2024云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告

云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告目錄目錄一、技術(shù)發(fā)展歷程 1（一）以Wi-Fi為傳輸承載力的云游戲雛形初現(xiàn) 1（二）虛擬化和編解碼技術(shù)助力云游戲產(chǎn)品萌芽 1（三）云計算技術(shù)提升推動云游戲進(jìn)入預(yù)熱階段 2（四）5G彌補傳輸短板，云游戲進(jìn)入全面發(fā)展期 3（五）云游戲是信息通信技術(shù)融合更迭的領(lǐng)跑者 5二、技術(shù)架構(gòu)總覽 7（一）參與角色與構(gòu)成要素 7（二）生命周期與行為分解 8（三）功能架構(gòu)與部署實現(xiàn) 三、關(guān)鍵技術(shù)剖析 17（一）5G技術(shù)賦能云游戲移動端便攜屬性 17（二）邊緣計算實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬與時延的雙贏 23（三）虛擬化/容器技術(shù)提升資源使用效率 27（四）高密度GPU助力云游戲?qū)崿F(xiàn)算力飛躍 33（五）流媒體技術(shù)開啟用戶視聽體驗新篇章 37四、保障體系構(gòu)建 40（一）云游戲標(biāo)準(zhǔn)化體系 40（二）用戶體驗評價體系 43五、發(fā)展趨勢展望 48（一）云原生引領(lǐng)云游戲進(jìn)入新紀(jì)元 48（二）指令流與視頻流的雙路線融合 51（三）人工智能技術(shù)讓云游戲更智能 53（四）信息安全將愈發(fā)受到產(chǎn)業(yè)重視 55（五）云游戲技術(shù)將實現(xiàn)場景社會化 55圖1 2008-2019年的云游戲發(fā)展歷程 5圖2 云游戲參與角色 7圖3 云游戲上架部署活動行為分解 9圖4 云游戲登錄活動行為分解 9圖5 云游戲運行活動流程 圖6 云游戲各要素的功能架構(gòu)圖 12圖7 按云計算層級部署的云端架構(gòu) 14圖8 云游戲服務(wù)平臺部署架構(gòu) 14圖9 云游戲運營平臺部署架構(gòu) 15圖10 云游戲全局部署架構(gòu) 16圖邊緣計算實現(xiàn)架構(gòu)示意圖 25圖12 系統(tǒng)直連、容器、虛擬機架構(gòu)示意圖 28圖13 三種不同的云游戲技術(shù)實現(xiàn)架構(gòu) 29圖14 宿主型虛擬化架構(gòu)示意圖 31圖15 裸機虛擬化架構(gòu)示意圖 31圖16 進(jìn)程虛擬化架構(gòu)示意圖 32圖17 GPU直通、GPU透傳示意圖 35圖18 GPU共享、GPU虛擬示意圖 35圖19 云游戲的框架及用到的流媒體技術(shù) 37圖20 5G云游戲標(biāo)準(zhǔn)體系框架圖 41圖21 ITU-TG.1032對游戲QoE影響因素的劃分 46圖22 視頻流云游戲?qū)崿F(xiàn)流程 51圖23 指令流云游戲?qū)崿F(xiàn)流程 52表格1 云游戲角色及構(gòu)成要素 8表格2 云游戲邊緣機房管理解決方案比對分析 26表格3 軟件虛擬化技術(shù)實現(xiàn)方案和技術(shù)特點比對 30表格4 云游戲主要推流協(xié)議性能對比 38表格5 云游戲主流編碼算法特點比對 38表格6 視頻流與指令流云游戲特性比對 52云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020年）11一、技術(shù)發(fā)展歷程（一）為傳輸承載力的云游戲雛形初現(xiàn)云游戲是一種以云計算技術(shù)為云游戲初生階段。2000年，云游戲的雛形以視頻云游戲的Wi-Fi技PC然而受限于當(dāng)時各方面技術(shù)的不完善，視頻云游戲這一概念并沒有得到好的反饋。（二）虛擬化和編解碼技術(shù)助力云游戲產(chǎn)品萌芽2009OnLiveGameString等公司先后發(fā)布年初生階段，這一時期的技術(shù)更迭給云游戲技術(shù)注入了強力的技術(shù)的發(fā)展，在云端高性能服務(wù)器對畫面的渲染能力大幅度提高；H.264/VCVS視頻編碼標(biāo)云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020年）（三）云計算技術(shù)提升推動云游戲進(jìn)入預(yù)熱階段2012（三）云計算技術(shù)提升推動云游戲進(jìn)入預(yù)熱階段2012201820092012年這2術(shù)的發(fā)展使得渲染后的畫面質(zhì)量以及占用帶寬得到了進(jìn)一步的平衡優(yōu)化；OFDMMIMO技術(shù)等相關(guān)核心技術(shù)4G15ms100ms內(nèi)基本可以滿足用戶的游戲體驗。