1、XR 网络技术体系白皮书中国移动2023 年 6 月XR 网络技术体系白皮书1目目录录前言.31.XR 概述.31.1.XR 发展历程及趋势.41.2.XR 产业扫描.42.XR 业务带给 5G 网络的新挑战.52.1.XR 业务需求分析.52.2.面向 XR 业务的关键网络指标.62.2.1.时延.62.2.2.速率.72.2.3.容量.72.2.4.移动性.72.3.当前面临的主要问题及挑战.72.3.1.网业如何协同.72.3.2.连接如何增强.82.3.3.用户体验如何评测.83.XR 网业端协同技术体系.83.1.网络感知业务.83.1.1.基于业务特征识别.83.1.2.基于数据包

2、业务信息识别.93.1.3.基于 XR 专用承载识别.93.1.4.基于网络切片识别.103.2.业务适配网络.103.3.连接能力增强.113.3.1.容量增强.113.3.2.确定性时延.123.3.3.移动性增强.143.3.4.节能机制.153.4.端云能力协同.153.4.1.面向 VR 应用的协同渲染方案.153.4.2.面向 AR 应用的分离渲染方案.16XR 网络技术体系白皮书23.5.用户体验感知.163.5.1.用户体验指标.163.5.2.网络关键 KPI.174.XR 商业价值.184.1.应用场景.184.2.XR 商业模式探讨.194.2.1.面向行业 2B 场景.

3、194.2.2.2B2C 混合场景.194.2.3.面向个人 2C 场景.195.总结与展望.20参考文献.21缩略语.21XR 网络技术体系白皮书3前言前言扩展现实（XR）是当前国内外关注的热点领域，2023 年国务院印发数字中国建设整体布局规划，在“全面赋能经济社会发展”中首提“沉浸式服务体验”，扩展现实在赋能经济社会发展中将发挥重要的推动作用，助力数字中国建设。5G 是经济社会数字化转型的关键基础设施。本报告旨在探讨面向 XR 这类大带宽高实时性业务，5G 网络应具备的关键技术能力，以推进 XR 和 5G 的深度融合，实现随时、随地的虚实交互沉浸式新体验。本报告第一章对 XR 技术做了整

4、体介绍并分析了产业发展现状，第二章分析了 XR 业务需求，讨论了该类大带宽实时性业务带给 5G 网络的新挑战，第三章从网络感知业务、业务适配网络、连接能力增强、渲染能力协同、用户体验感知五个方面阐述了 XR 网业端协同技术体系，最后从应用场景和商业模式两方面探讨了 XR 的商业价值。本报告由中国移动联合华为、中兴、爱立信、高通、MTK 等产业合作伙伴共同撰写。1.XR 概述概述扩展现实（Extended Reality，XR）为所有新兴沉浸技术的统称，包含 VR、AR 和 MR 等技术。虚拟现实（Virtual Reality，VR）是指通过佩戴设备将用户的感知带入到虚拟世界当中，用户可以在虚

5、拟现实世界体验到最真实的感受，其模拟环境的真实性与现实世界难辨真假，让人有种身临其境的感觉，实现人与虚拟世界间的沉浸交互。增强现实（Augmented Reality，AR）是指通过计算机生成虚拟信息，并将虚拟信息内容叠加在真实世界上。AR 与 VR 的区别在于 AR 技术中人与真实世界交互更加直接和自然，随着 AR 设备技术不断发展，以及 5G 移动通信网络不断演进，AR 设备可有望真正消除虚拟和现实间的边界感。混合现实（Mixed Reality，MR）是指得 VR 与 AR 相结合的技术，MR 同时具备 VR 和 AR 的设备功能和优势，可将真实世界、虚拟世界和数字化信息三者相结合，真正

6、意义上实现现实世界和虚拟世界融合交互。XR 网络技术体系白皮书41.1.XR 发展历程及趋势发展历程及趋势2012 年前，XR 头显设备在军事等领域已有部分成熟应用，但受限于 XR 头显设备成本以及技术成熟度，多数早期的 XR 设备商业化尝试均已失败告终。在2012 至 2014 年间，XR 行业进入发展期，谷歌发布了 Google Glass，标志着消费级AR设备概念的问世，Facebook成功收购VR头显厂商Oculus，并推出Oculusrift 的 VR 头显设备；在 2014 至 2017 年间，XR 行业迈入了创业和资本的狂热潮，微软、HTC、三星等硬件巨头纷纷推出消费级产品，AR

7、 游戏 Pokmon Go 正式发布后，快速火遍全球。但是 XR 头显设备技术仍不成熟，屏幕清晰度低，用户体验不佳，业务内容应用制作成本高，种类数量少，导致用户的购买意愿较低。在 2017 2019 年间，XR 行业进入退潮期，消费级市场整体发展放缓。2019 至今，随着 XR 头显设备技术不断迭代、内容应用不断沉淀，VR 在游戏、社交等内容端开始发力，高通推出首个支持 5G 的 XR 芯片平台 XR2，Facebook 推出行业标杆产品 Oculus Quest 2，Pico Neo3 等国产 VR 一体机也相继面世，VR 行业开始走向复苏，2021 年 VR 出货量首超 1000 万，发展

