Ecosystem Co-creation Director at Ericsson
VP Emerging Technologies
Director of Innovation Engagements at D-15 Labs at Ericsson’s Technology Office Silicon Valley
Director Strategy Execution at Ericsson Group Function Technology
Ecosystem Co-creation Director at Ericsson
VP Emerging Technologies
Director of Innovation Engagements at D-15 Labs at Ericsson’s Technology Office Silicon Valley
Director Strategy Execution at Ericsson Group Function Technology
Ecosystem Co-creation Director at Ericsson
VP Emerging Technologies
Director of Innovation Engagements at D-15 Labs at Ericsson’s Technology Office Silicon Valley
Director Strategy Execution at Ericsson Group Function Technology
或许你已经接触过元宇宙了！《我的世界》，玩过了吗？或者《堡垒之夜》？还有Pokémon Go以及Roblox？正在阅读本博客的硬核元宇宙拥趸想必经常光顾Decentraland，甚至还有可能办过自己的NFT艺术展。
第一段就出现了这么多新名词，是否有点眼花缭乱？让我们步步深入，了解这些新词背后的含义。最重要的是了解它们如何与另外一项新兴技术——“5G技术”相融合。实际上，我们认为5G是元宇宙及其设备和应用开发者生态的关键使能因素。
什么是元宇宙？
元宇宙这个词诞生于尼尔·斯蒂芬森（Neal Stephenson）1992年出版的科幻小说《雪崩》。这个词几十年来都未曾引人重视，直到脸书公司宣布他们要大力发展以VR为驱动的元宇宙虚拟现实。价值上万亿美元的脸书母公司甚至为此改名为Meta。此后，互联网圈、设备生产商和通信运营商都兴奋了起来。
图1:元宇宙生态系统的非详尽快照，包括设备oem、连接提供商、云基础设施和平台提供商、元宇宙平台和内容提供商。
元宇宙的概念当然不只归属于Meta公司。对于不同的人，元宇宙有不同的意义。我们在此提及元宇宙的几种正式定义，但更重要的是，我们要去关注这些定义背后蕴含的3个关键要素。
首先，也是最重要的一点，元宇宙有社交要素。它不只是一个虚拟空间，人们可以在上面消磨时间（花费金钱），享受独处的安逸，或是和一些朋友欢畅共处。更高级的是，元宇宙意图在虚拟世界中打造人类社会中独特的社交机制。在这个虚拟世界中，你和/或你的虚拟形象可以与其他人交互，包括眼神沟通、肢体沟通，甚至还可以握手和拥抱。
其次，元宇宙有很强的虚拟叙事性。对一些人来说，元宇宙是纯粹的虚拟世界，我们可以使用VR眼镜进入那个世界游览。举一个例子，《堡垒之夜》就可以使用VR眼镜进行游玩。而对于另一些人来说，元宇宙在现实世界也有重要的表现——把数字内容通过增强现实或更具交互能力的混合现实技术交叠到现实世界中。例如Pokémon Go，就可以通过手机或AR眼镜进行游戏。无论如何，随着虚拟内容的不断增加，我们的体验以及社交方式都在得到增强。我们访问虚拟世界，得到触觉反馈，都离不开这些3D扩展现实设备，以及作为过渡的、使用WebXR技术的2D屏幕。
其三，元宇宙得到了新技术的加持，例如Web 3.0、区块链、非同质化代币（NFT）、5G、数字孪生、人工智能和XR设备……诚然，没有这些技术，元宇宙也能存在，但是要想升级和扩展，那就非常困难了。下文将给出更多示例，不过我们先深入探讨一下元宇宙的组成要件。
本文作者的虚拟形象（从左上到右下）：Meral Shirazipour、Mischa Dohler、 Yashar Nezami 和Eric Blomquist.
