其中增強型移動寬帶與超低時 延超高可靠性通信技術可用于移動云 VR 業務的部署。 根據 3GPP 標準定義的 5G 網絡特性，下載速率可達 20Gbps，控制信 號的網絡傳輸時延小于 10毫秒，增強型移動寬帶 eMBB用戶數據的網絡傳 輸時延小于 4毫秒，使得云 VR業務接入 5G網絡成為可能，如圖 3所示 。 圖 3 5G 網絡特性 5G 網絡 引入了大量新的技術，驅動移動網絡架構向靈活、智能的方 向發展。 5G 網絡基于功能模塊化、接口服務化、控制與轉發分離、接入 無關、靈活錨點等原則，其邏輯架構如圖 4所示。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 8 UE R AN UP F AF A M F S M F P C F UD M DNN 6 N R FNE F N 3 N 2 N 4 A US F N a u s f Na mf Ns mf Np cfNn r fNn e f Nu d m Na f N S S F N n s s f N 9 圖 4 5G 網絡服務化架構 （二） 基于 5G 網絡 VR 切片，提供大帶寬、高質量連接 5G 網絡切片是將網絡中的計算、存儲、傳輸等資源和功能進行隔離 的技術。不同的網絡切片可能部署不同的功能 模塊 （例如移動性管理，計 費管理，策略控制管理，安全管理等），實現不同的性能要求（例 如時延， 移動性，可靠性，速率等），或提供對特定用戶群的支持（例如政府職員， 漫游用戶，虛擬運營商等）。在統一的網絡基礎設施上， 5G 網絡切片 能 夠給不同的應用場景提供相互隔離的網絡環境，并按照各自的需求靈活定 制網絡功能和特性，切實保障不同業務的 QoS 需求。 5G 標準定義了三大 典型場景，對應的網絡切片類型是 eMBB切片、 mIoT切片、 uRLLC切片。 5G VR 業務由于其業務需求的差異性，也可能采用 5G 切片技術來 保 障 業務。 5G VR 切片可以根據業務的需求模型，定制 VR 業務的低時延和 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 9 大流量切片網絡，為其分配獨立的網絡資 源，并允許動態擴縮容網絡資源， 以及管理資源的生命周期。切片網絡能更好的承載 VR視頻 業務 、 VR游戲 業務 、以及 VR 行業應用 。 1.面向云 VR 視頻業務，例如 VR 點播、 VR 直播，對帶寬要求高， 定制 5G VR視頻切片； 2.面向云 VR游戲 業務，要求大帶寬、即時響應和低時延， 定制 5G VR 游戲 切片 ，支持 VR渲染服務 ; 3.面向云 VR制作業務 ， 5G網絡為高清 VR視頻提供大帶寬上行切片， 支持 VR的 5G直播 上行服務。 （二） 基于 5G 邊緣 的 協同調度，降低傳輸時延 5G 網絡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 網元及業務處理能力下移到網絡邊緣，實現了分布式的業務流量本地處 理，避免了流量的過度集中，從而大大降低了對核心機房和集中網關的規 格 要 求。同時邊緣計算也縮短了回程網絡的距離，降低了用戶報文的端到 端傳輸時延和抖動，使得云 VR 等超低時延業務在移動網絡的部署成為可 能。 云 VR 業務 也 催化 了 CDN 下沉到邊緣 ， 就近 提供服務。邊緣 CDN 下沉 部署后，可與 5G 用戶 面 網元 部署在同一個機房，縮短業務訪問路徑。 5G 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 10 邊緣 網絡經過配置后，便能本地協同感知 VR 業務，實現精準尋址和精確 調度。主要功能包括 1.邊緣節點尋址 邊緣 CDN 同 步 VR 業務的簽約信息到 5G網絡。 當 終端 VR業務發起時 ， 5G網絡可根據用戶的位置、地址和業務的部署信息， 動態的將請求快速地調度到合適的邊緣 CDN節點，從而實現終端到邊緣節 點的段地段路徑最優， 節省網絡時延，提升網絡效率。 2.本地業務分流與連續性 終端發起業務訪問時， 5G核心網根據配 置信息對業務是否可以進行本地分流進行識別。