AT&T und Verizon zeigen neue Ansätze für Game-Streaming über 5G: GTC 2019

Vor dem Start von 5G-Netze Dieses Jahr herrscht reges Treiben Geschwindigkeit ist spürbar. Es geht jedoch um mehr als nur Geschwindigkeit um der Geschwindigkeit willen. Schnellere Netzwerke können das tatsächliche Benutzererlebnis verändern. Erste Tests haben gezeigt, dass ein ganzer 4K-Film in nur acht Sekunden heruntergeladen werden kann. Während wir sehnsüchtig auf höhere Geschwindigkeiten und mehr Bandbreite warten, ist die geringe Latenz das Killermerkmal von 5G. Mobilfunkanbieter erforschen Möglichkeiten, niedrige Latenzzeiten zu nutzen, um Inhalte mit höherer Wiedergabetreue auf mobile Geräte zu übertragen Spiel-Streaming bis hin zu mobilen Mixed-Reality-Erlebnissen und sogar Remote-Operationen.

Niedrige Latenz reduziert nicht nur Verzögerungen und Verzögerungen, die Spiele ruinieren können, sondern die Funktion kann auch dazu genutzt werden, Geräten mit begrenzter Hardware mehr Leistung zu verleihen. Wie? Indem wir immer mehr davon bewegen GPU-Leistung in die Cloud.

Rendering mit einem hybriden Ansatz neu denken

„Wir wissen, dass wir das Rendering nicht zu 100 Prozent auf den Geräten durchführen können, nur weil wir nicht genug Batterien haben, um es zu unterstützen, und wenn ja, dann ist das nicht der Fall Wenn wir das taten, schmolzen wir das Gerät – wir können einfach nicht so viel Hitze erzeugen“, sagte Dr. Morgan McGuire, ein Forschungswissenschaftler bei Nvidia. erklärt. „Wir wissen schon seit einiger Zeit, dass Cloud-Streaming die Antwort sein muss.“

Aber Streaming a 4K oder 8K-Gaming-Erlebnis, insbesondere bei hohen Bildraten, ist für jedes Netzwerk intensiv, geschweige denn für ein Mobilfunknetz, daher entwickeln Netzbetreiber neue Ansätze für den immersiven und interaktiven Umgang Erfahrungen. „Wir können uns das nicht einfach so vorstellen wie früher – 100 ms Latenz für passive Medien und jetzt reduzieren wir sie auf 10 ms oder 1 ms, und das ist es, was wir für [Gaming und VR] brauchen“, sagt Alisha Seam, leitende Forscherin im Foundry-Labor von AT&T in Palo Alto. Kalifornien. „So einfach ist das wirklich nicht.“

Abhängig von der Recherche und dem Netzwerk liegen die allgemein akzeptierten Latenzwerte für das Streaming von Spielen zwischen mehreren Millisekunden und etwa 20 ms.

Ein Ansatz, den AT&T und Verizon für Spiele prüfen, besteht darin, einen hybriden Ansatz zu wählen und die Rendering-Aufgaben zwischen der Cloud und dem Gerät aufzuteilen. Hybrid-Rendering basiert im Wesentlichen auf einer virtuellen Gaming-PC in der Edge-Cloud, um den Großteil der schweren Arbeit zu erledigen, und das Client-Gerät übernimmt einen Teil der Dekodierung der gerenderten Bilder. Es ist eine Technik, die Nvidia verwendet seine Spiele-Streaming-Plattform GeForce Now, die leichten Computergeräten Zugriff auf GeForce-Grafiken in der Edge-Cloud ermöglicht.

„Es gibt verschiedene Ansätze, bei denen Sie alles als Webdienst starten oder alles als VM virtualisieren können, an die Sie Ihre Daten senden Eingänge hoch und Ihre Video-Streams runter oder endlich einen Hybrid-Stack haben, bei dem Sie die Render-Schleifen entkoppeln und sehen, was Sie können tatsächlich ausgeglichen“, sagte Raheel Khalid, der Chefingenieur des Virtual-Reality-Labors von Verizon, wobei jede Lösung ihre eigenen Vor- und Nachteile hat Nachteile.

