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未来已来,元宇宙开启新世界

作者:未来科技元宇宙

关于“元宇宙”话题,华为近来经常收到运营商客户的交流诉求。为此,我们从运营商业务视角,进行相应的专题研究,为运营商未来业务规划和网络演进提供参考。

文/李浩旻 网络架构转型首席专家

蒋少林 网络架构转型专家

王辉 网络架构转型专家

一、元宇宙初开

2021 年,元宇宙风靡全球。

2021 年 4 月,字节跳动斥资1亿元投资了元宇宙概念公司代码乾坤。

2021 年 10 月,扎克伯格在 Facebook Connect 大会上宣布,将 Facebook 改名为“META”,未来公司业务将以元宇宙为先。

2021 年 11 月,微软董事长、CEO 萨提亚·纳德拉宣布,微软将在 2022 年发布 Mesh for Teams 虚拟平台并构建“虚拟地球”,让虚拟嵌入现实。

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缘何产业界会如此热捧元宇宙?

元宇宙或将从体验、功能, 直至内容生产等各方面重新定义下一代互联网, 从而深刻影响 ICT 产业发展。

未来已来,元宇宙开启新世界

图1 元宇宙或将定义下一代互联网

据 Gartner 预测,到 2026 年,25%的人每天将至少花1小时在元宇宙中工作、购物、学习、社交或娱乐。全球 30%的企业机构将拥有元宇宙的产品和服务,通过从数字业务转向元宇宙业务,企业能够以全新方式扩大和加强他们的业务模式,改善人员工作方式。据彭博资讯分析,到 2024 年,元宇宙相关的市场空间将达到 8000 亿美元。普华永道预计,元宇宙在 2030 年的市场空间将达到 15000 亿美元。

至今为止,对“元宇宙”的定义仍是千人千面。但笔者认为,元宇宙至少应具备以下特征:

第一,元宇宙必须去中心化。元宇宙绝对不能只有一个中心,只有去中心化的清结算平台和价值传递机制,才能保障价值归属与流转,实现元宇宙系统运行的稳定、高效和透明。要做到这些,须有一个接入元宇宙开源的共享协议,帮助元宇宙去中心化运行。

第二,元宇宙必须能够永远存在。元宇宙中的用户可以更替,玩法可以变化,但唯一不能变的就是这个世界本身,它必须永远存在,绝不能因为某个公司的破产而受影响。

第三,元宇宙必须能与现实世界相连。元宇宙让虚拟的世界更真实,真实的世界更富虚拟体验,元宇宙的基础体验连接现实和虚拟世界,作为现实世界的扩展和延伸,极大丰富了现实世界的边界。

第四,元宇宙必须具备底层操作系统级别的开放架构和能力。若元宇宙只是一个依附于其他系统的应用程序,它可以被安装,也可以被卸载;只有作为操作系统级别的程序,才能创造出新生态,才具有成为元宇宙的潜力。

第五,元宇宙必须要遵循一套相同的开放的底层协议,以实现数据的互通。无论是哪家公司开发的元宇宙应用,都必须基于这套底层协议,以确保用户数据不损失。每个应用程序都是可以与元宇宙连接的独立小世界,元宇宙通过本身的开放接口,帮助小世界们互相沟通。

第六,元宇宙将实现交互模式的变革,并引领一个全新的互联网时代。基于手势、语言和脑机接口等全新的交互技术,二维交互模式正在向多维交互模式延伸。而这种新的交互模式和其所带来的全新沉浸式体验,必将引领一个全新的互联网时代。

第七,元宇宙的内容创作一定是基于 UGC 无门槛的高效创作。元宇宙内容创作需要低门槛,才能吸纳更多用户参与,进而打破 PGC 的垄断,让全民参与其中,实现广泛的用户基础和业务全面爆发。而实现这些的前提,是要实现全 AI 自动化内容创作。

第八,元宇宙对内部将实现效率的革命性提升,对外部实现千行百业的线上虚拟化。元宇宙里面丰富的生产要素、充足的生产力以及大幅提高的消费频率,使边际成本接近于零。“低边际成本+高边际收益”使社会生产效率得到巨大提升,实现帕累托最优。

