2020年5G云XR端到端能力需求研究报告_68页_2mb
报告摘要
中国移动5G联合创新中心创新研究报告总结
核心内容
本报告系统分析了5G云XR(扩展现实)业务的发展趋势、业务分类、体验分级及各环节的能力需求,旨在为云XR产业的系统架构和端到端能力构建提供指导。云XR通过将内容、计算和渲染功能迁移至云端,实现终端的轻量化,结合5G的高带宽、低时延和高可靠性,为云XR的发展提供了坚实的技术基础。
主要观点
- 云XR是5G时代的重要应用方向,能够通过整合云网资源和生态,提升用户体验。
- 云XR分为弱交互云VR、强交互云VR和云AR三类,分别适用于不同的业务场景和用户需求。
- 云XR的体验分级体系基于关键KQI(关键质量指标)建立,涵盖分辨率、帧率、时延等维度,有助于精准定位用户体验质量。
- 5G网络的确定性传输能力是支撑云XR业务的关键,尤其是强交互业务对低时延、高可靠性和高带宽的要求更高。
关键信息
1. 5G云XR发展趋势
- 概念:云XR将内容、计算与渲染迁移到云端,降低终端处理能力需求,实现轻量化。
- 系统架构:由云、网、边、端组成,支持内容上云、计算上云等多阶段发展。
- 标准演进:W3C、OpenXR、MPEG-I、IEEE、CCSA等组织在VR/AR标准制定方面发挥了重要作用。
- 3GPP标准化:R15/16版本引入URLLC特性,RAN1研究提升传输速率,SA1定义业务场景,SA4推进编解码标准化。
2. 云XR业务分类及体验分级
2.1 云XR业务分类
- 弱交互云VR:用户仅选择视角,如巨幕影院、全景视频、FOV视频。
- 强交互云VR:用户可进行深度交互,如VR游戏、VR社交、VR教育。
- 云AR:用户通过设备将虚拟信息叠加到真实世界,如AR医疗、AR工业、AR旅游等。
2.2 云XR体验分级
- 评估模型:基于主观测试和客观建模,构建分级映射方式,避免参数交叉测试。
- 典型值分析:
- 分辨率:对视频质量影响显著,4K分辨率对应Qp约为4.29分。
- 帧率:对视频质量有明显提升,90fps可使Qp达到4.61分。
- 操作响应时延:小于等于50ms时QIR不受损伤,大于300ms时QIR下降明显。
- 头部MTP时延:对VR游戏影响较大,小于等于15ms时QIR不受损伤,大于100ms时QIR显著下降。
2.3 体验需求分级
- 强交互云VR:
- 极致:Qp≥4.29分,帧率≥90fps,MTP≤15ms,操作响应时延≤50ms。
- 优秀:Qp≈4.5分,帧率75-90fps,MTP 15-20ms,操作响应时延50-80ms。
- 良好:Qp≈4分,帧率45-75fps,MTP 20-25ms,操作响应时延80-100ms。
- 一般:Qp≈3.5分,帧率30-45fps,MTP 25-35ms,操作响应时延100-150ms。
- 弱交互云VR:
- 极致:Qp≥4.29分,帧率≥75fps,MTP≤15ms。
- 优秀:Qp≈4.5分,帧率45-75fps,MTP 15-20ms。
- 良好:Qp≈4分,帧率25-45fps,MTP 20-25ms。
- 一般:Qp≈3.5分,帧率15-25fps,MTP 25-35ms。
- 云AR:
- 极致:Qp≥4分,帧率≥60fps,MTP≤20ms,操作响应时延≤100ms。
- 优秀:Qp≈4.5分,帧率45-60fps,MTP 20-30ms,操作响应时延100-130ms。
- 良好:Qp≈4分,帧率30-45fps,MTP 30-40ms,操作响应时延130-150ms。
- 一般:Qp≈3分,帧率15-30fps,MTP 40-50ms,操作响应时延150-200ms。
3. 云XR业务需求分析
3.1 弱交互云VR业务需求
- 综合性能指标:
- 5G起步阶段:全景视频8K,帧率30fps,码率73-146Mbps,传输协议TCP或可靠UDP。
- 5G进阶阶段:全景视频16K,帧率30-60fps,码率512-658Mbps,传输协议UDP或UDP+冗余纠错。
- 关键能力要求:
- 精准分发:支持并发用户和内容缓存。
- 自适应和分流编码:根据终端和网络状态调整编码策略。
- 云端资源调度:确保足够的带宽和存储能力。
3.2 强交互云VR业务需求
- 综合性能指标:
- 5G起步阶段:双眼4K,帧率60fps,码率23-47Mbps,传输协议UDP或UDP+冗余纠错。
- 5G进阶阶段:双眼8K,帧率60-90fps,码率120-130Mbps,传输协议UDP或UDP+冗余纠错。
- 关键能力要求:
- 高算力:支持复杂场景的渲染与处理。
- 低时延:确保实时交互,MTP≤20ms,操作响应时延≤125ms。
- 确定性传输:保障带宽和时延抖动,减少弃帧和缺帧。
3.3 云AR业务需求
- 综合性能指标:
- 5G起步阶段:1080P分辨率,帧率30fps,码率6-12Mbps,传输协议UDP或UDP+冗余纠错。
- 5G进阶阶段:2K分辨率,帧率90fps,码率19-28Mbps,传输协议UDP或UDP+冗余纠错。
- 关键能力要求:
- 低时延:MTP≤20ms,操作响应时延≤100ms。
- 高算力:支持复杂场景建模、环境识别与渲染。
- 确定性传输:保障带宽和时延抖动,减少画面延迟和抖动。
4. 云XR挑战与能力需求
4.1 网络侧挑战和能力需求
- 弱交互云VR:
- 网络时延要求:全景视频和巨幕影院要求网络时延≤200ms,FOV视频要求≤150ms。
- 保障带宽:秒级保障带宽为1.2倍码率,帧级保障带宽约为125Mbps。
- 丢包率:要求≤0.01%。
- 强交互云VR:
- 网络时延要求:MTP≤20ms,操作响应时延≤125ms。
- 保障带宽:秒级保障带宽为1.4倍码率,帧级保障带宽约为125Mbps。
- 丢包率:要求≤0.01%,UDP+冗余纠错方案可容忍1%丢包率。
- 云AR:
- 网络时延要求:MTP≤20ms,操作响应时延≤100ms。
- 保障带宽:秒级保障带宽为1.4倍码率,帧级保障带宽约为400Mbps。
- 丢包率:要求≤0.01%。
4.2 边侧与云侧能力需求
- 边侧:需支持灵活异构虚拟化加速,实现计算与缓存服务的优化。
- 云侧:需具备强大的算力和存储能力,同时提供安全策略和SaaS化服务。
4.3 端侧能力需求
- 端侧需具备高分辨率、高刷新率、支持FOV、MTP等能力,以实现高质量的沉浸式体验。
5. 总结与展望
- 云XR业务将在5G技术的推动下实现快速发展,尤其在强交互和云AR领域。
- 未来标准演进将关注端到端用户体验评价体系、容量提升、覆盖优化、移动性保障和终端功耗降低。
- 需要加强网络确定性传输能力,提升带宽和时延的稳定性,以满足高交互、高实时性的业务需求。
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