OnLive等公司的離席，云游戲這個“新生兒”再一次陷入成長OnliveGPU虛擬化技術(shù)，導(dǎo)致每一個用戶嚴(yán)重入不敷出；最后是游戲版權(quán)問題，Onlive在其云游戲業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略布CP的支持。游戲體驗差、運營成本高、盜版問題使得云游戲的第一次產(chǎn)品化嘗試以失敗告終。云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020年）PAGEPAGE10OnLive以提供技術(shù)支持，PlaystationPS4PC用戶通過串流方式運PS2-42017PCMac推出了單獨的云游戲服務(wù)GeForceNow，2018年微軟正式公布新云游戲服務(wù)ProjectxCloud。這一階段的主要技術(shù)迭代在于視頻壓縮技術(shù)、云計算技術(shù)以及GPU服務(wù)的優(yōu)化。游戲市場的蓬勃發(fā)展、高清視頻產(chǎn)業(yè)的空前繁榮等編碼標(biāo)準(zhǔn)的提出以及相關(guān)視頻編解碼技術(shù)的應(yīng)用使得云游戲視頻畫面?zhèn)鬏斮|(zhì)量以4G（四）5G彌補傳輸短板，云游戲進(jìn)入全面發(fā)展期過去十幾年間關(guān)于云游戲技術(shù)的種種優(yōu)化理念使GPU服務(wù)器及其虛擬化技術(shù)的發(fā)展、音視頻編碼到新的高度，在用戶體驗以及負(fù)載能力方面達(dá)到了較高水準(zhǔn)。同時5G技術(shù)的提出與落實彌補了云游戲技術(shù)的最后一塊空缺，網(wǎng)絡(luò)帶寬5G2019GDCStadiaStadia4K游戲，8K。20209xCloud正Luna云游戲服務(wù)。至此，國際互聯(lián)未來云游戲發(fā)展趨勢將會有更圖1 2008-2019年的云游戲發(fā)展歷

來源：公開資料整理（五）云游戲是信息通信技術(shù)融合更迭的領(lǐng)跑者（尤其是移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及用戶接收端的終端技術(shù)均有涉及，涵蓋CPU/GPU性能提升/5G技術(shù)實現(xiàn)/節(jié)點布設(shè)等多種信息通信核心技術(shù)。因此，云游戲的每一次技術(shù)飛躍，背后都是這些基礎(chǔ)核心技術(shù)的升級迭代。5G202085G高新視頻（5G環(huán)境下具有“用場景、更美視聽體驗”的視頻）的概念。其中，“高”是指視頻融合4K/8K3DVR/AR/MR（HFR（HDR色域（WCG）等高技術(shù)格式；“新”是指具有新奇的影像語言和視覺體驗的創(chuàng)新應(yīng)用場景，能夠吸引觀眾興趣并促使其產(chǎn)生消費。在5G5G時代最重要和最早開展的業(yè)務(wù)，愈發(fā)受到社會各界的廣泛關(guān)注。5G高新視頻領(lǐng)域的排頭兵。5G高新視頻由云游戲、VR視頻構(gòu)成?？v觀即時通信、影視娛樂、4GVR（如沉浸式視頻和頭VR）還需用戶單獨購置設(shè)備才可使用，導(dǎo)致其用戶群體覆蓋率8kw的用戶群體；依托“游戲云化”技術(shù)可快速實現(xiàn)移5G高新視頻業(yè)務(wù)落地的先驅(qū)，踐行信息通信領(lǐng)域新技術(shù)的領(lǐng)跑者。技術(shù)的進(jìn)步離不開大規(guī)模部和其他信息通信5G和高新視頻產(chǎn)業(yè)提供了真正被用起5G二、技術(shù)架構(gòu)總覽（一）參與角色與構(gòu)成要素云游戲參與角色云游戲玩家終端廠商網(wǎng)絡(luò)提供商游戲開發(fā)商云游戲玩家終端廠商網(wǎng)絡(luò)提供商游戲開發(fā)商硬件廠商圖2 云游戲參與角