8、态势良好。2023 年 6 月，苹果发布首款MR头显式设备Vision Pro，Vision Pro引入了一个全新的输入系统，摆脱了手柄等外接设备，由眼睛、手势和语音来进行交互，有望再次引爆产业，引领 XR 领域新变革。未来随着网络、AI 计算，边缘云化等基础设施建设不断完善，XR 游戏、娱乐、社交、教育等内容不断丰富，XR 作为元宇宙的初期核心载体，将会给人们的生活方式和生产方式带来革命性变化和创新性体验。1.2.XR 产业扫描产业扫描图 1XR 产业链扫描XR 产业链较长，涉及到内容应用、系统软件、网络服务、终端整机、芯片、XR 网络技术体系白皮书5器件等方面。产业链在内容制作、头显轻量化

9、等方面存在制约产业高质量规模化发展的痛点难点问题，需要产业界共同攻克。内容内容应用丰富度待提升应用丰富度待提升：VR 内容生态聚焦于视频、游戏、社交场景，其他领域内容涉及较少。由于制作成本高、周期长，以及本身 XR 市场规模不大，大厂仍处于观望状态，导致 VR 内容占比不高，例如在全球主流的游戏平台Steam 上，VR 内容占比不到 5%；AR 内容生态尚未搭建完全，AR 内容生态尚未搭建完全，目前内容应用大多移植手机 2D 应用，难以激发消费者购买欲望。终端设备仍需终端设备仍需轻量化轻量化：受限于光学方案和电池等影响，目前终端设备仍然较为笨重，影响用户佩戴的舒适性。VR/MR 头显采用的菲涅

10、尔透镜光学方案成像距离远、光学元件厚，目前新产品逐步采用 Pancake 方案，有助于减小成像距离；主流头显续航时间在 23 小时左右，屏幕、高性能芯片功耗较高，目前部分新产品通过电池后置、电池外置等方式将电池移出主机，避免影响主机重量；新发布的 Apple Vision Pro 实现手势交互，摆脱了外置手柄的束缚。此外，目前商用头显设备很少具有 5G 能力，部分已发布的具有 5G 能力的头显基于 5G 模组开发，集成度低，需推动基于 5G 芯片的高集成度产品面世。网络传输存在挑战网络传输存在挑战：XR 业务对于网络下行带宽、网络容量、确定性时延和可靠性均提出全新要求，需要研究兼顾大带宽、低时

11、延、高可靠的连接增强技术，具体内容将在下面章节详细展开。2.XR 业务带给业务带给 5G 网络的新挑战网络的新挑战2.1.XR 业务业务需求需求分析分析XR 业务形态丰富，按照对网络带宽、时延不同的需求程度分成高保真强交高保真强交互互、高保真弱交互高保真弱交互、低保真强交互低保真强交互、低保真弱交互低保真弱交互四类。图 2:基于不同时延带宽需求的 XR 业务分类XR 网络技术体系白皮书6高保真强交互高保真强交互类类：同时对大带宽及低时延有较高需求，典型业务包括：4K XR 在线游戏、8K 沉浸式 XR 在线游戏、多感官虚拟协作/社交/游戏。例如 4K 交互游戏需要平均速率约 50Mbps 且端

12、到端网络时延20 ms1。高保真弱交互高保真弱交互类类：对大带宽需求较高，典型业务包括：VR FOV 视频、VR 巨幕影院、AR 观影等。例如 8K FOV 视频需要网络带宽大于100Mbps1低保真强交互低保真强交互类类：对低时延需求较高，典型业务包括车载 XR 业务、AR多人协作等。例如 AR 多人协助需要端到端网络时延15 ms1。低保真弱交互低保真弱交互类类：对带宽及时延的需求低于以上三类，典型业务包括：AR 在线购物等。2.2.面向面向 XR 业务的关键网络指标业务的关键网络指标随着 XR 从现阶段“虚实相连”向后续“虚实共生”演进，数据流从视听觉到视听触觉扩展，图像分辨率从 4K

13、向 8K 演进，用户感受从半沉浸式到完全沉浸式发展，应用场景从室内向室外发展，以及随着业务普及用户数量增加，移动网络将面临速率、时延、容量、移动性等方面挑战。2.2.1.时延时延以云渲染的数智竞技/云游戏业务为例，整个业务端到端的时延为MTP时延，其中可分解为七个部分：动作捕获时延网络传输时延（上行）云侧引擎更新图像时延画面编码时延网络传输时延（下行）头显终端解码时延画面上屏渲染显示时延。图 3 端到端时延分解图理论上，为保障 XR 用户体验良好、不出现眩晕等症状，需要运动响应时延（Motion to Photons,MTP）约为 20ms，目前云渲染架构难以满足，为降低 MTP时延的要求，通

14、过异步时间扭曲（Asynchronous Timewrp,ATW）等技术，可将时延要求放宽至 70ms 左右。根据实际测试结果，当强交互游戏 MTP 平均时延XR 网络技术体系白皮书7在 80ms 以内、弱交互游戏平均 MTP 时延在 94ms 以内时，基本可满足用户体验需求。在分段时延分析中，业务平台渲染及编码时延、网络传输时延均有可进一步优化的空间。2.2.2.速率速率XR 业务码率由分辨率、帧率以及编码压缩效率决定，业务所需网络传输平均速率一般会略高于业务码率，实际测试也证实这一现象。此外，测试发现业务到达呈现 Burst 特征，瞬时速率需求较高。考虑时延约束及帧大小波动，10ms帧时延

