近日，英特爾中國(guó)研究院舉辦了一場(chǎng)媒體溝通會(huì)，會(huì)上，英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)詳細(xì)地介紹了5G和VR的結(jié)合，未來(lái)5G將如何助力VR的發(fā)展。

5G技術(shù)如何應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)洪流

數(shù)據(jù)顯示：到2020年5G部署的時(shí)候，我們將面對(duì)50EB數(shù)據(jù)的流量，每個(gè)月的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量在今天的基礎(chǔ)上再增長(zhǎng)5倍。EB是10的18次方。同時(shí)，5G支持物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，特別是我們提的自動(dòng)駕駛，自動(dòng)駕駛的汽車每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是4個(gè)TB，假如一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)容量用硬盤來(lái)裝載，也將是一個(gè)大容量硬盤，每年365天需就要買365個(gè)硬盤來(lái)存儲(chǔ)整個(gè)自動(dòng)駕駛的數(shù)據(jù)。特別是自動(dòng)工廠智慧城市里的互聯(lián)工廠，一天的數(shù)據(jù)量，像芯片廠、封裝廠一天的數(shù)據(jù)流量就是1TB，一天要買幾百塊硬盤來(lái)裝載數(shù)據(jù)。對(duì)于5G來(lái)說(shuō)，我們所要面臨的數(shù)據(jù)洪流是非常巨大，對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)和計(jì)算系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

VR作為數(shù)據(jù)洪流中的重要一員，為什么VR需要特別大的數(shù)據(jù)容量，為什么VR在數(shù)據(jù)洪流里會(huì)占據(jù)大量的流量呢？目前互聯(lián)網(wǎng)的主要的傳輸內(nèi)容是視頻，將來(lái)VR是代表更高質(zhì)量視頻的未來(lái)。

舉個(gè)例子，如果大家看一張很高清的圖片，放在手機(jī)上或者是放在電視上會(huì)覺得現(xiàn)在的清晰度已經(jīng)超出你的想象，非常的清楚。但是如果你把一個(gè)同樣的圖片放在一個(gè)VR眼鏡上，同樣的分辨率會(huì)變得非常模糊，為什么？主要是視角的原因，我們?cè)谑謾C(jī)和電視機(jī)上看圖片的時(shí)候，你的視角只有10到30度左右，在VR眼鏡上拓展到100度、120度、150度，一下子增加了好幾倍，縱向還有增加的倍數(shù)。為了達(dá)到非常好的高清要求，對(duì)VR的顯示來(lái)說(shuō)需要25倍到40倍的分辨率增加，這樣它的流量會(huì)變得非常高。

比如我們要打造一個(gè)非常好的VR系統(tǒng)，現(xiàn)在的系統(tǒng)是達(dá)不到這個(gè)要求，你需要16K到24K高清的VR。不壓縮的話，容量會(huì)達(dá)500Gbps，每個(gè)月的容量是1Gbps，如果是500Gbps，可能是十幾年的容量一秒鐘就過(guò)去了，即使壓縮之后也達(dá)到1Gbps，同時(shí)VR對(duì)顯示的延遲非常敏感，對(duì)傳輸?shù)娜蒎e(cuò)性也是非常敏感。所以對(duì)5G來(lái)說(shuō)，特別是高質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，對(duì)5G的通信系統(tǒng)和計(jì)算系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都要著力應(yīng)對(duì)。

5G系統(tǒng)架構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容

在5G系統(tǒng)架構(gòu)里面怎樣滿足一個(gè)速率洪流的要求，主要是采用計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)融合的方式，在端到端的部署、計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)滿足數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)囊�求�?/span>

在3G、4G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)和云計(jì)算是云計(jì)算功能，對(duì)于一個(gè)云計(jì)算的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)基本上是透明的，它的傳輸容量在接入網(wǎng)端的傳輸容量和核心網(wǎng)的傳輸容量，骨干網(wǎng)的傳輸容量是一致的，你發(fā)的任何一個(gè)請(qǐng)求都會(huì)到云計(jì)算中心處理，然后再把結(jié)果返回給你，這樣在整個(gè)容量是一個(gè)一致的管道的容量。

大家應(yīng)該都有親身的體驗(yàn)，如果你寬帶擴(kuò)容了50兆，然后再擴(kuò)到100兆或1Gbps，其實(shí)你的感覺并不明顯，你的容量并不是受限于接入網(wǎng)端，而是在核心網(wǎng)、骨干網(wǎng)或者數(shù)據(jù)中心里面，沒有辦法支持那么高速率的應(yīng)用。如果你的小區(qū)里面放一個(gè)視頻服務(wù)器，你去訪問(wèn)視頻服務(wù)器的時(shí)候會(huì)感覺看起高清大片來(lái)特別流暢，主要是因?yàn)閮?nèi)容下沉。