來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟云游戲構(gòu)成要素于云游戲的不同終端產(chǎn)品；而用戶則使用云游戲應(yīng)用產(chǎn)品來玩游戲。表格1 云游戲角色及構(gòu)成要素角色構(gòu)成要素云游戲用戶云游戲?qū)嵗?云游戲應(yīng)用終端廠商終端產(chǎn)品如手機、PC、VR/AR、大屏、手柄等網(wǎng)絡(luò)運營商網(wǎng)絡(luò)資源如移動網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)方案提供商云服務(wù)提供商云游戲服務(wù)平臺（中心云、邊緣云）硬件廠商云服務(wù)（提供基礎(chǔ)資源如CPU、GPU和其他硬件）云游戲運營商云游戲運營平臺（各種云游戲平臺、渠道等）游戲開發(fā)商云游戲開發(fā)平臺來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（二）生命周期與行為分解云游戲上架部署活動（（3）（運營者云游戲配置信息及游戲包體云游戲運營平臺云游戲服務(wù)平臺云服務(wù)者云游戲配置信息及游戲包體云游戲運營平臺云游戲服務(wù)平臺云服務(wù)云游戲自動化全描 云戲裝云游戲部署與配置狀態(tài)返回狀態(tài)返回測試審核上架來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖3 云游戲上架部署活動行為分解戶終端云游戲運營平臺登錄信息錄入登錄請求登錄信息驗證登錄響應(yīng)登錄結(jié)果呈現(xiàn)來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖4 云游戲登錄活動行為分解云游戲登錄活動的主要參與對象有云游戲用戶、終端和云游戲運營平臺。云游戲登錄活動流程的行為可分解為：（1）用戶輸入游戲大廳登錄賬戶及相關(guān)信息。（2）終端將登錄信息發(fā)送給云游戲（運營）平臺驗證。（3）云游戲（運營）平臺驗證后返回給終端，用戶進(jìn)入登錄后的界面。云游戲運行活動（運營）平臺根據(jù)用戶服務(wù)等級，向云游戲服務(wù)平臺請求用戶調(diào)度。（4）云游戲服務(wù)平臺根據(jù)服務(wù)節(jié)點負(fù)載情況、資源配比等信息選擇節(jié)點資源，向?qū)?yīng)的云服務(wù)發(fā)送申請。（5）云服務(wù)加載對應(yīng)的實例和游戲。（6）云游戲服務(wù)平臺返回為該用戶分配的實例信息，并傳遞給終端。（7）終端啟動建立與云游戲?qū)嵗陌踩B接和傳輸通道。用戶通過終端屏幕、手柄等設(shè)備輸入指令傳遞給云端實例，實戶終端云游戲運營平臺云游戲服務(wù)平臺云服務(wù)例點擊開始游戲加載請求用戶調(diào)度選擇匹配節(jié)點資源云資源申請加載實現(xiàn)加載響應(yīng)調(diào)度響應(yīng)云資源響應(yīng)建立云游戲?qū)嵗B接輸入游戲指令音視頻流解碼&傳輸連接云游戲?qū)嵗憫?yīng)游戲指令音視頻流音視頻流串流&傳輸音視頻輸出來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖5 云游戲運行活動流程（三）功能架構(gòu)與部署實現(xiàn)云游戲功能架構(gòu)云計算云計算中心云邊緣云硬件ARM/X86 GPU其他終端云端其他跨層功能云游戲平臺云游戲服務(wù)平臺接入管理流化管理游戲管理云游戲運營平臺用戶服務(wù)開發(fā)者服務(wù)內(nèi)容服務(wù)直播渠道游戲N游戲2游戲1手機、PC、電視……APP瀏覽器固定網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)來源：固定網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)圖6 云游戲各要素的功能架構(gòu)圖終端功能層網(wǎng)絡(luò)功能層云端功能層戲共同構(gòu)成?；A(chǔ)硬件是云端功能層的基石?；A(chǔ)硬件主要由基于x86服務(wù)器的虛擬機架構(gòu)或基于ARM服務(wù)器虛擬機架構(gòu)和GPU以及其他功能層包括了云游戲渠道和直播功能?？鐚庸δ軐釉朴螒虿渴饘崿F(xiàn)從云計算層級看，可將云端部署分為SaaS、PaaS和IaaS的三層架構(gòu)。SaaS層面向云游戲（運營）平臺，專注于面向用戶做游戲推廣，與游戲內(nèi)容開發(fā)商合作游戲內(nèi)容運營等。PaaS層面向云游戲服IaaS層面來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖7按云計算層級部署的云端架構(gòu)從云游戲要素看可將云端部署分為云游戲服務(wù)平臺和運營平臺兩方面來部署。圖8 云游戲服務(wù)平臺部署架