也正因为元宇宙具备以上特征,才被众多科技界大佬奉为下一代互联网的门票,吸引了全球运营商主动拥抱元宇宙。

二、元宇宙大猜想:对 ICT 基础设施的诉求

虽然我们还不确定未来元宇宙究竟是什么样子,但我们仍能对元宇宙展开想象。

元宇宙运行需具备大规模用户持续在线、沉浸感、高仿真、高效内容生产、去中心化信息存储和认证等能力。而支撑这些能力的关键技术,有网络及运算技术、仿真交互技术、人工智能、创作/互动平台以及区块链等。未来,元宇宙会对 ICT 基础设施提出哪些新要求呢? 我们不妨做一些大胆的猜想。

1. 对网络技术需求:强交互 Interact+高码流视频推动网络时延及带宽的大幅提升

为满足更高阶的元宇宙体验诉求,每个人可能有多个终端(元宇宙头显、手套、衣服等)需要高速、低时延地接入到元宇宙世界,以实现真正的沉浸式体验。与此同时,强交互将对网络低时延低抖动的需求大幅提升。根据这些信息推断,元宇宙对未来网络的需求呈现四个新的变化趋势。

第一,室内(家庭、办公室)将成为元宇宙应用的主要场所, 50G PON/200G PON/毫米波 FWA 或将加速,相比产业预期提前 2~3 年到来。可以想象,初期的元宇宙应用,需要人们带上头显等终端设备,这意味元宇宙应用的场景主要发生在封闭环境,如家庭,办公室等场所。而一个支持 16K 6DOF 120 帧的 VR 其码率为 0.8~1Gbps,所对应网络带宽需求为 1.6~2Gbps,这将对家宽的入户带宽需求带来极大提升。试想若一个家庭有几个人同时使用元宇宙,比如孩子使用元宇宙进行学习和游戏,父母使用元宇宙在家里办公,要同时保证大家的体验,家庭的带宽需要达到 10Gbps 以上。基于该业务需求模型,我们预测随着高沉浸式元宇宙应用的爆发,50G PON/200G PON/毫米波 FWA 将加速到来,至少相比产业预期会提前 2~3 年。

第二,从客厅到房间,不只是大 House,未来,即使是一室一厅,FTTR 也会流行,元宇宙应用会在家庭的每个角落得到一致体验。随着元宇宙应用的普及,用户将不仅满足于在客厅享受高沉浸式元宇宙应用。更高的带宽需要更多的频谱资源,而更高频点的 WIFI 信号在穿墙损耗上更大,即使是一室一厅,仅客厅的热点覆盖无法保证全屋信号质量可满足元宇宙应用的需求,所以未来FTTR 必然会成为主流趋势。

第三,为实现视觉极致全真体验+感官强交互业务体验,除去应用自身的计算时间,网络时延将低至 10ms 以下,驱动光网络 3D MESH 化组网,并下沉基站/CO。 全沉浸式多感官的体验协同,特别是业务的强交互体验, 要极低时延,才能保证人看到的和实际感触的同步。在元宇宙应用场景中,如果我们已经触碰到了某个物体,但视觉上看到的还没有接触到,不仅体验糟糕,甚至可能引发操作事故。以 XR 系统实现用户和环境的语音、手势、眼球交互等复杂业务为例,基于云化 XR 的总时延至少低于 10ms,这就要求端到端网络的时延必须控制在 10ms 以内,而要做到端到端稳定和极低总时延,就必须要求光网络 3D MESH 化组网并下沉到基站/CO,保证元宇宙应用对时延的整体要求。

第四,网络实现融合通信感知,包括位置、位移、震动,将与终端、传感器协同实现更好的融合通信感知服务,帮助运营商重回价值中心。随着 5G/5.5G 在协议标准上对网络的融合感知能力不断增强和演进,未来网络将通过本身及与终端、传感器的协同,提升定位、位移、震动等精准的实时感知能力,更好支撑元宇宙和物理世界高度协作的场景应用。而实时融合通信感知能力将成为运营商网络的独特优势,帮助运营商创造新增长,重回价值中心。

