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原文来源：ericsson
如今，很难避免使用元宇宙这个词。但事实是，要发挥其全部潜力，5G的元宇宙关系将是关键。我们探讨5G如何能够实现令人兴奋的用途，如metaverse VR、metaverse XR，并帮助使Web 3.0成为现实。
你有可能已经进入了一个元宇宙! 有人在玩Minecraft吗？或者，《堡垒之夜》？Pokémon Go或Roblox呢？阅读这篇博文的真正的元宇宙爱好者会经常去Decentraland，甚至可能在那里举办自己的NFT艺术展。
在我们的开篇，有很多新的术语。让我们深入了解这一切意味着什么，以及--最重要的是--它与另一项新兴技术：5G有什么关系。事实上，我们认为，5G是元宇宙及其设备和应用开发者生态系统的一个重要推动因素。
什么是元宇宙？
元宇宙这个词是尼尔-斯蒂芬森在他1992年的小说《雪崩》中提出的。几十年来，它一直被深埋在雪地里，直到Facebook宣布由虚拟现实（VR）驱动的元空间成为下一件大事。如此之大，以至于这个曾经拥有数万亿美元资产的公司改名为Meta。从那时起，互联网、设备和连接的生态系统就一直处于狂热状态。
Metaverse生态系统的非详细快照，包括设备OEM、连接供应商、云基础设施和平台供应商、Metaverse平台和内容供应商。
当然，metaverse的概念并不属于Meta。因此，它的含义是不同的，取决于你问谁。我们可以在这里分享正式的定义，但更想集中讨论每个定义所包含的三个重要元素。
首先，也是最重要的一点，元宇宙包含了一个社会元素。它不仅是一个虚拟的空间，用户在这里独自或与少数人一起花费时间（和金钱）。相反，元宇宙旨在与支撑人类社会的社会结构产生共鸣。一旦进入元宇宙，你和/或你的化身就能够通过看对方的眼睛、感知身体语言，甚至可能握手或拥抱来进行人类互动。
第二，它有一个强大的虚拟叙事。对于一些人来说，元宇宙存在于一个纯粹的虚拟世界，我们可以通过VR头盔来消费；这里的一个例子是使用这种头盔玩元气世界VR互动的游戏《堡垒之夜》。对于其他人来说，它在物理世界中有很强的基础，但通过增强现实（AR）或更具互动性的混合现实（MR）体验数字覆盖。这里的一个例子是通过手机或AR眼镜玩的Pokémon Go。无论哪种方式，我们的经验和社会互动的方式都被持续的虚拟内容大大增强了。通过任何这些3D扩展现实（XR）设备，以及通过今天利用WebXR技术的2D屏幕，可以进入元宇宙的虚拟世界和其中的触觉互动。
第三，它通过新技术加速，如Web 3.0、区块链、不可伪造的代币（NFTs）、5G、数字孪生、人工智能和XR设备，仅举几例。重要的是要明白，如果没有这些技术成分，元宇宙可能会存在，但吸收和规模会受到严重阻碍。一旦我们更详细地讨论了元宇宙的构件，我们将进一步给出一些例子。
元宇宙和新兴的Web 3.0
让我们来深入了解一下在元宇宙背景下经常被引用的一项技术。Web 3.0。这个词被严重地夸大/过度使用，但实质上象征着利用区块链技术的新的去中心化网络的兴起。
为什么这很重要？这是一个所有权的问题。目前的互联网应用，如社交媒体平台，是集中式的。因此，任何金融交易或任何代码升级或任何关闭的决定都在拥有公司的完全控制之下。
另一方面，由于区块链的去中心化属性，Web 3.0将拥有一个去中心化的所有权结构。这种新的运作方式在运营和能源效率方面带来了严重的挑战，但通过使用户成为这个新互联网及其经济的核心部分，提供了独特的机会。正如下文所举例的，它还提供了应用程序之间的互操作性，就像IP提供网络和设备之间的互操作性一样。
去中心化的Web 3.0等同于中心化的Web 2.0，正在迅速出现。Filecoin或IFPS相当于Dropbox；Brave相当于Chrome；Metamask相当于Paypal；DTube相当于YouTube，等等。虽然Web 2.0应用程序由Windows或macOS等操作系统驱动，但Web 3.0应用程序在Ethereum等去中心化的操作系统上运行。