元宇宙和正在兴起的Web 3.0
我们先来深入探究一个概念：Web 3.0。它经常出现在有关元宇宙的讨论之中。这个词已经被用得过于频繁了，实际上，它是指利用区块链技术发展起来的新型去中心化网络。
它的重要性体现在哪儿？在于所有权。当前的互联网应用（如社交媒体平台）都是集中拥有的。无论是金钱交易、代码更新还是关停决策，都绕不开它的拥有者（应用开发公司）。
而Web 3.0是去中心化的，所有权也是分散的——这要归功于区块链的去中心化属性。这种新方式对运营效率和能源效率提出了巨大挑战，但是为新型互联网结构及其经济体系提供了新的机会，让用户成为了网络的中心。它还能为应用提供互操作性，就像IP能为网络和设备提供互操作性一样。这一点将在下文解释。
去中心化的Web 3.0如同曾经的中心化的Web 2.0正在快速发展。与此同时，各类软件也在快速发展。例如Filecoin或IFPS（相当于Dropbox）；Brave（相当于Chrome）；Metamask（相当于Paypal）；DTube（相当于YouTube）等等。Web 2.0应用是由Windows或macOS等操作系统驱动的，而Web 3.0应用则是由去中心化操作系统驱动的，例如以太坊（Ethereum）等。
Web 3.0操作系统也被称作基础设施层。支持分布式应用，或称dApp。以太坊（Ethereum）是最流行的Web 3.0操作系统，但并不是唯一，其他区块链技术还包括Solana、Polygon、Tron、Cardano和EOS。
这些基础设施区块链支持一种或多种有价代币（value token）。例如，比特币区块链仅支持一种有价代币，即比特币。而以太坊支持多种有价代币，每种代币自成生态。在以太坊上使用的与元宇宙有关的有价代币有SAND、MANA、AXS和GALA。使用这些代币，就可以在虚拟世界进行交易。这一层通常被称为代币层。
再到元宇宙。我们也可以使用这些代币交易固定资产或动态资产，因此这层也被称为资产层。例如在元宇宙平台Decentraland，你可以使用MANA购买、出售或租借土地。你还可以把从OpenSea平台购买的数字艺术品放到你在Decentraland的土地上。之所以能这样做，是因为Decentraland和Opensea是互通的，它们都运行在以太坊操作系统上。
把上述Web 3.0内容整合起来，我们就会发现一个相当于OSI的层正在兴起，它运行在我们传统的网络上。为了实现这个新兴OSI堆栈的高效运行，底层网络技术就必须做到无缝衔接。所以，无限连接的5G技术就像及时雨般来到我们的面前！
元宇宙VR和AR设备
在谈论5G和网络之前，我们先聊聊设备。可以把它们想象成现实世界与元宇宙相连的代理或者传送点。现阶段，我们要用键盘和触屏与之进行交互，而且还要先学会如何操作才行。而从用户体验的角度看，新型的元宇宙设备，让用户可以进行更符合直觉的交互，从而更轻松地使用数字内容和信息。
作为连接两个世界的代理，这些设备要把现实世界的信息翻译给虚拟世界，同时也要把虚拟世界的信息翻译给现实世界。
把现实世界的信息翻译给虚拟世界——即感知现实环境——是通过大规模传感器生态系统实现的，它们实际上也塑造了物联网。而对于元宇宙来说，物联网技术依赖于激光雷达、摄像头、体三维捕捉设备、触觉服饰和手套、神经手环甚至类似Neuralink的设备。
把虚拟世界的信息翻译给现实世界——即使用元宇宙中的内容——是由大规模VR、AR和MR（它们以及触觉和其他知觉交互技术通常被统称为XR）生态系统实现的。此外还有全息投影设备。
图2：不同“现实”的跨度。包括：虚拟现实、混合现实、增强现实及其统称“扩展现实”。
VR是指空间隔离的计算机生成的三维环境模拟，人们可以使用头戴显示设备（HMD）和游戏控制器与其进行实时交互。VR设备在企业市场和消费者市场都有实质性增长，热门产品包括Oculus Quest 2、Varjo VR-3、Playstation VR、Valve Index和HP Reverb G2。
与之相对，AR是在现实世界的基础上，查看叠加上去的虚拟内容。热门AR装备包括我们平时用的智能手机，使用带AR滤镜的应用程序就能实现AR功能，这类应用包括Instagram、Snapchat和TikTok。专用AR设备有HoloLens 2、联想的ThinkReality和Nreal。还包括Mojo Vision和InWith，它们能用于AR隐形眼镜上。看来AR的未来已经不远了！
