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5G 网络下的云化虚拟现实 平台技术白皮书 （ 2020） 中国通信标准化协会 2020 年 1 月 I 版权声明 本白皮书版权属于中国通信标准化协会，并受法律保护。 转载、摘编或利用其他方式使用本白皮书文字或者观点的，应 注明“来源中国通信标准化协会”。违反本声明者，本协会 将追究其相关法律责任。 II 前 言 云化虚拟现实（ Cloud VR）将 VR的 制作上云、内容上云、 渲染上云，是实现 提升 VR用户体验 的必然阶段 ，也是 当前 VR 产业 自主 选择 的规模化 发展 之路 。 云化虚拟现实 凭借共享云上 的计算和存储资源，降低 用 户体验 VR业务的终端 硬件成本；通 过云平台对基础设施的升级维护，降低 用户端 设备更换和应用 升级 的 成本；通过云平台对内容的版权管理，保护 VR内容的安 全 并提高内容开发者的积极性 。云 VR平台的建设使得 VR产业 的生态 更加丰富，需求得到匹配， 从而促进 云 VR端到端的用户 体验提升。 随着 我国 5G 商用 步伐 的不断 迈进， 5G 移动网络与云 VR 业务 的 结合已成为重要趋势 。 移动云 VR为用户的沉浸式体验增 加了多自由度扩展， 将 进一步 提升移动用户的 VR业务体验。本 白皮书结合了 5G高通量、低时延、以及高可靠 的技术 特性，对 业界在 5G网络与云 VR平台 融合 的 技术探索 进行了深入介绍 。 本白皮书基于 2018年 中国通信标准化协会 发布的 云化虚拟现 实总体技术研究白皮书，进一步探讨了 5G网络 下云 VR平台 技术的实现细节， 为云 VR平台的功能要求、安全能力以及典型 III 云 VR业务实现等提供了技术参考， 旨在为我国 VR产业云 VR 平台 建设和发展建言献策 ，推动我国 VR产业更好、更快 地 发展。 本白皮书由中国通信标准化协会移动互联网应用和终端技 术工作委员会（ TC11）虚拟现实 /增强现实（ VR/AR）子 工作 组 负责 编写 。 主要编写单位包括中国信息通信研究院、华为技 术有限公司、 腾讯云计算（北京 ）有限责任公司、腾讯科技（上 海）有限公司 、 中国电信集团公司、中国移动有限公司、中国 联合网络通信有限公司、宏达通讯有限公司 HTC、北京邮电大 学、北京京东世纪贸易有限公司、北京沃东天骏信息技术有限 公司、蚂蚁金融服务集团、北京三星通信技术研究有限公司、 高通无线通信技术 中国 有限公司、北京市商汤科技开发有限 公 司、北京小米移动软件有限公司、烽火通信科技股份有限公司、 中兴通讯股份有限公司 。 编写人 聂蔚青、尤 昉 、郑倩、任能、彭圣平、倪慧、李峰、 祝谷乔、折小强、 代威、 方亮、王杨军、李志成、杨宇、 雷艺 学、张卓筠、 许 晓中、封薇薇、 杨蕾、陈仲华、马翠娟、刘项、 李炜中、欧中洪、武娟、李志斌、傅蓉蓉、钟秀芳、李芳、杜 志敏、蒋慧、王宇、 王妮娜、游根节、 杨星、彭文佳、刘享军、 白国兴、陶锐、叶小阳 IV 目 录 一、云 VR业务发展与挑战 ........................................................... 1 （一）云 VR 产业环境已具备，业务体验在逐步提升 ................. 1 （二）传统 VR 平台架构被打破，正向云化平台发展 ................. 3 （三）云 VR 平台面临新一轮的挑战 ............................................ 4 二、 5G网络技术带动云 VR业务发展 .......................................... 6 （一） 5G 网络特性概述 ................................................................. 6 （二）基于 5G 网络 VR 切片，提供大带宽、高质量连接 ........... 8 （二）基于 5G 边缘的协同调度，降低传输时延 ......................... 9 （三）基于 5G 网络 QOS 增强，服务云 VR 业务 ........................ 