一个Web 3.0操作系统也被称为基础设施层。它可以实现分布式应用，或称dApps。以太坊是最受欢迎的，但不是唯一的；其他这样的区块链有Solana、Polygon、Tron、Cardano和EOS。
这些基础设施区块链可以运行一个或几个价值代币。例如，比特币区块链只会支持一种价值代币，即比特币本身。然而，以太坊允许几个代币在上面运行，每个代币都有自己的价值生态系统。在以太坊上运行的元空间相关价值代币的例子有SAND、MANA、AXS和GALA，所有这些都允许你在虚拟世界中以感知的价值购买/出售物品。这一层通常被称为代币层。
进入元宇宙后，这些代币允许你买卖固定和动态资产，这就是为什么我们把这一层称为资产层。例如，在元宇宙平台Decentraland，你可以使用MANA代币来购买、出售或租赁土地。或者你可以把你在OpenSea平台上购买的数字艺术品带到你在Decentraland拥有的土地上；这是可能的，因为Decentraland和Opensea都是互通的，因为它们运行在同一个操作系统Ethereum上。
将上述Web 3.0的组成部分放在一起，我们观察到，一个新的相当于OSI的层正在出现，它运行在我们传统的网络技术之上。为了使这个新兴的OSI堆栈得到有效执行，底层网络技术必须无缝运行--这就是为什么通过5G的无限连接的出现是如此的及时。
Metaverse VR和AR设备
在谈论5G和网络之前，让我们讨论一下设备。把它们看成是物理世界和元宇宙之间的代理或门户。今天，我们有键盘和触摸屏，它们都需要互动，在某些时候需要学习。然而，从用户体验的角度来看，新兴的元宇宙设备为更直观的互动和数字内容与信息的消费提供了独特的机会。
作为代理，这些设备需要将信息从物理世界转化为虚拟世界，同时也从虚拟世界转化为物理世界。
前者--感知物理环境--是通过一个爆炸性的传感器生态系统完成的，这些传感器整体上构成了物联网（IoT）。在元宇宙的背景下，物联网依赖于激光雷达传感器、照相机、体积捕捉设备、触觉服和手套、神经腕带，甚至是类似神经元的设备。
后者--我们消费虚拟元宇宙内容的能力--是由一个爆炸性的VR、AR、MR（与触觉和其他感官互动一起，有时被归入XR）以及全息投影设备的生态系统促成的。
VR是指空间隔离的计算机生成的三维环境模拟，可以通过头戴式显示器（HMD）和游戏控制器进行实时互动。VR设备在企业和消费者领域都有稳固的增长，流行的产品有Oculus Quest 2、Varjo VR-3、Playstation VR、Valve Index和HP Reverb G2。
相比之下，AR通过将计算机生成的图像叠加到用户对现实世界的看法上，提供了一个物理和虚拟世界之间的复合视图。流行的AR设备是你的手机，运行提供AR过滤器的应用程序，如在Instagram、Snapchat和TikTok中发现。专门制作的AR设备有HoloLens 2，联想的ThinkReality和Nreal。甚至还有Mojo Vision和InWith，它们在AR隐形眼镜上工作--未来几乎就在这里。
MR提供了一个虚拟的覆盖在物理世界上的实时互动。我们甚至可以想象，在未来，虚拟世界将能够通过使用执行器对物理世界进行 "重新编程"。爱立信的6G研究团队已经提出了一个愿景，即设计可重新编程的世界--网络-物理连续体。
AR和MR需要空间持久性，这意味着如果用户在物理世界中移动，虚拟覆盖层应该被固定在现实世界中。例如，如果一个AR/MR的用户从一个放置了数字花瓶的物理桌子上走过，这些花应该随着用户和桌子之间物理距离的增加而变小。
VR首先出现，因为它可以通过用有限的计算能力以可控的方式渲染环境来实现。然而，计算能力和光学技术已经发展起来，AR/MR正在迅速赶上。这些技术是我们今天最接近于支持元宇宙的社会参与元素的技术。