15、约束下网络下行保障带宽约为业务码率的 23 倍。2.2.3.容量容量3GPP 仿真中，从业务码率和时延约束两方面计算，100MHz 单小区可保障的 VR 业务用户最多可达 10 个以上5。实测单载波（100MHz）下云视频最多可容纳并发 1012 个用户并发，强交互类 VR 游戏可支持 XR 用户并发数量小于仿真值。2.2.4.移动性移动性XR 业务对于切换时延敏感度较高，室内大空间 XR 数智竞技业务，以及未来 AR 业务有着较强的移动性需求。外场测试结果显示在部分 5G 网络小区切换点位 MTP 时延增大，主观体验有花屏、卡顿等现象。2.3.当前面临的主要问题及挑战当前面临的主要问题及挑战

16、2.3.1.网业如何协同网业如何协同目前网络对 XR 业务所产生的多模态数据流暂时无法进行业务类型或者业务特征感知，同时无法感知业务层不同数据流的重要性差异，因此仅为其提供一种类似于管道的通用会话承载连接，例如 XR 下行音视频流都会与其他一般类型的业务共同由默认 QoS flow 流来承载，在带宽保障、时延保障上都无法使用差异化的服务保障。XR 网络技术体系白皮书82.3.2.连接如何增强连接如何增强基于 2.2 节中对 XR 业务的性能需求摸测，面向大带宽高实时类业务的连接可从以下方面进行增强帧级速率帧级速率如何保障如何保障：由于 XR 游戏业务呈现瞬时到达特征，受到帧时延约束及帧峰均比影

17、响，对瞬时帧级速率远高于平均码率，需研究针对业务不同重要性数据流进行差异化保障的方法时延仍需优化时延仍需优化：测试得到网络传输、云平台渲染及编码时延在 MTP 时延中占比较大，有进一步优化的空间多用户容量多用户容量仍待提升仍待提升：多用户容量远低于理论预期，需从多流协同、完整性传输等方面研究容量提升方案移动性仍需增强移动性仍需增强：切换时延影响 XR 业务体验，主观体验有花屏、黑边、卡顿等，需从降低切换时延、基于帧边界触发切换等方面优化切换时延2.3.3.用户体验如何评测用户体验如何评测音视频业务业界已有成熟的质量评价体系，但针对 XR 业务的用户体验，业界尚未形成客观、量化的评价方法。并且，

18、不同头显、云平台、网络厂家的指标统计方法存在差异，难以横向对比。因此，迫切需要建立完善的评估标准和指标体系，定义通信网络指标与影响业务体验指标的映射模型和评估标准，统一 XR业务的帧级时延、速率、时延抖动等指标的指标定义、数据采集、测量上报和统计方法，用于问题定位定界。3.XR 网业端协同网业端协同技术体系技术体系3.1.网络感知业务网络感知业务3.1.1.基于业务特征基于业务特征识别识别XR 业务在使用基于图像组（Group of picture，GoP）编码或者 Slice-based编码时，输出的码流分为 I 流或 P 流。I 流中包含 GOP 编码的 I 帧和 Slice-based编

19、码的 I 帧，P 流中包含 GOP 编码的 P 帧、B 帧和 Slice-based 编码的 P 帧。GOP 图像组包含一个 I 帧及多个 P 帧和 B 帧，Slice-base 编码包含一个 I 帧和多个 P 帧。I 流属于基础流，独立编码和解码，即 I 流的图像内容解码时不依赖于其它图像流就可以解码。P 流属于预测流或增强流，该流编码需要依赖于 IXR 网络技术体系白皮书9流或者 P 流中的前后图像流。I 流由于单独编码，码流比 P 流要大，通常 I 流单帧码流是 P 流码流的 1.5 倍以上。利用这个特征，可以识别出 I 流和 P 流。识别出 I 流、P 流后，可进一步统计出 I 帧、P

20、 帧的周期、大小、帧头、帧尾等信息。该业务模型通常适用于 XR 单业务流模式，即 I 流和 P 流建立了一个 QoSFlow。基于数据包模式识别存在准确率的挑战，且图像编码需符合上述模型。3.1.2.基于数据包业务信息基于数据包业务信息识别识别数据包解析获取业务信息可通过解析 GTP-U 报文净荷中的 RTP 报文，依据RTP 报文中的报文类型确定是 I 帧和 P 帧，从而确定是 I 流和 P 流。解包方式可配合数据包模式识别，即在识别出 I 流和 P 流的基础上，再进一步解析 I 流中的RTP 报文，确认 I 帧识别正确，从而准确识别帧类型，以避免解析过多的 RTP报文。当 RTP 报文加密

21、时该种方式不适用。此外，通过 DPI 技术获取业务信息是常用的业务探测方式。DPI 技术是一种基于应用层进行数据业务特征信息检测和控制技术。当 IP 数据包、TCP 或 UDP数据流经过核心网网关侧设备，网络设备对接入流量数据通过 DPI 技术解析数据报文，提取数据业务模型，业务流量等参数，如获得包括但不限于：数据 Host或 URL 等头域字段、IP 地址及端口、TCP 或 UDP 等协议类型、数据包长及上下行、DNS 信息等，进而智能分析出网络交互中的业务种类。3.1.3.基于基于 XR 专用承载专用承载识别识别QoS Flow 是 QoS 最小区分粒度，不同 QoS flow 提供不同等

22、级的业务保障能力。XR 业务通常包含多个关联数据流，每个数据流具有不同的 QoS 需求，XR 业务 QoS flow 建立时需要依据 QoS 特征绑定满足要求的 5QI，基站可依据QoS flow 携带的 5QI 对业务类型进行识别。3GPP R17 协议定义了可承载的 XR业务的 5QI 及 QoS 默认参数如下表。XR 网络技术体系白皮书10表 1 面向 XR 业务的 5QI 参数（摘自 TS 23.501 表 5.7.4-1）5QIValueResourceTypeDefaultPriorityLevelPacketDelayBudgetPacketErrorRateDefaultMax

