近日，電信基礎(chǔ)設(shè)施組織（TIP, Telecom Infra Project）宣布將成立一個名為“元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)”的項目組，然而未來這個項目組能為支撐元宇宙的通信技術(shù)發(fā)揮多大作用？
近日，電信基礎(chǔ)設(shè)施組織（TIP, Telecom Infra Project）宣布將成立一個名為“元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)”的項目組，幫助為元宇宙業(yè)務(wù)應(yīng)用提供新型電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。Meta（原Facebook）、微軟、T-Mobile、西班牙電信和Sparkle將擔任項目組的初始聯(lián)合主席。通信是元宇宙應(yīng)用實現(xiàn)的一個瓶頸，作為Facebook發(fā)起的組織TIP，推動成立網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)項目組，目的就是打破這一瓶頸，然而未來這個項目組能為支撐元宇宙的通信技術(shù)發(fā)揮多大作用？
元宇宙需要什么樣的網(wǎng)絡(luò)支持？
元宇宙提出了八大要素，即獨立身份、社交好友、沉浸感、低延遲、多元化、隨時隨地、經(jīng)濟系統(tǒng)、文明，其中，尤其是沉浸感、低延遲、隨時隨地這三個要素的實現(xiàn)需要通信技術(shù)的進步，對于無線通信網(wǎng)絡(luò)提出較高要求?？梢哉f，元宇宙所描繪的場景不僅需要網(wǎng)絡(luò)支持更高帶寬、更低時延的性能，更需要網(wǎng)絡(luò)具備更高的沉浸式能力。
沉浸感要求虛擬世界具備對現(xiàn)實世界的替代性，通過VR、AR、MR等設(shè)備打開虛擬世界大門，并打破虛擬和現(xiàn)實的屏障，讓人們在元宇宙中實現(xiàn)沉浸式體驗。沉浸感的實現(xiàn)，需要設(shè)備性能的提升，而設(shè)備和云端或邊緣之間的通信需要通過無線形式實現(xiàn)，也就對當前5G網(wǎng)絡(luò)提出明確要求，目前的5G網(wǎng)絡(luò)似乎還不能支持元宇宙所需要的沉浸感。
今年的移動通信大會（MWC）上，Meta曾表示，要實現(xiàn)元宇宙，必須滿足許多網(wǎng)絡(luò)條件，包括改善網(wǎng)絡(luò)延遲、對稱網(wǎng)絡(luò)頻寬，以及提升整體網(wǎng)絡(luò)速度。對元宇宙來說，網(wǎng)絡(luò)延遲是影響互動體驗的一大挑戰(zhàn)，不同類型的應(yīng)用對延遲有不同的要求，Meta提到，視頻通話和云游戲，延遲通常在75到150毫秒之間，在多人游戲中，延遲需要降到30毫秒，但是在頭戴式混合現(xiàn)實設(shè)備上，由于顯示器必須要呈現(xiàn)圖形，來即時回應(yīng)用戶眼睛聚焦的位置，因此延遲需要再提升一個量級，延遲僅能是10到20毫秒，甚至是個位數(shù)。
另外，沉浸式影片也存在需要彌平的鴻溝，在標準智能手機屏幕上串流720p的影片，需要1.3到1.6Mbps的下載頻寬，而只要720p解析度的屏幕，距離眼睛一只手臂的距離，就能實現(xiàn)人類視網(wǎng)膜解析度，但是要在距離眼睛只有幾公分的頭戴式屏幕上實現(xiàn)視網(wǎng)膜解析度，需要提升影片解析度好幾個量級，甚至超過4K，要應(yīng)付這么大的下載流量，需要更多的硬件和軟件堆疊創(chuàng)新，以及巨大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量提升。
因此，Meta認為，下一個十年的目標，是要建立元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)，在提高網(wǎng)絡(luò)速度的同時，還能維持穩(wěn)定且極低的延遲，目前產(chǎn)業(yè)需要一個通用框架，來衡量和評估不同的元宇宙就緒等級，以提供通用的體驗品質(zhì)指標，以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)指標。這也許是Meta聯(lián)合幾家主流廠商發(fā)起“元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)項目組”的原因。
5.5G和6G對元宇宙場景形成支持
元宇宙廣泛的場景和多樣化技術(shù)融合，使5G標準演進中大部分內(nèi)容對元宇宙形成支撐，大帶寬、低時延高可靠、低功耗大連接等都是元宇宙所需要的能力。值得關(guān)注的是，5G標準演進對很多細分領(lǐng)域做了大量研究和標準化工作，從一定程度上解決了元宇宙的一些具體問題，其中最為典型的是5G標準對XR的專門研究和標準化工作，直接面對的是虛實相融世界的多個痛點。