未来已来,元宇宙开启新世界

图2 元宇宙对电信网络的通感技术提出新挑战

2. 对算力技术需求:去中心化+高体验要求推动边缘业务大爆发

云服务是算力承载的最佳方式。元宇宙海量实时数据所需的处理、分析、渲染,必然将在云端进行,以最大程度减少对终端硬件的功耗。据《智能世界 2030 报告》分析,到 2030 年,全球通用计算算力,将达到 3.3 ZFLOPS,增长 10 倍;AI 算力将超过 105 ZFLOPS,增长 500 倍,其中元宇宙算力需求增长是最主要驱动力之一。

无边缘不Meta, 边缘是实现元宇宙沉浸式体验的关键。元宇宙的大规模应用,将带来数据更大规模爆发,集中式的数据处理分析,很难满足业务需求,还会造成网络局部拥塞,所以元宇宙业务在边缘完成处理成为必然趋势。边缘云提供的 RTC(实时音视频)、云渲染、虚拟空间和 AI/IOT 等服务,是支撑元宇宙的关键。据权威机构预测,到 2025 年 75%的数据会产生在边缘。边缘算力规模预计会达到中心算力的3 倍,这将极大推动边缘基础设施的发展。

而运营商网络和基础设施资源天然是分布式的,如果要部署边缘计算设备,大多数场景只需在现有基础设施资源上进行叠加即可,周期和成本大幅降低。所以在边缘侧,运营商更具备优势,边缘 DC 和网络将成为运营商有力的竞争武器,抓住边缘计算和边缘网络的机会,运营商将迎来新一波红利。

3. 对存力技术需求:将带来存储需求的井喷

数据是数字经济的生产要素,到 2030 年人类将进入 YB 数据时代,算力与数据循环增强,海量数据处理、分析需要海量存储来支撑。

元宇宙带来的视频、图像、交易、数字孪生等数据量将远超现有任何应用。当前,以一名百万粉丝大 V 为例,其 V-blog产生的数据, 包括直接产生或转发转载的图文、音视频等, 需要约 300TB 的互联网存储。未来元宇宙将使去中心化将成为准则,每个人都有可能成为大 V,甚至是高阶大 V。据预测,元宇宙一个等量高阶大 V 需要的存储大概在 1EB 左右, 这是什么概念? 元宇宙中一个人,即一个联接将产生 1EB=1024PB的数据量,这是海量的存储需求。 而全球有 80 亿人, 将可能产生 80 亿个元宇宙联接的空间,这是何等的数据量!

元宇宙永久存在的特征,要求持续产生并永久存储数据,这必然驱动 IT 存储未来 10 年指数级增长。

未来已来,元宇宙开启新世界

图3 元宇宙对未来的存力将带来井喷需求

4. 对终端技术需求:推动多种形态终端出现和发展

受制于当前有限的内容和硬件技术水平,目前元宇宙相关的终端产品形态主要以 XR 的形式出现,远未实现理想的沉浸式体验和多维交互的要求。要实现沉浸式体验和多维交互,元宇宙的终端需要满足更多要求。

通过带上头盔进入元宇宙只是过渡方式,未来通过这种操作来进入元宇宙肯定是难以接受的。轻巧舒适,对于可穿戴元宇宙终端设备至关重要。未来,要么把虚拟现实眼镜做得比手机更轻巧,然后淘汰手机;要么接受虚拟现实眼镜与手机、智能手表等设备共存。

在元宇宙的初期阶段,能够实现沉浸式体验的应用可能不会很多,所以与现存终端设备及应用程序兼容尤为关键。 而随着元宇宙发展到更高阶段,多维交互被普及,终端的形态将不仅局限于头显设备,而拓展为可穿戴的各种设备。比如通过元宇宙的手套,让人获得深度沉浸的触感和操控;元宇宙的衣服,会带来和现实中所感受到的细节感官体验……未来元宇宙的终端形态将是多元的,比如元宇宙的眼镜、手套、衣服和鞋子等,在这些元宇宙终端加持下,人们将拥有更趋于真实感官获得的沉浸式体验。

想象无边界,元宇宙亦无尽头。未来,要使元宇宙充分发挥其以虚促实的功能,离不开关键技术的支撑。而ICT技术持续演进,则会帮助大胆想象插上翅膀,让理想变成现实。当大胆猜想与技术演进相结合,或许能为全球运营商提供更多思路,为运营商未来业务规划和网络演进提供有益参考。