通信世界網消息（CWW）人們對未來生活的美好願景驅動着通信業務發展和技術演進，從1G時代的IP話音，到2G時代的語音通話、文本短信，從3G時代的音視訊通話，到4G時代的移動網際網路，再到5G時代的萬物互聯，每一代通信技術的演進與疊代都給人們的生産生活方式帶來了革命性變化。
随着超高清視訊渲染能力和終端顯示技術的不斷發展，以及5G-A技術的日益成熟，通信業務也向着高沉浸、強互動、多元多模态的方向演進，進一步實作人與人、人與物的三維動态感覺與互動，激發了人們對元宇宙等未來生活方式的追求向往，以及一系列超高清沉浸式的業務應用，例如XR（擴充現實）。XR作為元宇宙的初級核心載體，随着5G網絡、AI、邊緣計算、雲計算等基礎設施建設不斷完善，内容生态也越來越豐富，給人們的生産生活方式注入全新活力，成為帶動消費更新的重要載體。
沉浸式業務端到端挑戰
XR沉浸式業務具有高沉浸、強互動、多元多模态等特征，對于端到端産業提出了諸多挑戰，涉及頭顯裝置、業務内容、網絡傳輸、體驗評估等。
在頭顯裝置方面，受限于光學方案和電池等因素，目前頭顯裝置仍然較為笨重，影響使用者佩戴的舒适性。VR（虛拟現實）/MR（混合現實）頭顯一般采用菲涅爾透鏡光學方案，成像距離遠、光學元件厚，而新産品逐漸采用Pancake（折疊光路）方案，有助于縮短成像距離，并通過電池後置、電池外置等方式将電池移出主機，避免增加主機重量。雖然Pancake方案和電池外置為頭顯裝置進行了“瘦身”，但是目前主流頭顯裝置的重量仍達到400g~600g，續航時間僅2至3小時，此外螢幕、高性能晶片功耗較高，需要進一步開展技術攻關。
在業務内容方面，目前XR的内容生态聚焦于視訊、遊戲、社交場景，其他領域内容涉及較少。由于制作成本高、周期長，以及XR市場本身規模不大，大廠仍處于觀望狀态，導緻XR内容占比不高，難以激發消費者購買欲望。
在網絡連接配接方面，以4K VR業務為例，在單使用者場景下需要網絡提供百兆bit/s的傳輸速率、穩定的20ms網絡傳輸時延以及70ms的MTP（運動響應時延），是典型的兼顧大帶寬和低延遲時間的業務。此外，大空間XR業務存在移動性要求，需要基于5G-A技術保障多使用者并發場景下流暢的業務體驗。
在體驗評估方面，對于如何評價XR業務的使用者體驗，業界尚未形成客觀、量化的方法，而且不同頭顯、雲平台、網絡廠家的名額統計方法存在差異，難以橫向對比。是以，業界迫切需要建立完善的評估标準和名額體系，明确通信網絡名額與影響業務體驗名額的映射模型和評估标準，統一XR業務的幀級時延、速率、時延抖動等名額的定義，以及資料采集、測量上報和統計方法，用于問題定位定界。
5G-A沉浸式通信技術體系
針對上述挑戰，中國移動基于XR業務特征，以“資訊跨層共享、連接配接多元增強、感覺量化評估”為核心理念，提出毫秒級業務感覺保障技術、幀級多元連接配接增強技術、面向XR沉浸式體驗的5G名額體系等技術方案，建構面向XR業務的5G-A沉浸式通信技術體系。
網業跨層感覺及協同技術
針對網絡對業務資訊感覺，目前标準方案為業務伺服器通過RTP（實時傳輸協定）擴充頭攜帶業務幀級資訊并傳遞給核心網UPF（使用者平面功能），再由UPF通過GTP-U（使用者資料傳輸協定）接口傳遞給RAN（無線接入網）側。在此基礎上，當業務伺服器不支援業務資訊共享時，基站可啟動業務幀級特征精細感覺方案，結合基站智能化能力，根據業務資料的來包特征進行關系識别，擷取業務的幀周期、幀大小、幀重要性等資訊，并針對幀級資料進行精細化排程。與此同時，針對業務對網絡狀态的感覺，該方案可以基于空口狀态的業務自适應調整技術，通過将擁塞等網絡狀态資訊開放給應用層，觸發應用層動态調整編碼速率，進而使得應用速率不斷适配網絡狀态。
