第五代移動通信技術(shù)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的影響分析

韋皓仁

（廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510630）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用和發(fā)展在我國依然受一些現(xiàn)實因素的影響，導(dǎo)致了該技術(shù)產(chǎn)品無法深入到產(chǎn)業(yè)發(fā)展中去，僅僅是在一些經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中得到了淺顯應(yīng)用，無法全面發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢。隨著我國第五代移動通信技術(shù)的研發(fā)和投入使用，其也對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響，為新時期虛擬現(xiàn)實技術(shù)的推廣與普及提供了通信技術(shù)支持，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)提供了技術(shù)保障，這對于新時期虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展有著重要意義。

1 第五代移動通信技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

第五代移動通信技術(shù)（5th Generation Mobile Communication Technology，簡稱“5G技術(shù)”），是新時期基于第四代通信技術(shù)研發(fā)出的具有高速率、低時延以及大連接技術(shù)特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)。第五代移動通信技術(shù)作為新時期通信技術(shù)發(fā)展的最新成果，其不僅能夠滿足人與人之間的通信需求，還能夠?qū)崿F(xiàn)人與物、物與物之間的通信交流，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)、超高清視頻技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的通信基礎(chǔ)，為移動醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)自動化控制、環(huán)境遠程監(jiān)控的技術(shù)體系的實現(xiàn)提供通信技術(shù)保障。尤其是在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)以及智能化技術(shù)的發(fā)展變革中，更是起到了重要作用，成為國家發(fā)展、社會經(jīng)濟變革的重要基礎(chǔ)。相較于第四代移動通信技術(shù)，第五代移動通信技術(shù)的性能更加優(yōu)越，從通信過程中流量的峰值速率來說，第五代移動通信技術(shù)的峰值速率能夠達到10～20 Gbit/s，完全能夠滿足高清視頻以及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的大數(shù)據(jù)量傳輸需求，從根本上解決了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展中所面臨的數(shù)據(jù)流量傳輸問題。從網(wǎng)絡(luò)接口的時延角度來說，第五代移動通信技術(shù)空中接口的時延低至1 ms，能夠為新時期汽車產(chǎn)業(yè)的自動駕駛實現(xiàn)以及醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)的遠程醫(yī)療服務(wù)應(yīng)用等提供低時延的移動寬帶通信保障。第五代移動通信技術(shù)的頻譜效率相較于TLE的頻譜效率提升了3倍以上，這對于我國通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要意義。并且第五代移動通信技術(shù)的流量密度高達10 Mbps/m2以上，移動性支持500 km/h的高速移動。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是基于虛擬世界體驗的計算機技術(shù)種類之一，屬于計算機仿真系統(tǒng)。其以計算機為載體進行虛擬環(huán)境的生成，然后以多源信息融合的三維動態(tài)視景和實體行為，完成計算機系統(tǒng)仿真，并能夠給予用戶真實的視覺體驗[1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是涉及人體主觀感知的現(xiàn)代技術(shù)體系，其仿真系統(tǒng)為多種技術(shù)的結(jié)合，包括基礎(chǔ)計算機圖形技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)等，并以傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等作為延伸。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實際運用中，是以環(huán)境模擬與人體主觀感知的互動來完成的，不僅關(guān)系到了人體的視覺感知，還涉及了聽覺、觸覺以及運動等主觀行為的感知，并且隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的逐漸完善，對于嗅覺和味覺的感官行為應(yīng)用也逐漸深入，逐漸形成了多感知技術(shù)系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征體現(xiàn)主要集中在其系統(tǒng)的多感知性、存在感、交互性以及自主性，使用戶能夠在虛擬環(huán)境中感受真實的環(huán)境，甚至在一定程度上能夠達到讓用戶難以辨別真假的程度[2]。同時，用戶在虛擬環(huán)境中也能夠?qū)Νh(huán)境進行操作和交互處理，得到虛擬環(huán)境的反饋，并能夠保證虛擬環(huán)境中的物體與現(xiàn)實世界物體的運動定律保持一致，也可以根據(jù)需求進行模擬。

2 第五代移動通信技術(shù)特征分析

隨著第五代移動通信技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)化的不斷深入，其應(yīng)用也愈加廣泛，涉及工業(yè)生產(chǎn)、車聯(lián)網(wǎng)自動駕駛、能源技術(shù)、教育、醫(yī)療、文旅、智慧城市建設(shè)、信息消費以及金融等領(lǐng)域。除此之外，第五代移動通信技術(shù)特征體現(xiàn)也更加明顯，主要包含以下幾個方面。

