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或許你已經接觸過元宇宙了！ Minecraft，玩過了嗎？ 或者Fortnite？ 還有Pokémon Go以及Roblox？ 正在閱讀本文的資深元宇宙玩家想必經常光顧Decentraland，甚至可能已經舉辦過自己的NFT藝術展。
第一段就出現了這麼多新名詞，是否有點眼花撩亂？ 讓我們步步深入，了解這些新名詞背後的含義。 最重要的是了解它們如何與另外一項新興技術——「5G技術」相融合。 實際上，我們認為5G是元宇宙及其設備和應用開發者生態的關鍵連結因素。
什麼是元宇宙？
元宇宙這個詞誕生於尼爾·斯蒂芬森（Neal Stephenson）1992年出版的科幻小說《雪崩》。 這個詞幾十年來都未曾引人重視，直到Facebook宣布他們要大力發展以VR驅動的元宇宙虛擬實境。 市值上兆美元的Facebook甚至為此改名為Meta。 此後，網路、設備製造商和電信商都興奮了起來。
圖1:元宇宙生態系統的非詳盡快照，包括設備oem、連接提供商、雲基礎設施和平臺提供商、元宇宙平臺和內容提供商。
元宇宙的概念當然不只屬於Meta公司。 對於不同的人，元宇宙有不同的意義。 我們在此提及元宇宙的幾種正式定義，但更重要的是，我們要去關注這些定義背後蘊含的三個關鍵要素。
首先，也是最重要的一點，元宇宙有社交要素。 它不只是一個虛擬空間，讓人們可以在上面獨自或和朋友消磨時間（花費金錢）。元宇宙意圖在虛擬世界中打造人類社會中獨特的社交機制。 在這個虛擬世界中，你和/或你的虛擬化身可以與其他人互動，包括眼神交流、肢體溝通，甚至是握手和擁抱。
其次，元宇宙有很強的虛擬敘事性。 對一些人來說，元宇宙是純粹的虛擬世界，我們可以使用VR眼鏡進入那個世界遊覽。 舉一個例子，Fortnite就可以使用VR眼鏡進行。 而對於另一些人來說，元宇宙在現實世界也有重要的意義——把數位內容通過擴增實境（AR）或更具交互能力的混合實境（MR）技術交疊到現實世界中。 例如Pokémon Go，就可以通過手機或AR眼鏡進行遊戲。 無論如何，隨著虛擬內容的不斷增加，我們的體驗以及社交方式都在得到增強。 我們訪問虛擬世界，得到觸覺反饋，都離不開這些3D擴增實境設備，以及作為過渡期使用的WebXR技術2D螢幕。
其三，元宇宙擁有新技術的加持，例如Web 3.0、區塊鏈、非同質化代幣（NFT）、5G、數位分身、人工智慧和XR設備等等。沒有這些技術，元宇宙也能存在，但是要想升級和擴展就非常困難。 我們將給出更多範例，不過我們要先深入探討元宇宙的組成要件。
本文作者的虛擬化身（從左上到右下）：Meral Shirazipour、Mischa Dohler、 Yashar Nezami 和Eric Blomquist.
元宇宙和正在興起的Web 3.0
我們先來深入探究一個概念：Web 3.0。 它經常出現在有關元宇宙的討論之中。 這個詞已經被用得過於頻繁，實際上，它是指利用區塊鏈技術發展起來的新型去中心化網路。
它的重要性體現在什麼地方？ 在於所有權。 當前的網路應用（如社群平臺）都是集中擁有的。 無論是金錢交易、程式更新和關閉決策，都繞不開它的擁有者（應用開發公司）。
而Web 3.0是去中心化的，所有權也是分散的——這要歸功於區塊鏈的去中心化屬性。 這種新模式對營運效率和能源效率提出了巨大挑戰，但是為新型網路及經濟體系提供了新的機會，讓使用者成為網路的中心。 它還能為應用提供互操作性，就像IP能為網路和設備提供互操作性一樣。 這一點將在下文解釋。
去中心化的Web 3.0如同過去的中心化Web 2.0正在快速發展。 與此同時，各類軟體也在快速發展。 例如Filecoin或IFPS（相當於Dropbox）; Brave（相當於Chrome）; Metamask（相當於PayPal）; DTube（相當於YouTube）等等。 Web 2.0應用是由Windows或macOS等作業系統驅動的，而Web 3.0應用則是由去中心化作業系統驅動的，例如乙太坊（Ethereum）等。