全息投影在最近几年获得了注意力--尽管目前还不清楚它是否会作为一项技术持续存在。传统的VR和AR将3D世界渲染到用户正在观看的2D表面；更先进的立体AR提供了类似全息的体验。真正的全息技术通过利用光的相位差来重现3D世界；图像更加清晰，被认为是真正的3D，但到目前为止，消费级相位相干光的产生被证明是困难的。
上述所有设备都有一个共同的重要要求，即以合理的成本实现设备在舒适度和重量方面的可取性：它们需要性能良好、可靠和安全的网络。目标是将尽可能多的控制和计算任务从设备上卸载到边缘。设备需要连接到尽可能低的延迟，以及一个边缘服务器，例如，在那里，图形被实时渲染，然后像视频会议一样流向HMD。
虽然设备生态系统仍处于起步阶段，但XR生态系统已经通过Boundless XR和CloudXR等技术向这个方向发展。这些新兴的多接入边缘计算（MEC）能力使得提供更多的沉浸式体验成为可能。VR头盔可以以更高的细节水平（LOD）显示内容，AR头盔可以处理更复杂的现实世界互动。然而，这也是有代价的。
值得注意的是，数据需要在几毫秒内，以（几乎）有限的延迟和高数据率在AR/VR设备和边缘云之间来回发送。因此，与XR设备的可靠、安全和低延迟的无线连接是最重要的。今天唯一被证明能实现这种无限连接的无线技术是5G。
网络要求：用5G支持Metaverse
总的来说，5G和电信业已经走过了漫长的道路。过去单纯的连接性，经过多年的发展，已经演变成一个充满活力的生态系统，由供应商、服务提供商、设备OEM、云计算超大规模和应用开发商组成。这是因为无线既复杂又令人兴奋。
在metaverse的背景下，需要解决许多超越纯粹连接性的功能和要求。我们在表1中总结了一份并非详尽的清单，其中包括无处不在的访问、可访问的XR设备、边缘云功能、相关的标准以及开发者社区的易用性。现在让我们更详细地讨论这些问题。
元宇宙的特点和需求
5G和生态系统如何解决这些需求：
无处不在地访问构成元宇宙的所有多面体。轻量级和可访问的XR设备来体验元宇宙
稳定的覆盖和容量，以及移动性支持
无缝的垂直切换，例如从WiFi到/从WiFi的无缝切换
全球覆盖，包括漫游功能
轻量级和可访问的XR设备，以体验元宇宙的魅力
低延迟和可靠的通信，使设备能够将更多的内容卸载到边缘，并利用边缘渲染/边缘流。
以高吞吐量和低延时访问边缘计算
云和边缘-云（MEC）功能
低延时
卸载处理以节省电池寿命
增强的渲染细节水平（LOD）
标准化的接口
电信标准
触觉、全息和XR标准
Metaverse标准
开发人员轻松访问通信服务
让开发者访问5G的API是一个 "网络平台" 开发者
将API/SDK轻松绑定到现有的开发者平台上
易于将API与业务逻辑结合起来
在无处不在的接入方面，目前有许多无线连接技术：最流行的是蓝牙、Wi-Fi和蜂窝技术。蓝牙缺乏范围、速率和可靠性。当前几代Wi-Fi提供了所需的速率，但存在拥堵问题，因此一旦有几个XR设备同时连接，就会出现高延迟；Wi-FI 7有望解决拥堵问题，但远不能达到蜂窝技术提供的范围和全球覆盖。此外，它没有提供任何服务水平协议（SLA），而使用5G的新兴分片概念可以提供这种服务水平协议，这对许多企业应用是至关重要的。
5G提供了速率、范围、可靠性、延迟和更多。事实上，今天5G提供的平均DL/UL数据速率是每个用户200Mbps/30Mbps。根据调度器的选择、无线电承载配置和无线电条件，可实现的延迟对于频率范围1（FR1，即低于6GHz）是10ms，对于FR2（高于24GHz，即毫米波段）是5ms。今天的可靠性可以达到99.99%。
这对XR来说足够了吗？