MR则是将虚拟内容叠加到现实世界上，并能进行实时交互。我们甚至可以想象，在未来，人们在虚拟世界中的动作可以通过执行器“重新编程”现实世界。爱立信6G研究团队已经构思出一幅未来图景，那是一个可编程的世界，一个虚拟与现实融为一体的时空。
AR和MR需要空间一致性。如果用户在现实世界中移动，那么虚拟叠加内容应当锚定在现实世界中。例如，某位AR/MR用户从现实世界的一张桌子那里走开了，那么放在虚拟世界的桌上的花瓶，就应当遵守近大远小的原则。
VR率先出现，是因为它只需有限的算力，就能以可控的方式渲染环境。到了现在，计算功能和光学技术都有所提升，因此AR/MR技术也会紧跟而上。这些是目前我们用来支持元宇宙社交要素的最好用的技术了。
最后，全息投影技术近些年也在逐渐升温，尽管我们并不清楚它能否完全实现。传统VR和AR是在2D表面渲染三维世界，而更高级的立体AR还能给观众带来全息般的体验。真正的全息影像技术是利用光的相位差重建3D世界。这种图像会更清晰、更3D化，但是想生产消费级相位相干光学设备目前非常难。
上述所有设备都要佩戴舒适、重量轻便且价格合理，才能激发用户的需求。更重要的，它们需要高性能、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设备转移到边缘。设备需要尽可能低的时延，而边缘服务器需要能够实时渲染图形，然后把数据回传到头戴设备上，就仿佛是开视频会议那样简单。
尽管设备生态系统仍在萌芽阶段，但是XR生态系统已经有所行动，它用到了Boundless XR和CloudXR技术。这些多方访问边缘计算（multi-access edge computing，MEC）技术帮助实现了更沉浸的用户体验。VR眼镜可以展示更高细节等级（level of detail，LOD）的内容，而AR眼镜可以支持更复杂的现实世界交互。当然，这些都是有代价的。
值得注意的是，AR/VR设备与边缘云服务器互相传输数据，要在毫秒之间完成。最好有确定的时延，且数据率要高。因此，可靠、安全而低时延的无线连接对于XR设备至关重要。而目前唯一能够实现这种无限连接的技术就是5G。那么我们来聊聊5G！
网络要求：使用5G支持元宇宙
总体而言，5G的发展已经时间不短了。过去的电信行业只需考虑连接问题，而这些年来，电信生态系统多样发展，各种厂商、运营商、原始设备制造商、公有云服务商和应用开发商都纷至沓来。因为“无线”精妙而迷人。
在元宇宙的背景下，很多的连接以外的功能和需求都要被考虑到。在此，我们给出下方的表1，囊括了随时随地的访问、消费级XR设备、边缘-云端功能、相关标准以及开发社区易用性。接下来我们将详细讨论各个要点。
元宇宙功能和需求 |
5G和生态系统如何满足这些需求 |
| 随时随地访问多元化的元宇宙。用轻便、易用性高的XR设备体验元宇宙。 |
|
| 用轻便、易用性高的XR设备体验元宇宙。 |
|
| 云和边缘云（MEC）能力 |
|
| 标准化接口 |
|
| 开发者轻松获取社区服务 |
|
说到随时随地访问，目前已有多种无线连接技术。最流行的有蓝牙、Wi-Fi和蜂窝技术。蓝牙的局限在于传输范围、速率和可靠性。当前版本的Wi-Fi提供所需的速率，但会遇到信号拥堵的情况。当多个XR设备同时连接的时候，就会产生很高的时延。Wi-Fi 7将解决拥堵问题，但是在传输范围和全球覆盖率方面远不及蜂窝技术。同时，它并不提供服务水平协议（SLA），而5G的网络切片则可以提供服务水平协议，这对于许多企业应用都是必需的。
5G带来的好处，不限于传输速率、范围、可靠性和时延。实际上，目前5G的平均下行/上行速率是每用户200Mbps/30Mbps。根据调度器、无线承载配置和无线条件的选择，可实现的时延在频率范围1（FR1，即低于6GHz）的10ms和FR2（高于24GHz，如毫米波段）的5ms之间。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到6个9的可靠性。
对于XR来说5G够用吗？
