موفقیت متاورس در گرو تجاری سازی فناوری 5G ، رابطه متاورس و 5G چیست؟

فناوری نسل پنجم شبکه های مخابراتی سیار 5G در سرتاسر جهان در حال تبدیل شدن به جریان اصلی از حوزه خدمات ارتباطی و مخابراتی است. این فناوری با ویژگی های جذابی چون تأخیر کم، ظرفیت انتقال داده بالا، قابلیت اطمینان بالا، امنیت و انعطاف پذیری استاندارد، در شرف تجاری سازی با انواع مختلفی از دستگاه های شخصی و صنعتی است. اما آنچه این فناوری را جذاب تر و متاورسی تر کرده، پشتیبانی از قابلیت edge cloud processing است که به تعبیری، عصر جدیدی از محاسبات توزیع‌شده را به دنیا معرفی می نماید. تجربه ای همه جانبه و جدیدی که می تواند XR بی‌کران (بی حد و مرز) یا همان Boundless XR را عملیاتی کند.  فناوری Boundless XR فراگردی است که پردازش را از طریق تکنیکی به نام رندر تقسیم شده ایجاد می‌کند که در آن رندر و پردازش داده ها بروی لبه های ابری انجام می شود. ترکیب این فناوری با هوش مصنوعی ، فناوری نوپدید دیگری را با نام لبه بی‌سیم هوشمند یا همان (Intelligent Wireless Edge) را ایجاد خواهد نمود. لبه بی‌سیم هوشمند ترکیبی از پردازش داده ها بروی دستگاه، ابر لبه و 5G است که همگی و همزمان در کنار هم می باشند که در هر زمان و هر مکان ارتباط پایدار پر‌سرعتی در تمامی خدمات و دستگاه‌های هوشمند را می توانیم انتظار داشته باشیم. به‌بیانی دیگر، به ‌سطحی جدید از خدمات و محصولات حوزه هوشمندسازی دست پیدا کنیم که تا پیش از این بشر، آنها ‌را تجربه نکرده باشد. 

لازم به توضیح است که این فناوری برای اولین بار در اجلاس فناوری Snapdragon 2019، و با معرفی پلتفرم Qualcomm Snapdragon XR2 رونمایی گردید، اولین پلتفرم XR با پشتیبانی از شبکه 5G در جهان. که امروز در قالب یک قرارداد مشترک از دو شرکت بزرگ فناوری در جهان، اریکسون و کوالکام در حال توسعه و تجاری سازی می باشد.

از کاربردهای این فناوری نوپدید می توان به موارد استفاده ای از این نوع شبکه‌ها در کاربردهایی چون کارخانه آینده، بازی‌های در لحظه همه جانبه، اهداف آموزشی، مراقبت‌های پزشکی و بهداشتی و خرده‌فروشی اشاره نمود. از این رو شرکت کوالکام با هدف توسعه خدمات متاورسی از فناوری مذکور با سلسله آزمایشات، Qualcomm Research، در حال بهینه سازی مودم Snapdragon X55 برای ارائه XR بی کران در مقیاس های انبوه است. برخلاف ترافیک سنتی تلفن هوشمند eMBB (باند پهن موبایلی پیشرفته)، ترافیک XR غیر از پهنای باند مطلوب که در این مقاله به آن اشاره می شود، نیازمند اصلاح تأخیرهای زمانی در اتصال هوایی از فناوری 5G است که در این خصوص با همکاری شرکت اریکسون مدل جامع خود را ارائه داده که جلوتر به آن اشاره شده است.

در همین راستا، شرکت اریکسون جدولی به شرح زیر را در خصوص پیاده سازی یک فراجهان با کمک فناوری های 5G ارائه داده است که توجه شما را به آن نیازمندی ها و پاسخ ها جلب می نمایم.