5G標準中對XR的研究始于2019年底，3GPP RAN第86次全會對5G演進標準R17進行了規(guī)劃和布局時，提出了相關(guān)內(nèi)容。其中，高通牽頭提出了基于5G NR支持XR的評估研究項目，是R17中新增的“從0到1”新研究的項目。XR包括AR、VR和MR，這正是元宇宙虛實融合的核心交互界面。XR作為新興業(yè)務(wù)，要求在支持低時延高可靠的同時保證大帶寬，這對5G網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)，運營商需要聯(lián)合產(chǎn)業(yè)尋求更多的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段，以保證運營商網(wǎng)絡(luò)具備大規(guī)模支撐XR的能力。
3GPP在R17中提出的5G NR支持XR的評估研究項目，并形成專門的技術(shù)報告。在這份技術(shù)報告中，3GPP的專家全面研究了5G對XR支持的多個方面，包括在5G NR環(huán)境下，AR、VR、MR的容量、功耗、覆蓋、移動性等性能的評估，并在不同流量模型和無線電頻譜范圍條件下各種性能的評估。
2021年12月，3GPP R18確定了第一批立項，在這些立項中，我們又看到了XR的身影，即“XR Enhancements for NR”的課題，在這一課題中，重點研究的是無線接入網(wǎng)側(cè)XR業(yè)務(wù)感知、XR相關(guān)節(jié)能技術(shù)以及XR相關(guān)的容量提升技術(shù)。除了無線接入工作組外，3GPP SA1相關(guān)工作組也牽頭完成了增強多媒體和觸感網(wǎng)絡(luò)的工作，主要針對的應(yīng)用場景是沉浸式VR、遠程控制和機器人協(xié)作。
XR增強的課題，是R18最重要的研究方向之一，主要的研究方向包括支持XR及觸感業(yè)務(wù)（如手、肘、膝等多部位）的多流協(xié)同傳輸，增強網(wǎng)絡(luò)開放，針對XR服務(wù)和媒體服務(wù)傳輸進行服務(wù)質(zhì)量保證和策略增強，流量模式進行增強，網(wǎng)絡(luò)需要得到終端電量，從而調(diào)整網(wǎng)絡(luò)向終端發(fā)包的大小和頻率，以保證端到端體驗。其中，針對XR的業(yè)務(wù)體驗，3GPP在R18啟動了新興沉浸式媒體、XR服務(wù)、媒體分發(fā)增強的研究，主要考慮XR業(yè)務(wù)端到端的體驗，并提出相應(yīng)的研究方向。這些方面在一定程度上對元宇宙形成基本支持能力。
如果說5.5G對元宇宙提供基本無線通信支持，那么未來6G時代，無線通信將在很大程度上成為元宇宙的數(shù)字底座。6G構(gòu)建“萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生”的全新世界愿景，似乎是“為元宇宙而生”。國內(nèi)外多個研究機構(gòu)和標準化組織發(fā)布了6G愿景、技術(shù)報告，都不約而同的對全息通信、XR等提出更高目標，能夠滿足元宇宙的通信需求。
以浸式云XR為例，中國IMT2030（6G）推進組發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》中提出，面向2030年及未來，網(wǎng)絡(luò)及XR終端能力的提升將推動XR技術(shù)進入全面沉浸化時代。云化XR系統(tǒng)將與新一代網(wǎng)絡(luò)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，賦能于商業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、文化娛樂、教育培訓(xùn)、醫(yī)療健康等領(lǐng)域進入元宇宙場景。而云化XR系統(tǒng)將實現(xiàn)用戶和環(huán)境的語音交互、手勢交互、頭部交互、眼球交互等復(fù)雜業(yè)務(wù)，需要在相對確定的系統(tǒng)環(huán)境下，滿足超低時延與超高帶寬才能為用戶帶來極致體驗。現(xiàn)有的云VR系統(tǒng)對頭動響應(yīng)時延的要求不高于20毫秒，而現(xiàn)有端到端時延則達到了70毫秒。面向2030年及未來，基于云化XR的總時延將至少低于10ms。
下一代移動網(wǎng)絡(luò)（NGMN）聯(lián)盟發(fā)布了《6G用例白皮書》中也提出了XR沉浸式全息現(xiàn)場感通信，該白皮書認為，若干年后，以用戶為中心的擴展沉浸式和3D現(xiàn)實以及全息現(xiàn)場感將可能成為工作和社交互動的常態(tài)。在這一場景下，一個人看起來好像是在某個特定的位置，而實際上是在另一個位置，比如一個人好像在辦公室，而實際上是在車里。
TIP組織對元宇宙通信能帶來哪些突破？
