虚拟现实5G优化案例：基于5G实现服务器云化的cloud vr虚拟现实技术

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术基于5G实现性能服务器云化的Cloud VR虚拟现实技术

XX无线网优

XX年XX月

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术

目录

一、背景概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

二、 Cloud VR虚拟现实技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.1 网络要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.2 难点问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.3 关键技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

三、测试准备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

3.1 组网架构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

3.2 CloudVR解决方案优势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

3.3 测试准备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.4 现场环境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.5基础核查. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

四、业务优化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

4.1 基础信号优化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

4.2 MTU优化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

4.3 时延优化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

4.4 TCP窗口优化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

四、经验总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

4.1 演示成果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

4.2 推广建议. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术

基于5G实现性能服务器云化的Cloud VR虚拟现实技术

XXX

【摘要】基于5G网络的快速发展 中国电信与华为共同完成的Cloud VR端到端解决方案系统原型。该系统原型整合了云、管、端的整个VR产业生态构建了多类VR业务场景的统一平台入口支持VR直播、游戏、巨幕影院、视频、教育、旅游等场景 内容全部实现云化头盔全部实现无线化。

【关键字】 5G, CloudVR,云化

【业务类别】 5G业务应用

一、背景概述

VR就是Virtual Reality虚拟现实技术 VR技术已被视为视频产业的下一步发展方向然而诸多产业断点使得VR市场还处于商业起步阶段难以形成规模效应。早期的VR视频需要先下载再观看 VR游戏类业务也是以本地游戏的应用形式居多。 VR终端多为垂直化内容捆绑经营用户的VR体验需要依赖用户终端强大的计算和渲染能力来进行保障。手机式VR、一体式VR的计算能力有限而高端PC或主机的价格对消费者而言太过昂贵故价格高、难以普及且VR头盔多为有线头盔 已成为制约VR用户体验的最大瓶颈。

正式为了弥合VR产业的发展断点取得计算能力与终端设备成本之间的美妙平衡 中国电信与华为共同合作 以打造一个真正可规模商用的云VR整体解决方案 Cloud VR应运而生迈出Cloud VR落地应用的坚实一步。

该系统原型不仅有助于构建完成的VR产业生态 同时还提出了一种新的Cloud VR商业模式从而有效推动VR产业的繁荣使VR产业从垂直化经营演进到水平化经营的模式解耦终端与内容之间的捆绑降低消费门槛丰富优质内容实现VR头盔无线化提升操控体验。

二、 Cloud VR虚拟现实技术

网络要求

业务需求

Cloud VR虚拟现实的云化Cloud VirturlReality是将云计算、云渲染的理念及技术引入到VR业务应用中借助高速稳定的网络将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备实现VR业务的内容上云渲染上云。

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术

CloudVR业务应用场景丰富产业潜力巨大如果能广泛应用将给人们的生活和生产方式带来革命性的变化。 CloudVR目前主要实现了巨幕影院、全景直播、全景视频、游戏及教育等各大场景。

带宽需求

Cloud VR的关键特征就是内容上云、渲染上云依靠强大的云端能力减小VR体验对用户终端设备的要求。

VR用户感受到的清晰度与每个角度可见的像素数量成正比。要保证相对高清的VR体验VR视频分辨率至少要达到4K/8K。 VR转向画面延迟超过20ms会使转向产生眩晕感影响用户体验。

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术

难点问题

MTP时延

当头显快速转动画面快速切换时 VR转向画面延迟Motion-to-PhotonsLatencyMTP不能超过20ms否则会引起眩晕感这对网路的能力提出了较高的要求

渲染

VR为全视角传输全视角传输方案将360度画面都传输给VR终端并伴随自助随机转动需要极为强大的服务器处理、计算、渲染等能力。这种把三维虚拟空间物体通过透视原理投影到一个平面形成双目视觉的强交互VR业务对渲染实时性要求很高。