ویژگی ها و نیازمندی های متاورس

چگونه فناوری 5G  و اکوسیستم حاصله ازآن ، نیازمندی های متاورسی را برآورده می کند

یکی از ویژگی های اصلی در خصوص موضوع متاورس ، ایجاد دسترسی به انواع پلتفرم های متاورسی است که به   کاربران اجازه می دهد تا در دنیاهای متاورسی (فراجهانی) آزادانه بچرخند و به فعالیت های خود ادامه دهند و از طریق فناوری خانواده XR ، خصوصا XR بی   کران تجربه لازم را بدست آورند.
این خاستگاه نیازمند پوشش و ظرفیت ثابتی از زیرساخت های مخابراتی خصوصا در فناوری نسل پنجم مخابراتی است که   از انواع دستگاه های مورد استفاده توسط کاربران ( عمدتا IoT Based  )  برای ورود به دنیاهای متاورسی به صورت متحرک ،   نرخ ارسال و دریافت داده ها با تاخیر بسیار کم و پهنای باند لازم را پشتیبانی   کند، از این رو موارد به شرح زیر ضروریات این حوزه می باشد
Seamless vertical handovers to/From WiFi 
Global reach which is including Roaming capabilities
ورود به فراجهان ها از طریق   انواع دستگاه های XR سبک وزن و قابل حمل
از این سمت، ایجاد شبکه دسترسی رادیویی اینترنت اشیاء آن هم بر بستر شبکه 5G با تأخیر بسیار کم داده و همچنین ایجاد شبکه ارتباطی قابل اعتماد و همیشه در دسترس برای فعال کردن انواع دستگاه های مورد نیاز از اکوسیستم های متاورسی ، خصوصا دستگاه هایی که برای ارسال داده های سریع، در لبه قرار می گیرند؛ ضروری است.
 که در اصلاح فنی به این جانمایی، رندر لبه هم گفته می شود/ این سطح از دسترسی جریان داده را از دستگاه های قرار گرفته در لبه
با توان عملیاتی بالا و تأخیر کم برای پلتفرم های متاورسی ایجاد می کند.
ایجاد پلتفرم های متاورسی،   توامان بر بستری های پلتفرم های ابری و
 Multi-Access Edge Computing (MEC)
چنین خاستگاهی از سمت متاورس،در سمت شبکه نیازمندی هایی به شرح زیر را می طلبد:
زمان تاخیر بسیار کم ارسال و دریافت داده ها که عملا یکی از ویژگی های نسل پنجم شبکه های مخابراتی سیار است؛
پردازش از نوع Offload آن هم با هدف صرفه جویی در عمر باتری دستگاه های پوشیدنی و انواع ابزارک ها؛
بهره گیری از تکنیک های رندرینگ های پبشرفته نظیر Enhanced render level of detail (LOD)
رابط های استاندارد شده برای   اینکه آواتارها بتوانند در انواع پلتفرم ها و بواسطه انواع دستگاه ها، پوشش داده   شوند و خوراک اطلاعاتی آنها فراهم گردد.
این امر مستلزم استانداردسازی   در حوزه های به شرح زیر می باشد
 Telco standards
Haptic,holographic and XR standards
Metaverse standards
دسترسی راحت ، آسان و همه گیر به خدمات ارتباطی و مخابراتی که به توسعه دهندگان خدمات متاورسی این قابلیت را بدهد تا در هر مکانی بتوانند خدمات خود را با کیفیت مطلوب در اختیار کاربران قرار دهند.
فراهم نمودن API/SDK مبتنی بر منطق های تجاری از حوزه اقتصاد متاورسی، برای توسعه دهندگان خدمات متاورسی که از این مسیر، بتوانند به خدمات سطوح Core از   شبکه 5G ، دسترسی داشته باشند. بخش زیادی از این خدمات در معماری های نوین شبکه مرکزی 5G مبتنی بر مدل های NFV,SDN ایجاد شده   است.

میزان تاخیر مجاز برای یک سناریو XR ای چقدر است؟

تجربه کاربری سمت نمونه های عملیاتی شده با استفاده از فناوری VR عددی بین 10 تا 20 میلی ثانیه تاخیر را نشان داده است که تاخیر زیر 10 میلی ثانیه، انتظار مطلوب برای ورود و پوشش انواع سناریوهای VR ای خصوصا در Use case های صنعتی و پزشکی است. این عدد در خصوص واقعیت افزوده (AR) متفاوت است در واقعیت افزوده، میزان تاخیر کمتر از 30 میلی‌ثانیه به ازای تجربه های تک کاربره ای از نمایش داده ها مد نظر است در حالی که برای تجربه AR ای چند کاربره ای، این میزان (30 میلی ثانیه) به میزان قابل‌توجهی کمتر می شود. 

