Meta/微软/T-Mobile等联手,要为元宇宙构建通信网络“底座”
作者 | 物联网智库2022-10-23

近日,电信基础设施组织(TIP, Telecom Infra Project)宣布将成立一个名为“元宇宙就绪网络”的项目组,然而未来这个项目组能为支撑元宇宙的通信技术发挥多大作用?

智次方

近日,电信基础设施组织(TIP, Telecom Infra Project)宣布将成立一个名为“元宇宙就绪网络”的项目组,帮助为元宇宙业务应用提供新型电信网络技术。Meta(原Facebook)、微软、T-Mobile、西班牙电信和Sparkle将担任项目组的初始联合主席。通信是元宇宙应用实现的一个瓶颈,作为Facebook发起的组织TIP,推动成立网络通信相关项目组,目的就是打破这一瓶颈,然而未来这个项目组能为支撑元宇宙的通信技术发挥多大作用?

Meta/微软/T-Mobile等联手,要为元宇宙构建通信网络“底座”

元宇宙需要什么样的网络支持?

元宇宙提出了八大要素,即独立身份、社交好友、沉浸感、低延迟、多元化、随时随地、经济系统、文明,其中,尤其是沉浸感、低延迟、随时随地这三个要素的实现需要通信技术的进步,对于无线通信网络提出较高要求。可以说,元宇宙所描绘的场景不仅需要网络支持更高带宽、更低时延的性能,更需要网络具备更高的沉浸式能力。

沉浸感要求虚拟世界具备对现实世界的替代性,通过VR、AR、MR等设备打开虚拟世界大门,并打破虚拟和现实的屏障,让人们在元宇宙中实现沉浸式体验。沉浸感的实现,需要设备性能的提升,而设备和云端或边缘之间的通信需要通过无线形式实现,也就对当前5G网络提出明确要求,目前的5G网络似乎还不能支持元宇宙所需要的沉浸感。

Meta/微软/T-Mobile等联手,要为元宇宙构建通信网络“底座”

今年的移动通信大会(MWC)上,Meta曾表示,要实现元宇宙,必须满足许多网络条件,包括改善网络延迟、对称网络频宽,以及提升整体网络速度。对元宇宙来说,网络延迟是影响互动体验的一大挑战,不同类型的应用对延迟有不同的要求,Meta提到,视频通话和云游戏,延迟通常在75到150毫秒之间,在多人游戏中,延迟需要降到30毫秒,但是在头戴式混合现实设备上,由于显示器必须要呈现图形,来即时回应用户眼睛聚焦的位置,因此延迟需要再提升一个量级,延迟仅能是10到20毫秒,甚至是个位数。

另外,沉浸式影片也存在需要弥平的鸿沟,在标准智能手机屏幕上串流720p的影片,需要1.3到1.6Mbps的下载频宽,而只要720p解析度的屏幕,距离眼睛一只手臂的距离,就能实现人类视网膜解析度,但是要在距离眼睛只有几公分的头戴式屏幕上实现视网膜解析度,需要提升影片解析度好几个量级,甚至超过4K,要应付这么大的下载流量,需要更多的硬件和软件堆叠创新,以及巨大的网络吞吐量提升。

因此,Meta认为,下一个十年的目标,是要建立元宇宙就绪网络,在提高网络速度的同时,还能维持稳定且极低的延迟,目前产业需要一个通用框架,来衡量和评估不同的元宇宙就绪等级,以提供通用的体验品质指标,以及网络服务指标。这也许是Meta联合几家主流厂商发起“元宇宙就绪网络项目组”的原因。

5.5G和6G对元宇宙场景形成支持

元宇宙广泛的场景和多样化技术融合,使5G标准演进中大部分内容对元宇宙形成支撑,大带宽、低时延高可靠、低功耗大连接等都是元宇宙所需要的能力。值得关注的是,5G标准演进对很多细分领域做了大量研究和标准化工作,从一定程度上解决了元宇宙的一些具体问题,其中最为典型的是5G标准对XR的专门研究和标准化工作,直接面对的是虚实相融世界的多个痛点。

5G标准中对XR的研究始于2019年底,3GPP RAN第86次全会对5G演进标准R17进行了规划和布局时,提出了相关内容。其中,高通牵头提出了基于5G NR支持XR的评估研究项目,是R17中新增的“从0到1”新研究的项目。XR包括AR、VR和MR,这正是元宇宙虚实融合的核心交互界面。XR作为新兴业务,要求在支持低时延高可靠的同时保证大带宽,这对5G网络提出了新的挑战,运营商需要联合产业寻求更多的网络优化手段,以保证运营商网络具备大规模支撑XR的能力。

3GPP在R17中提出的5G NR支持XR的评估研究项目,并形成专门的技术报告。在这份技术报告中,3GPP的专家全面研究了5G对XR支持的多个方面,包括在5G NR环境下,AR、VR、MR的容量、功耗、覆盖、移动性等性能的评估,并在不同流量模型和无线电频谱范围条件下各种性能的评估。

2021年12月,3GPP R18确定了第一批立项,在这些立项中,我们又看到了XR的身影,即“XR Enhancements for NR”的课题,在这一课题中,重点研究的是无线接入网侧XR业务感知、XR相关节能技术以及XR相关的容量提升技术。除了无线接入工作组外,3GPP SA1相关工作组也牵头完成了增强多媒体和触感网络的工作,主要针对的应用场景是沉浸式VR、远程控制和机器人协作。

