当元宇宙走入现实，无线网络将面临哪些挑战？

如今，现实与虚拟的交互离我们越来越近。元宇宙到底需要什么样的无线网络？如果元宇宙走进现实，移动运营商的无线网络运营又面临哪些挑战呢？

元宇宙，再次定义网络能力

我们需要认识到，网络层的能力和约束决定了元宇宙相关产品和服务的设计，也决定了能够提供给用户的最终感受。而定义网络能力的三个核心指标是带宽、时延和可靠性。

核心指标一：带宽

首先让我们来看看带宽。要解答这个问题，需要理解元宇宙可能需要的数据规模。Microsoft Flight Simulator是历史上最现实、最广泛的飞行仿真模拟器，它提供了元宇宙的一些想象来源。Microsoft Flight Simulator拥有2万亿棵单独渲染的树木、15亿栋建筑，甚至几乎包括全球所有的道路、山脉、城市和机场。所有这些看起来像“真实的东西”，是基于对真实事物的高质量扫描。为了做到这些，Microsoft Flight Simulator需要超过 2.5PB 的数据，也就是2,500,000GB。

显然，这样的数据量依靠本地大量存储模式是很难实现的，消费级终端（甚至大多数企业设备）都无法存储此数量级的数据。虽然元宇宙的产品和服务提供商会使用“预下载+传递变量参数”、自适应视频编码方式调整等方式来降低对传输带宽的依赖，但如果想要在一个大的、实时的、共享的、持久的虚拟环境中交互，依然需要接收大量的云数据流，预计需要的带宽将达到10+Gbps。

核心指标二：时延

相对于带宽，时延的要求可能更为苛刻。从长视频400ms时延要求，到短视频 ~200ms时延要求，再到实时游戏的100ms以下的时延要求，应用的互动性需求越高，所要求的时延也越苛刻。

Subspace发现，游戏平均每增加10毫秒的延迟，玩家每周的游戏时长就会减少6%。沉浸感十足的3A在线多人游戏，可能是我们目前能够触及的最接近元宇宙时延诉求的应用。狂热的玩家在50毫秒时会感到沮丧，即使是非游戏玩家在110毫秒时也会感到受挫。

如果看一组实际的数据可能会更直观：从北京到纽约直线距离约11000公里，即使用光纤单程也需要~50ms时延，如果路由中间还有铜线或者同轴电缆，那么时延将会更长。因此，如何解决骨干传输的时延将会是一个巨大的挑战。作为接入的最后一公里，在无线部分也需要尽可能的减小时延。当前的5G相对于4G已经有了很大提升，希望在5.5G或者6G时代能够真正做到毫秒级时延。

核心指标三：可靠性

转向虚拟劳动和教育的可行性直接依赖于服务质量的可靠性。对今天许多“生活在网上”的人来说，上述大部分似乎是危言耸听，毕竟当前的视频类应用软件以1080p或4K分辨率也能流畅运行。但这对于元宇宙或者前面提到的游戏类特定应用并不适用。

像Netflix这样的非直播视频服务，在向观众提供服务前几个小时到几个月就收到了视频源文件。这允许他们进行广泛的分析，以便通过分析帧数据来确定哪些信息可以丢弃来压缩文件大小。Netflix的算法会“观察”一个有蓝色天空的场景，然后作出决定——如果观看者的网络速度下降，500种不同的蓝色可以简化为200种、50种或更少。流媒体的分析甚至可以在剧情的基础上，判断出观众可以容忍哪些部分进行更大的压缩比，这就是多通路编码。同时，Netflix还利用空闲带宽在用户需要之前将视频发送到用户的设备上，如果连接出现临时下降或延迟增加，终端用户的体验不会发生变化。

此外，Netflix还会在本地节点预下载内容，所以当你要看最新一集的美剧时，要读取的文件实际上就在几个街区之外。这对于实时创建的视频或数据来说是不可能的，这也是为什么1 GB的直播比1 GB的点播视频更难实现高效传输的原因。

因此，如果我们假设元宇宙对网络各方面要求都跟 3A 游戏一样高甚至更高，对服务质量的可靠性要求也就越高。一旦设备不能及时接收到元宇宙运行所需要的所有信息，本地计算能力再强大也会影响使用体验。

下一站，6G至简网络？

结合我们对于元宇宙的设想和我们当前能够看到的参照物，无线网络需要做到10+Gbps的带宽、毫秒级的时延和不低于3A游戏所需要的可靠性。这样的标准对于运营商的网络建设和运营意味着什么呢？

利用Sub100G实现10Gbps体验

更高的速率自然需要更多的频谱，基于5G技术，我们是能够达到10Gbps的速率的，但需要用上包括6GHz和毫米波在内的所有频谱。

这意味着运营商在5G时代需要运营的频谱数量将是4G时代的3倍。为了使这些频谱真正的发挥作用，有效规避高频穿透损耗大的问题，宏微协同和站间协同也将成为一种必然。根据Coleago的预测，为了实现真正的5G体验，小站的站点数量将是宏站数量的30~100倍。这样的网络规模可能需要10~20年的建设，与之相对应的网络优化难度将大幅度提升，网络运营成本也将极大提升。因此，如何提供一个高质量、低成本、易运营的无线网络将成为移动运营商在元宇宙时代需要解决的关键问题。

当前的6G标准工作组均以使能数字孪生和元宇宙类应用为愿景，试图去解决以上问题。IMT-2030（6G）推进组认为，6G 网络架构设计应坚持智简设计原则，通过网络架构的创新设计，实现网络从集中化向分布化转变；从重型增量式设计向至简一体化设计转变；从外挂式设计向内生设计转变；从地面接入向泛在接入转变来满足数字孪生的新业务新场景。同时在网络的治理机制方面，采用智能自治的分布式管理机制和数字孪生技术，实现6G 网络的自组织、自演进。

无独有偶，中国移动更是直接将“至简”作为6G无线接入的设计核心。中国移动认为，无线网络的成本和能耗是无线网络建设的瓶颈问题，在5G建网的过程中该问题已经开始显现，6G时代该问题会越来越突出。6G 要考虑灵活动态的网络，探索即插即用的使能技术。按需部署、绿色、全场景立体网络和高水平网络自治将是6G至简网络的标签。

元宇宙为我们打开了现实与虚拟交互的大门，同时也给我们当前的网络技术、设计理念、运营思路提出了巨大挑战。未来的路依然长远，当设想一步步变为现实，元宇宙也将走进我们每个人的宇宙。