10 三、 5G网络下的云 VR平台功能要求 ........................................ 13 （一）开放云 VR 平台能力，服务 VR 头端内容商 .................... 13 （二）开放边缘云 VR 业务入口，支撑接入与计算服务 ........... 14 （三）催化云 VR CDN 下沉，提供就近服务 ............................... 15 四、 5G网络下的云 VR平台技术方案 ........................................ 16 （一）云 VR 平台的系统架构 ...................................................... 16 1.中心云的组成 ....................................................................... 17 2. 边缘节点组成 ..................................................................... 18 （二）云 VR 平台的业务功能和能力开放 ................................... 19 1. 云 VR平台的核心业务功能 ............................................... 19 2. 面向行业的能力开放 ......................................................... 21 V （三） 5G 网络与云 VR 平台的协同服务 ..................................... 22 5G本地业务分流 .............................................................. 22 1. 边缘 CDN协同调度 ........................................................... 23 2. 端边协同渲染 .................................................................... 24 3. 5G网络组播 VR业务 ........................................................ 25 4. （四）云 VR 平台的安全能力要求 .............................................. 25 （五）云 VR 平台的业务实现 ...................................................... 26 1. 云 VR视频业务实现 ........................................................... 26 2. 云 VR游戏业务实现 ........................................................... 27 五、 5G网络下的云 VR平台总结与展望 ..................................... 28 参考文献 ...................................................................................... 30 附录 1 缩略语 ............................................................................. 31 附录 2 码率计算方法 .................................................................. 32 云 VR视频 ......................................................................... 32 1. 