若識別為本地業務，用戶 數據網關將業務轉發至邊緣 CDN 或者邊緣云渲染處理；識別為非本地業 務，則將業務轉發至中心 CDN處理。當終端移動時，通過路徑和邊緣節點 的同步遷移，實現業務的連續性。 （三 ） 基于 5G 網絡 QoS 增強 ， 服務 云 VR 業務 根據 Cloud VR網絡方案白皮書（ 2018）中 定義 的 Cloud VR不同 發展階段 ， 以及 對網絡 KPI 的要求。在 不同體驗階段下的 云 VR 游戲業務 和 VR視頻業務的帶寬 要求 如表 2所示。 表 2 不同體驗階段下 云 VR業務 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 4K 8K 12K 24K 主流終端屏幕分辨率 2-3K 4K 8K 16K 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 11 VR視頻業務 （全景 3D） 建議 碼率 全視角≥ 40Mbps 全視角 ≥120Mbps FOV≥ 80Mbps FOV≥ 280Mbps FOV≥ 760Mbps 建議 帶寬 全視角≥ 60Mbps 全視角 ≥180Mbps FOV≥ 420Mbps FOV≥ 1140Mbps FOV≥ 120Mbps VR游戲 業務 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 VR業務體驗 與 時延強相關 ， 若要用戶無眩暈感， VR業務的運動到 圖像更 新的時間 MTP（ Motion to Photon）要求小于 20 毫秒 。 當前 ， 5G 云 VR 業務還處于 起步 階段， 移動云 VR 業務的 端到端處理時延 要求 小于 80ms， 各環節 對網絡 的時延 要求如圖 5所示。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 12 圖 5 5G 網絡下的云 VR 業務時延要求 5G網絡 能 感知上層 傳輸的 VR業務流 的特征 ， 進行相應的 QoS優化 ， 從而提供更好的業務體驗。 1.媒體感知的 QoS 調度 5G 網絡針對不同 VR 業務 對用戶體驗的影 響，提供差異化的 QoS調度 ， 如在起播階段、交互階段以及播放階段， 或者根據不同的媒體幀和流內容，提供差異化的網絡帶寬和下載速率。 2.自適應碼流調整 5G網絡可以實時監測流帶寬情況，并將該信息 開放給終端或服務器，以輔助業務層進行快速高效的碼流切換。 3.網絡調度優化 網絡可以感知云 VR等媒體業務的流量模型，并基 于該模型進行端到端資源預留和調度，避免由于資源擁塞導致的時延和抖 動。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 13 三 、 5G 網絡下的云 VR 平臺功能要求 云計算時代，云 VR 平臺的軟硬件松耦合且加速優化，低成本和低功 耗芯片已成為兩大競爭利器，依賴領先工藝和物理設計技術提高 芯片的集 成度。云 VR軟件系統對框架和接口的依賴代替了對具體硬件平臺的依賴， 虛擬化技術的發展加速了 VR業務擺脫硬件限制。 （一） 開放 云 VR 平臺能力，服務 VR 頭端內容商 相對于傳統的自建平臺模式，內容商和中小 Pay-TV 運營商通過租用 云 VR 平臺資源來運營和分發其 VR 內容，向外提供服務。 VR 內容商無需 自建平臺，即可聚焦內容生產， VR PGC 和 UGC 內容生態得以繁榮豐富。 借助云平臺強大的用戶基數與服務通道，云 VR平臺可快速建立平臺生態， 帶動 VR內容推向終端用戶。 云 VR平臺支持內容廠商靈活制作、上線和管理其業務。 VR內容直接 由內容廠商分發給終端用戶，交易過程更加簡單靈活。傳統 PayTV廠商以 相對更低的成本分發 VR 內容，業務模式簡單。方便內容廠商和運營商管 控 VR內容的分發和消費，版權得到保障。 云 VR平臺提供的開放能力，包括 1.開放租戶服務 在分配租戶后，行業用戶即接入定制化的業務服 務。租戶根據用戶數據設計和全方位管理業務，如 VR內容打包、定價、 折扣、促銷和版權管理等。