聚焦四大能力，核心网助力“元宇宙”落地

过去十五年间，依靠不同阶段的红利，运营商的收入实现了快速增长。当下，元宇宙投资回报尚处于探索阶段，运营商想要赢得元宇宙时代这场竞赛，需要把握住目标网良好规划这一“制胜点”。

一．揭开“元宇宙”的神秘面纱

世界正在被移动通信所改变，衣食住行等方方面面都逐步转向数字化和移动化，与此同时，MBB在技术驱动下蓬勃发展。随着高速网络、云计算、人工智能、数字孪生、3D渲染、扩展现实、区块链等技术持续发展，终端设备不断迭代，“元宇宙”这一全感官、多维度、沉浸式的人机交互形态，或将从科幻走进现实。

目前， “元宇宙”相关产品已经在VR/AR、网络游戏、在线社交等领域有所应用。例如，由于疫情影响，中国传媒大学部分学院在《我的世界》里重建校园，同学们凭借虚拟形象完成“毕业典礼”，打破了社交的既有边界，获得沉浸式体验。 “元宇宙”以二维平面变成立体、多维、实时交互空间的能力，融合了虚拟世界和现实社交，催生出线上线下一体的新型社会关系。

图1 元宇宙打破虚实边界

二．借“元宇宙”再定义云核网络能力

站在今天看昨天，当我们回顾 3G 和 4G 的发展历程，可以看到每个阶段都有较强的需求支撑。过去十五年，运营商经历了从人口红利到流量红利，再到数据红利的阶段性转型，大部分运营商通过人口红利获得了收入高速增长，人均 ARPU 值普遍高于现有水平。然而，面临流量红利时却未把握好机会，依然维持着人口红利时代的规模扩张化思路，出现没有跑赢剪刀差的趋势；部分运营商收入出现负增长，全球运营商数量也在迅速减少。

站在今天看明天，元宇宙开始于 5G 投资尚未完全回收且人口红利消失的时期，因而运营商的投资会变得更加谨慎。俗话说“良好的开端是成功的一半”，运营商想要赢得元宇宙时代这场竞赛最终的胜利， 目标网的良好规划或将成为“制胜点”。在投资有限的情况下，如何实现精准规划、精准投资和精准建网，将“好钢使在刀刃上”，最大化网络价值，诸如此类的问题迫在眉睫，亟需积极地付诸行动。

基于业务行业分析研究，围绕元宇宙“沉浸式”体验，运营商网络能力在单业务纵向上聚焦在带宽、延迟和可靠性；而在引入多业务后，横向则聚焦在网络运维能力和网络智能化等方面。

1. 超级带宽及上行能力

知名市场调研公司Omdia指出，下载速度低于100Mbit/s的家庭宽带服务将会逐步退出市场，领先国家的平均下载速度将会超过500Mbit/s。目前主要国家/地区内，已有300多家服务提供商能提供至少1Gbit/s的下载速度。到2025年，1Gbps的家庭连接将成为新常态，消费者需要更个性化的服务。

此外，Omdia预计，到2025年全球将有超过1.87亿千兆宽带用户。当前，不论是VR、AR等技术的发展，还是智能摄像机、无人机、工业相机向超高清演进，亦或是工业制造场景、户外检测及监测场景，都将千兆联接能力作为最基本的需求。

与此同时，随着XR技术在互动性上的增强，相关业务对于上行能力也提出了更高要求。Zoom/Google Classroom/Skype/Microsoft Teams等App普遍要求uplink throughput达到2Mbps左右。

图2 各类App对于上行吞吐量的需求对比

2. 差异及确定性体验

沉浸感，是元宇宙世界的特性之一，而低延迟，是沉浸感的必要不充分条件。延迟决定了参与者接受数据的速度，面对不同业务诉求的多样性，运营商需要权衡网络投资成本，因而， 网络需要具备差异性和确定性。

• 差异性

在未来的智能世界中，网络连接的主要对象是人与人、物与物。

在面向消费者业务时，现阶段尽力而为的网络服务仅能满足业务的基本诉求。元宇宙通过XR带来全新的业务体验，当运营商能为用户提供差异化体验时，用户为了追求更好的体验感受，会愿意支付相应费用，这本质上就是一种更好的变现方式。

在面向行业业务时，大量应用场景集中于生产领域，生产场景则千差万别。智慧城市需要大联接能力，智慧工厂需要低时延，云VR等技术则需要高带宽，差异化体验保障将成为这些智慧体构建的必选项。以具体例子来说明，2019年深圳机场日高峰时，平均1分钟起降1.13架飞机；电力系统需要承诺5个9的可靠性；华尔街金融交易系统中每一毫秒时延的增加，都可能带来超过一百万美元的经济损失。