來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟云游戲服務(wù)平臺部署架構(gòu)APP上SDK；二是部署在邊緣云和中心云的業(yè)務(wù)面功能，負(fù)責(zé)用戶接入（、（三是部署在中心云的管理面，負(fù)責(zé)游戲管理（實例管理、鏡像管理、戶體驗管理等）。圖9 云游戲運營平臺部署架

來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟云游戲運營平臺部署架構(gòu)理構(gòu)成。用戶服務(wù)是面向終端用戶的相關(guān)服務(wù)。主要包含賬號管理、云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020年）圖10 云游戲全局部署架

來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟16云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020云游戲關(guān)鍵技術(shù)研究報告（2020年）PAGEPAGE17三、關(guān)鍵技術(shù)剖析（一）5G技術(shù)賦能云游戲移動端便攜屬性第五代移動通信（5G）技術(shù)代表了現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。5G將驅(qū)動社會從人與人之間的寬帶互聯(lián)逐步擴展到萬物互聯(lián)，從而更加深刻地影響未來人類社會的生活和工作方式。增強移動寬帶（eMBB（uRLLC（mMTC）5G1.5G技術(shù)賦能云游戲5G4G使得隨時隨3A之前的網(wǎng)絡(luò)由于5G提供的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)傳輸能力是決定云游戲移動端運行的關(guān)鍵。大帶寬（碼率5G技術(shù)為云游戲提供的保證其運行的基石。云游戲高帶寬需求游30fps)H264編8000Kbps10Mbps才能穩(wěn)定流暢運行。隨著應(yīng)用終端擴展到大屏電視、VR等設(shè)備，對分辨率和幀率的要求逐步提高(4K/8K，60fps/120fps)，碼率也隨之提高。60fps的超高清云游戲碼率(H264編碼)60Mbps80Mbps網(wǎng)絡(luò)帶寬才能保持穩(wěn)定流暢運行。4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的帶寬值遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足云游戲?qū)W(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，從理論值上看，大規(guī)模商用的和的4G服務(wù)理論下行帶寬是100~150Mbit/s4G專用下行帶寬會縮80Mbit/s80Mbit/s并不是由一個終端用戶獨享的，10~30Mbit/sOpenSignal77個國2018年24G平均網(wǎng)速為16.9Mbit/s；2018第四季度移動寬帶用戶使用4G網(wǎng)絡(luò)訪問互聯(lián)網(wǎng)的平均下載速率為22.05Mbit/s。5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)規(guī)范顯示，5G4G10035~50Mbit/s的云游戲要求。目前，華為在實地測5G3.67Gbit/s，隨著技術(shù)的不斷成熟，實4K4G40~5010~20云游戲低延遲需求線游戲系統(tǒng)通常會在操作者到達(dá)游戲服務(wù)器之前就在其本地系統(tǒng)上來協(xié)助向玩家隱藏交互延遲。