5G：连接“数实世界”之桥

【安防在线 www.anfang.cn】早上，打开电脑看看数字人主播播报的新闻；上午，和多方合作伙伴在虚拟会议室中讨论工作进展；午休时间，玩一玩《我的世界》《宝可梦GO》放松一下；下午，戴上头显跟进千里之外的项目进展；晚上，约上三五好友在虚拟房间里看一场演唱会……这种在物理世界和数字世界自由“穿越”的高效、低碳生活工作方式已经逐渐从“PPT”里走进现实中。

移动网络的速度越来越快、容量越来越大，在物理世界，万物互联和人人互联在得以实现的同时，还产生了海量数据，构成了庞大的数字世界。构建于物理世界之上的数字世界，催生了数字孪生、元宇宙、Web 3.0等新的产业形态。而无论哪一项业态都需要可靠、高速、低时延的技术，来支撑其与实体世界的连接。5G就是连接两个世界的桥梁。

让网络低时延高可靠

也许有人质疑，连接“数实世界”的桥梁一定是5G网络吗？的确，在随时随地访问网络方面，目前业界已经有多种无线连接技术，比如我们日常使用频繁的蓝牙、WiFi。但是，蓝牙连接的局限在于传输范围、速率和可靠性都比较低。当前版本WiFi提供的速率虽然不低，但会遇到网络拥堵的情况，尤其是当多台终端同时连接时，会导致很高的时延。尽管WiFi 7宣称将解决网络拥堵问题，但是，在传输范围和全球覆盖方面远不及蜂窝技术，并且它不能提供服务水平协议（SLA），也就意味着服务提供商与用户间或者服务提供商之间缺乏双方认可的协定，无法保障网络服务性能和可靠性。

5G网络的优势不限于高速率、大容量、低时延和高可靠性。在速率方面，中国信息通信研究院的数据显示，2022年第一季度，我国5G网络平均下行和上行接入速率分别为 334.98Mbps 和70.21Mbps。在时延方面，根据调度器、无线承载配置和无线条件的选择，5G时延可低至5~10毫秒。在可靠性方面，如今5G的可靠性可以达到99.99%，未来几年，可以达到小数点后5~6个9的可靠性。此外，5G的网络切片可以提供服务水平协议，这对于“数实世界”中诞生的企业级应用而言是必选项。

连接“数实世界”，5G已经整装待发，但不可否认，这一过程中还面临一些问题，如网络密度、频谱可用性、室内/室外网络容量增加以及广域网范围的移动宽带（MBB）、任务关键型通信（MCC）和XR服务的共存等问题。但相信，伴随技术的不断演进，这些问题都能迎刃而解。

让终端能耗低体验好

终端是现实世界与数字世界的“传送工具”。这些终端要把两个世界的信息准确地翻译、处理并快速传输给对方，同时，还要让用户使用起来足够轻便、佩戴起来更加舒适。而5G能够满足终端的高要求。

把虚拟世界的信息翻译给现实世界是通过VR、AR、MR等技术来实现的，这些知觉交互技术通常被统称为XR。在它们执行“翻译”操作的过程中，需要高性能、可靠而安全的网络连接，目的在于把控制任务和计算任务从终端侧转移到网络边缘。这些终端在“翻译”时需要尽量短的时间，也就意味着需要尽可能低的时延。借助5G网络，边缘服务器能够实时渲染图形，然后把数据回传到头戴设备上，为用户带来“仿佛开视频会议那样简单”的操作体验。

尽管连接“数实世界”的“完美终端”尚未诞生，但是在XR生态里已经催生出无界XR和云XR等前沿技术。这些多方访问边缘计算的技术帮助用户实现了更加沉浸式的体验，比如VR眼镜可以展示更为细致的内容，AR眼镜可以支持更复杂的“数实世界”的交互。值得注意的是，AR/VR设备与边缘云服务器的数据传输要在毫秒之间完成，可靠、安全而低时延的无线网络连接对于XR设备至关重要，而这正是5G网络的优势所在。

除了终端之间的高质量“对话”，终端和用户之间的高质量“对话”也是推进“数实世界”照进现实的关键。5G技术带来的不仅是网络传输速率的提升，还能支持低时延的高速连接，破解“数实世界”终端的诸多难题，推动终端形态和功能进一步优化。

眩晕感是头显设备面临的一大挑战，而这一问题能够在5G的帮助下得到解决。终端尤其是XR头显设备带来的眩晕感是因为时延太高，5G的低时延特性能有效减轻因画面延迟产生的眩晕感，大幅提升用户使用体验。根据GSMA（全球移动通信系统协会）的研究，XR设备弱交互（如广播）的时延要求只需 10~ 20秒，中度交互（如XR视频会议）需要200毫秒，而强交互（在线游戏或可交互的体育游戏）需要低于20毫秒。通过5G网络，用户眼球跟踪和手势识别等数据可以快速传输到5G基站，再通过5G核心网连接到边缘云，这一过程中5G连接时延是20毫秒。

体积大、能耗高是终端面临的另一大挑战。通过5G网络连接，再借助人工智能技术可以在终端和边缘云之间实现合理的算力分配，把重要的、对时延要求最高的渲染放在终端侧进行，把对算力需求大的大规模渲染放在云端执行。当实现了上述目标后，终端制造商可以把终端的体积做到最小，让终端好用又轻便。

运营商的机遇在哪里？

毫无疑问，在5G未来甚至是6G的助力下，“数实世界”将催生大量的新应用、新业态，作为网络基础设施建设和运营方，电信运营商的机遇在哪里？

为了避免“数实世界”的数据流遭遇拥堵，个人和企业用户需要更好的网络服务，这就是电信运营商的机遇。比如运营商可以收取专用网络切片的费用，或者收取基于位置服务的费用。

5G基础设施还将支撑行业和企业级应用。比如，虚拟空间里的商务会议、虚拟场馆里的体育赛事、虚拟电影院里的沉浸式观影等，就像在实体世界推进5G在垂直行业应用一样，运营商通过数字孪生，也能在数字世界推进行业类应用。

此外，对于运营商而言，基于5G的“数实世界”也能帮助其提高网络运营效率、提升服务质量。比如通信元宇宙将通信场景和通信系统进行仿真建模加以数字孪生，在时间和空间等多个维度上，实现网络数字化构建。运营商可以对体量庞大的底层数据精准实时获取，通过算法构成模型构建算法，搭建高真实性、可视化的数字孪生网络，增强用户体验，让业务触手可及。

事实上，我国运营商也在进行大胆探索。中国电信联合产业链打造“元宇宙产业能力基地”，以5GXR为技术底座，构筑同时具备技术能力、产品能力、解决方案能力和服务能力的集团级元宇宙能力生态平台，打造多个领域的产业元宇宙解决方案和示范性标杆项目。中国移动不久前与合作伙伴进行了业内首次基于5G切片的端边协同分离渲染无界XR技术演示，XR用户借助5G高速率、低时延的网络传输协同边缘云侧进行实时渲染，同时结合XR终端侧的本地优化渲染提供低时延沉浸式无界XR体验。中国联通推出了虚拟人“安未希”“伊依”及AI数字孪生虚拟人创作平台、元宇宙商业场景创作平台……在通往“数实世界”的路上，运营商不仅能提供高质量的5G网络，还有更多的创新可能。