XR增强的课题,是R18最重要的研究方向之一,主要的研究方向包括支持XR及触感业务(如手、肘、膝等多部位)的多流协同传输,增强网络开放,针对XR服务和媒体服务传输进行服务质量保证和策略增强,流量模式进行增强,网络需要得到终端电量,从而调整网络向终端发包的大小和频率,以保证端到端体验。其中,针对XR的业务体验,3GPP在R18启动了新兴沉浸式媒体、XR服务、媒体分发增强的研究,主要考虑XR业务端到端的体验,并提出相应的研究方向。这些方面在一定程度上对元宇宙形成基本支持能力。

如果说5.5G对元宇宙提供基本无线通信支持,那么未来6G时代,无线通信将在很大程度上成为元宇宙的数字底座。6G构建“万物智联、数字孪生”的全新世界愿景,似乎是“为元宇宙而生”。国内外多个研究机构和标准化组织发布了6G愿景、技术报告,都不约而同的对全息通信、XR等提出更高目标,能够满足元宇宙的通信需求。

以浸式云XR为例,中国IMT2030(6G)推进组发布的《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》中提出,面向2030年及未来,网络及XR终端能力的提升将推动XR技术进入全面沉浸化时代。云化XR系统将与新一代网络、云计算、大数据、人工智能等技术相结合,赋能于商业、工业生产、文化娱乐、教育培训、医疗健康等领域进入元宇宙场景。而云化XR系统将实现用户和环境的语音交互、手势交互、头部交互、眼球交互等复杂业务,需要在相对确定的系统环境下,满足超低时延与超高带宽才能为用户带来极致体验。现有的云VR系统对头动响应时延的要求不高于20毫秒,而现有端到端时延则达到了70毫秒。面向2030年及未来,基于云化XR的总时延将至少低于10ms。

下一代移动网络(NGMN)联盟发布了《6G用例白皮书》中也提出了XR沉浸式全息现场感通信,该白皮书认为,若干年后,以用户为中心的扩展沉浸式和3D现实以及全息现场感将可能成为工作和社交互动的常态。在这一场景下,一个人看起来好像是在某个特定的位置,而实际上是在另一个位置,比如一个人好像在办公室,而实际上是在车里。

TIP组织对元宇宙通信能带来哪些突破?

TIP是2016年由Facebook发起的一个开源组织,该组织将运营商、基础设施提供商、系统集成商以及其他的科技企业聚集到一起,用开源技术来改变传统的构建和部署电信网络基础设施的方法,对原有的接入网、回传网和核心网发起挑战。

TIP首个引人注目的工作是Open RAN领域的推动工作,旨在通过开源白盒的方式,定义一整套开放的硬件平台和软件接口协议,打破通信行业专有的接入网设备的垄断,基于标准的硬件、软件接口协议,为运营商提供接入网基础设施。目前Open RAN产业生态初具规模,当然也遭到很多挫折,还不足以撼动传统接入网领域的市场格局。

此后,TIP又发起了开放核心网小组(OCNG),制定针对4G、5G、WiFi和共享频谱网络的开放、云原生和融合的核心网规范。另外,在固网宽带、非地面通信、光通信和分组传输、无线回传等领域都成立专门的小组,形成了对传统通信全面替代的开源生态组织。

本次TIP成立元宇宙就绪网络项目组时,该组织宣称,元宇宙旨在通过提供沉浸式体验来改变人们的互动方式,这需要更好的网络性能,无论是固定网络还是移动网络,因此TIP继续秉承开源理念,借助已有技术,为元宇宙通信提供支持。

TIP认为,对于连接和技术服务提供商以及更广泛的行业来说,元宇宙将创造机会,在教育、医疗保健、远程工作等所有领域提供新的体验。随着这些用例的出现,网络性能和功能也需要发展。未来十年,元宇宙沉浸式服务将需要更多的网络能力来支持更高的灵活性、可编程性和可靠性。

TIP提出,元宇宙就绪网络项目组的主要目标是加速解决方案和架构的开发,以增强网络就绪性,支持元宇宙体验。通过密切合作,该项目组将致力于协调全行业网络能力、特定API和机制,以访问支持大规模沉浸式应用的端到端网络能力。该小组将定义衡量端到端体验网络质量(QoE)的要求和方法,并提供实现元宇宙就绪所需的未来网络架构的优先级。

结合元宇宙对通信技术的需求,以及5.5G和6G发展愿景,可以预计,TIP本次发起的元宇宙就绪网络项目组将借助已有接入、传输、核心网的技术积累,继续将这些领域向着满足5.5G和6G的要求推进,从而达到元宇宙通信的需求。当然,3GPP阵营5.5G和6G发展是一个长期的过程,TIP相应的技术标准推进更缓慢一些,因此预计短期内TIP元宇宙就绪网络项目组不会形成真正支持元宇宙接续的通信技术突破性进展。

值得注意的是,近期Meta的元宇宙进展饱受诟病,花费巨资却与预期效果差距甚远。TIP元宇宙就绪网络项目组是在这一背景下成立,而其发起人也是Meta。不可否认,元宇宙预期效果的实现,需要大量成熟技术的支持,而当前元宇宙仍存在很多瓶颈,其中通信技术的瓶颈非常明显,而且并不是短时间内能够有所突破。或许,TIP元宇宙就绪网络项目组在一定程度上也承载着实现扎克伯格对元宇宙愿景的任务。

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