在4G的后半期已經(jīng)引入了邊緣計(jì)算，邊緣計(jì)算的目的主要是應(yīng)對(duì)在網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)傳輸和處理的要求。加入邊緣計(jì)算，可以對(duì)很多邊緣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理和反饋，比如智能汽車產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，智能工廠產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這樣就不需要把所有的數(shù)據(jù)傳到云計(jì)算中心再進(jìn)行處理。它有兩點(diǎn)非常明顯的好處，一是時(shí)延非常低，滿足物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。二是減少核心網(wǎng)的帶寬。雖然5G會(huì)將邊緣的容量擴(kuò)展得很大，比如說(shuō)100倍到1000倍左右，核心網(wǎng)不可能擴(kuò)展到1000倍。

5G的網(wǎng)絡(luò)會(huì)把整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能終端和邊緣計(jì)算的能力、云計(jì)算的能力統(tǒng)一起來(lái)，所以我們能夠打造一個(gè)端到端的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也是一個(gè)端到端的計(jì)算平臺(tái)，來(lái)應(yīng)對(duì)5G的數(shù)據(jù)洪流。

未來(lái)的AR/VR

未來(lái)，帶上VR眼鏡，可以用5G的網(wǎng)絡(luò)把你和一個(gè)智能的機(jī)器人連接起來(lái)，同時(shí)機(jī)器人能夠把360度視頻和聲音實(shí)時(shí)的傳輸?shù)娇蛻舳耍�你可以�?duì)機(jī)器人進(jìn)行控制和真實(shí)的世界進(jìn)行互動(dòng)。這能達(dá)到什么效果呢？就好像在任何時(shí)間你都會(huì)瞬間的轉(zhuǎn)移到世界上任何一個(gè)角落，和一個(gè)真實(shí)的環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，這是設(shè)想的一個(gè)超越目前AR和VR遠(yuǎn)程沉浸式互動(dòng)的未來(lái)。

比如遠(yuǎn)程購(gòu)物，你現(xiàn)在是在北京，可以一下子就跑到美國(guó)的超市里進(jìn)行購(gòu)物，從貨架上親自把你想要的東西選下來(lái)，你就再也不用擔(dān)心假貨。還有遠(yuǎn)程的旅游，比如說(shuō)你在一個(gè)你喜歡的時(shí)間和地點(diǎn)，比如說(shuō)慕田峪剛下過(guò)雪，或者夕陽(yáng)西下的時(shí)候，一下子跑到那里，可以親自體驗(yàn)一下那個(gè)美景。還有社交的功能，大家回家都非常少，在外地工作的時(shí)候，有了這個(gè)系統(tǒng)可以瞬間轉(zhuǎn)移到你的家里，和你的父母進(jìn)行聊天，好像你真的回到家里身臨其境一樣。

VR主要的肯定是要做內(nèi)容，目前的VR內(nèi)容2K、4K，它的清晰度還差得很遠(yuǎn)，怎么樣產(chǎn)生高質(zhì)量VR的內(nèi)容呢。如果你體驗(yàn)過(guò)VR的視頻可能會(huì)有一些體驗(yàn)，目前的VR視頻除了是好萊塢制作的大片，基本上VR視頻內(nèi)容都是2D的，因?yàn)?DVR視頻生成是非常復(fù)雜的，制作難度也大。

未來(lái)VR的內(nèi)容制作聚焦兩點(diǎn)：一，3DVR視頻能實(shí)時(shí)合成，能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的內(nèi)容。二，實(shí)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)容滿足我們對(duì)遠(yuǎn)程沉浸式未來(lái)的要求。

目前，Intel研發(fā)的設(shè)備，有17個(gè)攝像頭，每個(gè)攝像頭是2K的分辨率，為什么需要這么多的攝像頭，實(shí)際上主要是為了在水平方向能夠在任意方向差值生成一個(gè)3D的內(nèi)容，需要每個(gè)攝像頭之間有比較多的重合區(qū)域，所以需要非常多的攝像頭。3DVR的合成算法非常復(fù)雜，特別是產(chǎn)生一個(gè)沒有瑕疵的3D視頻，要消除它的鬼影效應(yīng)，消除拼接的瑕疵，采用非常復(fù)雜的光流算法，即使是目前強(qiáng)大的服務(wù)器和強(qiáng)大的臺(tái)式機(jī)也很難完成實(shí)時(shí)性的功能。

Intel開發(fā)了分布式的處理平臺(tái)，是非常高密度的分布式處理平臺(tái)，是2.5U高的機(jī)箱，可以插入12個(gè)至強(qiáng)CPU卡，同時(shí)插入12塊FPGA卡，中間有600G左右的互聯(lián)能力。對(duì)視頻VR處理來(lái)說(shuō)，對(duì)實(shí)時(shí)合成來(lái)說(shuō)一個(gè)主要的功能就是怎么樣實(shí)現(xiàn)同步，從處理的角度實(shí)現(xiàn)，這個(gè)平臺(tái)也可以支持。通過(guò)算法的研究，通過(guò)實(shí)時(shí)處理的加強(qiáng)，希望能夠達(dá)到產(chǎn)生一個(gè)非常高質(zhì)量的，比如說(shuō)現(xiàn)在產(chǎn)生8K的高清的內(nèi)容，滿足將來(lái)的要求。