让我们试想一下：如果用户使用VR时移动他/她的头，新的沉浸式视觉影像需要在20毫秒（理想情况下应低于10毫秒）内投影，以避免晕动发生。而对于AR来说，延迟要低于30毫秒，才能确保单人体验时，虚拟对象能够锚定在环境中，而多人体验时，延迟还要更低。设备本身的智能处理技术，例如异步时间扭曲（asynchronous time wrap，ATW），在头部位置发生变化后，重用旧内容，有助于将延迟要求降低1.5到3倍。
根据边缘云XR处理的速率要求，我们区分了3类场景，即XR任务处理转移的低、中、高3种情况：
- 在纯VR场景，最理想的目标将大部分（甚至是全部）内容转移到边缘云进行处理。这种高转移情况需要较高的下行速率，它与渲染环境的分辨率成正比。根据最新的GSMA研究，2K H.264编码数据流需要30Mbps，而8K H.266编码数据流需要高达800Mbps的速率。上行速率无关紧要，只需不到2Mbps，因为传输的数据只有头戴设备方向信息，以及一些由（比如说）触觉手套生成的控制信息。
- 对于AR场景，一些空间感知任务需要由系统进行处理，由此产生了3种转移情况，如图3所示。下行速率要在20-80Mbps，而上行速率要在10-40Mbps。这取决于转移到边缘云的任务类型。
说到时延要求，GSMA研究根据XR交互的频率进行了区分：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。
图3：典型AR计算任务执行时，AR设备和边缘云之间的低、中、高任务转移场景的图示。（原图有修改）
随着更多任务被转移到边缘云处理，轻量级和易用性XR设备成为了可能。毫无疑问，数据任务转移得越多，对设备的处理能力和电池要求就越低。两者都有助于优化产品外观，让重量更轻，进而价格也能更实惠。
我们进行过相关测试，低转移场景下，设备能耗可以降至原来的三分之一；中转移场景下，降至原来的四分之一；高转移场景下，降到七分之一甚至更低。这种降幅非常可观，可以直接提升用户体验。
边缘云的支持对于扩展XR至关重要。它是实现元宇宙的基础技术之一。有了边缘云的支持，设备可以更实惠，重量更轻，能力却依然强大，而且电量充足可以长时间保持连接。边缘云的挑战是任务转移的量。不仅要支持尽可能多的任务转移，还要保证应用的关键性能表现，提供可接受的QoE，无论用户是普通游戏玩家，还是打造下一代元宇宙产品的企业用户。如图4所示，为了应对上述挑战，未来的运营商网络将出现更多边缘云类型的解决方案，它们使用带本地分汇的UPF，让内容距离RAN更近，从而得到更快的处理。
图4：端到端元宇宙通信链条的技术组成部分。其中使用了XR设备和移动边缘云来支持高细节度图形的分割渲染。（图中OS代表操作系统；SW代表软件；HW代表硬件；gNB代表下一代节点B；TN代表传输网络；CN代表核心网络；UPF代表用户策略功能；NW代表网络；API代表应用程序编程接口。）
随着元宇宙生态系统日益复杂，订立相关标准，开发标准化接口，将有助于确保元宇宙中各要素的互操作性。但是，仅让元宇宙运行于一个共同的区块链操作系统上（如以太坊）是不够的。互操作性需要跨区块链体系、跨越现实与虚拟世界，还要兼容各种元宇宙所需的技术和产品，例如触觉设备。
所以，IEEE Haptic Codecs标准化小组P1918.1.1开发了体感和触觉信号的编解码（codec）。通常被称为“触觉的MPEG（MPEG of touch）”。他们根据通用硬件和软件参考设计，为触觉编解码技术制定规则。这能避免供应商锁定，从长远看，有利于触觉设备的大规模推广。
同样的，新型全息技术和XR标准也需要制定，从而避免供应商锁定，确保互操作性。目前已有多种标准产生，如MPEG (ISO/IEC)、3GPP、ETSI ARF、VR-IF、OpenXR和Open AR Cloud。未来我们会专门撰文，就元宇宙相关的各种新型标准进行深入探讨。
最重要的一点是确保虚拟世界的互操作性。这种从多元宇宙（即多个元宇宙）向单一元宇宙的过渡，不亚于当年从多个本地局域网（LAN）向如今互联网的过渡。
至于开发者访问难易度而言，最重要的一点是确保全球性大型内容开发者社区可以轻松地将高级XR功能集成到消费级和企业级应用中。这就要用到5G原生API，最好根据不同的开发者社区，将API嵌入到SDK中。这些API将帮助开发者提高他们的XR应用的体验质量。