云 VR游戏 ......................................................................... 33 2. 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 1 一、 云 VR 业务发展与挑战 千兆家庭宽带的普及和无线网络发展，使得网络传输能力提升、数据 流量价格下降。中国宽带速率状况报告显示，中国固定宽带和移动宽 带用户的体验速率均在快速提升， 2019年 Q1固定宽带网络平均下载速率 达到 31.34Mbit/s， 与 去年同期 相比 提升幅度达到 55.5；移动宽带用户 使用 4G网络访问互联网时的平均下载速率达 到 23.01 Mbit/s， 与 去年同 期 相比 提升幅度也达到了 20.4。 虚拟现实（ Virtual Reality, VR）指对真实或虚拟环境的模拟或复 制，通过深度感知与交互实现用户的沉浸式体验。当前，国家已明确 VR 产业为战略性新兴产业，不仅用于娱乐领域，也在社交、通信、房产、旅 游、教育等行业广泛应用。 IDC预测， 2019年全球 AR/VR市场 规模 为 168 亿美金 ，于 2023年 将 达到 1600亿美金 。 网络与云的基础设施升级带动了云 VR业务的发展，传统的 VR业务和 终端服务器逐步迁移上云，帮助云 VR的配套终端设备 “瘦 ”身，推动云 VR 业务逐步走入个人、家庭和工业场景。同时，无线网络从 4G向 5G推进， 将变革云 VR业务的移动端体验， 5G网络下的云 VR业务迎来发展机遇。 （一） 云 VR 产业环境已具备，业务体验在逐步提升 在 内容为王 的 时代，用户渴望 优质 的 VR内容 。原始 VR内容 的 丰富 受 益于专业的 VR 终端与 配件， 以及低成本的制作 软件 。专业的 VR音视频 采 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 2 集 设备，如高性能 头盔、手持输入 装置 、 体感 输入装置 、 高清摄像头 等款 式多样；终端感知设备 如 高清显示屏 、 3D 音响 、 手套、指 夹 等性能持续 提升 ； VR游戏设计工具如 Unreal Engine、 Unity 3D等 界面友好而丰富， 开创 了头端 VR 视频、 VR游戏、 VR行业应用 内容 的 繁荣 。总体来看，国内 VR市场 的内容 生态已初步 完善，主流 厂商纷纷 推出了 VR视频 、 VR游戏 、 以及 VR行业应用专区 。 随着 VR终端芯片 的计算 能力 增强， 高可用的 VR终端开始出现，终端 厂家 推出多种 款式 和 价位的 VR一体机 和移动 VR头盔 ， 以适应 不同 行业 的 用户 需求 。 当前 ， 移动 VR头盔摆脱 了数据线的束缚， 正 成为 主流 VR设备。 VR一体机已支持无线传输 ，有较强 计算能力 ，是 有上升前景的移动 VR设 备 ；搭载 智能手机的 移动 VR 头盔 ，易用 、 低价 、且 便携 性 强 ，也 能获 得 优质的 VR体验 。 运营商 开始 发布 云 VR 业务 ，也有越来越多的 用户 开通 云 VR业务， 标 志 着 云 VR的 产业 环境已具备，达到 规模推广 的 条件。 伴随着 5G商用的到 来， 5G网络下的云 VR业务也 纷纷进入初始商用阶段 ， 部分商用情况 如表 1所示。 表 1全 球 5G VR商用情况 （注 仅 列举 全球 部分商用情况， 数据 来源于网络） 时间 运营商 商用 /试商用情况 2018年 3月 KT Corp GS Retail 共同推出 5G网络 VR主题公园 VRIGHT。 2019年 2月 Orange MWC上演 示基于 5G的 AR、 MR HoloParty 业务。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 3 2019年 2月 SKTDT MWC上联合演示 Oksusu 5G Social VR 业务。 2019年 4月 LG U 推出 5G AR/VR业务，预计年底推出 5G 云 VR业务。 2019年 5月 中国移动 浙江移动展示了 5G 网络下的云 VR业 务。 2019年 7月 中国电信 北京世园会使用 5G网络下的无人机 4K VR直播鸟瞰世园。 2019年 10月 中国电信 四川电信商用 5G 网络下的云 VR业务。 