Aber wenn Sie Spiele streamen, müssen Sie erfolgreiche Erlebnisse anhand neuer Metriken bewerten. Passive Videostreams waren mit einer Latenz von 100 ms in Ordnung. Aber für VR und Gaming schiebt der Server nicht nur Inhalte an Ihre Augen, Sie senden ständig Eingaben an den Server, basierend auf Ihrer Bewegung in einem Spiel. Der Server muss dann ein neues Video rendern und es zur Dekodierung und Anzeige an das Gerät zurücksenden. Die Latenz muss weiter reduziert werden.

„Der entscheidende Faktor für das Benutzererlebnis ist die Reaktionsfähigkeit, und wir kämpfen gegen den vestibulären Augenreflex – die Korrelation zwischen.“ Was Ihre Augen sehen und wohin Ihr Innenohr Sie bringt, wenn Sie den Kopf drehen – und das liegt in der Größenordnung von 7 ms“, erklärte Seam mit VR Erfahrungen.

„Die Metrik, an der wir am meisten interessiert sind, ist die Latenz von Bewegung zu Photon, die durch Zeitstempel von Paketen gemessen wird“, fuhr Seam fort. „Wir messen, auf welche Eingabe der Server reagiert, sodass der Benutzer eine Eingabe tätigt. Wir senden dieses Paket mit einem Stempel des Benutzers an den Server, rendern etwas mit dieser Eingabe und senden es zurück. Und wir können grundsätzlich die Zeit zwischen der Bewegung des Benutzers, dem, was wir rendern, und dem, was den Benutzern tatsächlich angezeigt wird, messen.“

AT&T geht davon aus, dass das Streaming von Spielen weitgehend auf Split-Rendering basieren wird, bei dem die Server Szenen rendern und Die hohe Belastung der Client-Geräte wird für clevere Technologien genutzt, die das Spielerlebnis verbessern. Seam geht davon aus, dass Client-Geräte die Lücken mit Tricks wie der Foveating-Technologie für VR schließen können. „Wir möchten nicht, dass die Client-Seite damit beschäftigt ist, die Leistung des Netzwerks auszugleichen. Deshalb können wir die Netzwerkleistung enger mit der Leistung des Netzwerks koppeln Je besser wir die Leistung der Softwareschicht dieser Anwendungen verbessern, desto besser können wir sie tun lassen, was sie tun sollen, und sie nicht nur als Netzwerk-Problemumgehungen nutzen.“ Sie sagte.

Das unterscheidet sich von der historischen Beziehung, die Cloud-Gaming mit dem Netzwerk hatte. In der Vergangenheit versuchten Cloud-Gaming-Plattformen, die Unvorhersehbarkeit eines Netzwerks auszugleichen, indem sie riesige Datenmengen durchschickten, in der Hoffnung, dass einige dieser Datenpakete ankommen würden. Wenn sie eintreffen, sind viele dieser Pakete verzögert oder nicht in der richtigen Reihenfolge, was für das Client-Gerät eine große Belastung darstellt, diese Pakete rechtzeitig und ordnungsgemäß zu dekodieren und neu anzuordnen.

„Die Latenzzahl selbst ist wichtig, aber noch wichtiger ist die Verteilung dieser Latenzzeit, und darauf können wir uns wirklich einlassen.“ 5G und Edge“, fuhr sie fort und wies darauf hin, dass Jitter oder die Variabilität der Latenz eine wichtige Rolle bei der Streaming-Leistung spielt.

Das Plug-in-Modell von Verizon

Der Hybridansatz von Verizon basiert größtenteils auf Apps, und der Netzbetreiber hat mit Unreal Engine zusammengearbeitet, um ein Edge-basiertes Plug-in zu entwickeln, das Split-Streams ermöglicht.

„Wenn wir dieses Ökosystem mit sehr komplexen Spielen haben – die ein großes Rendering-Potenzial haben, muss in kurzer Zeit viel erledigt werden, und man muss auch eine 60- oder 60-prozentige Leistung aufrechterhalten 120-Hz-Bildwiederholfrequenz auf Ihrem Gerät, bei dem Sie Ihre Eingaben empfangen und nie Jitter oder Verzögerungen haben – wir schauen uns an, wie Sie diese beiden Dinge entkoppeln können, und haben damit begonnen, ein neues zu entwickeln „Paradigma für Spiele-Engines, bei dem Sie bestimmte Rendering-Schritte ausführen und sie in den Edge oder die Cloud verschieben und diese von den Eingabeschleifen auf Ihrem Gerät entkoppeln können“, so Khaleed sagte.