23、imumData BurstVolumeDefaultAveragingWindowExample Services80Non-GBR6810 ms10-6N/AN/ALow LatencyeMBBapplications AR87Delay-critical GBR255 ms10-3500 bytes2000 msInteractiveService-Motiontracking data,882510 ms10-31125 bytes2000 msInteractiveService-Motiontracking data892515 ms10-417000bytes2000 msVis

24、ual content forcloud/edge/splitrendering902520 ms10-463000bytes2000 msVisual content forcloud/edge/splitrendering3.1.4.基于网络切片基于网络切片识别识别终端基于 URSP 中的 Traffic Descriptor 对各种业务进行识别感知，并使用相应的切片标志等参数向网络发起切片会话建立请求。网络基于终端提供的切片标志信息，为该切片会话提供包含核心网、传输网、无线网等各个环节的连接配置，并指示各个网元节点提供保障。该方案为 3GPP 标准化方案，技术体系完整。能够对业务提供准确

25、的识别感知，业务识别的颗粒度多样灵活。同时具有即时生效的保障能力，业务发起就能够被提供传输服务保障，并且无线、传输、核心网环节均提供业务保障，可实现全流程的网业协同保障，但目前智能终端操作系统尚未形成商用化的切片能力。3.2.业务适配网络业务适配网络5G 网络的无线环境以及网络负荷不断变化，无线信道可实际支持的带宽也不是一成不变的。在此情况下，应用层所产生的业务速率（如媒体编码器所输出的编码速率）需要与无线信道所支持的实际带宽动态适应，以此来保障业务时延不会出现突发性的增大。传统的“自适应”编码所依赖的拥塞反馈机制只是在应用层的客户端与服务器之间进行：即应用的客户端（作为业务数据的接收端）检测

26、到拥塞的发生或缓解，将拥塞状态信息反馈给应用的服务器（作为业务数据的发送端），应用服务器收到信息后调整编码速率。这种只在应用层两端（客户端、服务器端）进行拥塞检测和反馈的机制，由于不能获取通信链路上中间节点的拥塞信息，会造成拥XR 网络技术体系白皮书11塞信息反馈的不及时，从而影响到应用层时延的保障。图 4 传统拥塞反馈机制图 5 5G RAN 辅助的 L4S 拥塞反馈机制5G网络辅助的L4S速率自适应技术，将IETF的L4S（Low-Latency,Low-Loss,Scalable throughput）流量控制方案与 5G 网络相结合：5G 基站监测网络拥塞以及无线链路的状况，通过在业务

27、 IP 数据包头中的“ECN 比特位”进行标记的方式将拥塞信息开放给应用层，触发应用层动态调整编码速率，从而使得应用速率不断适配网络状态。相比传统的拥塞反馈机制，5G 网络辅助的 L4S 速率自适应，使得应用层可以及时获取 5G 网络拥塞状况，可以辅助应用层更及时、高效地调整编码速率，从而避免或降低突发时延，保障应用的用户体验。3.3.连接能力增强连接能力增强本章从容量增强、确定时延、移动性增强、节能维度探讨连接能力增强方案。3.3.1.容量增强容量增强(1)多流协同保障多流协同保障XR 等实时多媒体业务，其数据通常具有不等重要性区分。例如 H.26x 系列的视频压缩方案中的分层编码，编码器将

28、数据编码成数据量小、重要性高的基本层数据和数据量大、重要性低的增强层数据。接收端根据完整的基本层数据即可恢复主观体验可接受的视频画面；在基本层数据完整接收的基础上，若还能够接收增强层数据，主观体验可以得到进一步提升。因此，网络侧可以按照重要性进行分流传输，为不同重要性的数据流配置不同的 QoS 需求，适配相应的传输资源，从而提升服务质量和无线传输的有效性。基于网业端协同的差异化传输可有效降低高可靠要求的数据量，从而减小保XR 网络技术体系白皮书12障带宽需求，保障用户的基本体验。同时，在网络传输过程中，针对基本层和增强层不同传输需求，提供差异化的传输保障，保障流间同步性能，可进一步提升网络传输

29、效率和提升用户体验。例如基本层配置高可靠性 QoS，保障基本层数据传输；增强层配置可靠性降低的 QoS，在保证用户体验的前提下，空口可容错传输，提升传输效率。(2)帧完整性传输帧完整性传输在实际的网络传输中，每个 XR 业务帧的数据将被拆分为多个数据包。视频业务的传输特点是一个视频帧包含的多个数据包属于一个整体，一个数据包传输错误，则视频帧可能无法正确解码。因此，在传输 XR 业务的数据包时应该尽可能地保证属于同一个帧的数据包整体成功传输，即保证帧“完整性”。另一方面，同一任务中的数据具有完整性需求，例如，触觉互联网中，远程操作机械臂打篮球，则传输中，视频、音频、动作、触觉、嗅觉等信息对应的多