2019年 10月 中国联通 中国联通 在广州 商用验证云 VR游 戏业 务。 （ 二 ） 传统 VR 平台架构被打破，正向云化平台发展 传统 VR 业务提供商需要开发独立的业务平台，单一平台架构仅支持 少量的终端应用。云 VR 平台统一对接多个设备的应用运行环境，厂家的 业务应用变得简单可移植，如图 1 所示。云 VR 平台主要解决 方便 终端用 户 体验和使用 的问题，包括 1.降低 用户 终端 成本 游戏类 VR内容的本地主机用到高性能 GPU 显卡渲染，用户购置主机和终端硬件的成本提高。在云 VR 场景中， GPU 渲染功能从本地迁移到云端，使得终端更加轻便与高性价比，降低了用户 的设备成本。 2.提高 设备使用率 用 户通常在家里或者利用碎片时间使用 VR， 大部分时间设备是闲置的，导致资源的极大浪费。云 VR 平台服务利用虚 拟机技术，一个硬件可以分时复用给多个用户，提高了设备利用率。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 4 3.方便用户快捷使用 PC VR 的内容分散在各个平台，需要用户 先下载到本地主机才能使用。云 VR 平台可聚合内容，开发者在云上进行 快速的内容迭代发布，用户即点即玩、无需下载，同时解决盗版问题，促 进内容产业的发展。 图 1 云 VR 平台应用接入 （三） 云 VR 平台面临新一轮的挑战 借助强大的云基础设施，云 VR平台实现了 VR内容制作、版权管理、 内容运营 、编码、内容分发、渲染计算等功能。通过高速稳定的网络将 VR内容传输到终端，在 VR终端完成余下的计算、解码和播放功能。整体 来说，云 VR 平台降低了业务对终端的要求，接入云平台的终端可变得更 ‘瘦 ’，价格也将大幅降低，有助于 VR成为全民可用的普惠业务。 随着接入的 VR业务规模增大，云 VR平台的发展面临新一轮的挑战 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 5 1.平台生态待构建 平台生态依赖于内容应用的积累、终端成本降 低以及用户规模的增长。内容厂商和游戏厂商在统一的云 VR 平台制作内 容和开发游戏，借助公有云和运营商拓展用户，可减少带宽成本。 VR 瘦 终端提供更低 门槛的用户端设备，可一定程度的解决成本问题。未来移动 手机支持 VR捕捉、定位等交互功能，可带来更多应用场景。 2.传输能力待提升 VR业务对分辨率、帧率、色域、位深、动态范 围等维度的要求在不断提升，数据量增大带来网络传输压力。移动 5G 网 络的大带宽网络切片，配合边缘协同调度以及 CDN网络下沉，可大幅提升 网络的传输能力。 3.计算能力待增强 VR业务的实时解码、渲染特征，以及超低时延 连接对平台的计算能力提出了极高的要求。云 VR 平台通过构建基于边缘 云渲染和边缘 CDN 的 VR 业务混合云计算方案，增强算法效果和统一运 算 能力。 当然，云 VR平台为固网和移动网络用户提供服务， 5G和 Wi-Fi是移 动 VR 业务的两大入口。 Wi-Fi 在光纤入户后转成无线信号，适合家庭、 办公等固定场所内的移动 VR 场景； 5G 网络下的 VR 从固定变成了移动化 场所 ，支持实时内容生产、实时海量传输、随时随地消费，使得 VR 产业 链的覆盖范围和效率得到大幅提升 。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 6 二、 5G 网络技术带动云 VR 业务发展 工信部于 2019 年 6 月 6 日发放 了 5G 商用牌照， 标志着 中国进入 5G 商用元年。 在 4G 时代，移动视频消费持续增长，运营商通过优质 VR内容 提升用户粘性，促进纯 VR内容 的 聚合 与 生 态合作。随着 5G手机发布以及 5G 网络 快速建设 ， 5G 将在几年内规模普及。在 5G 时代，云 VR 业务将 开 启 深度运营，云 VR 制作、边缘云硬件加速、高端移动 VR 头盔 将 为 VR 业 务带来极致体验，如图 2所示。 图 2 5G 网络 下的云 VR 体验 在 5G网络 下 ，云 VR 视频 、 VR游戏以及 VR行业应用 是 流量主体 。 5G 网络的高 带宽、 低 时延 和高可靠性的技术 特性为云 VR 业务提供了技术基 础。 