中国移动孔露婷：构建XR网业端协同技术体系，助力XR业务快速规模化应用

扩展现实（XR）是当前国内外关注的热点领域，前不久中国移动发布了全面覆盖XR网络技术体系的综合性白皮书《XR网络技术体系白皮书》，旨在推动XR技术的发展和应用。移动Labs就该白皮书专访了中国移动研究院无线与终端研究所高级研究员孔露婷，她表示，中国移动将携手产业合作伙伴持续开展面向XR业务的技术创新、产品创新及应用创新，以加速XR业务的规模化应用，为用户提供随时随地的沉浸式体验，为数字经济发展注入新活力。

01 设备轻量化引领变革，XR产业发展面临挑战

扩展现实（Extended Reality，XR）为所有新兴沉浸技术的统称，包含VR、AR和MR等技术。XR技术主要特点是通过以虚拟世界拓展现实空间，目前XR技术主要应用在游戏、观影等领域，比如早在2016年就大热的“Pokéman Go”手机游戏，就是采用了AR技术实现了现实场景和虚拟游戏人物的融合；近年来“节奏光剑”、“半条命”等VR游戏，带给用户沉浸式的娱乐体验。

XR产业已经历多年发展，早在2012年谷歌发布了Google Glass，标志着消费级XR设备问世。早期由于XR头显设备屏幕清晰度低、用户体验不佳、应用内容少等原因，导致用户的购买意愿较低。随着光学显示方案持续演进、眼动跟踪等技术逐步成熟、内容应用不断沉淀，XR头显设备迎来新一波热潮，2021年VR头显出货量超过1000万。今年6月，苹果发布首款MR头显式设备Vision Pro，引入了由眼睛、手势和语音进行交互的输入系统，在设备轻量化方面引领新变革。

孔露婷介绍，XR产业链较长，涉及到内容应用、系统软件、网络服务、终端整机、芯片、器件等方面。在内容制作、头显轻量化等方面存在制约产业高质量规模化发展的痛点难点问题，需要产业界共同攻克。

在内容应用丰富度方面

VR内容生态聚焦于视频、游戏、社交场景，其他领域内容涉及较少。由于制作成本高、周期长，以及本身XR市场规模不大，VR内容占比不高；AR内容生态尚未搭建完全，AR内容生态尚未搭建完全，目前内容应用大多移植手机2D应用，难以激发消费者购买欲望。

在终端设备轻量化方面

受限于光学方案和电池等影响，目前终端设备仍然较为笨重，影响用户佩戴的舒适性。VR/MR头显采用的菲涅尔透镜光学方案成像距离远、光学元件厚，目前新产品逐步采用Pancake方案，有助于减小成像距离；主流头显续航时间在2~3小时左右，屏幕、高性能芯片功耗较高，目前部分新产品通过电池外置等方式将电池移出主机，避免影响主机重量。此前已发布的具有5G能力的头显基于5G模组开发，集成度低，需推动基于5G芯片的高集成度产品面世。

在网络传输方面

XR业务渲染上云是当前发展趋势之一，基于5G网络大带宽低时延的特性，实现云、端之间实时协同，减轻端侧计算及渲染负担。因此，需要研究面向XR业务的大带宽、低时延、大容量的连接增强技术。

02 应用场景变化，XR业务给5G网络带来三大新挑战

随着XR产业持续发展，XR业务数据流从视听觉到视听触觉扩展，应用场景从室内向室外发展，移动网络将面临时延、速率、移动性等方面挑战。

时延

在时延方面，运动响应时延（Motion to Photons, MTP）对VR游戏等沉浸式业务的用户体验影响较大。MTP时延包含动作捕获时延、网络传输时延、云侧引擎图像渲染时延、图像编解码时延以及端侧画面上屏显示时延，MTP时延过长将会导致用户出现眩晕等症状。在云渲染架构下，结合异步时间扭曲（Asynchronous Timewrp, ATW）等技术，通常要求MTP时延在70ms左右，为达成这一目标，业务平台渲染及编码时延、网络传输时延均有可进一步优化的空间。

速率

在速率方面，高清画质对打造沉浸式感受是必不可少的，以4K分辨率、60帧帧率的画面质量为例，业务平均码率大约在40M~60Mbps之间，属于带宽需求非常大的业务。结合对低时延的要求，10ms帧时延约束下VR游戏对于网络下行保障带宽将达到业务平均码率的2~3倍。随着图像分辨率从4K向8K演进，以及用户数量随着业务普及逐步增加，需要考虑如何满足XR业务带来的大容量需求。

