基于5G移動邊緣計算的云游戲技術要求

基于5G移動邊緣計算的云游戲技術要求本文件規(guī)定了云游戲系統(tǒng)在5G移動邊緣計算場景下的產業(yè)結構、部署模式、參考架構、云游戲能力部署技術要求、基于5G網絡與分流能力的云游戲技術要求、云邊協(xié)同技術要求及安全性要求本文件適用于云游戲系統(tǒng)在5G移動邊緣計算場景下的架構設計、開發(fā)和運維2規(guī)范性引用文件云游戲cloudgaming將游戲放在云端服務器運行的游戲方式?！霸朴螒颉蹦Ｊ较拢螒虻拇鎯?、計算、渲染完成，玩家可以通過任意終端、隨時隨地的體驗到高品質游戲。類似虛擬機實例的概念，它包含了一款游戲在云端可運行的基礎環(huán)境，包括CPU、GPU、內存、部署在邊緣計算節(jié)點中的應用程序5G核心網基礎設施系統(tǒng)架構的基本組成部分，作為移動基礎設施和數據網之間的連接點，分組路由和轉發(fā)，數據包檢查，用戶平面部分策略規(guī)則實施等。是邊緣計算流量的唯一入口移動邊緣計算平臺mobileodgeplatform移動邊緣計算平臺，提供邊緣應用在邊緣基礎設施上的運行環(huán)境，以及邊緣服務。網絡云具備云計算的基本特征，提供電信網絡服務，承載部署5G核心網元，用戶數據和增值業(yè)務平臺，以及與之相關的網管支撐類平臺，同時為云上應用提供電信級的高可靠性保障、標準化的運維能力和接口。分布在網絡邊緣側，提供實時數據處理、分析決策的小規(guī)模云數據中心。網絡邊緣云networkedgecloud在邊緣側建設的網絡云。云游戲玩家cloudgamingplayer云游戲使用者，是以個人消費為目的而購買、使用云游戲產品和服務的個體社會成員，是產品和服務的最終使用者。云游戲運營商cloudgamingooerator云游戲運營者，通過自主開發(fā)或取得其它游戲開發(fā)商的代理權運營云游戲，以出售游戲時間、游戲道具或相關服務為玩家提供增值服務和放置游戲內置廣告。從而獲得收入的公司。云游戲平臺提供商cloudgamingplatformprovide云游戲平臺(PaaS,云游戲服務平臺、云游戲運營平臺)提供者，提供云端接入管理、流化管理、游戲管理、資源管理等平臺功能。云服務提供商cloudserviceprovider云游戲基礎設施(Ias)提供者，以資源池的形式向云游戲平臺提供信息技術、軟件、IDC資源等，為云游戲運行提供算力電信運營商networkoperator云游戲的網絡的提供者，為云游戲終端提供到云游戲平臺的網絡連接與流量分流，為云游戲平臺節(jié)點提供網絡連接。網絡能力開放平臺openplatformfornetworkcapability基于API接口調用，以便管理、調度、流控、監(jiān)控網絡能力的平臺。下列縮略語適用于本文件。Muli-accessEdgecomputiNetworkExposureFunctiPolicyControlFuncSessionManagementFuUnifiedDataManagcVirtualizationInfrastructureMan5基于50移動邊緣計算的產業(yè)結構及云游戲部署模式5.1基于50移動邊緣計算的產業(yè)結構云游戲角色包含云游戲玩家、云游戲運營商、云游戲平臺提供商、云服務提供商、電信運營商，其產業(yè)結構如圖1所示。圖1云游戲產業(yè)結構云游戲角色可能兼具多重角色，例如，云游戲平臺提供商兼具云服務提供商，提供云基礎設施及算力，云游戲平臺與云基礎設施之間可以是緊耦合或松耦合；電信運營商兼具云服務提供商，提供云基礎設施及算力，云游戲平臺提供商的云游戲平臺部署在電信運營商的云基礎設施上，云游戲平臺與云基礎設施之間是松耦合5.2基于50移動邊緣計算的云游戲部署模式基于5G移動邊緣計算的云游戲部署模式如圖2所示，基于5G移動邊緣計算的云游戲部署模式有兩種。