5G拓展應用服務 iMEC平台與智慧科技合作無間

工研院資通所 陳建成 王韋程 文國煒

台灣已於2020年1月完成5G電信頻譜的競標,可見5G已從技術驗證逐步邁向商業化,其中多接取邊緣運算(Multi-access Edge Computing, MEC)乘載5G服務運算的重要角色。過去十年至今的4G行動網路架構皆不易滿足Cloud Gaming服務所需的高頻寬、低延遲需求,本文將描述當Cloud Gaming與5G遊戲專網進行整合時,MEC從中提供遊戲運行所需,建構5G電競專網解決方案,提供Edge端Cloud Gaming應用服務。

圖1 現行Cloud Gaming 架構 vs整合MEC的Cloud Gaming 架構
圖1 現行Cloud Gaming 架構 vs整合MEC的Cloud Gaming 架構

善用5G特性 滿足智慧相關發展

5G行動通訊網路涵蓋兩種主流頻段。一為sub 6GHz,與目前採用的4G LTE頻段差異不大,主打低功耗、覆蓋能力廣的sub 6GHz窄頻技術;另一種則是在24GHz以上,也就是「毫米波」頻段,其高頻短波長物理特性,達到高速寬頻通訊。另一方面,有別與4G通訊網路架構,5G將核心網路元件全面地採用雲端虛擬架構,並將控制面向和用戶面向更進一步地進行切割,依不同應用情境下實際需求進行擴展的彈性架構,達成網路架構扁平化的目的,並導入邊緣網路運算(Edge Computing)的概念,來降低核心網路負荷、提高用戶體驗。因此,5G可在不同環境下提供最合適的無線通訊網路,以同時滿足短距離及長距離的通訊要求。

除了一般消費應用市場外,對許多大型企業來說,5G的出現,也意味著更多更新樣的選擇,企業能以速度更快的5G來建置網路環境。行政院於2019年12月5日確立5G「專網專頻」政策,規劃4.8至4.9GHz頻段(100MHz)供專網使用,開放各界申請場域實驗,並於2021至2022年間擇期開放執照申請[1]。5G專網的服務對象將不再是過去一般行動用戶,而是企業因時因地所需建置而成,舉凡大樓、工廠、醫院、機場和車站等場域,都能透過5G訊號形成區域網路。

5G的大頻寬及超低延遲特性,帶動智慧製造、智慧城市、車聯網、智慧醫療等相關領域快速發展;此外,過去AR、VR應用因高質量且需要即時傳輸的媒體內容,通常需要大於1Gps的頻寬才有可能實現,並需透過有線網路傳輸資料,而5G通訊技術不僅可讓AR、VR可擺脫線路限制,在轉換視角時,能改善低網路的延遲情形、降低暈眩感,改善用戶體驗,將可進一步推動AR、VR應用普及,帶動相關軟體與硬體商機爆發[2]。

以南韓電信為例,推動5G創新應用VR服務,包含虛擬實境近距離跟偶像接觸、以VR進行教育課程、搭配電影及動漫內容,並打造全球40個主要城市的360度VR體驗。根據Strategy Analytics報告指出,南韓AR、VR服務占5G網路流量的20%,更凸顯沉浸式服務將是5G應用關鍵。

提升遊戲體驗 5G雲端體感電競遊戲系統

1.智崴科技體感科技與5G邊緣運算

台灣智崴資訊科技是室內新媒體動作平台遊樂設備界的研發領導先驅,其最具指標性的產品為「i-Ride動感飛行劇院」以及最新潮的VR電競系統「閃電對決2」。其中,「閃電對決2」的設備核心採用智崴專利的全體感VR電競系統,搭配六軸平台體感座椅,以及專為遊戲所設計的VR頭盔與飛行搖桿,具高規格體感特效,交織戰鬥射擊的震撼力,挑戰虛擬實境最高境界[3]。體感座椅、飛行搖桿以及VR頭盔皆需高度仰賴有線網路及高規格的工業電腦進行VR影像運算,因此,在營運中若遭遇硬體設施問題時,需大規模地逐一至各項裝置進行檢測及除錯,且工業電腦緊鄰體感座椅,將產生外力侵害的疑慮。

圖2 5G雲端體感電競遊戲系統
圖2 5G雲端體感電競遊戲系統

在此系統導入工研院研發的5G邊緣運算平台,提供高資源運算服務(GPU based OpenStack及Kubernetes),可將工業電腦保留最低運算需求,以輕量化raspberry pi、行動終端裝置或至小電腦(如Intel NUC)的Thin Client取而代之,而將服務所需的運算資源虛擬化,透過MEC上架至雲平台,由5G高速網路串接各項終端設備,如VR頭盔、飛行搖桿與體感座椅等控制訊號,可藉由Thin Client接取至雲平台服務,輕量化終端設備,並滿足智崴電競應用的低延遲、資料分析、高頻寬需求。

如圖2所示,各項終端設備將透過無線傳輸方式取得高運算服務,高規格的工業電腦也不再緊鄰體感座椅,而建置於單一機房內的雲平台上,各項終端設備不再遷就有線網路建置,Thin Client可彈性部署於基地台覆蓋範圍中,大幅降低場域建置的風險與複雜度。

2.展示案例

在2019年,ITRI iMEC團隊與智崴科技共同於高雄建置5G應用PoC場域,與智崴科技合作的主要應用服務分別為「體感賽車」及「閃電對決2」,並陸續參加2019年6月的智崴集團法說會、2019年7月的ITRI ICT TechDay以及2019年9月的台灣創新技術博覽會,展示以VR產業的應用觸發各類垂直應用服務,帶動5G科技發展。

圖3 2019年6月智崴集團法說會展示「體感賽車」。
圖3 2019年6月智崴集團法說會展示「體感賽車」。
圖4 2019年9月台灣創新技術博覽會展示「閃電對決2」。
圖4 2019年9月台灣創新技術博覽會展示「閃電對決2」。

啟用雲平台 縮短服務延遲時間

ITRI 5G智慧型行動網緣計算雲平台(intelligent Mobile Edge Computing, iMEC),位於行動網路邊緣與鄰近基地台的位置,提供雲端運算能力及應用服務。使應用服務鄰近使用者,可縮短服務的延遲時間,滿足5G創新產業應用所需的低延遲、高存取、高頻寬及資料分析等需求。更藉由5G MEC技術,使終端以最低限度的硬體需求,存取高運算資源,創造未來5G商機與服務應用效益。

文章轉載自工業技術研究院電腦與通訊月刊