4GWi-Fi，在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下，云游戲的響應(yīng)延遲大約在50ms-140ms范圍內(nèi)波動。對操作響（例如:?MOBA稱射擊類、賽車類等，仍和本地游戲在體驗上有較為明顯的差距，VR遲較大時會使人產(chǎn)生暈動癥(motionsickness)，需要把延遲控制在20ms以內(nèi)才能有效控制排斥反應(yīng)。70%Demo166ms120ms，70%時代無線+核心網(wǎng)絡(luò)整體的優(yōu)化改善已成為降低時延的關(guān)鍵。5G通過物理實現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)升級和軟件優(yōu)化多重技術(shù)可大幅提升傳5G技術(shù)引入了更為豐富的頻譜資源以及大規(guī)模天線技術(shù)（MIMO，能夠有效提升網(wǎng)絡(luò)速率。二是5G網(wǎng)絡(luò)技和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化FlexE5G技術(shù)改善了接入側(cè)的網(wǎng)絡(luò)時延，30KHz1msTTL時延，將核心網(wǎng)下沉到接入層可實現(xiàn)基站到核心網(wǎng)的延遲在1~3ms以內(nèi)。云游戲網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性（低抖動）需求4G時代的共享型網(wǎng)絡(luò)模式不能滿足云游戲?qū)W(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的需求。4G時代的網(wǎng)絡(luò)是共享模式，對業(yè)務(wù)來說，網(wǎng)絡(luò)其實是不確定的，體驗是時好時壞的（取決于接入的人數(shù)和你能搶到的帶寬；真實網(wǎng)絡(luò)5G切片技術(shù)可為云游戲提供其運行所需的穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)切片是在物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，利用虛擬化技術(shù)切分出多個端到端的虛擬網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)切片是端到端的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力，需要產(chǎn)業(yè)鏈全方位支持才能得以實現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)拉通和推動難度較大。5G網(wǎng)絡(luò)切片作為一種全網(wǎng)5（3GPPITUIETFETSIGSMA）（OSAPP開發(fā)商以及標(biāo)準(zhǔn)化組織）2.云游戲踐行5G落地5G任何技術(shù)的更迭和發(fā)展都是在實踐與應(yīng)用中完成20195G5G5G5G技術(shù)而言，如何讓先進(jìn)的C端的認(rèn)同，也是其發(fā)展推廣面臨的難題。云游戲也是5G技術(shù)落地的重要應(yīng)用場景。云游戲的出現(xiàn)，恰到5G技術(shù)應(yīng)用落地的問題。5G高速率、低延遲的特性為云游戲的發(fā)展提供了良好的條件；而實際上，云游戲也逐漸成為5G5G規(guī)5G離5G5G助力云游戲發(fā)展，而云游戲的率先落地也將樹立5G行業(yè)的應(yīng)用標(biāo)桿。5G發(fā)展初期，SA標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)部署均需要一定的時間，C端的超高清視VR/AR5G5G5G與云游戲不是一方成就了另一方，而是緊密相連，共同進(jìn)步，互促共生的關(guān)系。（二）邊緣計算實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬與時延的雙贏邊緣計微型機房。這些機房規(guī)模雖小，但分布更廣泛、地理位置更為下沉，能力和相應(yīng)的邊緣業(yè)務(wù)，以在用戶近端實現(xiàn)更安全、實時的智能化業(yè)務(wù)。邊緣計算技術(shù)使得云游戲在保障網(wǎng)絡(luò)帶寬的同時降低端到端時邊緣網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（包括總線、計算能力、數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用方面的軟硬件基圖邊緣計算實現(xiàn)架構(gòu)示意