TIP是2016年由Facebook發(fā)起的一個開源組織，該組織將運營商、基礎(chǔ)設(shè)施提供商、系統(tǒng)集成商以及其他的科技企業(yè)聚集到一起，用開源技術(shù)來改變傳統(tǒng)的構(gòu)建和部署電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的方法，對原有的接入網(wǎng)、回傳網(wǎng)和核心網(wǎng)發(fā)起挑戰(zhàn)。
TIP首個引人注目的工作是Open RAN領(lǐng)域的推動工作，旨在通過開源白盒的方式，定義一整套開放的硬件平臺和軟件接口協(xié)議，打破通信行業(yè)專有的接入網(wǎng)設(shè)備的壟斷，基于標準的硬件、軟件接口協(xié)議，為運營商提供接入網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。目前Open RAN產(chǎn)業(yè)生態(tài)初具規(guī)模，當然也遭到很多挫折，還不足以撼動傳統(tǒng)接入網(wǎng)領(lǐng)域的市場格局。
此后，TIP又發(fā)起了開放核心網(wǎng)小組（OCNG），制定針對4G、5G、WiFi和共享頻譜網(wǎng)絡(luò)的開放、云原生和融合的核心網(wǎng)規(guī)范。另外，在固網(wǎng)寬帶、非地面通信、光通信和分組傳輸、無線回傳等領(lǐng)域都成立專門的小組，形成了對傳統(tǒng)通信全面替代的開源生態(tài)組織。
本次TIP成立元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)項目組時，該組織宣稱，元宇宙旨在通過提供沉浸式體驗來改變?nèi)藗兊幕臃绞?，這需要更好的網(wǎng)絡(luò)性能，無論是固定網(wǎng)絡(luò)還是移動網(wǎng)絡(luò)，因此TIP繼續(xù)秉承開源理念，借助已有技術(shù)，為元宇宙通信提供支持。
TIP認為，對于連接和技術(shù)服務(wù)提供商以及更廣泛的行業(yè)來說，元宇宙將創(chuàng)造機會，在教育、醫(yī)療保健、遠程工作等所有領(lǐng)域提供新的體驗。隨著這些用例的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)性能和功能也需要發(fā)展。未來十年，元宇宙沉浸式服務(wù)將需要更多的網(wǎng)絡(luò)能力來支持更高的靈活性、可編程性和可靠性。
TIP提出，元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)項目組的主要目標是加速解決方案和架構(gòu)的開發(fā)，以增強網(wǎng)絡(luò)就緒性，支持元宇宙體驗。通過密切合作，該項目組將致力于協(xié)調(diào)全行業(yè)網(wǎng)絡(luò)能力、特定API和機制，以訪問支持大規(guī)模沉浸式應(yīng)用的端到端網(wǎng)絡(luò)能力。該小組將定義衡量端到端體驗網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量（QoE）的要求和方法，并提供實現(xiàn)元宇宙就緒所需的未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)先級。
結(jié)合元宇宙對通信技術(shù)的需求，以及5.5G和6G發(fā)展愿景，可以預(yù)計，TIP本次發(fā)起的元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)項目組將借助已有接入、傳輸、核心網(wǎng)的技術(shù)積累，繼續(xù)將這些領(lǐng)域向著滿足5.5G和6G的要求推進，從而達到元宇宙通信的需求。當然，3GPP陣營5.5G和6G發(fā)展是一個長期的過程，TIP相應(yīng)的技術(shù)標準推進更緩慢一些，因此預(yù)計短期內(nèi)TIP元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)項目組不會形成真正支持元宇宙接續(xù)的通信技術(shù)突破性進展。
值得注意的是，近期Meta的元宇宙進展飽受詬病，花費巨資卻與預(yù)期效果差距甚遠。TIP元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)項目組是在這一背景下成立，而其發(fā)起人也是Meta。不可否認，元宇宙預(yù)期效果的實現(xiàn)，需要大量成熟技術(shù)的支持，而當前元宇宙仍存在很多瓶頸，其中通信技術(shù)的瓶頸非常明顯，而且并不是短時間內(nèi)能夠有所突破?；蛟S，TIP元宇宙就緒網(wǎng)絡(luò)項目組在一定程度上也承載著實現(xiàn)扎克伯格對元宇宙愿景的任務(wù)。
