通信架構(gòu)實驗室主要是致力于無線通信基礎(chǔ)架構(gòu)的研究，我們主要是采用通信和計算結(jié)合的方式打造高效的端到端的通信系統(tǒng)，提升用戶體驗。今天我給大家介紹的主題主要是匯報我們 5G 和 VR 結(jié)合的工作——“通信和計算融合，引領(lǐng)VR未來”。

主要介紹三個部分：

第一，5G 主要面對的數(shù)據(jù)洪流，從架構(gòu)上怎么支持 5G 的數(shù)據(jù)洪流。

第二，介紹研究院對于遠程沉浸式互動的愿景。

第三，通信與計算融合解決移動 VR 關(guān)鍵問題。

我們研究工作的重點主要是通信和計算融合的方式，為什么需要通信和計算融合呢？大家如果從互聯(lián)網(wǎng)廠商的角度可能認為通信系統(tǒng)基本上對我來說是透明的，我不需要知道你通信到底做了哪些事情，只需要把信息從一端傳到另一端就可以，為什么通信和計算要結(jié)合起來，有什么好處？

5G 如何應(yīng)對龐大的數(shù)據(jù)流

主要的出發(fā)點是數(shù)據(jù)，怎么處理數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，特別是 5G 將來所要面對的數(shù)據(jù)洪流。大家肯定都是對摩爾定律非常熟悉，宋院長（英特爾中國研究院院長宋繼強）也介紹摩爾定律如何實現(xiàn)每18個月我們芯片的能力翻一番。

今天圍繞的主題是VR和5G，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)的最主要的傳輸內(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)是達不到這個要求，你需要16K到24K超級高清的VR。不壓縮的話，容量會達到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。

我們主要研究系統(tǒng)架構(gòu)，在5G系統(tǒng)架構(gòu)里面怎么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蟆?/p>

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的后半期我們已經(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。我們加入邊緣計算，可以對很多邊緣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進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行處理。它有兩點非常明顯的好處，第一是時延非常低，滿足物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。第二是減少核心網(wǎng)的帶寬。雖然我們的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。

在5G和下一代會是什么樣？會發(fā)生什么呢？在第三階段的時候，我們認為它的計算能力會進一步的下移到智能終端。比如，車或者手機實際上就是一個智能終端，家里的傳感器和路上的傳感器很多都可以連到智能終端上，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。

沉浸式互動的未來

還有社交的功能，大家回家都非常少，在外地工作的時候，有了我們這個系統(tǒng)可以瞬間轉(zhuǎn)移到你的家里，和你的父母進行聊天，好像你真的回到家里身臨其境一樣，這是我們設(shè)想的遠程沉浸式互動的未來。我們用什么樣的技術(shù)實現(xiàn)呢？下面跟大家介紹一下。

VR最主要的肯定是要做內(nèi)容，我們剛才也說目前的VR內(nèi)容2K、4K，它的清晰度還差得很遠，我們怎么樣產(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3D VR視頻生成是非常復雜的，制作難度也大。

所以，我們英特爾中國研究院研究的目標聚焦兩點：

第一，3D VR視頻能實時合成，能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的內(nèi)容。

第二，怎么實時產(chǎn)生內(nèi)容滿足我們對遠程沉浸式未來的要求。

我們的設(shè)備大家可以看到它有非常多的攝像頭，有17個，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。

3D VR的合成算法非常復雜，特別是產(chǎn)生一個沒有瑕疵的3D視頻，你要消除它的鬼影效應(yīng)，消除拼接的瑕疵，采用非常復雜的光流算法，即使是目前最強大的服務(wù)器和最強大的臺式機也很難完成實時性的功能。

我們開發(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，在這里可以插入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)精準的同步，從處理的角度實現(xiàn)精準的同步，這個平臺也可以支持。通過我們算法的研究，通過實時處理的加強，希望我們能夠真正的達到產(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。

我們有了內(nèi)容之后，下一個面臨的問題是怎么樣把這些內(nèi)容傳輸?shù)娇蛻舳恕偛耪f了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)，有核心網(wǎng)，有骨干網(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，最好的效果只能達到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。我們提出一種方法——邊緣計算，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達到實時傳輸?shù)囊?，解決從顯示到頭顯的要求，解決從帶寬到時延的要求。

首先，我們生成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。通過這種方法我們能夠打造一個高效的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蠓浅８?。一個視頻如果離得很遠，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出來，這時候會感覺到特別的不舒服。

這是我們錄的兩段視頻，左邊是英特爾的移動VR系統(tǒng)，右邊是第三方的系統(tǒng)。可以看到左邊的系統(tǒng)是我們用手機拍攝下來的，是非常流暢，但是右邊因為是完全靠這種PC的功能，手機端的功能比較弱，會顯得非?？D。

還有另外一點最重要的，也是做研究經(jīng)常容易忽略的一件事情，你的應(yīng)用在哪里來。如果我們做了一個VR系統(tǒng)，所有的應(yīng)用要重新寫，所有的內(nèi)容要重新生成，那是沒有辦法建立起一個生態(tài)系統(tǒng)的。

我們做的事情就是怎么把我們的移動VR移植到PC端、邊緣服務(wù)器端和主流的平臺上，我們開發(fā)了VR無線適配，可以無縫的接到Steam平臺，Steam運行的游戲和內(nèi)容就可以在移動VR上播放和運行。我們把顯示內(nèi)容從PC或者邊緣服務(wù)器顯示到移動VR端，同時移動VR端的感知信息，比如傳感器的信息會發(fā)給Steam平臺，能夠?qū)⒁粋€PC VR的體驗和基于云計算VR的體驗帶到真正的移動VR端。

最后總結(jié)一下，我們通信架構(gòu)實驗室主要是在5G和VR結(jié)合方面的研究，通過通信和計算融合的方式打造一個高效的通信和計算系統(tǒng)，能夠?qū)斫鉀Q一些移動VR端的關(guān)鍵問題，通往我們所設(shè)想的遠程沉浸式互動的未來。