30、个数据包之间具有依赖相关性，需要保障任务数据的“完整性”。图 6 已传数据比例调度示意图3GPP 标准基于网业协同理念定义了基于 GTP-U 携带帧信息及关键帧的架构，GTP-U 包含 PDU Set QoS 信息，包括 XR 业务的帧编号、帧大小、帧尾包标识等，有助于 RAN 侧实现帧完整性传输。3.3.2.确定性时延确定性时延(1)灵活部署降低传输灵活部署降低传输时延时延传统网络中，空口时延通常只占用端到端时延的一小部分，大量时延耗费在空口以外的地方，例如从核心网到业务服务器的时延等。面向体育馆、大剧院等场景，当端到端时延需求较高且有一定可靠性要求时，可通过使用例如 UPF 下沉、MEC

31、技术将业务数据本地化，采用本地分流等方案降低端到端时延。XR 网络技术体系白皮书13(2)调度优化减小空口时延调度优化减小空口时延XR 业务对时延有非常高的要求,虽然 3GPP 的 R15、R16 和 R17 版本已经引入了与 URLLC 相关的降低延迟的机制，但这些机制并不适合高吞吐量的 XR业务。研究适合 XR 业务特征的调度机制和高效资源分配机制是改善时延提升容量的关键。智能预调度智能预调度通过对周期业务的业务模型的学习，尝试匹配终端侧数据发送规律，对于需要保障的特定 5QI 业务，通过加窗的预调度降低终端业务数据等待发送的时间，同时提升空口带宽的利用效率。例如基站可以通过机器学习获得上

32、行业务的业务模型，在一定时间内开启预调度。上行免调度上行免调度针对 XR 每个数据包的大小存在不同，以及 XR 传输周期和 CG 周期不匹配的问题，3GPP 在 R18 上行免调度（Configured Grant，CG）增强中围绕单个 CG周期内支持多个 PUSCH 传输时机及动态取消机制开展研究，通过在同一个 CGPUSCH 中预先配置多个 PUSCH 传输机会，可以解决 XR 数据包大小差异以及XR 传输周期和 CG 周期不匹配的问题，即在数据包较小时使用较少的 PUSCH传输资源，在数据包较大时使用较多的 PUSCH 传输资源。但这又面临数据包较小时已分配的 PUSCH 资源可能会被浪

33、费的问题，动态取消机制正是要解决此类问题，UE 可以通过 UCI 向基站通报哪些 PUSCH 资源未被使用，因此基站可以将这些未用的 PUSCH 资源重新分配给其他 UE，以提高频谱利用效率。图 7CG 增强示意图 BSR 增强增强BSR 增强一方面是增强 BSR 上报精度以减少量化误差，另一方面是上报上行缓存数据的延迟信息。3GPP 协议原定义的 BSR 表格在包大小较大时，量化误差较大，基站方根据上报的 BSR 并不能准确地预估手机侧待传输数据量，导致无法精准分配上行资源，BSR 增强的首要目标就是增加新的 BSR 表项以减少BSR 上报的量化误差。其次上报上行缓存数据的延迟信息也有助于

34、XR 业务满足其严格的包延迟预算。比如，在 UE 上报缓存数据大小时，可以同时上报将该数据的剩余包延迟信息，以便基站根据不同用户的剩余延迟预算合理分配上行资源。XR 网络技术体系白皮书14(3)帧级调度提供确定时延帧级调度提供确定时延基于精准业务识别或者核心网指示，在用户调度时从按“包”调度增强为按“帧”调度。在调度时，除了考虑 PDU Set 的优先级外，需要在不同优先级的业务流间，在无线侧基于帧时延要求进行调度。下行调度时，根据空口能力估算以及待业务帧的大小，结合各 QoS Flow 帧时延的剩余余量决定不同用户传输资源。剩余帧时延余量越小，分配的资源越多，从而达到增益最大化，让更多的 Q

35、oS Flow 满足帧时延需求。3.3.3.移动性增强移动性增强XR 业务对数据包的传输时延有着严格的要求，一个典型的需求是在 10ms的时延预算内完成（单向）空口数据传输。当 XR 业务从室内逐步走向室外场景，例如车载 XR，需要研究在移动性场景中如何满足严格的时延预算需求。60fps 帧率的 XR 业务平均帧到达周期为 16.67ms，在传统的基于 L3 的小区切换技术中，中断时延达到约 5060ms 的量级，对于 60fps 的 XR 业务，该中断时间会导致连续 34 个帧失效，影响用户体验；对于未来的 90fps 和 120fps 的XR 业务来说，小区切换带来的中断导致更多的帧失效，

36、导致切换时刻的体验下降明显。(1)切换前精准控制切换前精准控制在切换场景下，需要采用延迟调度等方式对传输中的帧进行保障，避免其传输被切换打断，造成帧时延拉长。切换控制的前提是基站能够识别业务帧的帧头、帧尾，待前一帧发送完成、后一阵尚未到达的帧边界触发切换，保证帧发送过程零中断。当发生切换时，PDCP 收到切换信令后向 RLC 查询帧调度结果，同时检查用户是否有 XR 承载；如果 RLC 到达数据没有调完，则等待 RLC 缓冲区数据调空后，且一定时间内无新数据，通知 PDCP 调度完成，可触发切换。(2)切换中敏捷交互切换中敏捷交互对于 XR 业务，为保障大容量的传输过程，需要一种小区切换技术，

37、能够实现低中断并维持大容量传输，有效支撑移动场景中的 XR 业务。L1/L2 切换技术是 3GPP Rel-18 正在标准化的一项小区切换技术（LTM，L1/L2 Triggered Mobility，L1/L2 触发的移动性），通过切换决策下沉、同步过程前置、L2 数传连续等技术，实现极低中断的小区切换、切换后快速恢复高吞吐的传输状态，有助于提升在移动场景中使用 XR 业务的用户体验XR 网络技术体系白皮书151）切换决策下沉）切换决策下沉：终端和基站基于 L1/L2 信令进行测量结果上报及切换判决，无需递交至 L3 进行测量报告解码，能够更为及时地完成切换；2）同步过程前置）同步过程前置：