模式1,基于EISI定義的邊緣計算框架，電信運營商提供5G網絡和邊緣計算平臺系統(tǒng)及邊緣計算平臺，云游戲服務平臺部署在邊緣計算平臺上模式2?；诠性葡鲁聊Ｊ?，電信運營商僅提供5G網絡，邊緣云由云服務提供商提供，云游戲服務平臺部署在邊緣云上。模式1:基于ETSI定義的邊緣計算框架50網絡50網絡50網絡50網絡圖2基于50移動邊緣計算的云游戲部署模式6基于50移動邊緣計算的云游戲參考架構6.1云游戲對5G邊緣計算的業(yè)務需求受限于網絡能力，云游戲一直無法快速發(fā)展，直到5G網絡的出現，才使得在移動終端上普及云游戲成為可能。云游戲業(yè)務在5G網絡下對帶寬、時廷和資源分配的需求如下a)5G網絡帶寬：一般情況下，單個云游戲實例下行峰值網絡傳輸帶寬不小于50Mbps;針對4K分辨率，60幀的場景，下行峰值網絡帶寬不小于100Mbps:b)5G網絡延遲UE(用戶設備UserEquipment)到邊緣資源池中云游戲實例的網絡延遲不大于20ms,針對電競場館部署邊緣資源的情況下，網絡延遲不大于10msc)邊緣資源池：游戲實例根據業(yè)務需求調整規(guī)格，根據用戶體驗需求和資源負載情況，均衡分配wspi培PCF->SMF實現網絡能力調用：二是通過N33接口與網絡開放功能NEF進行交互，通過使用情況，應將請求調度到合適的邊緣云，原則上調度到本區(qū)域的邊緣云。●邊緣云與中心云協(xié)同能力：邊緣云云游戲系統(tǒng)應把云游戲實例狀態(tài)上報給中心云云游戲系統(tǒng)，用于資源管理和調度用戶游戲請求。邊緣云云游戲系統(tǒng)保存存檔，并向中心云云游戲系統(tǒng)上傳存檔數據，上傳游玩數據。中心云云游戲保存存檔數據及記錄存檔狀態(tài)。網絡延遲：中心云與邊緣云之間的網絡延遲應小于20ms.7.2.2云游戲邊緣云技術要求邊緣云負責業(yè)務覆蓋、實例分配、業(yè)務復用、網絡對接和接入等功能，具體要求如下：●邊緣云業(yè)務覆蓋范圍每個邊緣云應覆蓋一個省份下的一個或多個地級市，對于特大城市、用戶較多城市，可建設多個邊緣云?！襁吘墝嵗峙洌焊鶕煌瑯I(yè)務需求，可調整實例類型?！駱I(yè)務復用：邊緣云資源空閑時，其算力可提供其他場景的客戶使用，均攤建設成本?！窬W絡對接：應具備與運營商5G專網、QoS業(yè)務、本地城域網對接能力，終端用戶使用5G網絡就近訪問邊緣云，進一步降低延遲?！窬W絡接入：邊緣云應具備多家運營商網絡接入能力，針對不同網絡終端的請求調配流量出口針對電競等場景，邊緣云小型化、微型化，可快速部署、快速開通、運輸方便。8基于5G邊緣計算的云游戲能力部署技術要求8.1云游戲在邊緣云的部署方式云游戲現階段面臨的問題就是時延高、畫面卡頓、流量高等，邊緣計算節(jié)點的建設可以降低服務器與用戶端的傳輸距離，從而減小用戶端時延和寬帶資源壓力?？臻g距離的縮短不僅僅是縮短了傳輸時延，還減少了復雜網絡中各種路由轉發(fā)和網絡設備處理的時延，網絡鏈路爭搶的幾率大大降低。因此云游戲的部分業(yè)務部署在邊緣云上。云游戲的核心技術能力可以通過兩種模式部署在邊緣云上。一是基于ETSI定義的邊緣計算框架，云游戲作為APP通過MPI接口部署在邊緣計算節(jié)點，并通過MEP的APIGateway實現網絡能力、通用IT能力及行業(yè)能力的調用。二是基于公有云下沉模式，則根據邊緣計算節(jié)點運營方提供的方式部署。