Web 3.0作業系統也被稱作基礎設施層。 支援分散式應用，或稱dApp。 乙太坊（Ethereum）是最流行的Web 3.0作業系統，但並不是唯一，其他區塊鏈技術還包括Solana、Polygon 、Tron、Cardano和EOS。
這些基礎設施區塊鏈支援一種或多種有價代幣（value token）。 例如，比特幣區塊鏈僅支援一種有價代幣，即比特幣。 而乙太坊支持多種有價代幣，每種代幣自成生態。 在乙太坊上使用的與元宇宙有關的有價代幣有SAND、MANA、AXS和GALA。 使用這些代幣，就可以在虛擬世界進行交易。 這一層通常被稱為代幣層。
再到元宇宙。 我們也可以使用這些代幣交易固定資產或動態資產，因此這層也被稱為資產層。 例如在元宇宙平臺Decentraland，你可以使用MANA購買、出售或租借土地。 你還可以把從OpenSea平臺購買的數位藝術品放到你在Decentraland的土地上。 之所以能這樣做，是因為Decentraland和Opensea是互通的，它們都運行在乙太坊作業系統上。
把上述Web 3.0內容整合起來，我們就會發現一個相當於OSI的層面正在興起，它運行在我們傳統的網路上。 為了實現高效能的運行新興OSI，底層網路技術就必須做到無縫銜接。 所以，無限連網的5G技術就像及時雨般來到我們的面前！
元宇宙VR和AR設備
在談論5G和網路之前，我們先聊聊設備。 可以把它們想像成現實世界與元宇宙相連的代理伺服器或傳送點。 現階段，我們要用鍵盤和觸控螢幕來進行互動，而且還要先學會如何操作才行。 而從使用者體驗的角度看，新型的元宇宙設備，讓使用者可以進行更符合直覺的互動，從而更輕鬆地使用數位內容和資訊。
作為連接兩個世界的代理伺服器，這些設備要把現實世界的訊息翻譯給虛擬世界，同時也要把虛擬世界的訊息翻譯給現實世界。
把現實世界的訊息翻譯給虛擬世界——即感知現實環境——是透過大規模感測器生態系統實現的，它們實際上也塑造了物聯網。 而對於元宇宙來說，物聯網技術依賴於雷射雷達、攝影鏡頭、3D運動捕捉設備、觸覺感知服飾和手套、神經手環甚至類似Neuralink的設備。
把虛擬世界的訊息翻譯給現實世界——即使用元宇宙中的內容——是由大規模VR、AR和MR（它們以及觸覺和其他知覺交互技術通常統稱為XR）生態系統實現的。 此外還有全息投影設備。
圖2：不同「現實」的跨度。 包括：虛擬實境、混合實境、擴增實境及其統稱「延展現實」。
VR是指空間隔離的電腦所生成的3D環境，人們可以使用頭戴顯示器（HMD）和遊戲控制器與其進行即時互動。 VR設備在企業市場和消費者市場都有實質增長，熱門產品包括Oculus Quest 2、Varjo VR-3、Playstation VR、Valve Index和HP Reverb G2。
與之相對，AR是在現實世界的基礎上，觀看疊加上去的虛擬內容。 熱門AR裝備包括我們平時用的智慧手機，使用帶AR濾鏡的應用程式就能實現AR功能，這類應用包括Instagram、Snapchat和TikTok。 專用AR設備有HoloLens 2、ThinkReality和Nreal。 還包括Mojo Vision和InWith，它們能用於AR隱形眼鏡上。 看來AR的未來已經不遠了！
MR則是將虛擬內容疊加到現實世界上，並能進行即時互動。 我們甚至可以想像，在未來，人們在虛擬世界中的動作可以通過致動器「重新程式設計」現實世界。 愛立信6G研究團隊已經構思出一幅未來藍圖，那是一個可程式設計的世界，一個虛擬與現實融為一體的時空。
AR和MR需要空間一致性。 如果用戶在現實世界中移動，那麼虛擬疊加內容應當錨定在現實世界中。 例如，某位AR/MR使用者從現實世界的一張桌子離開，那麼放在虛擬世界桌子上的花瓶，就應當遵守近大遠小的原則。
VR率先出現是因為它只需有限的電腦運算，就能以可控的方式渲染環境。 現在，電腦運算和光學技術都有所提升，因此AR/MR技術也會緊跟而上。 這些是目前我們用來支援元宇宙社交要素最好的技術了。