38、与目标小区的下行同步过程和上行同步过程可在切换之前完成，实现免随机接入过程的小区切换，降低了切换中断时间。3）L2 数传连续数传连续：RLC 层可直接维持，不执行重建，降低了 UM 承载的数据丢包，也减少了需重传的 AM 承载的数据，使得 L2 数据处理过程更为连续。3.3.4.节能机制节能机制当前 VR 头显等 XR 设备续航时间在 34 小时左右，续航是终端面临的关键挑战之一，对用户体验有直接影响。3GPP从R15到R18版本，已有各种节能机制帮助终端节省功耗，其中 CDRX增强可以更好的匹配周期性数据传输的 XR 业务（如音频/视频），通过活动与睡眠的交替切换来实现终端功耗的降低。3GP

39、P R17 release 之前，DRX Cycle 可配参数值为 10ms 到 10240ms 间的整数倍毫秒间隔，存在 CDRX 周期与 XR 数据包传输周期不匹配的问题，导致数据包延时增加。R18 中增强的 CDRX 机制可以支持小数周期的 CDRX 周期，使得 CDRX 周期可以准确地匹配任意媒体帧率匹配可以灵活匹配，获得节能增益。3.4.端云能力协同端云能力协同渲染是指用软件从模型生成图像的过程，将三维场景中的模型，按照设定好的环境、灯光、材质及渲染参数，投影成数字图像。VR 应用需要为用户创造一个完全虚拟的环境，虚拟世界需要以高分辨率和高帧率进行渲染，以提供逼真的视觉效果和流畅的动

40、画。由于 VR 用户将完全沉浸在虚拟环境中，任何渲染的延迟或不流畅都可能导致运动病感或降低用户体验的质量。因此，VR 对渲染能力的需求较高，需要强大的计算能力来实时渲染复杂的图形和场景，以确保用户获得流畅、真实的感觉。相比 VR 应用，AR 将虚拟内容叠加到现实世界中，用户可以通过 AR 设备实时看到增强的数字信息，虚拟对象的渲染需要与真实环境进行融合，因此渲染的复杂度相对较低。根据 VR 和 AR 对渲染能力的不同需求，其协同渲染方案也有所差异。3.4.1.面向面向 VR 应用的协同渲染方案应用的协同渲染方案为满足 VR 应用所需的高算力需求、降低端侧计算负担，一种方式是基于XR 网络技术体

41、系白皮书165G 网络实现端云协同渲染方案，结合 XR 设备端、5G 空口以及边缘云计算，通过协同分离渲染的方式实现了真实逼近、身临其境的 XR 体验。计算任务在边缘云服务器和 XR 终端设备之间进行分配。在 XR 终端设备一侧，主要进行一些节能、低延迟的帧渲染和头部姿态数据追踪，而在边缘云一侧，则专注于计算密集型的运算处理和图形渲染。最后通过 5G 网络将两侧渲染的结果整合，以提供真正身临其境的 XR 体验。3.4.2.面向面向 AR 应用的分离渲染方案应用的分离渲染方案AR 更注重对现实场景的感知和交互性，如物体识别、空间定位等，仍然需要足够的渲染能力来确保虚拟内容与真实环境的无缝融合，并

42、提供流畅的交互体验。为处理更复杂、更逼真的图形和场景，渲染任务可以在云端或边缘服务器上进行，从而减轻了设备本身的功耗和复杂度，提供更高质量的渲染效果。现阶段可通过将 AR 眼镜与 5G 终端连接，与云端进行通信来实现边缘云-终端-AR 眼镜的分离渲染。在这种架构中，一部分处理任务可以由 AR 眼镜卸载到终端侧进行处理，而更复杂、计算密集型的任务则由边缘服务器负责处理。这种分布式计算模式充分利用了设备的计算能力，同时借助边缘服务器的高性能计算资源，为用户提供流畅、高质量的 AR 体验。根据 5G 无线信道质量的变化，渲染任务可在远程边缘云计算和本地终端计算之间切换。当 5G 信号质量良好时，系统

43、可以选择将计算任务发送到边缘云端的渲染服务器进行处理，以实现更大规模的计算和资源优化；而当 5G 信号较弱或网络延迟较高时，系统将计算任务转移到终端上进行本地处理，以实现更低的延迟。这种基于信道质量的动态切换机制，可以使 AR 应用在不同网络条件下保持稳定性，使得 AR 眼镜用户获得最佳的计算资源分配和服务体验。3.5.用户体验感知用户体验感知面向典型 XR 业务，采用基于呈现体验质量、交互体验质量、源质量等用户体验评估指标，以及网络关键 KPI 综合形成 XR 业务打分模型(VR MOS)，结合体验满足度定量研究，和 5G 现网体验满足度测试结果，形成 XR 业务体验质量的分档标准。3.5.

