11.0K 6G沉浸式通信场景需求与关键技术研究白皮书

目录 1引言............................................................................................................................32应用场景和需求........................................................................................................42.1应用场景.............................................................................................................42.2需求.....................................................................................................................83相关标准化和产业化进展......................................................................................133.1国际标准化进展...............................................................................................133.2国内标准化进展...............................................................................................233.3国内政策...........................................................................................................253.4国外政策...........................................................................................................273.5产业化进展和发展趋势...................................................................................284关键技术..................................................................................................................354.1沉浸式终端相关技术.......................................................................................354.2媒体处理技术...................................................................................................424.3编解码技术.......................................................................................................504.4业务保障和网络传输技术...............................................................................595总结和展望..............................................................................................................67参考文献......................................................................................................................69缩略语..........................................................................................................................71白皮书贡献人员..........................................................................................................75 1引言 沉浸式通信作为6G的重要应用场景之一，正逐渐成为科技和产业革命的发展机遇。它集成了扩展现实（XR）、全息技术和感官互联技术，将彻底改变人们的工作、娱乐和交流方式。随着5G-A技术的成熟，通信业务正向着高沉浸、强交互、多维多模态的方向演进，进一步实现人与人、人与物的三维动态感知与交互。沉浸式包括沉浸式XR、全息通信、感官互联三大应用场景，具有强交互、高沉浸、智能化的特点。 VR/AR已经通过5G网络应用于行业应用（ToB）和个人消费应用（ToC）的诸多领域，包括工业制造、影视、直播、游戏、社交等。例如在杭州亚运会期间，中国移动打造了VR电竞、VR赛事直播、裸眼3D看亚运等新业务，实现了多用户多业务并发场景下20ms业务帧级无线传输时延以及125Mbit/s帧级保障速率。