移动性

在移动性方面，XR业务对于切换时延敏感度较高，室内大空间XR数智竞技业务，以及未来AR业务有着较强的移动性需求。外场测试结果显示，在切换点位较易出现花屏、卡顿等现象，需从降低切换时延等方面减小切换对业务体验的影响。

03 构建XR网业端协同技术体系，推动XR与5G深度融合

据了解，中国移动联合华为、中兴、爱立信、高通、联发科等产业合作伙伴发布的《XR网络技术体系白皮书》，以“网业融合、连接增强、端云协同、体验提升”为核心理念，构建了XR网业端协同技术体系，目的在于向产业明确技术发展路径，加速推动网络与业务融合发展，打造一张网随业动、业由网生的5G卓越网络。

在网业融合方面，提出网络感知业务、业务适配网络两个攻关方向，一方面网络根据业务特征识别等方法感知业务需求并提供连接能力，另一方面业务感知网络状态，根据网络传输状态自适应调整业务编码速率、分辨率等；
在连接增强方面，从容量增强、确定时延、移动性增强、节能维度提出了多个连接能力增强的技术方向；
在端云协同方面，面向AR、VR等典型XR业务的不同算力需求，探讨了面向VR应用的端云协同渲染方案，以及面向AR应用的端云分离渲染方案；
在体验提升方面，基于XR业务帧级传输特征，白皮书中提出了面向XR沉浸体验的帧级网络关键KPI指标，以期和用户体验评估指标结合，形成XR业务体验质量的定量评测标准。

XR作为下一代的新终端，可以承载各种新的应用。办公、娱乐、社交、购物等主流应用都会因为XR技术产生新的体验升级。孔露婷介绍，面向XR业务规模化应用，一方面是持续推进技术创新、产品创新和应用创新，另一方面是推进商业模式创新。目前，XR技术在个人消费领域主要应用与游戏、观影等领域，此外在线购物领域也有广泛应用。以在线购物为例，通过XR三维化技术的应用可以带来商品360度的真实展示，实现消费者虚实融合的试穿试戴，全面提升消费者的购物体验。在行业应用方面，在文旅行业（线上观展）、远程培训、线上展会、在线教育等领域均有XR技术加持，目前在体育场、博物馆、歌剧院等场景逐步出现了和地理位置相结合的XR应用，以虚拟业务助力实体经济发展。

在商业模式上，XR业务具有高流量的特征，现有以流量计费为主的定价方式无法很好适配大流量业务应用，需要在流量计费的基础上探索新的商业模式。在行业应用场景，运营商为行业客户提供的服务可以是网络服务或者业务平台服务，可探索按照网络能力计费、按照平台能力计费等新模式；在行业和个人消费者混合场景，运营商为行业客户指定的个人客户提供定向流量和网络保障，以保障目标客户获得更好业务体验，可探索按照时长计费、终端连接计费等模式；在面向个人消费者场景，可根据终端使用场景，设计以时长、连接数量或网络能力等作为定价维度的网络服务资费。

04 持续开展技术创新，加速XR业务规模化应用

从虚拟到现实，XR的发展正在让我们打破数字和现实世界的界限。面向XR沉浸式新兴业务，中国移动致力于推动5G网络与XR业务融合发展和突破创新。

在标准化方面，中国移动在3GPP、CCSA等国内外组织主导“XR及多媒体网络技术”、“面向XR业务需求的5G系统关键能力研究”、“面向XR用户体验的5G承载性能指标及测试方法”等多项标准制定；
在技术创新方面，开展XR业务需求分析、关键技术攻关、评估体系构建，提出以“网业融合、连接增强、端云协同、体验提升”为核心理念的XR技术体系；
在产业推进方面，联合产业合作伙伴开展XR关键技术外场试点验证，发布了业界首个基于5G网络的典型XR业务端到端时延、带宽等关键性能需求指标，共同探索端边云协同网络架构，打造“X-Layer 跨层融通”等多项业界产业样板。

孔露婷表示，展望未来，中国移动将持续联合产业合作伙伴持续开展面向XR业务的技术创新、产品创新及应用创新，以加速XR业务的规模化应用，为用户提供随时随地的沉浸式体验，为数字经济发展注入新活力。

本期专家—孔露婷

中国移动研究院无线与终端研究所高级研究员，“十百千”技术专家，主要从事5G和5G演进技术的技术研究、产业推进及现网应用等方面工作。