其中一例就是网络切片API。开发者希望使用直观的、类似于他们以前用过的那种API。尽管很多功能都可以由第三方提供，但是有些访问5G modem的功能，需要对底层操作系统进行调整，这就要依靠设备平台提供者了。所以更广泛的生态系统玩家有机会携手合作，打造更好的API提供给开发者。为此，他们更需要尽早获取开发者社区的反馈。
开放带来的挑战
尽管上述新技术发展令人振奋，但是有一个重要的问题摆在我们面前，它是元宇宙走向成熟绕不开的一个坎。那就是——隐私问题。尽管很多隐私问题已经可以由电信标准进行规避，但是我们尚且达不到应用级别的隐私保护。所以试想一下元宇宙带来的隐私问题。谁来保护我们的孩子不被有害内容或有害沉浸式体验侵害？谁能保证你的真实身份不被泄露？又有谁能保证我们不会被无穷无尽的广告侵扰？
此外还有很多技术解决不了的问题。例如，元宇宙技术的快速发展，超过了相关标准制定的速度。我们需要的不只有通信标准，还急需触觉/XR/编解码和元宇宙互操作性的标准。另外，元宇宙内容的缺失也会构成问题。而与此相关的，就是生态系统了，我们需要各路玩家不断提供虚拟形象、非同质化代币、教育素材等各类内容。再有就是商业模型、法律法规和网络中立的问题了。
最后，如果我们希望元宇宙能够反映出真实世界的社交要素，就需要在那个虚拟的世界里制定并遵守一套道德法则。我们要接受一种社会规约，并由去中心化的体系负责监督。我们还要确保安全性，保护个人隐私。确保元宇宙不会被拿来当枪使，助长民族和国家冲突。简单而言，我们应避免把元宇宙建成‘纸牌屋’，这会带来很大的风险。
新兴元宇宙应用和服务
尽管元宇宙面临重重挑战，但是在接下来的几个月里，5G的覆盖范围会不断赶上来，让XR的拥趸可以随时随地连入元宇宙，享用新奇的应用和服务。
为了避免未来元宇宙XR数据流遭遇拥堵，我们需要更高级的网络服务。这是电信运营商创造业绩的好机会。例如，运营商可以收取专用元宇宙切片费用。或者收取基于位置的服务（LBS）的费用。或者他们可以打造自己的元宇宙生态系统。
一旦实施，5G基础设施就将支撑高级消费级和企业级元宇宙用例。想象一下，到了2025年，这一切发生在你的元宇宙中。你的下一次商务会议，可以在全沉浸式虚拟空间中展开。会议结束，你“走出”会议室，使用加密货币订购了一份披萨。你可以虚拟地吃掉它，但我想你更希望真实的披萨能够送到你的实际所在地，然后真实地享用它。
或者可以在元宇宙中做买卖？这需要元宇宙基础设施完备上线，经济使能者准备就绪，支持加密货币交易，XR设备广泛采用，无线网络连接畅通。这样访客就能来你的店里惠顾了。
元宇宙中的消费级应用会如何呢？它会打造出下一个互联网吗？尽管元宇宙生态系统仍处于萌芽阶段，但可以肯定的是，打开元宇宙应用局面的一定是游戏。有些人认为，现在游戏开发商对于元宇宙的贡献，就好比几十年前网页开发者对于互联网的贡献。鉴于目前Roblox和《我的世界》的全球日活已经高于脸书和推特10倍，我们非常期待它们为元宇宙带来的新面貌。
元宇宙和5G关系的结语
元宇宙需要高可靠度、高吞吐量和确定时延的网络。只靠当今的尽力而为的移动宽带服务是远远不够的。5G已经整装以待，但是还面临一些问题，如网络密度、频谱可用性、室内/室外网络容量增强，以及广域网范围的移动宽带（MBB）、任务关键型通信（MCC）和XR服务的共存问题。
爱立信当前的5G RAN产品组合可以有效助力元宇宙的发展。它包含各类软件工具箱，如采用同类最优硬件的时间关键型通信（Time-Critical Communication），可以提供确定性时延、高可靠度的实时服务（如XR服务）。目前已经有很多功能可以实现，而随着3GPP标准的推进，未来我们还将推出更多服务，助力元宇宙发展。
只提供高质量网络是不够的。所有生态系统中的玩家都要参与进来，携手制定有关研发和标准化的路线图。如果没有紧密的合作，元宇宙就不可能在几年内就成型，甚至根本发展不起来。爱立信正在生态系统中发挥着自己的作用，通过提供5G网络（最终会升级为6G网络）支持元宇宙的发展。
无限畅想，无尽可能。加入我们，一起勾画未来的美好图景！
更多内容
点击下方链接，了解沉浸式技术如何打造下一代消费者体验。