44、1.用户体验指标用户体验指标用户体验指标主要由呈现体验质量、交互体验质量和源质量组成，呈现体验XR 网络技术体系白皮书17质量，为描述 XR 头显终端呈现业务画面的质量，以及用户体验业务时主观感知或客观统计的指标，可包括卡顿、花屏、黑边、掉帧等指标；交互体验质量，为描述用户在与虚拟环境进行交互时的交互系统响应质量，如果交互系统响应迅速、精确，用户就能够顺畅地在虚拟世界中进行探索；如果交互系统响应慢或者精度不高，用户可能会感到不适，甚至出现晕动症。源质量，为描述终端头显、内容平台的基本性能和客观指标，包括头显分辨率、刷新率、体积重量，以及内容分辨率、音视频码率等等指标。3.5.2.网络关键网络关

45、键 KPIXR业务有着帧级传输特征，需要重新定义面向XR沉浸体验的网络关键KPI指标，并统一指标的统计和测量的方法。网络关键 KPI 可包括以下指标：帧级上行帧级上行/下行网络传输时延下行网络传输时延：每帧画面在完成编码分包后，5G 网络接收到该帧第一个上行/下行数据包到传输完该帧最后一个上行/下行数据的时间差帧级上行帧级上行/下行空口传输时延下行空口传输时延：每帧画面在完成编码分包后，基站在接收到该帧第一个上行/下行数据包到传输完该帧最后一个上行/下行数据的时间差帧级上行帧级上行/下行网络传输速率下行网络传输速率：云平台/终端接收到每帧画面所有上行/下行数据包的大小总和，与帧级上行/下行网络

46、传输时延的比值帧级上行帧级上行/下行可靠性下行可靠性：一定时间内网络传输的上行/下行丢帧数，与所有上行/下行总帧数的比值目前，网络传输侧难以精准获取数据包之间的帧级关系，需要推动业界实现网络对业务的感知能力，并记录每帧数据包传输的时间戳、包大小数量，以及误包信息，头显终端、基站、核心网、业务云平台可将统计到的帧级测量信息存储在本地并开放相关接口，由第三方 KPI 统计平台周期性收集相关测量数据。XR 用户体验指标与网络关键 KPI 指标有着密不可分的联系，需要研究和建立两者映射模型，例如用户体验出现卡顿现象，映射到网络关键 KPI 指标的时延和速率；花屏现象映射到网络关键 KPI 指标中的可靠

47、性等，实现问题快速定位定界。XR 网络技术体系白皮书184.XR 商业价值商业价值4.1.应用场景应用场景XR 作为下一代的新终端，可以承载各种新的应用。办公、娱乐、社交、购物等主流应用都会因为 XR 技术产生新的体验升级。应用场景应用场景 1：办公。XR 技术不仅能够提升用户办公效率，提供多样化的办公体验，同时扩展了地理上的使用场景，可满足未来随时随地的多维空间体验诉求。在办公应用中，基于 XR 技术在真实空间中自由排布办公窗口组合，拓展无限的屏幕空间，实现多任务并发协同处理，比如用户在处理办公文档的同时通过实时会议软件进行信息展示与共享，大幅提升办公效率。同时，可将办公应用扩展至飞机、高铁

48、等通勤场景，不受地点及空间限制，保证办公体验的一致性。应用场景应用场景 2：娱乐。在娱乐影音应用中，基于 XR 技术的空间拓展大幅提升了影音体验，用户可以通过引入多个视频窗口，在空间中自由排布，满足多内容同时体验的诉求。除了在家庭的沙发上，用户在长途旅途中带上 XR 眼镜就是能体验电影院 IMAX 般沉浸式 3D 巨幕效果。用户自己录制的影像也将从 2D 向 3D发展，通过 XR 能够更好的通过 3D 影像记录和回放美好的瞬间；通过三维重建的体积视频和虚实融合 AR 技术，用户可以将喜欢的明星影像投影到现实世界中，比如家里和其它任何场景里，粉丝可以与喜欢的明星拍摄虚实融合视频合影。应用场景应用

49、场景 3：沉浸式社交。用户在 2D 时代通过互联网分享文字，图片与视频进行社交。随着 XR 设备的普及，用户可以沉浸在不同的 3D 虚拟空间（咖啡厅、电影院）一起喝咖啡、看电影，更自然地进行互动，这是 XR 带来前所未有三维空间新体验。在虚拟世界里，用户还可以拥有自己的三维虚拟形象。通过三维扫描与重建技术，用户可以创造自身形象相似的 3D 的虚拟形象，结合数字化的服装，形成独特的线上身份。通过虚拟形象技术，线上虚拟社交消除了线下社交的陌生感，形成线上新社交的场景。应用场景应用场景 4：在线购物。通过 XR 三维化技术的应用可以带来商品 360的真实展示，结合 AR 的三维交互，还可以给消费者虚

50、实融合的试穿试戴，全面提升消费者的购物体验。目前已经有电商企业推出了 3D 沉浸场景购物、AR 试穿试戴、3D 产品展示等新功能，让消费者能够掌握产品 360全面的信息，与 3D 商XR 网络技术体系白皮书19品进行实时互动，体验到产品“近在眼前”的沉浸感。MR 终端结合实景可以构造数字化房间，虚拟“移除”房间里现有的家具，在真实房间里摆放 3D 家具模型，轻松完成室内家具装修摆放的虚实融合体验。4.2.XR 商业模式探讨商业模式探讨按照运营商提供的服务类型，XR 场景可以分为行业 2B 场景、2B2C 混合场景、个人 2C 场景，下文面向这三种场景探讨相应的商业模式。4.2.1.面向行业面向