让我们看看：如果用户在使用VR时移动他/她的头，新的沉浸式视觉效果需要在20毫秒内投射出来（最好低于10毫秒），以避免晕动症。在AR中，对于单用户体验来说，需要少于30毫秒来确保虚拟物体在环境中的空间锚定，而对于多用户AR体验来说，则需要大大少于这个时间。设备上的智能处理技术，如异步时间包装（ATW），在新的头部位置重用旧的内容，有助于将这些延迟要求放松1.5-3倍。
关于促进边缘云XR处理的所需数据速率，我们区分了三种情况--XR的低、中和高卸载。
在纯VR中，最佳目标是在边缘云中渲染大部分（如果不是全部）内容。这样一个高卸载的场景需要下载（DL）率，它与渲染环境的分辨率成正比。根据GSMA最近的一项研究，2K H.264编码流的速率为30Mbps，8K H.266编码流的速率高达800Mbps。上行链路（UL）速率并不重要，即远低于2Mbps，因为只有HMD方向和一些其他用户产生的控制，例如通过触觉手套需要传输。
在AR中，不同的空间感知任务需要由系统来完成，因此有机会调用图3中总结的三种卸载方案。DL速率为20-80Mbps，UL速率为10-40Mbps，这取决于哪些任务被卸载到边缘云上。
在延迟要求方面，GSMA的研究区分了不同程度的XR交互：弱交互（如广播）有10-20s的慷慨的端到端延迟预算；中度交互（如XR视频会议）需要200ms；强交互（在线游戏或参与体育比赛）最好在20ms以下交付。
就轻量级和可访问的XR设备而言，由于更多的任务被卸载到边缘云上，这一点得以实现。事实上，被卸载的任务越多，对处理能力和能源存储的要求就越低。两者都有助于外形尺寸，有经验的重量，因此也有助于整体消费价格。
首次测量表明，低卸载可将设备能耗降低三倍；中卸载可降低四倍；高卸载可降低七倍以上。这是实实在在的减少，直接转化为用户体验的改善。
边缘云支持对扩大XR规模至关重要，因此是实现Metaverse的基本技术之一，它使XR设备在经济上负担得起，重量轻但功能强，并与足够的电池寿命连接。边缘云的一个挑战是，有多少东西可以真正卸载到边缘，同时保持应用的KPI，并向终端用户提供可接受的QoE，无论他们是玩游戏的消费者还是提供Metaverse中复杂的下一代产品的企业用户。如图4所示，这意味着我们应该期待在世界各地的运营商网络中看到更多边缘云类型的解决方案，通过使用具有本地突破的UPF，使内容更接近RAN。
使用XR设备和移动边缘云支持高LOD图形分割渲染的端到端元链接的技术构成。这里，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代表用户政策功能；NW代表网络；API代表应用编程接口。
标准和标准化的接口将确保这个日益复杂的元宇宙生态系统的互操作性。让元宇宙在一个共同的区块链操作系统上运行，如以太坊，是不够的。区块链家族之间、物理世界和虚拟世界之间以及支撑元空间的其他重要技术之间都需要互操作性，例如触觉设备。
事实上，IEEE触觉编解码标准化小组P1918.1.1为运动（肌肉运动）和触觉（触摸）信号开发感知编解码。通常被称为 "触觉的MPEG"，他们正在通过通用的硬件和软件参考设计来开发触觉编解码技术的建议。这对避免触觉供应商的锁定很重要，从长远来看，这将使触觉设备的部署规模化。
按照同样的思路，需要制定新的全息和XR标准，以避免长期锁定供应商并确保互操作性。如今，各种标准倡议都在处理此类标准，如MPEG（ISO/IEC）、3GPP、ETSI ARF、VR-IF、OpenXR和Open AR Cloud。我们将在未来的博客中对所有与Metaverse相关的新兴标准进行深入探讨。
然而，最重要的挑战是要确保虚拟世界之间的互操作性。从今天的多个元宇宙（又称多空间）到元宇宙的过渡，类似于从早期的局域网（LAN）到今天的互联网的过渡。
在方便开发者访问方面，必须确保世界各地的大型内容开发者社区能够轻松地将先进的XR功能整合到消费者和企业应用程序中。这需要向开发者社区提供5G原生API，最好是嵌入特定平台的SDK中。这些API将帮助开发者提高其XR应用的体验质量。