邊緣計(jì)算助力VR

VR內(nèi)容有了之后，下一個(gè)面臨的問(wèn)題是怎樣把這些內(nèi)容傳輸?shù)娇蛻舳�。上面談及VR的傳輸要求是非常高，整個(gè)的帶寬需要是100兆到1Gbps。同時(shí)，延遲需要非常低，只有十幾毫秒到二十多毫秒。目前的網(wǎng)絡(luò)基本上是沒有辦法滿足這個(gè)要求，所有移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)是有接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、骨干網(wǎng)，所以在任何的兩個(gè)用戶之間傳輸，即使你是在離得很近的兩個(gè)用戶傳輸，實(shí)際上要走一大圈，中間需要經(jīng)過(guò)非常多的設(shè)備，即使優(yōu)化得很好，效果只能達(dá)到50毫秒到100毫秒。

在這種情況下怎么能夠滿足VR處理實(shí)時(shí)性的十幾毫秒的要求，特別是移動(dòng)的時(shí)候跟上你的顯示速度，這只有十幾毫秒。5G的邊緣計(jì)算就能解決這方面問(wèn)題，通過(guò)通信和計(jì)算結(jié)合的方法，采用邊緣計(jì)算的能力能夠使VR達(dá)到實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊�求，解決從顯示到頭顯的要求，解決從帶寬到時(shí)延的要求。

首先，生成VR的視頻內(nèi)容之后，把360度的全景視頻通過(guò)壓縮傳到邊緣服務(wù)器，在邊緣服務(wù)器端有整個(gè)全景的內(nèi)容，可以同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶。每個(gè)用戶會(huì)把自己的視角信息，你在看哪個(gè)方向傳給邊緣服務(wù)器，邊緣服務(wù)器把視角信息的內(nèi)容發(fā)給用戶。

這樣有兩個(gè)特別顯著的好處：

一是通過(guò)通信和計(jì)算結(jié)合的方式，采用邊緣服務(wù)器能夠顯著降低從移動(dòng)到顯示的時(shí)延，本來(lái)是50到100毫秒，現(xiàn)在只是10到20毫秒。二是能夠大大降低無(wú)線通信帶寬的需求。如果不采用這種方法需要1Gbps帶寬，采用這種方法可以降低2到3倍。通過(guò)這種方法能夠打造一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。

還有一點(diǎn)比較重要的：可靠性。因?yàn)閂R的傳輸它對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸�求非常高。一個(gè)視頻如果離得很遠(yuǎn)，看電視的時(shí)候突然有一些瑕疵可能感覺比較明顯，但不會(huì)感覺特別不舒服，但是如果一個(gè)VR眼鏡在顯示一個(gè)視頻的時(shí)候，如果突然感覺有一幀丟失了，就需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能恢復(fù)出來(lái)，這時(shí)候會(huì)感覺到特別的不舒服。

怎么樣滿足這個(gè)要求呢？當(dāng)然，如果僅僅從通信設(shè)計(jì)的角度去設(shè)計(jì)一個(gè)速率非常高，延時(shí)非常低，同時(shí)容錯(cuò)性非常好的系統(tǒng)，這也是可以做得到的，但是整個(gè)的成本和效率就會(huì)非常低。用通信和計(jì)算結(jié)合的方式，把整個(gè)頭顯端的計(jì)算功能增強(qiáng)，在頭顯端做一些容錯(cuò)性處理，比如把異步時(shí)間扭曲的功能加到頭顯端。

舉個(gè)例子，通過(guò)邊緣服務(wù)器或者是個(gè)人的筆記本，把視頻、游戲傳到頭顯端，一幀會(huì)正確接收，當(dāng)二幀傳輸失敗的時(shí)候，頭顯端會(huì)用前一幀的內(nèi)容根據(jù)目前頭顯的位置信息和視角信息進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，重新生成二幀的內(nèi)容，這時(shí)候用戶對(duì)整個(gè)傳輸失敗的感覺不會(huì)太明顯，甚至沒有丟失的感覺，這樣用戶體驗(yàn)會(huì)大大提升。將這種增強(qiáng)異步時(shí)間扭曲的功能加入到移動(dòng)VR頭顯端，特別是加入到手機(jī)端。通過(guò)增強(qiáng)頭顯端和手機(jī)端的功能，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和體驗(yàn)，顯著的降低VR帶寬的需求和整個(gè)設(shè)計(jì)的難度。

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