而 同时，云 VR业务 对网络性能和部署提出了更高的挑战， 5G网络与 业务的协同发展成为使能移动环境下云 VR业务的关键 要 素。 （一） 5G 网络 特性 概述 4G改 变生活， 5G改变社会。 5G网络作为信息时代的基础设施，面向 的应用类型千差万别。 5G 网络充分考虑到未来业务的发展和演进趋势， 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 7 针对增强型移动宽带、超低时延超高可靠性通信及海量物联网连接等典型 业务，设计了灵活与高效的 5G 网络技术。其中增强型移动宽带与超低时 延超高可靠性通信技术可用于移动云 VR 业务的部署。 根据 3GPP 标准定义的 5G 网络特性，下载速率可达 20Gbps，控制信 号的网络传输时延小于 10毫秒，增强型移动宽带 eMBB用户数据的网络传 输时延小于 4毫秒，使得云 VR业务接入 5G网络成为可能，如图 3所示 。 图 3 5G 网络特性 5G 网络 引入了大量新的技术，驱动移动网络架构向灵活、智能的方 向发展。 5G 网络基于功能模块化、接口服务化、控制与转发分离、接入 无关、灵活锚点等原则，其逻辑架构如图 4所示。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 8 UE R AN UP F AF A M F S M F P C F UD M DNN 6 N R FNE F N 3 N 2 N 4 A US F N a u s f Na mf Ns mf Np cfNn r fNn e f Nu d m Na f N S S F N n s s f N 9 图 4 5G 网络服务化架构 （二） 基于 5G 网络 VR 切片，提供大带宽、高质量连接 5G 网络切片是将网络中的计算、存储、传输等资源和功能进行隔离 的技术。不同的网络切片可能部署不同的功能 模块 （例如移动性管理，计 费管理，策略控制管理，安全管理等），实现不同的性能要求（例 如时延， 移动性，可靠性，速率等），或提供对特定用户群的支持（例如政府职员， 漫游用户，虚拟运营商等）。在统一的网络基础设施上， 5G 网络切片 能 够给不同的应用场景提供相互隔离的网络环境，并按照各自的需求灵活定 制网络功能和特性，切实保障不同业务的 QoS 需求。 5G 标准定义了三大 典型场景，对应的网络切片类型是 eMBB切片、 mIoT切片、 uRLLC切片。 5G VR 业务由于其业务需求的差异性，也可能采用 5G 切片技术来 保 障 业务。 5G VR 切片可以根据业务的需求模型，定制 VR 业务的低时延和 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 9 大流量切片网络，为其分配独立的网络资 源，并允许动态扩缩容网络资源， 以及管理资源的生命周期。切片网络能更好的承载 VR视频 业务 、 VR游戏 业务 、以及 VR 行业应用 。 1.面向云 VR 视频业务，例如 VR 点播、 VR 直播，对带宽要求高， 定制 5G VR视频切片； 2.面向云 VR游戏 业务，要求大带宽、即时响应和低时延， 定制 5G VR 游戏 切片 ，支持 VR渲染服务 ; 3.面向云 VR制作业务 ， 5G网络为高清 VR视频提供大带宽上行切片， 支持 VR的 5G直播 上行服务。 （二） 基于 5G 边缘 的 协同调度，降低传输时延 5G 网络的另一个重要特征是对边缘计算的原生支持。通过将用 户面 网元及业务处理能力下移到网络边缘，实现了分布式的业务流量本地处 理，避免了流量的过度集中，从而大大降低了对核心机房和集中网关的规 格 要 求。同时边缘计算也缩短了回程网络的距离，降低了用户报文的端到 端传输时延和抖动，使得云 VR 等超低时延业务在移动网络的部署成为可 能。 云 VR 业务 也 催化 了 CDN 下沉到边缘 ， 就近 提供服务。边缘 CDN 下沉 部署后，可与 5G 用户 面 网元 部署在同一个机房，缩短业务访问路径。 5G 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 10 边缘 网络经过配置后，便能本地协同感知 VR 业务，实现精准寻址和精确 调度。主要功能包括 1.