اما برای نرخ انتقال داده، داستان متفاوت می شود با توجه به نرخ داده های ارسالی و دریافتی مورد نیاز برای تسهیل در امر پردازش XR ، می توان سناریوهای انتقالی متفاوتی از پردازش در لبه ابری را پیشنهاد داد.

در سناریو تماما VR ای ، هدف این است که بیشترین حجم و شاید تقریبا تمام محتوا را در edge-cloud پردازش و ارائه نمود.چنین سناریو ایی، نیازمند نرخ بالایی از دانلود (DL) است که البته متناسب با میزان وضوح محیط، رندر می شود. مطابق با آخرین گزارش GSMA، نرخ حداقلی برای یک جریان مطلوب تصویری با کد 2K H.264 عددی معادل 30 مگابیت در ثانیه و برای یک جریان رمزگذاری‌شده 8K H.266 تا 800 مگابیت در ثانیه پیش بینی می شود. اما نرخ های Uplink (UL) معمولا ناچیز است، یعنی بسیار کمتر از 2 Mpbs، زیرا فقط جهت کاربردهای HMD ای و برخی دیگر از کنترل های خاص نظیر دستکش های haptic gloves مد نظر است که این حد از انتقال داده کفاف می کند.

Sony may be working on virtual reality gloves for your PSVR

اما در خصوص فناوری واقعیت افزوده، وظایف متفاوتی دیگری هم، باید افزوده گردد از جمله آنها می توان به موقعیت مکانی کاربر اشاره نمود.

مطابق با گزارشی دیگر از GSMA در خصوص الزامات تأخیر، سناریوهای مختلفی از تعاملات XR را می توان تعریف نمود: تعاملات ضعیف (مانند خدمات broadcasts از سرویس های رادیو و تلوزیونی) که میزان تأخیر سخاوتمندانه‌ای بین 10 تا 20 ثانیه مد نظر است. در خصوص تعاملات متوسط (مانند کنفرانس های ویدئویی XR) تا 200 میلی ثانیه تاخیر، مطلوب است و اما در خصوص تعاملات قوی (همچون بازی های آنلاین و خدمات متاورسی) به طور ایده آل عدد تاخیر مطلوب بایستی کمتر از 20 میلی ثانیه می باشد.

پشتیبانی از فناوری Edge-Cloud برای مقیاس پذیری سناریوهای XR ای حیاتی است. بنابراین یکی از فناوری‌های اساسی برای فعال کردن حوزه خدمات Metaverse ای، بعد از مقرون‌به‌صرفه ساختن دستگاه‌های XR، سبک وزن با طول عمر باتری کافی، فناوری Edge-Cloud است. اما یک چالش اساسی و یک سوال مهم این است با کمک فناوری edge-cloud تا چه میزان می توان پردازش های سناریوهای XR ای را در لبه بارگزاری و انجام داد و در عین حال KPI مطلوبی از جریان تصویری برای برنامه‌ها حفظ نمود و همزمان کیفیت قابل قبولی را به کاربران نهایی ارائه داد. (صرف نظر از کاربرانی که بازی می‌کنند یا کاربران سازمانی سطوح تعاملات زیادی را مد نظر دارند). همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، این بدان معناست که پس از این باید انتظار داشته باشیم که راه حل های پردازش ابری در لبه بیشتری را در شبکه های اپراتورهای مخابراتی در سراسر جهان ببینیم که در آنها، محتواهای XR ای با استفاده از یک UPF به  RAN ها نزدیکتر شوند.

منابع:

https://www.ericsson.com/en/blog/2022/4/why-metaverse-needs-5g

https://www.qualcomm.com/news/onq/2020/05/making-boundless-xr-commercial-reality