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 14 2.開放線上服務 云 VR平臺將平臺功能組件化，供上層業務調用或 復用，行業用戶根據業務需求選擇需要的組件與服務。提供線上服務，如 業務申請、業務 開通、業務監控等。按需付費，節省租戶的初期投資，降 低新業務的風險。 3.開放在線維護 管理業務流程，集中運維，可視化界面監控業務 運營情況。 （二） 開放 邊緣云 VR 業務入口，支撐 接入與 計算 服 務 云 VR 平臺由集中化向邊緣分布式擴展，帶動渲染、轉碼和緩存加速 業務卸載或分流到邊緣云處理。有研究表明，相比于中心集中提供服務， 邊緣云從距離上更近，可降低約 30傳輸帶寬，以及節省 50網絡時延。 邊緣云作為云 VR 平臺的開放入口，可向終端用戶提供相對簡單的輕 量服務，以降低用戶的接入門檻。邊緣云支持多租戶，方便用戶快速開通 業 務。從數據安全的角度，邊緣云有利于部分權限在本地的垂直行業開展 VR 業務。云平臺提供強大的計算資源和智能應用，經過訓練后下發到邊 緣執行，可增強邊緣計算和智能服務能力。 邊緣云 VR 業務主要包含 VR 上行 制作服務 、媒體智能服務和 VR 云渲 染兩大功能。 1.VR 上行 制作服務 依托 5G 切片提供的媒體上行能力，在邊緣提 供 VR視頻拼接以及編轉碼服務，提供高畫質 、 高分辨率 VR視頻內容以及 直播現場 的 實時音視頻交互體驗，降低現場 的 采播成本。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 15 2.VR媒體智能服務 根據業務需求， 邊緣云 調用計算能力做媒體智 能訓練和推理，用以提升 VR 業務的畫質清晰度， 以及 提升用戶觀看 的 舒 適 體驗 。 3.VR 云渲染 對于 實時互動業務，如 VR 賽車游戲 ， 提供實時計算 以及 低 時延 渲染服務 。 （ 三 ） 催化 云 VR CDN 下沉，提供就近服務 CDN 加速 VR 內容傳輸，用于緩解骨干網的帶寬壓力。中心 CDN 取得 VR內容后，轉碼并分發到邊緣節點，邊緣 CDN通過 5G網絡傳輸到用戶設 備。 VR 業務發展催化了 CDN 下沉，就近提供服務，可降低網絡的傳輸時 延。 運營商建設邊緣 CDN具有天然優勢。邊緣 CDN部署在靠近用戶的位置， 使運營商流量本地化，減少運營商骨干網的帶寬壓力。相比傳統的省級 和 地市級 CDN，邊緣 CDN下沉至移動網絡區縣位置，可節省成本和提高網絡 傳輸效率，可降低約 16的用戶訪問時延。 綜合以上分析，未來 23 年， 5G 網絡下的云 VR 平臺可支撐 VR 業務 的極致體驗，主要體現在 5G 網絡節省上行鏈路、下行鏈路的網絡時延； CDN 下沉部署節省業務處理時延；此外，隨著 IT 技術演進，終端解碼芯 片與服務器 GPU能力提升， 將 同步支撐設備的處理時延下降。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 16 四 、 5G 網絡下的云 VR 平臺技術方案 云 VR 平臺走向邊緣和中心結合、線上與線下交互的混合機制。既能 發揮云平臺的計算能力，又能有效利用邊緣云的數據安全和 保護功能。面 向行業用戶，從邊緣開放連接界面給行業合作伙伴，定義業務接口模型、 服務模式，提供開放的服務化標準接口。 云 VR平臺是原始 VR內容的制作、運營和分發平臺。為個人和企業的 VR內容提供豐富的業務能力?？焖偌尚袠I VR內容，幫助行業內容商通 過云平臺開放其 VR服務。另外，也能為直接接入平臺的各類 VR終端提供 服務。 （一） 云 VR 平臺的系統架構 云 VR平臺由中心云和邊緣節點組成，系統架構如圖 6所示。 圖 6 云 VR 平臺 的 系統 架構 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 17 1.中心云的組成 VR 中心云部署在省級及以上的數據中心，提供全面的平臺功能，包 括如下部分 1.云 VR內容中心 內容中心聚合來自 VR 內容商、 VR 影視公司、以及互聯網 VR 內容庫 的原始 VR內容。