幀級多元連接配接增強技術
針對時延、容量、移動性等影響XR使用者體驗的三大關鍵名額，中國移動開展了多元度的連接配接能力增強，提出幀時延排程方案（如圖1所示），在排程算法中引入幀時延限制，依據資料包的幀時延餘量調整排程優化級，保障在限制時間内完成一幀所有資料包的排程；還提出幀完整性排程方案，在多使用者時引入目前傳輸幀的已傳資料比例，比例越高，該幀剩餘包排程優先級越高；提出基于幀邊界的切換控制方案（如圖2所示），在兩幀傳輸的間隔發起切換，降低切換中斷對一幀完整傳輸的影響。
圖1 幀時延排程方案
圖2 基于幀邊界的切換控制方案
面向XR沉浸式體驗的5G網絡名額體系
針對尚無面向XR業務的網絡性能評測标準，中國移動提出面向XR業務體驗的幀級網絡名額體系、測試方法及裝置要求，形成幀級網絡KPI名額定義及其統計方法，包含幀級上行/下行網絡傳輸時延、幀級上行/下行空口傳輸時延、幀級上行/下行時延分布、幀級上行/下行時延抖動、幀級切換中斷時延、幀級上行/下行網絡傳輸吞吐率和幀級上行/下行空口傳輸吞吐率等，建立網絡名額與影響業務體驗名額的映射模型，實作使用者體驗量化感覺，并在CCSA（中國通信标準化協會）中主導推進相關行業标準項目，引導産業形成共識。
5G-A沉浸式通信應用新範例
為保障關鍵技術方案可應用可落地，中國移動牽頭完成多種站型的原型樣機開發，主導開展實驗室及外場測試，面向文體娛樂等應用場景，加速沉浸式業務5G應用的試點落地，打造應用示範标杆。
在北京勞工體育場，中國移動開展了基于5G-A網業融合新技術的應用試點，采用新型的雲網算一體化部署架構，創新應用5G-A基站業務感覺功能、靈活資源管理能力、端邊協同渲染方案等，實作實時百兆bit/s體驗速率以及低于20ms的幀級網絡傳輸時延，充分滿足了4K分辨率、90fps的沉浸式高互動XR業務對網絡傳輸能力的需求，使使用者能夠在虛拟空間中流暢體驗足球比賽，為工體觀衆提供基于中國移動5G網絡的元宇宙數實融合新體驗。
在首鋼高爐科幻樂園，中國移動開展了室内超密集沉浸式場景下的XR競技遊戲應用試點，基于5G-A網絡提供的大帶寬和低延遲時間能力，以及“免背包”“去線纜”的分離式渲染方案，可同時提供數十個使用者的實時百兆bit/s的體驗速率和低于10ms的平均空口下行傳輸時延，滿足XR業務将背包中本地渲染資料上移至雲端渲染的網絡傳輸需求和“零卡頓”體驗的移動性需求，在1000平方米的空間内，使用者可以“輕裝上陣”，體驗更加沉浸的無邊界虛拟世界。
在杭州亞運會期間，中國移動開展了面向杭州亞運會高清沉浸業務的5G-A新技術應用，打造VR電競、VR賽事直播、裸眼3D看亞運等新業務，采用5G業務特征感覺、幀級排程優化、多流精細化保障、精準切換控制等技術，實作多使用者多業務并發場景下20ms業務幀級無線傳輸時延以及125Mbit/s幀級保障速率，有效保障多種類型高清強互動3D雲化業務的流暢體驗，為觀衆重新定義賽事的“現場”體驗，感受“沉浸、精彩、互動”的元宇宙亞運會。
展望未來，随着網絡傳輸能力和頭顯終端性能的不斷提升，XR業務也将進入全面沉浸、虛實融合的時代，業務與網絡的互相感覺、互相協同、互相融合也将愈加緊密。中國移動将緻力于推動5G-A技術全面發展，探索5G-A承載元宇宙的技術路徑，更好地支撐數字化中國建設，盡全力滿足未來人們對精神生活和物質生活的全方位需求。