边缘节点寻址 边缘 CDN 同 步 VR 业务的签约信息到 5G网络。 当 终端 VR业务发起时 ， 5G网络可根据用户的位置、地址和业务的部署信息， 动态的将请求快速地调度到合适的边缘 CDN节点，从而实现终端到边缘节 点的段地段路径最优， 节省网络时延，提升网络效率。 2.本地业务分流与连续性 终端发起业务访问时， 5G核心网根据配 置信息对业务是否可以进行本地分流进行识别。若识别为本地业务，用户 数据网关将业务转发至边缘 CDN 或者边缘云渲染处理；识别为非本地业 务，则将业务转发至中心 CDN处理。当终端移动时，通过路径和边缘节点 的同步迁移，实现业务的连续性。 （三 ） 基于 5G 网络 QoS 增强 ， 服务 云 VR 业务 根据 Cloud VR网络方案白皮书（ 2018）中 定义 的 Cloud VR不同 发展阶段 ， 以及 对网络 KPI 的要求。在 不同体验阶段下的 云 VR 游戏业务 和 VR视频业务的带宽 要求 如表 2所示。 表 2 不同体验阶段下 云 VR业务 的 带宽要求 阶段 起步阶段 舒适体验阶段 理想体验阶段 极致体验阶段 典型视频全景分辨率 4K 8K 12K 24K 主流终端屏幕分辨率 2-3K 4K 8K 16K 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 11 VR视频业务 （全景 3D） 建议 码率 全视角≥ 40Mbps 全视角 ≥120Mbps FOV≥ 80Mbps FOV≥ 280Mbps FOV≥ 760Mbps 建议 带宽 全视角≥ 60Mbps 全视角 ≥180Mbps FOV≥ 420Mbps FOV≥ 1140Mbps FOV≥ 120Mbps VR游戏 业务 建议 码率 ≥ 40Mbps ≥ 65Mbps ≥ 270Mbps ≥ 770Gbps 建议 带宽 ≥ 80Mbps ≥ 130Mbps ≥ 540Mbps ≥ 1.5Gbps 注 计算方法参见附录 2 云 VR业务体验 与 时延强相关 ， 若要用户无眩晕感， VR业务的运动到 图像更 新的时间 MTP（ Motion to Photon）要求小于 20 毫秒 。 当前 ， 5G 云 VR 业务还处于 起步 阶段， 移动云 VR 业务的 端到端处理时延 要求 小于 80ms， 各环节 对网络 的时延 要求如图 5所示。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 12 图 5 5G 网络下的云 VR 业务时延要求 5G网络 能 感知上层 传输的 VR业务流 的特征 ， 进行相应的 QoS优化 ， 从而提供更好的业务体验。 1.媒体感知的 QoS 调度 5G 网络针对不同 VR 业务 对用户体验的影 响，提供差异化的 QoS调度 ， 如在起播阶段、交互阶段以及播放阶段， 或者根据不同的媒体帧和流内容，提供差异化的网络带宽和下载速率。 2.自适应码流调整 5G网络可以实时监测流带宽情况，并将该信息 开放给终端或服务器，以辅助业务层进行快速高效的码流切换。 3.网络调度优化 网络可以感知云 VR等媒体业务的流量模型，并基 于该模型进行端到端资源预留和调度，避免由于资源拥塞导致的时延和抖 动。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 13 三 、 5G 网络下的云 VR 平台功能要求 云计算时代，云 VR 平台的软硬件松耦合且加速优化，低成本和低功 耗芯片已成为两大竞争利器，依赖领先工艺和物理设计技术提高 芯片的集 成度。云 VR软件系统对框架和接口的依赖代替了对具体硬件平台的依赖， 虚拟化技术的发展加速了 VR业务摆脱硬件限制。 （一） 开放 云 VR 平台能力，服务 VR 头端内容商 相对于传统的自建平台模式，内容商和中小 Pay-TV 运营商通过租用 云 VR 平台资源来运营和分发其 VR 内容，向外提供服务。 VR 内容商无需 自建平台，即可聚焦内容生产， VR PGC 和 UGC 内容生态得以繁荣丰富。 借助云平台强大的用户基数与服务通道，云 VR平台可快速建立平台生态， 带动 VR内容推向终端用户。 云 VR平台支持内容厂商灵活制作、上线和管理其业务。 VR内容直接 由内容厂商分发给终端用户，交易过程更加简单灵活。