8.2部署在邊緣云的云游戲技術要求8.2.1核心能力技術要求云游戲核心能力包括提供系統(tǒng)原生架構、音視頻的采集、編碼和推流服務。具體要求如下：1.系統(tǒng)原生架構：針對端游應提供PC系統(tǒng)和X86硬件架構；針對手游應提供安卓系統(tǒng)和ARM硬件架構。2.音視頻采集：應提供云端游戲運行過程中視頻圖像、音頻數據的抓取和推送能力。3.音視頻編碼應提供多種音視頻流的編碼壓縮能力，如音頻的AAC、視頻的H264、H265。音視頻編碼需具有根據運營策略、終端用戶設置、網絡傳輸質量等因素而調整編碼配置的能力4.推流服務：應提供多種傳輸協(xié)議、可自動化的調整音視頻編碼碼率，網絡帶寬，丟包策略的能力。提供弱網對抗的基本策略，從延時、清晰和流暢等不同維度進行平衡，對丟包、抖動、延時等網絡問題進行優(yōu)化，保證云游戲的清晰流暢體驗。8.2.2業(yè)務系統(tǒng)技術要求云游戲業(yè)務系統(tǒng)包括資源調度系統(tǒng)、游戲云化系統(tǒng)和統(tǒng)一存檔系統(tǒng)。具體要求如下：1.資源調度系統(tǒng)：a)提供將用戶請求根據一系列路由策略(負載均衡、地理位置、歷史記錄等),分配到合適的服務節(jié)點的能力；b)提供管理游戲實例，記錄游戲實例的狀態(tài)以及變遷，協(xié)調用戶請求資源，根據云端游戲實例的狀態(tài)，分配對應的空閑游戲實例能力；c)提供優(yōu)化路由系統(tǒng)、云化系統(tǒng)，實現多區(qū)域部署、動態(tài)實例分配，降低用戶啟動游戲時延能力。2.游戲云化系統(tǒng)：a)游戲云化：提供云化平臺，點擊游戲上架，可以上架游戲，生成注冊接口的母版鏡像文件并上傳到NFS服務器，后續(xù)打開游戲時可以直接從NFS服務器上的母版鏡像通過注冊接口來安裝游戲。然后啟動并運行游戲：b)游戲熱更新提供熱更新平臺，點擊游戲熱更新，通過播流方式與手機建立連接，等待游戲更新完成后，點擊提取熱更新，將游戲熱更新文件上傳到NFS服務器，并通知云游戲服務端將該熱更新文件同步到對應機房的所有NFS服務器上3.統(tǒng)一存檔系統(tǒng)：a)提供存檔上傳、下載、狀態(tài)查詢功能；b)實現集群式分布管理存檔，實現游戲存檔的存儲、備份、讀取、快速擴容等需求。9基于50網絡與分流能力的云游戲技術要求9.1基于ETSI定義的邊緣計算框架獲取50網絡與分流能力云游戲作為應用部害在運營商的邊緣計算節(jié)點上，通過邊緣節(jié)點實現本地ULCL分流減少傳輸時延，云游戲應用不感知。當用戶在邊緣計算節(jié)點之間發(fā)生遷移，應由邊緣計算平臺的移動性管理功能為云游戲用戶進行上下文遷移，并通知云游戲應用切換服務節(jié)點。有線側帶寬需求可通過邊緣計算平臺的帶寬管理實現有線側的帶寬控制無線側的帶寬、時延保障需通過QoS保障能力實現，可以通過MEP的APIGatewa和N5或N33接口調用Q08保障能力，也可直接經互聯網從能力開放平臺調用。9.2基于公有云下沉模式獲取5G網絡與分流能力應通過云游戲所在邊緣計算節(jié)點運營方調用大網能力開放平臺分流API實現本地uCL分流。當用戶在邊緣計算節(jié)點之間發(fā)生遷移，由云游戲應用自己感知后通過調用大網分流能力實現云游戲邊緣節(jié)點的切換。10基于50邊緣計算的云游戲安全性要求10.1云邊交互安全應提供邊緣云節(jié)點與終端、邊緣云節(jié)點之間、以及邊緣云節(jié)點與中心云之間的安全數據與管控通道。能檢測到針對中心云平臺以及邊緣節(jié)點的網絡攻擊行為，能檢測到虛擬機與宿主機、虛擬機與虛擬機之間的異常流量，應在檢測到網絡攻擊行為、異常流量情況時進行告警。10.3數據安全在