至此，我们将网络差异能力聚焦在三个维度：可编排的差异化网络，数据安全有保障的专属网络及自主管理可自助服务的DIY网络。

图3 网络差异能力的三维度解构

• 确定性

元宇宙概念下的行业场景，对于确定性指标异常的容忍度极低。

普通消费者对于网络的延迟、卡顿、花屏等不稳定体验具有较强的适应性。一般而言，消费者在经历偶然的业务体验恶化后，如果能快速恢复体验，他们的注意力很快就会转移。然而，行业应用所需的确定性能力不足，会直接导致生产效率受到影响。譬如工厂自动化控制场景中，应用需要与网络KPI指标深度耦合，应用的运行依赖于预设的网络通信服务能力。网络时延、异常抖动、超时丢包等不确定性将会被行业应用记录，可能导致系统工作异常或者触发对应的业务系统保护机制，出现降速保护，甚至停机。这些会非常直观地影响 SLA （Service Level Agreement 服务等级协议）的达成。确定性不同于 KPI 指标对于数值的高要求，其更多强调的是指标数据的稳定、可靠，如稳定的低时延、稳定的上行带宽，从而在商业上实现 SLA 可承诺、可测量、可保障的服务。

图4 确定性网络分级架构

3. 智能化、极简化、自动化

• 智能化

在元宇宙的各个层面、各种应用、各个场景下，人工智能无处不在。

区块链中的智能合约、人机交互中的脑机接口、电子游戏中的人物物品乃至情节的自动生成、元宇宙中虚拟人物的语音识别与语音合成、不同语言之间的机器翻译、5G/6G/算力网络中的网络AI、数字孪生中的全生命周期管理等等，人工智能俨然已渗透到工作生活的多个层面，助力元宇宙构建虚实融合的数字生活空间。

面对元宇宙业务的多样性，网络不再是哑管道，智能化成为基本诉求。网络需要对业务进行感知，对业务发展进行预判，对最新业务进行适配，对业务体验进行闭环管理，借助AI和大数据等技术的数字孪生和仿真。

• 极简化

随着运营商业务重心向 ToB 市场倾斜，行业市场的“碎片化、场景化”导致千行百业的业务需求不尽相同，即使在同一行业项目中，也没有一套统一的产品或解决方案可供规模复制。例如，针对视频回传业务，不同厂家的摄像头和不同的码率对网络带宽的要求都不同；不同的操作环境，如高温、潮湿、易爆、高速移动等场景下，对于网络可靠性和安全性要求更高；智能制造工厂的机器视觉需要“5G大上行+云+AI”协同。这些挑战不仅对运营商场景化解决方案的能力提出了更高要求，更要求具备构建行业集成差异化能力。于是核心网解决方案 试图通过一张简化网络，来应对上述种种不确定性挑战。

• 自动化

元宇宙以业务为核心，网络为基础，网络的运维能力关乎着元宇宙能够走多远。元宇宙的联接必须引入大数据和智能，实现从人工运维到超自动化，从而降低决策复杂性并提高效率。而基于智能技术实现的超自动化，不仅仅是对于简单重复性任务的自动化，而是需要面向各种不同业务场景下的差异化体验需求，做出更加智能的适配，进而实现多任务的贯通，释放网络生产力。

超自动化的实现，必将使网络在全生命周期内构建Self-X（自服务/自交付/自保障）的运营运维能力，为用户提供Zero-X（零等待/零接触/零故障）的良好体验。

此外， New ICT的需求是贴身管家服务。新服务能力要求业务实现分钟级开通、网络SLA全程可视、业务DIY灵活组合，从订购到使用再到付费，打造客户服务的良好体验。

三．聚焦云核能力构筑，使能“元宇宙”落地

1. 确定性核心网

5G之前的移动宽带（MBB网络）是一个尽力而为的网络，相对应的固定网络专线有着明确的SLA要求。相同带宽的企业专线与个人或家庭套餐相比，除了带宽需要获得保障外，更重要的是其安全可靠、业务可用性、专业服务等必须具有明确的SLA等级保障。在更为严格的工业互联网中，IEEE定义了TSN标准，随后IETF成立，与DetNet工作组来进一步研究工业自动化场景下的确定性通信路径问题。