传统 PayTV厂商以 相对更低的成本分发 VR 内容，业务模式简单。方便内容厂商和运营商管 控 VR内容的分发和消费，版权得到保障。 云 VR平台提供的开放能力，包括 1.开放租户服务 在分配租户后，行业用户即接入定制化的业务服 务。租户根据用户数据设计和全方位管理业务，如 VR内容打包、定价、 折扣、促销和版权管理等。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 14 2.开放线上服务 云 VR平台将平台功能组件化，供上层业务调用或 复用，行业用户根据业务需求选择需要的组件与服务。提供线上服务，如 业务申请、业务 开通、业务监控等。按需付费，节省租户的初期投资，降 低新业务的风险。 3.开放在线维护 管理业务流程，集中运维，可视化界面监控业务 运营情况。 （二） 开放 边缘云 VR 业务入口，支撑 接入与 计算 服 务 云 VR 平台由集中化向边缘分布式扩展，带动渲染、转码和缓存加速 业务卸载或分流到边缘云处理。有研究表明，相比于中心集中提供服务， 边缘云从距离上更近，可降低约 30传输带宽，以及节省 50网络时延。 边缘云作为云 VR 平台的开放入口，可向终端用户提供相对简单的轻 量服务，以降低用户的接入门槛。边缘云支持多租户，方便用户快速开通 业 务。从数据安全的角度，边缘云有利于部分权限在本地的垂直行业开展 VR 业务。云平台提供强大的计算资源和智能应用，经过训练后下发到边 缘执行，可增强边缘计算和智能服务能力。 边缘云 VR 业务主要包含 VR 上行 制作服务 、媒体智能服务和 VR 云渲 染两大功能。 1.VR 上行 制作服务 依托 5G 切片提供的媒体上行能力，在边缘提 供 VR视频拼接以及编转码服务，提供高画质 、 高分辨率 VR视频内容以及 直播现场 的 实时音视频交互体验，降低现场 的 采播成本。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 15 2.VR媒体智能服务 根据业务需求， 边缘云 调用计算能力做媒体智 能训练和推理，用以提升 VR 业务的画质清晰度， 以及 提升用户观看 的 舒 适 体验 。 3.VR 云渲染 对于 实时互动业务，如 VR 赛车游戏 ， 提供实时计算 以及 低 时延 渲染服务 。 （ 三 ） 催化 云 VR CDN 下沉，提供就近服务 CDN 加速 VR 内容传输，用于缓解骨干网的带宽压力。中心 CDN 取得 VR内容后，转码并分发到边缘节点，边缘 CDN通过 5G网络传输到用户设 备。 VR 业务发展催化了 CDN 下沉，就近提供服务，可降低网络的传输时 延。 运营商建设边缘 CDN具有天然优势。边缘 CDN部署在靠近用户的位置， 使运营商流量本地化，减少运营商骨干网的带宽压力。相比传统的省级 和 地市级 CDN，边缘 CDN下沉至移动网络区县位置，可节省成本和提高网络 传输效率，可降低约 16的用户访问时延。 综合以上分析，未来 23 年， 5G 网络下的云 VR 平台可支撑 VR 业务 的极致体验，主要体现在 5G 网络节省上行链路、下行链路的网络时延； CDN 下沉部署节省业务处理时延；此外，随着 IT 技术演进，终端解码芯 片与服务器 GPU能力提升， 将 同步支撑设备的处理时延下降。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 16 四 、 5G 网络下的云 VR 平台技术方案 云 VR 平台走向边缘和中心结合、线上与线下交互的混合机制。既能 发挥云平台的计算能力，又能有效利用边缘云的数据安全和 保护功能。面 向行业用户，从边缘开放连接界面给行业合作伙伴，定义业务接口模型、 服务模式，提供开放的服务化标准接口。 云 VR平台是原始 VR内容的制作、运营和分发平台。为个人和企业的 VR内容提供丰富的业务能力。快速集成行业 VR内容，帮助行业内容商通 过云平台开放其 VR服务。另外，也能为直接接入平台的各类 VR终端提供 服务。 （一） 云 VR 平台的系统架构 云 VR平台由中心云和边缘节点组成，系统架构如图 6所示。 图 6 云 VR 平台 的 系统 架构 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 17 1.