最後，全息投影技術近年也在逐漸升溫，儘管我們並不清楚它能否完全實現。 傳統VR和AR是在2D表面渲染3D世界，而更高級的立體AR還能給觀眾帶來全息般的體驗。 真正的全息影像技術是利用光的相位差重建3D世界。 這種圖像會更清晰、更3D化，但是想生產商用級相位同調光學設備目前非常難。
上述所有設備都要佩戴舒適、重量輕便且價格合理。 更重要的，它們需要高性能、可靠而安全的網路。 目的在於把控制和運算任務從設備轉移到邊緣。 設備需要盡可能的低時延，而邊緣伺服器需要能夠即時渲染圖形，然後把數據回傳到頭戴設備上，就彷彿是開視訊會議那樣簡單。
儘管設備生態系統仍在萌芽階段，但是XR生態系統已經有所行動，它用到了Boundless XR和CloudXR技術。 這些多接取邊緣運算（multi-access edge computing，MEC）技術幫助實現了更沉浸的使用者體驗。 VR眼鏡可以展示更高細節等級（level of detail，LOD）的內容，而AR眼鏡可以支援更複雜的現實世界互動。 當然，這些都是有代價的。
值得注意的是，AR/VR設備與邊緣雲伺服器互相傳輸數據，要在毫秒之間完成。 最好有確定的時延，且數據傳輸率要高。 因此，可靠、安全且低時延的無線網路對於XR設備至關重要。 而目前唯一能夠實現這種無線連網的技術就是5G。 那麼我們來聊聊5G！
網路要求：使用5G支援元宇宙
總體而言，5G的發展時間不短。 過去的電信行業只需考慮連網問題，而這些年來，電信生態系統多樣發展，各種廠商、營運商、原始設備製造商、公有雲服務商和應用開發商都紛至沓來。 因為「無線連網」精妙而迷人。
在元宇宙的背景下，很多連網以外的功能和需求都要被考慮到。 在此，我們給出下方的表1，囊括隨時隨地的訪問、商用級XR設備、邊緣-雲端功能、相關標準以及開發社群易用性。 接下來我們將詳細討論各個要點。
元宇宙功能和需求 |
5G和生態系統如何滿足这些需求 |
| 隨時隨地訪問元宇宙 |
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| 用輕便、易用的XR設備體驗元宇宙 |
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| 雲和邊緣雲（MEC）能力 |
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| 標準化介面 |
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| 開發者輕鬆獲取通訊服務 |
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說到隨時隨地訪問，目前已有多種無線連網技術。 最流行的有藍牙、Wi-Fi和行動技術。 藍牙的局限在於傳輸範圍、速率和可靠性。 當前版本的Wi-Fi可提供所需的高速率，但會遇到訊號壅塞的情況。 當多個XR設備同時連接的時候，就會產生很高的時延。 Wi-Fi 7將解決壅塞問題，但是在傳輸範圍和全球覆蓋率方面遠不及行動技術。 同時，它並不提供服務等級協定（SLA）保證，但5G的網路切片則可以提供SLA，這對於許多企業應用是必需的。
5G帶來的好處，不限於傳輸速率、範圍、可靠性和時延。 實際上，目前5G的平均下行/上行速率是每位使用者200Mbps/30Mbps。 根據調度器、無線承載配置和無線條件的選擇，可實現的時延在頻率範圍1（FR1，即低於6GHz）的10ms和FR2（高於24GHz，如毫米波段）的5ms之間。 如今5G的可靠性可以達到99.99%，未來幾年，可以達到小數點後五到六個9的可靠性。
對於XR來說5G夠用嗎？
讓我們試想一下：如果使用者使用VR時移動他/她的頭，新的沉浸式影像需要在20毫秒（理想情況下應低於10毫秒）內投影，以避免眩暈發生。 而對於AR來說，延遲要低於30毫秒，才能確保單人體驗時，虛擬物件能夠錨定在環境中，而多人體驗時，延遲還要更低。 設備本身的智慧處理技術，例如異步時間扭曲（asynchronous time warp，ATW），在頭部位置發生變化後，重用舊內容，有助於將延遲要求降低1.5到3倍。