„Und darauf konzentrieren wir uns hauptsächlich – die Zukunft dieses Haupt-Rendering-Stacks und wie wir das erreichen werden“, fuhr Khaleed fort. „Wie nehmen Sie die Eingaben und die Rahmenaktualisierung auf und trennen sie von den Dingen, die Sie benötigen? Während wir dieses Unreal Engine-Plugin erstellt und untersucht haben, wie man geteilte Rendering-Stacks erstellt, Wir haben herausgefunden, was Sie mitnehmen und in den Rand hinaufbewegen werden und was Sie in den Rand hinaufbewegen können Wolke."

Unabhängig vom Ansatz sind sich sowohl Seam als auch Khaleed darin einig, dass der Frameverlust ein wichtiger Faktor für den Erfolg des Game-Streamings ist. Den Spielern ist es möglicherweise egal, ob bestimmte Effekte – wie Beleuchtung oder Schatten – um ein oder zwei Frames verzögert werden. Was das Benutzererlebnis beeinflusst oder beeinträchtigt, sind Eingabeverzögerungen und Frame-Verluste.

„Hardcore-Gamer kümmern sich darum. Wenn Sie einen Frame-Verlust haben, bedeutet dies das Ende dieses Dienstes. Du kommst nie wieder zurück, und warum auch? Die Auswirkungen sind zu groß“, sagte Khaleed. „Die Gelegenheitsspieler mögen akzeptabel und tolerant sein, aber am Ende des Tages haben wir den heiligen Gral geschaffen: Wie können Sie Ihre Spielaktualisierungsschleife und Ihr Spielpuffer-Update von den rechenintensivsten Aufgaben trennen? Operationen.“

Die Ökonomie von 5G

Da die Bereitstellung von interaktivem Streaming wie Spielen komplexer ist, rechnen die Netzbetreiber damit, dass sie für Gamer, die ein stabileres Netzwerkerlebnis mit 5G benötigen, einen Aufpreis verlangen.

„Es ist einfach viel komplizierter, weil man so etwas Einfaches wie einen progressiven Download nicht machen kann“, sagte John Benko, ein Forscher im Silicon Valley-Labor von Orange. „Da wir davon sprechen, wirklich 10, 50, 100, 200 Mbit/s über den drahtlosen Kanal zu übertragen, wird das nicht der Fall sein Etwas, das jeder tun kann und mit dem er rechnen muss, genau den gleichen Preis zu zahlen, den er jetzt für das Streamen mit 2 Mbit/s zahlt Signal. Daher müssen die wirtschaftlichen Aspekte sorgfältig geprüft werden, um herauszufinden, wie wir es für Menschen, die es wollen, in die Realität umsetzen können.“

Einer der Vorteile der Nutzung eines 5G-Netzwerks, erklärte Benko, besteht darin, dass Betreiber Netzwerk-Slices erstellen können für bestimmte Anwendungsfälle und bietet zahlungswilligen Kunden mehr Zuverlässigkeit und Stabilität mehr.

Gelegentlicher Datenverkehr von einem Mobiltelefon kann beispielsweise aufgrund einer Überlastung eine geringere Priorität erhalten, wenn Ihr Client-Gerät dies jedoch tut Für Spiele oder VR bereitgestellt, können Netzwerke ein garantiertes Erlebnis mit einem versprochenen Latenzbereich für diese Verwendung bieten. Über das Spielen hinaus können geschäftskritische Anwendungen wie Fernoperationen einer noch höheren Prioritätsstufe zugewiesen werden, um potenzielle Netzwerkunterbrechungen zu vermeiden, die die Anwendung gefährden könnten.

Obwohl 5G verspricht zu liefern Da sie zwar für Spiele und andere Zwecke genutzt werden, bleiben die Kosten ein wichtiger Faktor für die mobile Einführung von Game-Streaming.

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