來源：公開資料整理邊緣組網(wǎng)管理問題。BGPIDC穩(wěn)IP數(shù)量較少，因此如何對邊緣機房進(jìn)行組網(wǎng)管理也是一個實踐中不小的挑戰(zhàn)。一般而言，借助tinc、WireGuard、ZeroTier等SDN技術(shù)，運營方可在邊緣之間組建內(nèi)部管理網(wǎng)絡(luò)，從而對邊緣節(jié)SDN技術(shù)通常只運用于內(nèi)部管理網(wǎng)絡(luò)，而云游戲場景下用戶需要直接連接到服務(wù)器。云游戲場景下的解決方案主要有會話穿越應(yīng)用程序（STUN）方IPv6邊緣和用戶的覆蓋率能有所提升，直接使用IPv6進(jìn)行通信或?qū)⑹亲顬榉€(wěn)定可靠的方案。表格2 云游戲邊緣機房管理解決方案比對分析技術(shù)方案實現(xiàn)原理優(yōu)勢缺點會話穿越應(yīng)用程序（STUN）基于RFC 5389 定義的STUN(Session TraversalUtilitiesfor會話穿越應(yīng)用程序)協(xié)議進(jìn)行“UDP打“STUN協(xié)議可使得位于后沒有公網(wǎng)IP的的客可以有效地連IP的邊緣節(jié)點對于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜的用戶端而言還是有所欠缺于NAT之后的主機之間創(chuàng)建UDP連接，實現(xiàn)p2p通信。中繼穿越（TURN）基于RFC 5766 定義的TURN(TraversalUsingRelaysaroundNAT，使用中繼進(jìn)行穿越)。TURN是STUN轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器一般在邊緣機房就近架設(shè)，邊緣節(jié)點通過內(nèi)網(wǎng)即可訪問，數(shù)據(jù)量大時，服務(wù)器的并發(fā)和處理能力成為瓶頸能訪問的公網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，用對延遲影響較戶便能和邊緣節(jié)點進(jìn)行通信。來源：公開資料整理沉點給運供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。邊緣計算節(jié)點的下沉力度直接影響最終用戶體驗，（三）虛擬化/容器技術(shù)提升資源使用效率容器/虛擬化技術(shù)虛擬化技術(shù)容器則是相容器/云游戲在云端運行（一臺服務(wù)器資源運行一路游戲，將造成資源的巨大浪費；如將多路游戲直接放于私效果。依托容器/虛擬化技術(shù)，可最大化挖掘服務(wù)端硬件性能，控制和管理海量應(yīng)用程序，是進(jìn)一步降低云游戲運行成本的關(guān)鍵之一。來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖12 系統(tǒng)直連、容器、虛擬機架構(gòu)示意圖云游戲的虛擬化/目前云游戲行業(yè)WindowsLinux和Android，APP型，不同劃分維度間又有相互映射關(guān)系。從整Linux架構(gòu)的虛擬化/容器Android的容器技術(shù)。來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖13 三種不同的云游戲技術(shù)實現(xiàn)架構(gòu)X86該技術(shù)是通過在硬件和應(yīng)用運硬件層面。芯片虛擬化技術(shù)經(jīng)歷了兩個發(fā)展階段。第一階段是CPUI/O硬件的虛擬化；等專CPU擴展到多種體系架構(gòu)共同支撐的異構(gòu)局面。軟件層面。就云游戲的場景需求而言，可以分為兩類虛擬化技Hypervisor的桌面虛擬化Sandboxie的進(jìn)程虛擬化技術(shù)。其中桌面虛擬化技術(shù)又分為兩種，一種稱為宿主型（HostOS）虛擬化，另一種是裸機（Bare-meta）虛較受限。