2020年5G云XR云网架构与解决方案研究报告_78页_3mb

中国移动5G联合创新中心创新研究报告总结

核心内容

本报告聚焦于5G云XR（云增强现实/虚拟现实）业务的端到端能力需求及技术实现，旨在指导电信运营商部署5G云网架构，实现云XR业务的规模化发展。报告从云侧、网络侧、边缘侧和终端侧四个维度分析了云XR业务的逻辑架构及关键能力，并提出了面向不同业务类型的解决方案和关键技术。

主要观点

1. 云XR业务需求与挑战

• 云XR业务包括弱交互云VR、强交互云VR和云AR，业务需求涵盖内容分辨率、帧率、传输方式、带宽和时延等。
• 5G云网协同面临多方面的挑战，包括：
  • 时延挑战：强交互云VR要求端到端时延不超过80ms，云网侧不超过60ms。
  • 带宽挑战：强交互云VR要求下行带宽达到70Mbps以上，弱交互云VR直播上行带宽需达到50Mbps以上。
  • 算力挑战：GPU资源需求巨大，需提升渲染和编解码效率。
  • 业务确定性挑战：要求网络和计算具备毫秒级确定性，避免时延波动影响体验。
  • 业务连续性挑战：需保障覆盖区域内的业务不中断。
  • 成本挑战：满足带宽、时延和算力要求对5G云网建设成本提出更高要求。

2. 云网协同的部署架构

• 云XR业务架构由5G网络、边缘云、中心云和终端组成，各部分根据业务需求和部署成本灵活配置。
• 网络侧：需提供端到端切片、资源隔离、差异化SLA保障及协议优化，如UDP+FEC、QUIC等。
• 边缘云：部署渲染、编解码、感知等能力，提升用户体验。
• 中心云：承担用户管理、资源调度、内容运营等功能。
• 终端侧：需具备解码、视角预测、SLAM、眼球追踪等能力，并与网络和边缘云协同工作。

3. 云XR端到端服务能力和关键技术

• 网络侧：
  • 提供SLA保障能力，包括QoS流、网络切片、资源预留、优先调度等。
  • 5G RAN需支持GBR、Mini Slot调度、源端分层传输等技术。
  • 5G Core需支持UPF下沉、QoS保障、硬件加速、切片隔离、N3隧道冗余等。
  • 承载网络需提供硬切片和软切片技术，如MTN接口隔离、WDM波长、L2/L3 VPN+QoS等。
• 边缘云：
  • 需支持GPU虚拟化、异构计算、资源调度、CDN增强、第三方应用敏捷部署等。
  • GPU虚拟化技术包括直通模式、SR-IOV和半虚拟化，各有优劣，需根据业务负载选择合适的策略。
• 终端：
  • 需具备低时延解码、FOV传输解码、视角预测、SLAM、眼球追踪等能力。
  • 需支持与网络、边缘云的协同，如5G模组、协议优化等。

关键信息

云XR业务需求指标

云网架构关键能力清单

云XR SLA保障机制

• 5G端到端网络切片架构分为基础设施层、网络切片层和切片管理层，通过NSMF和NSSMF实现端到端SLA监控与策略闭环。
• 网络切片隔离方式分为硬隔离（资源独占）和软隔离（资源共享），硬隔离适用于高时延敏感和高安全要求的2B业务，软隔离适用于普通业务。
• 5G承载网络支持硬切片（如MTN接口、WDM波长）和软切片（如L3VPN+QoS）以实现业务隔离和质量保障。
• 5G RAN支持源端分层传输、特殊场景覆盖、低时延保障、上行速率增强等技术，以满足云XR的实时性与可靠性需求。

总结与展望

1. 5G网络能力与建设预测

• 业务发展预测：云XR业务将随着5G网络成熟而逐步扩展，未来将支持8K分辨率、90帧率等更高级别的体验。
• 5G云网建设预测：需要部署分布式核心网、边缘云和灵活的网络切片技术，以满足不同业务场景的SLA需求。

2. 产业发展倡议

• 标准推动：推动5G网络切片、QoS流等标准的制定与完善。
• 测试孵化：通过测试与验证，加速新技术在云XR场景中的应用。
• 产业落地：加强产业链协作，推动云XR在2B和2C市场的广泛应用。

关键技术小结

• 网络切片与QoS流是实现云XR SLA的核心技术；
• GPU虚拟化、异构计算、边缘渲染、CDN增强、新型传输协议等是提升云XR性能的关键；
• 5G RAN、Core、承载网络的协同是实现端到端低时延、高可靠的关键；
• 业务连续性保障、资源调度优化、时延控制是提升用户体验的关键。

参考文献与联合编写单位

• 本报告参考了《5G云XR端到端能力需求研究报告》；
• 联合编写单位包括中国移动5G联合创新中心及产业合作伙伴。