中金：“身临其境”的互联网发展新阶段（四）

新技术：可触达性、可延展性、沉浸体验

从PC互联网到移动互联网，再到即将到来的元宇宙时代，信息的形态、交互的媒介、通信网络、计算存储网络等都与用户的需求一起螺旋上升。相比于移动互联网，元宇宙有两大内容和用户体验的升级：1）信息维度的升级——从二维平面视图升级为三维全景视界，信息层次更加丰富，信息的总量也将会呈现指数级增长；2）用户体验的沉浸感更强，人机交互更加自然，这对信息的低延时提出更高要求。我们认为，元宇宙时代的交互媒介、通信网络、计算和存储均将进行新一轮的升级以满足消费者需求。

图表7：元宇宙底层技术正在逐步完善

资料来源：商汤智能产业研究院，中金公司研究部

为实现元宇宙的沉浸感、可进入性、可触达性、可延展性，在物理世界与虚拟世界的跨越和交互中，现实世界中的基础设施、虚拟世界的生态系统以及现实与虚拟世界的交互系统尤为重要。

图表8：元宇宙的三层技术基础

资料来源：Duan, Haihan, Jiaye Li, Sizheng Fan, Zhonghao Lin, Xiao Wu, and Wei Cai. 2021. “Metaverse for Social Good: A University Campus Prototype.” In Proceedings of the 29th ACM International Conference on Multimedia, 153–61.，腾讯研究院，中金公司研究部

基础设施的可触达性：边缘计算和音视频技术

传统的通信技术、云计算方式和音视频技术面对高并发、强互动的元宇宙环境时显得捉襟见肘，其带来的最明显的问题便是延迟。延迟是指数据在其源头和目的地之间传输所需的时间，一般以毫秒计算。对于观看视频来说，用户对于延迟的接受程度更高，根据知名早期风险投资人Matthew Ball，当声音提前播放超过45毫秒，或者延后播放超过125毫秒[1]（总共170毫秒的无感知阈值），用户能感受到音画不同步；但用户表示可接受的阈值实际上更宽，声音可以快90毫秒或慢185毫秒（总共275毫秒的可接受阈值）。对于游戏来说，低延时网络解决方案提供商Subspace发现，平均每增加10毫秒的延迟，玩家每周的游戏时长就会减少6%，这对网络质量有很高的要求。而对于XR来说，延迟又称运动到成像时延（Motion-to-photon latency），指从用户头部移动开始，头显的光学信号映射到人眼的全部等待时间，延迟较大不单会影响玩家的沉浸式体验，甚至会造成眩晕等生理不适。通常情况下当绝对延迟控制在 20毫秒以内时，人不会感到头晕恶心。2018年芬兰奥卢大学无线通讯中心与Nokia贝尔实验室等合作研究发现，虚拟世界的交互需要通过超高数据速率与低延时实现，延迟率需小于10毫秒才能达到理想值。根据Dell的研究，其目标为不高于5毫秒的延迟。

另外元宇宙的一大特性是交互性，体现为数据在用户之间的来回传输。随着越来越多的用户加入，传输的数据量和相关的技术复杂度会大大提高。以音视频传输为例，不同阶段都会产生延迟，可以分为设备端、设备端与服务器、服务器间三类，在实际环境中，边缘节点的部署、主干网络拥塞、弱网环境、设备性能、系统性能等都会造成影响。

图表9：延时的分类

资料来源：CSDN，中金公司研究部

降低延迟有提升网络性能、布局边缘云以及优化音视频技术等解决方案。5G网络凭借高频率、大带宽、广连接会显著改善稳定性和延迟率。然而，距离会影响5G的延迟率表现，云端离终端过远会增加反应延迟率，在5G网络的基础上可以搭配边缘计算技术和音视频处理技术，向边缘侧转移处理源站压力和带宽压力，进行复杂计算、快速响应，降低成本和网络拥堵；实时视频或语音互动技术保证用户之间能够以毫秒级延迟可靠地多向传输大量数据。

图表10：不同XR沉浸度所需带宽和延迟参数要求

注：FOV指(Field of view)视场角；PDD指(Pixels per degree)角分辨率

资料来源：Dell technologies，中金公司研究部

云边端协同的低延时高性能架构

边缘云解决延时、并发和成本的问题。公有云服务商纷纷探索云的更多部署模式和应用场景，以应对市场的复杂性和多样性。传统云计算将海量数据传输到中心云从而推高了网络带宽成本，且由于高延时会导致效率低下。而边缘计算颠覆了原有的计算范式，1）在靠近用户、靠近数据的地方提供计算和存储能力，在更靠近数据产生和使用侧的边缘云进行处理，能够满足实时或近实时的数据分析和处理需求；为边缘云赋予智能化的能力，可以缓解中心云的计算负载，实现自动反馈、智能决策。2）集中式云计算模式下终端设备产生的数据都需要回传到云端，远距离的数据传输消耗的成本高，但未经处理的原始数据中多是无用信息，容易造成带宽容量的浪费。就近在边缘云进行数据的预处理可以避免大规模流量对骨干网络的冲击，同时大幅降低数据的传输成本。

图表11：边缘算力

资料来源：阿里巴巴2021云栖大会，中金公司研究部

根据艾瑞咨询测算，2020年中国边缘云计算市场规模为91亿元，其中区域、现场、IoT三类边缘云市场规模分别达到37亿元、38亿元及16亿元；预计到2025年整体边缘云规模将以44.0%的CAGR增长至550亿元。

图像与音频是信息交互的核心媒介

处于虚拟世界中，虚拟身份相互间的交互，需要实时语音、图像和视频的传输来实现。RTC（Real-Time Communication，实时通讯）提供高并发、低延时、高清流畅、安全可靠的全场景、全互动、全实时的音视频服务，从功能流程上说，包含了采集、编码、前后处理、传输、解码、缓冲、渲染等诸多环节。元宇宙的音视频技术的要求包括：1）实时性：实时、稳定的音视频交流是刚需。2）清晰度：高保真度、清晰的视频传输。3）空间感：空间音频“为事物加上高度”，带来身临其境的沉浸感。根据腾讯研究院的预估，除了5G技术的应用可以大幅降低延时外，编解码技术提升和边缘计算突破助力实现云端计算体验持续提升，其中边缘计算能够优化延时95%，编解码技术能够优化延时66%。

图表12：编解码技术提升和边缘计算突破助力实现云端计算体验持续提升

资料来源：腾讯研究院，中金公司研究部

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