图5 典型专线质量SLA

移动网络与固定网络存在这样对SLA保障差异，是由于移动通信网络整体由“无线接入网（RAN）+传输网（TN）+核心网（CN）”三部分组成。

这三个环节中，无线接入网天然存在环境开放易干扰、资源稀缺导致的部分不可预期性，使网络确定性的实现具有挑战。而核心网由于能够了解整个网络拓扑并对全局资源进行调度，提供网络服务的编排、调度和管理，能够基于业务感知提供业务应用与管道的确定性体验（含时延），因此，可以一定程度上辅助无线接入网提升确定性能力。

• 全云化

Cloud Native是所有方案的基石。与传统行业市场“专线专用”不同，Cloud Native的5G移动网络可以基于移动性变专线为专网，基于云化灵活的资源可编排性带来的“虚拟化专线网”。全云化系统中，运营商可以通过“主机组硬件（HA）隔离”、“虚拟资源池（VDC或VPC）隔离”、“网络切片隔离”、“共享资源”等多级多种方式对SLA进行差异化的定义及动态调整。因此，Cloud Native所提供的微服务、容器等技术使得整个网络更具有可靠性、灵活性，业务部署更敏捷。

其次，云化基础设施也是5G确定性网络的重要组成部分。由于行业场景部署环境较为复杂，对功能和性能也有行业独特要求，传统的专用硬件和专用协议栈方案成本高昂、不具备通用性和可扩展性，因此5GDN采用云化基础设施来应对部署环境及上层应用的多样性，实现5G网络一网多用。

• 高稳可靠

元宇宙业务对数据中心的可靠性提出了更高要求，因为NFV系统较传统系统的业务节点更多，潜在的故障点和风险系数更高。IT设计需要通过构建VNF系统多级容灾、备份体系来构建电信级高可靠性，应对运营挑战。

IT 级容灾能力：单数据中心支持硬件多路径和多可用区（AZ）, 提升DC可靠性。每个可用域都配备独立供电和网络，当DC内单AZ出现故障时，业务可快速切换到另一个AZ。

网元级容灾能力：采用多路架构应对多点故障，提升VNF可靠性。状态数据与业务处理解耦的无状态设计，确保即使系统内多虚机同时故障，业务也能快速切换到剩余的虚机上，从容应对多服务器故障。此外，开展A/B测试，提供敏捷业务发布，降低现网商用风险。

网络级容灾能力：跨DC网元间Pool，提升网络可靠性。当单DC、单虚拟网元功能VNF故障时，业务快速切换到其他DC的VNF，保证业务可用。通过业务与多DC并联，达到业务的电信级高可靠性。

• 网络切片及能力开放

网络切片作为确定性的呈现方式之一，需要整个网络的部署、开通、运维等具备极高的自动化能力。通过内容分层编码和分流传输的模式，对网络进行切片的划分，结合应用特征进行感知，可以基于内容特征进行资源分配和调度调优，保证确定性体验。

图6 端到端网络通道

一个网络切片将构成一个端到端的逻辑网络，按切片需求方的需求灵活提供一种或多种网络服务，故其接口的开放性也十分重要。接口开放性将联动需求、管理、部署、编排等多个步骤（图7）。

图7 切片需求管理架构

2. 互动性核心网

• 数据互动性

在元宇宙XR业务中，经常会有大象流瞬时产生，需基于大象流进行智能帧识别，对于关键帧进行动态调整优先级。同时，找出相关其他数据包与关键帧的关系，对归属同一帧的数据包进行统一调度，保证所有数据的完整性和同步性。此外，核心网与无线侧需要进行联动，指示无线侧保持与核心网同样的调度机制。最终通过端到端的整体协调，灵活调用资源，确保大象流的平稳落地（图8）。

图8 关键帧识别与调度机制

此外，还将基于此通过引入NWDAF、SMF+等能力对多媒体特征进行感知（图9）。

图9 多媒体特征感知机制

• 语音互动性

在原有的语音需求中，听得清是最基本诉求。而在元宇宙背景下，智能通话、交换通话、远程共享等形式被叠加到语音诉求中。同时，3GPP对语音也进行了增强，给元宇宙带来了更多的语音侧互动。譬如，可通过引入业务面，增强了数字流能力，并辅以专有的实时保障（图10）。

