近日，英特爾中國研究院舉辦了一場媒體溝通會，會上，英特爾中國研究院院長宋繼強詳細(xì)地介紹了5G和VR的結(jié)合，未來5G將如何助力VR的發(fā)展。

5G技術(shù)如何應(yīng)對數(shù)據(jù)洪流

數(shù)據(jù)顯示：到2020年5G部署的時候，我們將面對50EB數(shù)據(jù)的流量，每個月的移動數(shù)據(jù)流量在今天的基礎(chǔ)上再增長5倍。EB是10的18次方。同時，5G支持物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，特別是我們提的自動駕駛，自動駕駛的汽車每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是4個TB，假如一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)容量用硬盤來裝載，也將是一個大容量硬盤，每年365天需就要買365個硬盤來存儲整個自動駕駛的數(shù)據(jù)。特別是自動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裝載數(shù)據(jù)。對于5G來說，我們所要面臨的數(shù)據(jù)洪流是非常巨大，對整個通信系統(tǒng)和計算系統(tǒng)來說都是一個巨大的挑戰(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VR是代表更高質(zhì)量視頻的未來。

舉個例子，如果大家看一張很高清的圖片，放在手機上或者是放在電視上會覺得現(xiàn)在的清晰度已經(jīng)超出你的想象，非常的清楚。但是如果你把一個同樣的圖片放在一個VR眼鏡上，同樣的分辨率會變得非常模糊，為什么？主要是視角的原因，我們在手機和電視機上看圖片的時候，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VR的顯示來說需要25倍到40倍的分辨率增加，這樣它的流量會變得非常高。

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

5G系統(tǒng)架構(gòu)如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴容

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

在3G、4G時代，網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)和云計算是云計算功能，對于一個云計算的應(yīng)用來說，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)的任何一個請求都會到云計算中心處理，然后再把結(jié)果返回給你，這樣在整個容量是一個一致的管道的容量。

大家應(yīng)該都有親身的體驗，如果你寬帶擴容了50兆，然后再擴到100兆或1Gbps，其實你的感覺并不明顯，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)里面放一個視頻服務(wù)器，你去訪問視頻服務(wù)器的時候會感覺看起高清大片來特別流暢，主要是因為內(nèi)容下沉。

在4G的后半期已經(jīng)引入了邊緣計算，邊緣計算的目的主要是應(yīng)對在網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)傳輸和處理的要求。加入邊緣計算，可以對很多邊緣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的處理和反饋，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)傳到云計算中心再進(jìn)行處理。它有兩點非常明顯的好處，一是時延非常低，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會將邊緣的容量擴展得很大，比如說100倍到1000倍左右，核心網(wǎng)不可能擴展到1000倍。

5G的網(wǎng)絡(luò)會把整個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能終端和邊緣計算的能力、云計算的能力統(tǒng)一起來，所以我們能夠打造一個端到端的網(wǎng)絡(luò)，同時也是一個端到端的計算平臺，來應(yīng)對5G的數(shù)據(jù)洪流。

未來的AR/VR

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

比如遠(yuǎn)程購物，你現(xiàn)在是在北京，可以一下子就跑到美國的超市里進(jìn)行購物，從貨架上親自把你想要的東西選下來，你就再也不用擔(dān)心假貨。還有遠(yuǎn)程的旅游，比如說你在一個你喜歡的時間和地點，比如說慕田峪剛下過雪，或者夕陽西下的時候，一下子跑到那里，可以親自體驗一下那個美景。還有社交的功能，大家回家都非常少，在外地工作的時候，有了這個系統(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。如果你體驗過VR的視頻可能會有一些體驗，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，因為3DVR視頻生成是非常復(fù)雜的，制作難度也大。

未來VR的內(nèi)容制作聚焦兩點：一，3DVR視頻能實時合成，能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的內(nèi)容。二，實時產(chǎn)生內(nèi)容滿足我們對遠(yuǎn)程沉浸式未來的要求。

目前，Intel研發(fā)的設(shè)備，有17個攝像頭，每個攝像頭是2K的分辨率，為什么需要這么多的攝像頭，實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3D的內(nèi)容，需要每個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，即使是目前強大的服務(wù)器和強大的臺式機也很難完成實時性的功能。

Intel開發(fā)了分布式的處理平臺，是非常高密度的分布式處理平臺，是2.5U高的機箱，可以插入12個至強CPU卡，同時插入12塊FPGA卡，中間有600G左右的互聯(lián)能力。對視頻VR處理來說，對實時合成來說一個主要的功能就是怎么樣實現(xiàn)同步，從處理的角度實現(xiàn)，這個平臺也可以支持。通過算法的研究，通過實時處理的加強，希望能夠達(dá)到產(chǎn)生一個非常高質(zhì)量的，比如說現(xiàn)在產(chǎn)生8K的高清的內(nèi)容，滿足將來的要求。

邊緣計算助力VR

VR內(nèi)容有了之后，下一個面臨的問題是怎樣把這些內(nèi)容傳輸?shù)娇蛻舳�。上面談及VR的傳輸要求是非常高，整個的帶寬需要是100兆到1Gbps。同時，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要求，所有移動的網(wǎng)絡(luò)是有接入網(wǎng)、核心網(wǎng)、骨干網(wǎng)，所以在任何的兩個用戶之間傳輸，即使你是在離得很近的兩個用戶傳輸，實際上要走一大圈，中間需要經(jīng)過非常多的設(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處理實時性的十幾毫秒的要求，特別是移動的時候跟上你的顯示速度，這只有十幾毫秒。5G的邊緣計算就能解決這方面問題，通過通信和計算結(jié)合的方法，采用邊緣計算的能力能夠使VR達(dá)到實時傳輸?shù)囊�求，解決從顯示到頭顯的要求，解決從帶寬到時延的要求。

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

這樣有兩個特別顯著的好處：

一是通過通信和計算結(jié)合的方式，采用邊緣服務(wù)器能夠顯著降低從移動到顯示的時延，本來是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。通過這種方法能夠打造一個5G網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。

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

怎么樣滿足這個要求呢？當(dāng)然，如果僅僅從通信設(shè)計的角度去設(shè)計一個速率非常高，延時非常低，同時容錯性非常好的系統(tǒng)，這也是可以做得到的，但是整個的成本和效率就會非常低。用通信和計算結(jié)合的方式，把整個頭顯端的計算功能增強，在頭顯端做一些容錯性處理，比如把異步時間扭曲的功能加到頭顯端。

舉個例子，通過邊緣服務(wù)器或者是個人的筆記本，把視頻、游戲傳到頭顯端，一幀會正確接收，當(dāng)二幀傳輸失敗的時候，頭顯端會用前一幀的內(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，這時候用戶對整個傳輸失敗的感覺不會太明顯，甚至沒有丟失的感覺，這樣用戶體驗會大大提升。將這種增強異步時間扭曲的功能加入到移動VR頭顯端，特別是加入到手機端。通過增強頭顯端和手機端的功能，提高整個系統(tǒng)的可靠性和體驗，顯著的降低VR帶寬的需求和整個設(shè)計的難度。

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