中心云的组成 VR 中心云部署在省级及以上的数据中心，提供全面的平台功能，包 括如下部分 1.云 VR内容中心 内容中心聚合来自 VR 内容商、 VR 影视公司、以及互联网 VR 内容库 的原始 VR内容。用专业的 VR内容编辑软件制作和拼接处理，注入到内容 源站供 VR业务中心调用。 2.云 VR业务中心 业务中心对 VR内容转码、封装、打包、加密、流化，通过 CDN分发。 业务中心对 VR 业务进行管理，例如业务订购、资源分配、生命周期管 理等；同时，运营 VR 业务，挖掘 VR内容的市场价值，例如智能搜索、 业务推荐、智能广告等。 3.云 VR管理中心 管理中心负责云平台的软硬件资源，为 VR 业务提供基础能力支撑。 管理的硬件资源包括服务站点的 CPU、 GPU、智能网卡、高速存储等；软 件资源包括虚拟环境等。同时，对资源的安装部署、升级维护以及生命周 期进行管理。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 18 2. 边缘 节点组成 云 VR边缘云部署在地市及以下边缘机房，如 5G本地核心机房，位置 与周边区域的用户密度和站点容量相关。受制于机房空间、散热、成本等 因素，边缘需要支持轻量化、分布式、多节点共部署。包括如下部分 1.边缘云渲染 边缘云渲染具有强大的计算能力，对硬件的要求高， GPU具有突出的 并发计算能力，是其主要计算资源。云渲染主要服务 VR游戏、 VR K歌、 VR 社交 、 VR 购物等强交互业务。通过实时硬件加速和稳定网络可支持终 端左右分屏渲染、位置跟踪、陀螺仪等功能。 2.边缘 CDN 边缘 CDN 为云 VR 视频用户提供就近服务，缓存热点内容和加速内容 传输，以获得超低时延业务体验。边缘 CDN 支持 VR 分片缓存、汇聚、推 送、注入、抽取、 FOV转码、流化、预取等功能。 VR 终端在 5G 网络下连接云 VR 平台。 5G 基站接收业务请求，建立网 络连接，分发业务请求到边缘 CDN、边缘渲染节点或中心云服务器处理。 VR 终端转动角度，实时下载码流并解码，即可观看 VR 视频和接入 VR 游 戏 。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 19 （二） 云 VR 平台 的业务功能和能力开放 云 VR平台由多个业务功能模块组成，向行业内容商提供 VR 制作、 VR 点播、 VR直播、 VR游戏等服务，如图 7所示。 图 7 云 VR 平台功能分层 1. 云 VR 平台的 核心 业务功能 云 VR平台的 核心业务功能 包括 1.VR制作 云 VR 制作服务由现场演播车采集多路 VR 视频信号，通过 5G CPE 上 行传输到 5G 网络 UPF 以及边缘节点，由云 VR边缘或平台的专业 VR编辑 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 20 软件实时合成全景视频以及编转码处理，并分发到 CDN节点进行传输，或 直接在直播现场导播室处理，实现高画质 VR 视频内容的实时生成和低时 延导 播和快编。该服务可降低内容厂商的设备成本、服务成本以及内容制 作成本。 2.VR点播 云 VR点播业务向用户开放 VR电影、电视剧、综艺、纪录片、体育赛 事的录播、演唱会录播等在线 VR内容。旅游厂商通过 VR影片将完整真实 地呈现地方的风土人情；公益机构通过 VR纪录片向外界展现大自然保护、 边缘地区探索等问题。 3.VR直播 云 VR 直播业务通过 360 度全景画面、空间音效等带来沉浸式的直播 观看体验，例如实时球赛、运动会、演唱会等。用户通过 VR 头盔，随 着头和眼睛的转动，感觉与明星面对面、聆听现场的呐喊声、与朋友异地 分享 和交流等。 4.VR游戏 云 VR游戏业务通过 VR头盔走进虚拟游戏世界，通过身体、头部、手 眼动作与其他游戏伙伴互动。当前，云 VR 游戏类应用丰富，用户群体庞 大，流行如光电舞者、射击、休闲闯关等 VR游戏。 中国通信标准化协会 5G网络下的云化虚拟现实平台技术白皮书（ 2020） 21 2. 面向行业的能力 开放 云 VR平台通过开放接口（如 API、 SDK）向外提供丰富的业务能力， 面向行业的 主要 业务 能力 有 1.VR教育 云 VR平台为教育企业提供专业 VR内容的制作、拼接、三维投影建模、