（1）數(shù)據(jù)速率特點。在移動通信技術(shù)中，決定系統(tǒng)通信性能的關(guān)鍵因素是數(shù)據(jù)的傳輸效率，尤其是隨著當(dāng)代社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，傳輸數(shù)據(jù)包越來越大，這對通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率有了更高的要求。尤其是在高清視頻數(shù)據(jù)或者虛擬現(xiàn)實環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸與使用中，由于兩者的數(shù)據(jù)庫體量極大，需要高數(shù)據(jù)傳輸速率的通信技術(shù)來提供高數(shù)據(jù)速率傳輸服務(wù)通道。第五代移動通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率，其最高數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達到20 Gbit/s以上，比傳統(tǒng)的有線互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率更高，是第四代移動通信技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率的百倍以上。

（2）數(shù)據(jù)時延特點。數(shù)據(jù)時延是網(wǎng)絡(luò)通信中影響通信效果和系統(tǒng)反饋效率的關(guān)鍵因素，數(shù)據(jù)時延越低，系統(tǒng)的響應(yīng)速度也就越快。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中，不論是汽車產(chǎn)業(yè)的自動駕駛功能還是醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)的遠程醫(yī)療服務(wù)，對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的時延要求都非常嚴格。第四代移動通信技術(shù)的時延為30～70 ms，而第五代移動通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)時延能夠低于1 ms，這對于當(dāng)前低時延要求的產(chǎn)業(yè)體系通信技術(shù)使用有著重要意義。

（3）能源節(jié)約特點。加快形成能源節(jié)約型社會是當(dāng)前我國社會發(fā)展的重要方向，更是推動我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略落實的重要基礎(chǔ)。相較于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或者第四代移動通信技術(shù)，第五代移動通信技術(shù)的能源損耗更低，這對于我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展有著重要意義，能夠全面降低網(wǎng)絡(luò)通信過程中的能源損耗，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。

（4）成本降低特點。成本控制是當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)運營管理的重要環(huán)節(jié)，也是關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)運營企業(yè)經(jīng)濟效益的關(guān)鍵所在[3]。在第五代移動通信技術(shù)發(fā)展中，其成本相較于傳統(tǒng)無線通信技術(shù)體系得到了明顯降低，不論是在無線通信服務(wù)還是在辦公企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中，第五代移動通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信不僅速度更快，成本投入也更低，這對于新時期網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與革新有著重要意義。

（5）系統(tǒng)容量特點?，F(xiàn)代社會產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)量越來越大，因而對無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)容量要求越來越高。第五代移動通信技術(shù)的重要特點之一就是系統(tǒng)容量更大，能夠?qū)崿F(xiàn)對大容量系統(tǒng)數(shù)據(jù)包的儲存與傳輸，全面滿足了新時期現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)信息化建設(shè)中對于通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量的要求。

（6）設(shè)備連接特點。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中對設(shè)備之間連接的要求日益嚴格，尤其是智能技術(shù)發(fā)展中對于人與設(shè)備之間的交互更加關(guān)注。第五代移動通信技術(shù)能夠全面滿足設(shè)備連接的實際需求，實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、人與設(shè)備之間的高度互聯(lián)，以此為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能技術(shù)的發(fā)展提供無線通信技術(shù)的支持與保障。

3 第五代移動通信技術(shù)發(fā)展背景下虛擬現(xiàn)實技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在當(dāng)前發(fā)展中主要以單機形式存在，在實際應(yīng)用中受到各種因素的限制，使得我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用受阻。隨著第五代移動通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在得到諸多發(fā)展機遇的同時，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，需要全面升級虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展模式。第五代移動通信技術(shù)發(fā)展背景下虛擬現(xiàn)實技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)主要包含以下兩個方面。

（1）第五代移動通信技術(shù)發(fā)展背景下虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用場景普及的挑戰(zhàn)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一項綜合性技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)鏈較長，實際應(yīng)用中涉及的產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域較多，并且多數(shù)依托于無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。隨著第五代移動通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)中，更加追求其性能參數(shù)，對于跨產(chǎn)業(yè)鏈條的思考嚴重不足，無法針對特定的應(yīng)用場景保證虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用性技術(shù)斷點進行研究與識別，這就導(dǎo)致了當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展中面臨著單點突破所帶來的研發(fā)效能問題，不利于新時期虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展[4]。

（2）第五代移動通信技術(shù)發(fā)展背景下虛擬現(xiàn)實技術(shù)中對于端、管、云的協(xié)同集約產(chǎn)業(yè)形態(tài)所面臨的挑戰(zhàn)。當(dāng)前階段我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展中，不同企業(yè)均以自身的風(fēng)格為主，行業(yè)之間對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的信息流通不暢。利用第五代移動通信技術(shù)進行虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)平臺的搭建就成了當(dāng)前其技術(shù)發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)，也成了我國移動通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品差異化、特色化發(fā)展的關(guān)鍵所在。