51、行业 2B 场景场景行业 2B 场景是指运营商只为行业客户提供服务，不涉及行业客户的用户。其核心服务模式主要包括两种，即网络服务、业务平台服务。网络服务是为客户的 XR 业务需求定制网络支持。业务平台服务是为 XR 内容提供商提供业务平台，业务平台提供算力、渲染、技术工具等资源和能力。网络服务费资费模式包括收取网络服务固定月费，或者按使用总时长收取网络服务月费。业务平台服务资费模式可以考虑按用户使用平台资源和能力情况按月收取平台能力租赁费。4.2.2.2B2C 混合场景混合场景行业 2B2C 场景是指主要面向 XR 服务商指定的个人客户提供定向流量和网络保障，以保障目标客户的网络体验。根据用户

52、占用网络资源情况，收取网络保障服务费。可以考虑按个人客户数量或者按网络使用总时长计费，在按照个人客户数量收取网络保障服务费的方案中，计费方式可以为个人用户单价结合当月XR 实际使用个人总人数收取；在按照网络保障总时长收取网络保障服务费的方案中，按照时长单价结合当月网络保障总时长计费4.2.3.面向个人面向个人 2C 场景场景个人 2C 场景是指运营商直接为个人客户使用 XR 提供网络保障服务，或者向个人用户直接提供 XR 应用服务。XR 网络保障服务是指个人客户使用 XR 应用时，运营商为个人客户提供带宽、时延等保障服务；XR 应用服务是运营商直接面向个人消费者提供 XR 应用内容服务。提供网

53、络保障服务资费模式是运营商提供网络保障服务包，满足消费者短期XR 网络技术体系白皮书20或者灵活使用需求，网络保障服务包根据时长收费，可包含定向流量费用，如通过 XR 业务加速包提供不同时长的网络保障服务包；XR 应用服务资费模式针对选择 XR 应用服务的个人用户，以时长作为基本计费单位，同时提供内容、清晰度等叠加权益计费，可考虑减免流量费用。5.总结与展望总结与展望本报告分析了 XR 业务对 5G 网络在带宽、时延、移动性等方面的需求，并针对实际测试发现的有待增强的方面，探讨了在网络感知业务、业务适配网络、连接能力增强、渲染能力协同、用户体验感知等方面的关键技术方案，以构建融通网、业、云、端

54、的 XR 技术体系，达成产业一致，并联合产业推进产品实现与技术成熟，以 5G 网络极致性能保障新业务新应用规模发展，推动 5G 从网络领先发展到商业领先。展望未来，中国移动将联合产业合作伙伴持续开展面向 XR 业务的网业端协同技术创新、产品创新及应用创新，以加速 XR 业务的快速规模化应用，为用户提供随时随地的沉浸式体验，为数字经济发展注入新活力。XR 网络技术体系白皮书21参考文献参考文献1 中国移动通信研究院，“5G 云 XR 端到端能力需求研究报告”，2020 年2 中国移动通信研究院，“5G 云 XR 云网架构与解决方案研究报告”，2020 年3 IETF RFC 9330:Low L

55、atency,Low Loss,Scalable Throughput(L4S)InternetService:Architecture.4 3GPPTR 26.928:“Extended Reality(XR)in 5G”5 3GPPTR 38.838:“Study on XR(Extended Reality)Evaluations for NR”6 3GPPTS 23.501:“System architecture for the 5G System(5GS)”缩略语缩略语缩略语缩略语全称全称中文释义中文释义XRExtended Reality扩展现实VRVirtual Reality

56、虚拟现实ARAugmented Reality增强现实MRMixed Reality混合现实AIArtificial Intelligence人工智能FOVField of View视场角MTPMotion to Photons运动响应时延KPIKey Performance Indicator关键性能指标GoPGroup of picture图像组P framepredictive-frame前向预测编码帧B framebi-directional interpolated prediction frame双向预测内插编码帧I frameintra picture帧内编码帧GTPGPRS T

57、unneling ProtocolGPRS隧道协议RTPReal-time Transport Protocol实时传输协议PDUProtocol Data Unit协议数据单元DPIDeep Packet Inspection深度包检测技术TCPTransmission Control Protocol传输控制协议UDPUser Datagram Protocol用户数据报协议URLUniform Resource Locator统一资源定位器DNSDomain Name Syste域名系统XR 网络技术体系白皮书22缩略语缩略语全称全称中文释义中文释义QoSQuality of Servi

58、ce服务质量5QI5G QoS Identifier5G服务质量指示URSPUE Route Selection Policy路由选择策略IETFThe Internet Engineering Task Force国际互联网工程任务组L4SLow-Latency,Low-Loss,Scalable throughput低时延低丢包的稳定传输ECNExplicit Congestion Notification显式拥塞指示RTTRound-Trip Time往返时间RANRadio Access Network无线接入网URLLCUltra-Reliable Low-Latency Commu

59、nications低时延高可靠通信CGConfigured Grant上行免调度PUSCHPhysical Uplink Shared Channel上行共享信道UCIUplink Control Information上行控制信息UEUser Equipment用户终端BSRBuffer Status Report上行资源申请FPSFrame Per Second画面每秒传输帧数PDCPPacket Data Convergence Protocol分组数据汇聚协议RLCRadio Link Control无线链路层控制协议LTML1/L2 Triggered MobilityL1/L2触发的移动性UMUnacknowledged Mode非确认模式AMAcknowledged Mode确认模式DRXDiscontinuous Reception非连续接收CDRXConnected-mode Discontinuous Reception连接模式不连续接收MOSMean Opinion Score平均主观意见分IMAXImage Maximum巨幕电影2B2CTo Business To Consumer面向企业，面向个人