根據邊緣雲XR處理的速率要求， 我們區分了3類場景 ，即XR任務處理轉移的低、中、高3種情況：
- 在純VR場景，最理想的目標是將大部分（甚至是全部）內容轉移到邊緣雲進行處理。 這種高轉移情況需要較高的下行速率，它與渲染環境的解析度成正比。 根據最新的GSMA研究，2K H.264編碼數據流需要30Mbps，而8K H.266編碼數據流需要高達800Mbps的速率。 上行速率無關緊要，只需不到2Mbps，因為傳輸的數據只有頭戴設備方向資訊，以及一些由觸覺手套生成的控制資訊。
- 對於AR場景，一些空間感知任務需要由系統進行處理，由此產生了三種轉移情況，如圖3所示。 下行速率要在20-80Mbps，而上行速率要在10-40Mbps。 這取決於轉移到邊緣雲的任務類型。
說到時延要求，GSMA研究根據XR互動的頻率進行了區分：弱互動（如廣播）的時延要求只需10-20秒。 中度互動（如XR視訊會議）需要200毫秒。 而強互動（線上遊戲或可互動的體育遊戲）需要低於20毫秒。
圖3：典型AR運算任務執行時，AR設備和邊緣雲之間的低、中、高任務轉移場景的圖示。
隨著更多任務被轉移到邊緣雲處理，超輕量級和易用性XR設備成為了可能。 毫無疑問，轉移至邊緣的任務越多，對設備的處理能力和電池要求就越低。 兩者都有助於優化產品外觀，讓重量更輕，價格也能更實惠。
我們進行相關測試，低度轉移場景下，設備能耗可以降至原來的三分之一; 中度轉移場景下，降至原來的四分之一; 高度轉移場景下，降到七分之一甚至更低。 這種降幅非常可觀，可以直接提升使用者體驗。
邊緣雲的支持對於擴展XR非常重要。 它是實現元宇宙的基礎技術之一。 有了邊緣雲的支持，設備可以更實惠，重量更輕，能力卻依然強大，而且電量充足並能夠長時間保持連接。 邊緣雲的挑戰是任務轉移的量，不僅要盡可能的支援更多的任務轉移，還要保證應用的關鍵性能表現，提供可接受的QoE，無論使用者是普通遊戲玩家，還是打造下一代元宇宙產品的企業使用者。 如圖4所示，為了應對上述挑戰，未來的營運商網路將出現更多邊緣雲類型的解決方案，它們使用具備本地卸載功能的UPF，讓任務內容距離核心網路更近，從而得到更快的處理。
圖4：端到端元宇宙通訊技術組成部分。 其中使用了XR設備和行動邊緣雲來支援高細節度影像的分割渲染。
隨著元宇宙生態系統日益複雜，訂立相關標準和開發標準化介面，將有助於確保元宇宙中各要素的互操作性。 但是，僅讓元宇宙運行於一個共同的區塊鏈作業系統上（如乙太坊）是不夠的。 互操作性需要跨越區塊鏈、跨越現實與虛擬世界，還要相容各種元宇宙所需的技術和產品，例如觸覺設備。
所以，IEEE Haptic Codecs標準化小組P1918.1.1開發了體感和觸覺訊號的編解碼器（codec）。 通常被稱為「觸覺的MPEG（MPEG of touch）」。 他們根據通用硬體和軟體參考設計，為觸覺編解碼器技術制定準則。 這能避免供應商鎖定，從長遠看，有利於觸覺設備的大規模推廣。
同樣的，新型全息投影技術和XR標準也需要制定，從而避免供應商鎖定技術，確保互操作性。 目前已有多種標準產生，如MPEG （ISO/IEC）、3GPP、ETSI ARF、VR-IF、OpenXR和Open AR Cloud 。 未來我們會專門撰文，就元宇宙相關的各種新型標準進行深入探討。
最重要的一點是確保虛擬世界的互操作性。 這種從多個元宇宙向單一元宇宙的過渡期，不亞於當年從多個區域網路（LAN）向如今網路的過渡期。
至於開發者訪問難易度而言，最重要的一點是確保全球性大型內容開發者社群可以輕鬆地將進階XR功能集成到商業級和企業級應用中。 這就要用到5G原生API，最好根據不同的開發者社群，將API嵌入到SDK中。 這些API將幫助開發者提高他們的XR應用使用者體驗。