可以看到5G沉浸式多媒体业务已经可以满足一部分应用场景需求。随着RedCap、无源物联、通感一体、AI、边缘计算、云计算等技术的发展和完善，无线传感、视频监控、可穿戴设备的高速规模化应用，沉浸式多媒体业务基于未来6G网络的更高性能，将得到更好的发展，满足用户对于更加自然、直观和沉浸式交互体验的需求。 6G沉浸式通信将支持多维多模态协同控制、QoS智能感知、高效编解码技术、渲染呈现技术以及多种类型终端等，同时也将满足端到端毫秒级时延、Tbps级带宽、超高可靠性等需求。 白皮书从沉浸式应用场景及需求、标准化情况、产业发展现状以及关键技术对6G沉浸式业务进行分析研究，希望能够为业界开展6G沉浸式业务研究提供参考。 2应用场景和需求 2.1应用场景 沉浸式通信是指利用人的感官和认知，通过技术手段为用户营造身临其境的感受，从而提供一系列高逼真度体验的业务。高逼真度体验可基于各类多媒体技术的结合实现，如感知信息获取、媒体处理、媒体传输、媒体同步和媒体呈现。 面向2030及未来，社会发展将会逐步进入到数字智能化时代，6G沉浸式通信将在5GeMBB场景基础上不断的拓展深化，具体表现在真实场景的体验感、更清晰流畅的内容显示、多通道交互等，通过真实与虚拟三维建模影像相互交融，给人带来不一样的视觉和感官体验。 6G沉浸式通信围绕以人为中心的发展理念，高效能的融合通信、感知、计算等能力支持各类的智能化服务，满足以人为中心、以场景为单位，为用户提供更及时、更精确的持续性体验服务。沉浸式通信场景具备虚实相应、时空跨越、情景重现、实时传递、多重维度、智能体验、体感交互等特征。 6G沉浸式通信主要包括沉浸式XR、全息通信、远程多感官互联、智能移动机器人和社交互联网等典型应用场景。 在沉浸式场景中信息以高实时和多维度进行传播，6G沉浸式通信应用场景需要超大的带宽、超高的数据速率和超高的可靠性来保证用户在虚拟现实环境中的交互和沟通。为此，6G技术将在速率、容量、交互、算力、感知、安全和时延等方面进行全面优化，为沉浸式体验提供更加稳定、低时延、高效的通信环境。 2.1.1沉浸式XR VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、MR（混合现实）等技术的集合统称为扩展现实XR。沉浸式扩展现实XR通过数字化手段来增强用户感官体验和实现人机交互，可通过有限的传感器连接实现从现实世界到完全沉浸式的虚拟世界，利用多种交互技术的集成和融合，为用户提供沉浸式体验和真实感受。在虚拟环境中，用户可以利用XR设备构建虚拟人物形象。因此，XR技术是连接元宇宙最好的桥梁，也是实现元宇宙的主要技术之一，可以把它理解为是人类进入元宇宙的入口。 业界已经开始沉浸式扩展现实（XR）交互方式的探索，相关技术已被应用到各个垂直应用领域中，沉浸式XR技术向着裸眼3D、宽带实时交互、沉浸式体验、超高清视频等方 向发展，业务场景逐步扩展到智能工厂、智慧城市、医疗健康、数据中心等领域。沉浸式扩展现实（XR）有可能改善人们沟通、互动和获取信息的方式，使用户能够享受更加身临其境和个性化的用户体验，实现远程控制、实时虚拟现实等新应用，改变人们沟通协作的方式。例如，沉浸式扩展现实（XR）可以实现影视、广播、直播娱乐制作，使虚拟演播和虚拟制作成为行业主流；实现虚拟会议、互动营销、远程协作、虚拟报告会和产品发布会等模式，为用户提供真实的环境和大规模的多人互动与沉浸式感官体验。 以下是几个沉浸式XR技术的典型用例： 1、钢铁 在AR设备检维修方面，钢铁行业的检维修需要工程师对各生产设备的结构和功能非常熟悉。基于AR技术可辅助钢铁行业检维修工程师更高效地进行点检、维护和维修工作。在需要专家远程接入时，6G网络可为专家提供低时延高可靠的沉浸式体验，指导现场工程师高效解决问题。 在VR模拟教学实训方面，钢铁冶炼操作处于高温高压危险环境，VR模拟教学实训借助6G网络，脱离实际场域，深入三维仿真冶金现场，还原冶炼全程，辅助学员掌握操作与安全规程，降低设备故障磨损，延长使用年限。 2、汽车 在VR设计生产方面，为应对消费者个性化需求增长以及产品生命周期缩短的挑战，汽车制造企业将6G与虚拟现实技术应用于工业设计和生产。设计者用虚拟现实头盔展示汽车细节，减少失误和资源浪费。3D投影与手势控制应用于虚拟装配线校检，提高装配准确性，优化生产流程，提升效率。 在AR辅助装配方面，6G与AR技术实现实时辅助装配、防错防漏及新员工指导。操作人员佩戴AR眼镜采集数据，接收专家指导，提升装配准确性与效率，智能化防错系统避免错误，同时为新员工提供规范、标准化的操作指导。 3、娱乐 XR游戏能够为玩家提供一个高度逼真的虚拟世界，让他们在其中进行冒险、竞技和社交。这种沉浸式的游戏体验，依托6G高速率、大带宽及低时延的网络性能，不仅让玩家感到身临其境，还极大地丰富了他们的娱乐生活。此外，XR技术还可以应用于虚拟演唱会、体育赛事等娱乐活动中，为观众带来前所未有的观看体验。 4、教育 在教育领域，沉浸式XR结合6G网络，为学生提供了一个全新的学习途径。通过创建虚拟的学习环境，学生可以在其中进行探索、实验和互动，从而更深入地理解复杂的概念和历史事件。例如，在历史课上，学生可以通过XR技术“穿越”到古代，亲身体验历史事件，感受不同文化的魅力。这种教学方式不仅提高了学生的学习兴趣，还增强了他们的记忆和理解能力。 沉浸式扩展现实（XR）对于网络带宽、容量、高数据速率、精确定位、流量密度、算力和感知的空间映射、端到端低延迟和边缘云的处理提出了更高的要求。当前，5G网络仍是按照传统网络建设，不具备为智能体之间的信息传递和交互，无法为网络环境提供超大容量、超高数据速率、超低时延的数据与反馈信息的可靠传输。6G将提供更快的数据传输速率、更低的延迟和更高的可靠性，为高速的数据传输和实时数据采集提供更加快速的数据响应和更高质量的虚拟现实体验。6G系统将通过异构网络融合技术，内生支持实时业务及通信的技术将不同类型、不同频段、不