4 第五代移動通信技術(shù)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的影響分析

第五代移動通信技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，能夠全面提升虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其產(chǎn)品的用戶體驗。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)中，應(yīng)用第五代移動通信技術(shù)能夠降低其內(nèi)容獲取的難度，并且實現(xiàn)對終端設(shè)備價格方面的調(diào)控，以此實現(xiàn)對虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品價格的控制，進而推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)的產(chǎn)業(yè)級、網(wǎng)聯(lián)式、規(guī)模性、差異化發(fā)展與轉(zhuǎn)變。因此，第五代移動通信技術(shù)的發(fā)展對虛擬現(xiàn)實技術(shù)也產(chǎn)生了巨大影響。

4.1 對用戶體驗的影響

隨著第五代移動通信技術(shù)的逐漸普及，虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品得到了更加高效的無線通信技術(shù)支持，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)內(nèi)容的實時上傳，并在云服務(wù)器進行內(nèi)容的渲染，以此實現(xiàn)了對傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品界定的突破。通過對第五代移動通信技術(shù)的應(yīng)用，能夠由傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品單一的終端設(shè)備向著終端機加云服務(wù)器的聯(lián)合模式轉(zhuǎn)變。其中，在云服務(wù)器中的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品渲染，就是在虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品制作中的圖形渲染環(huán)節(jié)由云服務(wù)器完成，以此實現(xiàn)對終端設(shè)備負載的降低，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的輕量化發(fā)展，并且提升用戶體驗，促進虛擬現(xiàn)實終端的無繩化、移動化發(fā)展。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展中，一般將用戶體驗分為四個層次，要想提升用戶體驗，就需要不斷提升虛擬現(xiàn)實終端產(chǎn)品的運行效率。同時，虛擬現(xiàn)實環(huán)境的畫面品質(zhì)也是影響用戶體驗的直接因素，要想提升虛擬現(xiàn)實環(huán)境的畫面質(zhì)量，就需要注重對分辨率、刷新率的調(diào)整，這就需要設(shè)備的帶寬超過百兆。第五代移動通信技術(shù)的帶寬能力是第四代移動通信技術(shù)的10倍以上，完全能夠滿足虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品畫面質(zhì)量提升對網(wǎng)絡(luò)的需求。并且，在虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的交互方面，也能夠通過對虛擬環(huán)境畫面時間差的控制，保證用戶良好體驗。實際操作過程中，需要保證將用戶頭動到顯示出相應(yīng)畫面的時間差控制在20 ms以內(nèi)，以此保證用戶體驗。如果只從設(shè)備調(diào)整角度進行改良，就會導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的設(shè)備體積過大，價格高昂，無法實現(xiàn)用戶的靈活使用，這就需要通過云服務(wù)器來實現(xiàn)。第五代移動通信技術(shù)能夠從根本上解決云服務(wù)器的時延問題，將窗口時延控制在1 ms以內(nèi)，以此保證虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的交互效率[5]。

4.2 對虛擬現(xiàn)實終端使用門檻的影響

現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展中，對其終端成本的控制是推動其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。而當(dāng)前部分高品質(zhì)終端設(shè)備的運行都是通過本地處理技術(shù)實現(xiàn)的，這就導(dǎo)致了設(shè)備成本及價格的昂貴。第五代移動通信技術(shù)為云服務(wù)處理技術(shù)的普及奠定了重要基礎(chǔ)，使以往本地處理的終端設(shè)備能夠在云處理服務(wù)器運行，降低了虛擬現(xiàn)實技術(shù)中終端設(shè)備的制造成本，同時保證虛擬現(xiàn)實技術(shù)終端運行的流暢感和沉浸感，一定程度促進了新時期虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。

4.3 對內(nèi)容生產(chǎn)環(huán)境的影響

解決虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品快速生產(chǎn)制作的問題也是推動當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。在4G時代，由于虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品的運算處理工作通常需要在本地終端設(shè)備中進行，導(dǎo)致每個虛擬現(xiàn)實應(yīng)用產(chǎn)品在進行內(nèi)容制作時需要根據(jù)所要上線的終端設(shè)備類型來進行匹配制作，從而嚴重影響了虛擬現(xiàn)實內(nèi)容生產(chǎn)的效率。隨著5G時代的到來，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品運行與計算的云端處理，就能夠保證每個終端設(shè)備都能夠高效運行，從而解除傳統(tǒng)內(nèi)容生產(chǎn)環(huán)境對虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展限制。

5 結(jié)語

綜上所述，第五代移動通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展對于新時期虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展有著重要影響。第五代移動通信技術(shù)憑借高數(shù)據(jù)速率、低空口時延、大容量系統(tǒng)以及高效設(shè)備交互連接等技術(shù)特點，能夠為新時期的虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其產(chǎn)品的發(fā)展提供網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)保障與支持，并通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)與云處理技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，將虛擬現(xiàn)實環(huán)境處理在云處理服務(wù)器中運行，全面降低終端設(shè)備運行負載，實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的新發(fā)展。