关键技术

FOV-TWS

FOV即FieldofView-TileWiseStreaming视场角分片技术。 FOV在虚拟环境中的视野可以认为是一个空间球左右横向全视角展开是360度上下纵向展开是180度。用户在使用终端时单眼实际看到的视觉信息只是全部球面数据的一部分这部分面积由终端提供的视场角决定即FOV。

VR画面的传输有两种主要的技术路线全视角传输方案和FOV传输方案。全视角传输方案是将360度画面都传输给终端。采用这种方案时观看者实际只看到当前视野部分其余部分占了网络带宽较大浪费了网络资源。因此业界提出了基于视角进行有差别传输VR画面的FOV分片传输方案。

FOV 分片传输方案主要关注当前用户视角区域画面的高质量传输。 FOV-TWS传输是将较低质量的全视角画面+高质量的FOV区域画面同时传输将VR画面划分为多个ti le每个区域对应一个独立编码的码流客户端VR获取一个低质量的全视角背景码流和一个高质量的根据视角选择的tile。

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术

转码平台将4K/8K等全景视频流切分多个FOV+一路4K或以下的全景背景流 VR播放器按需获取响应视角的FOV分片和背景流实现超高清VR全景视频播放。 FOV技术能使每Bit网络效率提升50%使得4K解码能力头盔支持8K VR体验。

ATW

ATW即Asynchronous TimeWarp异步时间扭曲技术。 ATW技术根据VR头盔头部定位信息变换立体图像来大幅降低运动到显示时延MTP延迟等待时间和抖动颤动。

复杂内容场景下 由于游戏帧率有限或者说硬件刷新率有限当头部眼睛移动时渲染可能无法在一帧刷新周期内完成就会容易导致丢帧、抖动甚至卡顿。所以ATW技术应运而生它通过提前渲染好图像预测下一帧对应的头部姿态然后计算差值插入中间图像帧以减少卡顿的过程。在没有出现掉帧的情况下通过ATW技术也可渲染出额外的帧从而达到更高的帧率提升整体体验。

三、测试准备

组网架构

通过5G网络打通天翼云中部署的VR服务器到VR终端的通路借助5G网络大带宽低时延的特性实现计算能力云化的Cloud VR云视频、云游戏业务应用。

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术简单点说首先有一个部署完成的5G网络核心网、 5G基站、传输等均正常工作VR服务器通过专线连接至5G核心网 5G终端通过无线电磁波接入5G管道 VR设备通过wifi接入5G终端如下所示

CloudVR解决方案优势

1、 FOV编转码带宽节省50%极速体验VR@5G网络感知。

2、 5G网络协同用户面触发QOS调整打造最佳业务感知管道。

3、 Cloud VR是VR产业进一步发展的趋势。

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术

测试准备

测试前需要协调并准备如下人力物资

现场环境

基于5 G实现性能服务器云化的CloudVR虚拟现实技术

5GSA模式

SA组网模式对现网改造量小升级成本较低业务能力更强终端价格更低且支持网络切片、 MEC边缘计算等5G新特性是中国电信网络演进目标方案。

Option2模式完全独立信令与数据均通过新基站和新核心网基本不会对4G产生影响如下图所示

基站版本

1、基站版本测试NR基站需要在V100R015C10SPC080及以后版本

2、测试基站深圳南山区滨海通信机楼数字化室分站点全国首个5G SA展厅样板点。

3.5基础核查

1、基础核查

①版本配套确保5G核心网、 NR基站和5G终端CPE的版本匹配套测试工具使用匹配版本

②USIM卡 SA卡使用深圳UPF面与核心网确认IMSI、 KI、 OPC及IP地址正确验证SA灌包服务器能够正常使用

③基站状态核查确保小区站点状态正常基站无异常告警基站license加载完全GPS时钟无异常

④传输带宽评估能满足业务需求。传输设备健康检查

2、基础质量验证