表格3軟件虛擬化技術(shù)實現(xiàn)方案和技術(shù)特點比對軟件虛擬化方案分類實現(xiàn)方案硬件調(diào)用流程優(yōu)勢劣勢桌面虛擬化宿主型虛擬化虛擬機作為主機操作系統(tǒng)中的一個進(jìn)程來調(diào)度和管理虛擬機內(nèi)核->Hypervisor->硬件有較好的硬件兼容性性能有待提升裸機虛擬化Hypervisor直接運行在物理硬件上，無需完整的HostOS支撐虛擬機內(nèi)核->Hypervisor->操作系統(tǒng)->硬件耗少硬件兼容性較差在環(huán)境中運行的應(yīng)用程序不虛擬容器使用沙盤技術(shù)為應(yīng)用程序構(gòu)建一個對磁盤和技術(shù)并不進(jìn)程虛擬化獨立的進(jìn)程運行所需的系統(tǒng)環(huán)境，并嚴(yán)格控制其中的程序所能訪問的操作系統(tǒng)產(chǎn)生永久提供完整的操作系資源統(tǒng)環(huán)境應(yīng)用程序運行時相互隔離來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖14 宿主型虛擬化架構(gòu)示意圖圖15 裸機虛擬化架構(gòu)示意

來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖16 進(jìn)程虛擬化架構(gòu)示意

來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟基于Android的容器技術(shù)。該技術(shù)可將Android系統(tǒng)運行與DockerAndroid移動游戲云化無改造成本，極大豐富了當(dāng)前階段的云游戲內(nèi)容資源。戲畫質(zhì)不斷提升的情況下，可以通過降低負(fù)載來適配高品質(zhì)的游戲。K8S等成熟穩(wěn)定的容器管理方案，與邊緣節(jié)點部署聯(lián)動，達(dá)到支持千萬級云游戲調(diào)度的水平。Android容器方案在移動/主機游戲云化階段可為云游戲提供豐富內(nèi)容資源，促進(jìn)云游戲需要針對其場景特性而量身定制的虛擬化技術(shù)。目前的容器/Linux系統(tǒng)，而云游戲運行所AndroidWindowsGPU的使用，雖Android、Windows系統(tǒng)的技術(shù)與產(chǎn)品，但是無論性能還AndroidWindows平臺虛擬化技（四）高密度GPU助力云游戲?qū)崿F(xiàn)算力飛躍GPU技術(shù)。GPU2070年代末提出，其角色變換從CPU壓力的附屬硬件，到由于能承擔(dān)大規(guī)模運算而逐漸被縮、易調(diào)度，配合容器/虛擬化等技術(shù)進(jìn)一步提高硬件的使用率，從而降低成本。GPUAI、圖像處理已經(jīng)在服務(wù)端越來越重GPUGPU是產(chǎn)業(yè)鏈共同關(guān)注的問題。GPU能力的巨大挑戰(zhàn)。云游戲場景下，GPU作為圖形渲染、圖像編解碼GPU主要為了滿足單機游戲的渲染能力GPU應(yīng)該具備更多能力，可降低云游戲延遲；三是具備多圖形接口支持，OpenGL、OpenGLES、vulkan、OpenCL，多種紋理格式均需要支持。GPU虛擬化技術(shù)、多芯片級聯(lián)以及高性能傳輸和內(nèi)存接口技術(shù)是當(dāng)前GPU解決多路并行渲染的主要技術(shù)方式。GPU虛擬化技術(shù)。該技術(shù)實現(xiàn)大致可分為直通、透傳、共享、GPU資源直接分配給游戲?qū)嵗?，是最為簡單的GPU一GPU3D加速能力。這種CPUGPUGPU資源來說依然存在浪費。共享則是多個虛擬機共用真實的GPU，通過競爭的方式GPU算力資源。該方式資源利用率較高，實現(xiàn)方式也不繁雜，GPU廠商做額外的適配工作。但在調(diào)度方面存在一定相互GPU進(jìn)行隔離，既提高了并發(fā)能力，GPUNvidiaGRID、AMDMxGPUIntelGVT-gStadia云游戲平臺采用的AMDS7150顯卡也使用的是這種虛擬模式。然而相比于直通方案，GPUGPU資源照成一定程度的浪費，也加大了云游戲的成本。