用專業的 VR內容編輯軟件制作和拼接處理，注入到內容 源站供 VR業務中心調用。 2.云 VR業務中心 業務中心對 VR內容轉碼、封裝、打包、加密、流化，通過 CDN分發。 業務中心對 VR 業務進行管理，例如業務訂購、資源分配、生命周期管 理等；同時，運營 VR 業務，挖掘 VR內容的市場價值，例如智能搜索、 業務推薦、智能廣告等。 3.云 VR管理中心 管理中心負責云平臺的軟硬件資源，為 VR 業務提供基礎能力支撐。 管理的硬件資源包括服務站點的 CPU、 GPU、智能網卡、高速存儲等；軟 件資源包括虛擬環境等。同時，對資源的安裝部署、升級維護以及生命周 期進行管理。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 18 2. 邊緣 節點組成 云 VR邊緣云部署在地市及以下邊緣機房，如 5G本地核心機房，位置 與周邊區域的用戶密度和站點容量相關。受制于機房空間、散熱、成本等 因素，邊緣需要支持輕量化、分布式、多節點共部署。包括如下部分 1.邊緣云渲染 邊緣云渲染具有強大的計算能力，對硬件的要求高， GPU具有突出的 并發計算能力，是其主要計算資源。云渲染主要服務 VR游戲、 VR K歌、 VR 社交 、 VR 購物等強交互業務。通過實時硬件加速和穩定網絡可支持終 端左右分屏渲染、位置跟蹤、陀螺儀等功能。 2.邊緣 CDN 邊緣 CDN 為云 VR 視頻用戶提供就近服務，緩存熱點內容和加速內容 傳輸，以獲得超低時延業務體驗。邊緣 CDN 支持 VR 分片緩存、匯聚、推 送、注入、抽取、 FOV轉碼、流化、預取等功能。 VR 終端在 5G 網絡下連接云 VR 平臺。 5G 基站接收業務請求，建立網 絡連接，分發業務請求到邊緣 CDN、邊緣渲染節點或中心云服務器處理。 VR 終端轉動角度，實時下載碼流并解碼，即可觀看 VR 視頻和接入 VR 游 戲 。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 19 （二） 云 VR 平臺 的業務功能和能力開放 云 VR平臺由多個業務功能模塊組成，向行業內容商提供 VR 制作、 VR 點播、 VR直播、 VR游戲等服務，如圖 7所示。 圖 7 云 VR 平臺功能分層 1. 云 VR 平臺的 核心 業務功能 云 VR平臺的 核心業務功能 包括 1.VR制作 云 VR 制作服務由現場演播車采集多路 VR 視頻信號，通過 5G CPE 上 行傳輸到 5G 網絡 UPF 以及邊緣節點，由云 VR邊緣或平臺的專業 VR編輯 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 20 軟件實時合成全景視頻以及編轉碼處理，并分發到 CDN節點進行傳輸，或 直接在直播現場導播室處理，實現高畫質 VR 視頻內容的實時生成和低時 延導 播和快編。該服務可降低內容廠商的設備成本、服務成本以及內容制 作成本。 2.VR點播 云 VR點播業務向用戶開放 VR電影、電視劇、綜藝、紀錄片、體育賽 事的錄播、演唱會錄播等在線 VR內容。旅游廠商通過 VR影片將完整真實 地呈現地方的風土人情；公益機構通過 VR紀錄片向外界展現大自然保護、 邊緣地區探索等問題。 3.VR直播 云 VR 直播業務通過 360 度全景畫面、空間音效等帶來沉浸式的直播 觀看體驗，例如實時球賽、運動會、演唱會等。用戶通過 VR 頭盔，隨 著頭和眼睛的轉動，感覺與明星面對面、聆聽現場的吶喊聲、與朋友異地 分享 和交流等。 4.VR游戲 云 VR游戲業務通過 VR頭盔走進虛擬游戲世界，通過身體、頭部、手 眼動作與其他游戲伙伴互動。當前，云 VR 游戲類應用豐富，用戶群體龐 大，流行如光電舞者、射擊、休閑闖關等 VR游戲。 中國通信標準化協會 5G網絡下的云化虛擬現實平臺技術白皮書（ 2020） 21 2. 面向行業的能力 開放 云 VR平臺通過開放接口（如 API、 SDK）向外提供豐富的業務能力， 面向行業的 主要 業務 能力 有 1.VR教育 云 VR平臺為教育企業提供專業 VR內容的制作、拼接、三維投影建模、