图10 端到端承载架构

语音网络在满足基本诉求后，还需要引入相关的互动性平台、媒体资源和AS（ application service应用服务）等（图11）。

图11 新通话业务对平台及设备提出新要求

3. 大带宽及低时延核心网

针对网络的确定性和互动性进行保障提升后，网络仍需要增大带宽，提升传输能力。通过边缘节点的建设，能很好地解决带宽迂回和时延问题。

为了应对此变化，核心网从集中部署转向全分布式，从公网转向专网，旨在支持更大流量，搭建更多站点。此外，改变资源静态独占式的传统分配机制，能更灵活地调度资源，最大化资源利用效率。而网络能力的按需动态部署，完成从静态到动态的转变，做到网随流动。

某些特定的行业应用场景，对数据安全和自主管理有较高要求。譬如工业互联网场景中，需要单独建设一套5G网络，包含独立的接入网、承载网及核心网。用户接入需要使用专用卡号，业务鉴权也在本地闭环。这时专网业务与大网完全分离，互不干扰。

此外，还有一类业务场景要求实现资源独占和建设成本的平衡。大部分的企业园区场景均要求数据业务不能出园区，因此企业会选择部分共享的建设模式，即单独在园区内部署独立的核心网用户面，但无线接入网、承载网以及核心网的控制面都同大网共享。

综上，为了提升运营商粘性，MEC引入是最好的选择。边缘计算MEC的部署位置一方面取决于网络共享/独占模式，另一方面取决于业务对时延的要求。

地市级别的部署位置最高，机房条件最好，建议选用全高柜UEG部署5G大网的用户面，来满足BToC场景下对时延不敏感的部分场景，如高清视频、VR视频等。

园区级别一般部署在企业园区，兼顾数据不出园区和业务时延的诉求，如工业视觉检测、工业控制等。不同园区机房条件相差较大，因此MEC部署形态还需考虑和IT类设备对齐。

现场级别则部署在极度边缘，适用于部署条件苛刻，同时对时延特别敏感的业务，如赛事直播、应急通信等。可以考虑轻量化抱杆式UEG，实现免线缆、免空调、直接在基站抱杆上安装部署。

无论哪种产品形态，均支持快速及轻量化部署，支持远程集中运维和高可靠方案（图12）。

图12 MEC部署模式

此外，结合业务移动性的诉求，对MEC布放节奏及阶段建议如下（图13）：

图13 MEC布放节奏及阶段建议

4. 智能化核心网

当前运营商网络仍以人工运维模式为主，网络问题发生后，专家通过OSS、网管或工具辅助进行人工分析、决策和闭环，难以满足未来海量连接、网络规模不断增长、业务云化随需开通等诉求。建议从三方面能力进行提升。

预测性网络问题感知能力。基于对海量网络数据的深度分析，主动分析网络状态，甚至提前预测网络异常或问题，及时提供根因分析结果，先于客户感知问题，在投诉之前解决。如对于网络流量，网络故障进行预判。

网络自主决策能力。在确保运维人员监管的条件下，针对特定的组网与业务场景，由网络进行自主决策，大幅提升网络对复杂和不确定问题的闭环和响应速度，提升网络能效。

网络自动执行能力。通过流程自动化，替代专家工作任务中低效、重复性的人工操作部分。专家这一角色由过去的“在流程中（In the Loop）”转变为“在流程上 (On the Loop)”，聚焦于更为关键的管理和流程、规则地设计工作。

综上，核心网能力基本构筑在MAE上，通过MAE使能业务快速定界、定位，再借此引入CD CT等能力。MAE作为统一接口，收集包括网络资源、业务数据、运行状态、问题故障及各类日志等动态实时的数据（图14）。

图14 MAE-CN整体架构图示

四. 总结展望

对于电信行业而言，5G带来的变化与机遇前所未有，元宇宙这一话题则是5G业务发展的催化剂。是否能够抓住行业数字化转型的市场机会，是电信运营商突破增长瓶颈的关键。围绕确定性、互动性、智能化等维度构建的核心网，能够帮助运营商充分发挥网络联接的价值，促进行业数字化转型，构筑电信运营商和行业市场之间的友好共赢的桥梁。

从技术上来看，3GPP已经定义了核心网基本框架及确定性能力相关的功能，后续也将随着新R18版本继续深化。在实际部署中，运营商也开始进行更多尝试。尽管到目前为止，行业对于元宇宙的探索仍处于起步阶段，但随着技术不断发展，运营商在面对合适的业务与场景时，必能结合自身的网络规划节奏，找到相应切入点，进而推动整个行业不断发展。

图15 运营商针对特定对象所提出的相应业务

1992年的科幻小说《Snow Crash》描述了人类通过“Avatar”在一个虚拟三维世界中生活，作者称这个空间为“Metaverse”。30年后的今天，元宇宙离我们越来越近。