一个例子是网络切片的API。开发人员希望有直观的API，让他们对过去使用过的东西感到熟悉。虽然很多功能可以作为第三方解决方案提供，但访问5G调制解调器的功能可能需要改变底层操作系统，这需要设备平台供应商的参与。更广泛的生态系统有机会一起工作，以确保尽可能的最佳API。为了取得成功，从开发者社区收集早期反馈也很重要。
开放的挑战
虽然以上是令人振奋的发展，但在元宇宙进入黄金时代之前，仍需要解决重要的技术挑战。有一个问题很突出：隐私。事实上，虽然许多隐私挑战正在电信标准中得到解决，但我们还没有解决应用层面的隐私问题。想象一下，当涉及到元宇宙中的隐私问题时，我们将面临的挑战。谁来保护我们的孩子免受有害内容或有害的沉浸式体验的影响？谁会确保你在元宇宙中的化身背后的物理身份一直受到保护？谁将确保我们不会成为无尽广告的副产品？
许多非技术性的问题也仍然存在。例如，围绕着元宇宙的兴奋与支撑标准的步伐并不匹配；不仅仅是通信标准很重要，我们还迫切需要触觉/XR/编解码和元宇宙的互操作性标准。另一个问题是围绕着元宇宙内容的缺乏，这通常是与持续提供化身、NFT、教育内容等的可持续生态系统相伴而行。其他问题持续围绕商业模式、监管和网络中立性。
如果我们相信元宇宙将反映出虚拟世界中增强的社会结构，我们就应该根据我们的道德信仰来塑造它。我们应该认同某种形式的社会规范和一个监督这些规范的分散机构。我们应该确保安全和维护隐私。我们真的需要确保元空间不能被用作国家或国际冲突的武器。简单地说，我们真的需要考虑清楚，并且应该避免建立一个纸牌屋--风险实在是太大了。
新兴的元宇宙应用和服务
与上述挑战无关，5G的覆盖范围将在未来几个月内扩大，使XR爱好者能够随时随地将（物理）世界与他们选择的（数字）元宇宙连接起来，并接受令人兴奋的新应用和服务。
在日益拥挤的未来，将需要先进的网络服务来保护元宇宙的XR数据流。这对电信公司和服务提供商来说是一个独特的机会，可以创造顶级的商业机会。例如，电信公司可以对专用的元数据片收费；或者他们可以对提供基于位置的服务的能力收费；或者他们可以为自己的元生态系统提供动力。
一旦投入使用，底层的5G基础设施将为先进的消费者和企业的元宇宙使用场景提供动力。想象一下2025年在你的元宇宙中发生的这一切：你进行下一次商务会议，你将在一个完全沉浸式的环境中与同行接触。会议结束后，你 "走出去"，在同一个元宇宙中使用加密代币订购了一份披萨。你可以选择在虚拟中吃，但更有可能的是，你会把比萨送到你所在的地方。
在元宇宙中经营业务如何？这需要底层的元宇宙基础设施启动和运行，经济推动因素到位，如通过加密货币支付，采用XR设备和无线网络充分运作，以支持元宇宙访问者在你的商店里大规模地进行。
元宇宙中的消费者应用情况如何？它将成为下一个互联网吗？虽然整个生态系统仍处于萌芽状态，但显而易见的是，游戏将成为许多元宇宙应用的开端。有些人认为，今天游戏开发者对元宇宙的作用就像几十年前网络开发者对互联网的作用一样。鉴于Roblox和Minecraft等游戏的全球日均应用内使用量是Facebook和Twitter的10倍，很难有相反的论点。
关于metaverse 5G关系的总结性意见
很明显，元宇宙需要高度可靠、高吞吐量和有限延迟的网络，其要求明显高于目前移动宽带的尽力服务。5G已经准备好提供这种服务，但在网络密集度、频谱可用性、室内/室外容量增加以及移动宽带（MBB）、关键任务通信（MCC）和XR服务在广域网中的共存等方面仍存在挑战。
目前的5G RAN组合是实现元宇宙的重要一步。它在一流的硬件之上配备了软件工具箱，如时间关键型通信，为有界延迟、高度可靠的实时服务（如XR）提供无与伦比的体验。
然而，提供最先进的网络是不够的。所有生态系统的参与者都需要走到一起，从战略上为一个连贯的研发和标准化路线图做出贡献。如果没有这种紧密的合作，Metaverse可能在未来几年都不会发生，或者永远不会发生。