來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖17 GPU直通、GPU透傳示意圖來源：5G云游戲產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟圖18 GPU共享、GPU虛擬示意圖不同于手機/GPU只服務(wù)一GPU的設(shè)計必須保證數(shù)據(jù)的輸入輸出有足夠的帶GPU通PCIeGen4x1620GPU對于顯存的訪問HBMGDDR6GPUHBM技術(shù)能夠達(dá)到最高的顯存帶寬，但由于生產(chǎn)和封裝技術(shù)復(fù)雜，掌握其核心技術(shù)的供應(yīng)商不多，導(dǎo)致其成本偏高；而GDDR6技術(shù)，依賴其4~5倍于傳統(tǒng)DDR4/LPDDR的傳輸速率和較為低廉的成本，已經(jīng)被幾乎所有當(dāng)代GPU選為顯存接口的首選。GPU芯片通過接口技術(shù)PCIe接口。這些特性對于不斷提高的云游戲畫質(zhì)需求和更大分辨率/更高幀率的移動圖形顯示的發(fā)展趨勢NVDIANVLINKAMDchipletIP的使用，高性能封裝技GPU的未來發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，使得未來的云服務(wù)GPU性能更強大，組合更靈活，而性價比也更高，進(jìn)而為云游戲市場提供更有力的硬件支持。GPUGPU應(yīng)用場景AI、機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等高并發(fā)類計算。而云游戲?qū)σ曨lGPU性能的需求越GPU在服務(wù)端與客戶端功能的邊界，催生更多形態(tài)創(chuàng)新、差異配置的新產(chǎn)品，為產(chǎn)業(yè)注入活力，甚至引發(fā)下一輪技術(shù)革命浪潮。（五）流媒體技術(shù)開啟用戶視聽體驗新篇章流媒體流媒體技術(shù)是一種影像和聲音信息在服務(wù)端進(jìn)行復(fù)雜的壓縮/編碼處理，繼而通過網(wǎng)絡(luò)（傳輸）圖19 云游戲的框架及用到的流媒體技

來源：公開資料整理云游戲流媒體傳輸?shù)耐评鲄f(xié)議以TCP(RTMP)協(xié)議和UDP(RTP)TCP支持情UDPRTP（NACK或ACK前向抗丟包算法等表格4云游戲主要推流協(xié)議性能對比協(xié)議大概延時優(yōu)點缺點RTMP(HTTP-FLV)500ms-2秒基于TCP,各個CDN廠商都支持，成熟度高。延時大,抗丟包和抗弱網(wǎng)能力較差。RTP<100ms大都基于UDP,當(dāng)前互動直播,音視頻通話使用。延時很低。需要自實現(xiàn)傳輸控制,可靠性等來源：公開資料整理當(dāng)前應(yīng)用于云游戲的主流視頻壓縮算法是H264。相較于H264，雖然H265、VP9、AV1具有更高的壓縮比，在傳輸方面具有很大優(yōu)勢，但也會給其編解碼效率(時間)帶來一定損失?，F(xiàn)有編碼能力與渲染能力的不匹配已導(dǎo)致一定程度的GPU資源浪費，編碼能力將成為制約云游戲服務(wù)端處理能力的瓶頸之一。表格5云游戲主流編碼算法特點比對編碼格式發(fā)起者特點H264/H265國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)國際電信聯(lián)盟（ITU）H264當(dāng)前應(yīng)用最廣泛,H265壓縮H265新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H26450%的帶寬,非免費。VP9GoogleGoogle免費。壓縮編碼效率和H265相近。AV1開放媒體聯(lián)盟（AOM）Google、Intel、Netflix、騰訊、愛奇藝等幾十家企業(yè)形成的開放媒體H265VP9,免費。來源：公開資料整理由于云游戲沒有緩存設(shè)H.264nVidia等大廠將聚焦硬編碼技術(shù)更新，以絡(luò)模塊支持準(zhǔn)確及時的網(wǎng)絡(luò)帶寬情況探測，以實現(xiàn)碼率的動態(tài)調(diào)整。四、保障體系構(gòu)建（一）云游戲標(biāo)準(zhǔn)化體系云游戲的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展都離不開標(biāo)準(zhǔn)化。云游戲產(chǎn)業(yè)體量龐5G商用后，產(chǎn)業(yè)各界競相開展云游戲標(biāo)準(zhǔn)化研究。2