其中一例就是網路切片API。 開發者希望使用直觀的、類似於他們以前用過的API。 儘管很多功能都可以由第三方提供，但是有些訪問5G modem的功能，需要對底層作業系統進行調整，這就要依靠設備平臺提供者了。 所以更廣泛的生態系統玩家有機會攜手合作，打造更好的API提供給開發者。 為此，他們更需要儘早獲取開發者社群的反饋。
開放帶來的挑戰
儘管上述新技術發展振奮人心，但是有一個重要的問題擺在我們面前，它是元宇宙走向成熟發展繞不開的一個門檻 ——隱私問題。 儘管很多隱私問題已經可以由電信標準進行規避，但是我們尚且達不到應用級別的隱私保護。 所以試想一下元宇宙帶來的隱私問題，誰來保護我們的孩子不被有害內容或有害沉浸式體驗侵害？ 誰能保證你的真實身份不被洩露？ 又有誰能保證我們不會被無窮無盡的廣告侵擾？
此外，還有許多技術解決不了的問題。 例如，元宇宙技術的快速發展，超過相關標準制定的速度。 我們需要的不只有電信標準，還急需觸覺、XR、編解碼器和元宇宙互操作性的標準。 另外，元宇宙內容的缺失也會構成問題。 而與此相關的，就是生態系統，我們需要各路玩家不斷提供虛擬化身、非同質化代幣、教育素材等各類內容。 其他問題圍繞商業模式、法律規範和網路中立的問題。
最後，如果我們希望元宇宙能夠反映出真實世界的社交要素，就需要在虛擬世界裡制定並遵守一套道德法則。 我們要接受一種社會規約，並由去中心化的體系負責監督。 我們還要確保安全性，保護個人隱私。 確保元宇宙不會被拿來當槍使，助長民族和國家衝突。 簡單而言，我們應避免把元宇宙建成「紙牌屋」，帶來很大的風險。
新興元宇宙應用和服務
儘管元宇宙面臨重重挑戰，但是在接下來的幾個月里，5G的覆蓋範圍會不斷提升，讓XR愛好者可以隨時隨地連入元宇宙，享用新奇的應用和服務。
為了避免未來元宇宙XR數據壅塞，我們需要更進階的網路服務。 這是電信商創造營收的好機會。 例如，電信商可以收取專用元宇宙切片費用。 或者收取基於位置的服務（LBS）費用，或者他們可以打造自己的元宇宙生態系統。
一旦實施，5G基礎設施就將支撐進階的商用級和企業級元宇宙應用。 想像一下，到2025年，這一切發生在你的元宇宙中。 你的下一次商務會議，可以在全沉浸式虛擬空間中展開。 會議結束，你「走出」會議室，使用加密貨幣訂購一份披薩。 你可以虛擬地吃掉它，但我想你更希望真實的披薩能夠送到你的實際所在地，然後真實地享用它。
或者可以在元宇宙中做買賣？ 這需要元宇宙基礎設施完全上線，XR設備廣泛採用，無線網路暢通，經濟要素準備就緒，例如加密貨幣交易。 這樣訪客就能來你的店裡消費了。
元宇宙中的商用級應用會如何呢？ 它會打造出下一個網路嗎？ 儘管元宇宙生態系統仍處於萌芽階段，但可以肯定的是，促成元宇宙應用的一定是遊戲。 有些人認為，現在遊戲開發商對於元宇宙的貢獻，就好比幾十年前網頁開發者對於網路的貢獻。 鑒於目前Roblox和Minecraft的全球每日活躍用戶已經高於Facebook和Twitter十倍，我們非常期待它們為元宇宙帶來的新面貌。
元宇宙和5G關係的結語
元宇宙需要高可靠度、高傳輸量和確定時延的網路。 只靠當今的行動網路是遠遠不夠的。 5G已經整裝以待，但是還面臨一些問題，如網路密度、頻譜可用性、室內/室外網路容量增強，以及廣域行動寬頻（MBB）、任務關鍵型通訊（MCC）和XR服務的共存問題。
愛立信當前的5G核心網路產品組合可以有效推進元宇宙的發展。 它包含各類軟體組合，例如時間關鍵型通訊（Time-Critical Communication），以及最出色的硬體設備，來保障提供確定性時延、高可靠度的實時服務（如XR）。 目前已經有很多功能可以實現，而隨著3GPP標準的推進，未來我們還將推出更多服務，幫助元宇宙發展。
只提供高品質網路是不夠的。 所有生態系統中的玩家都需要加入，攜手制定有關研發和標準化的藍圖。 如果沒有緊密的合作，元宇宙就不可能在幾年內成型，甚至無法發展。 愛立信正在生態系統中發揮著自己的作用，透過提供5G網路（最終會升級為6G網路）支援元宇宙的發展。
無限連網，想像成真。 加入我們，一起勾畫未來的美好願景！