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1、附件 45G5G 高新視頻高新視頻云游戲技術白皮書（云游戲技術白皮書（20202020）國家廣播電視總局科技司2020 年 8 月I前前 言言當前，移動信息技術飛速發展，5G 技術已經成為國際通信科技巨頭競爭的新焦點，世界各國紛紛將 5G 建設視為重要目標。5G 技術具有“大帶寬、低時延、廣連接”等特點，在 5G 眾多應用場景中，視頻被公認為是 5G 時代最重要和最早開展的業務，越來越受到社會各界的廣泛關注。在 5G、超高清、虛擬現實等新興技術催生下，廣電行業視聽內容的生產和傳播即將發生新變革。國家廣播電視總局順應技術革命浪潮， 搶抓 5G 發展機遇， 深入推進 5G 條件下廣播電視供給側結構

2、性改革，推動構建 5G 視頻新生態，提出了“5G 高新視頻”的概念。5G 高新視頻是指 5G 環境下具有“更高技術格式、更新應用場景、更美視聽體驗”的視頻。其中，“高”是指視頻融合 4K/8K、3D、VR/AR/MR、高幀率（HFR）、高動態范圍（HDR）、廣色域（WCG）等高技術格式；“新”是指具有新奇的影像語言和視覺體驗的創新應用場景，能夠吸引觀眾興趣并促使其產生消費。在 5G 環境下，廣電行業將發揮在視音頻內容創意、生產、制作和傳播方面的豐富資源和天然優勢，以文化創意為牽引，以科技創新為支撐，培育孵化 5G 高新視頻的新技術、新應用、新產品、新模式、新業態和新消費，為觀眾帶來更美的視聽體

3、驗，更好地滿足人民群眾日益增長的精神文化新需求和新期待。云游戲作為高新視頻新型業務的重要組成部分， 是指以云計算為基礎的游戲方式，游戲在云端服務器上運行，并將渲染完畢后的游戲畫面或指令壓縮后通過網絡傳送給用戶，用戶可通過輸入設備對游戲進行實時操作，獲得全新的在線游戲娛樂體驗。為更好地推進云游戲發展，指導相關行業與機構開展云游戲業務，國家廣播電視總局科技司組織廣播電視科學研究院及相關領域機構、企業，開展了云游戲研究工作，編制了5G 高新視頻云游戲技術白皮書（2020 版） （以下簡稱白皮書） 。本白皮書闡述了云游戲的概念，研究了云游戲國內發展狀況，分析了云游戲的關鍵技術，并重點介紹了云游戲端到端

4、解決方案，為廣電行業開展云游戲業務提供了參考。希望在白皮書的引導下，各級廣電機構、行業內外企業共同努力，積極推進云游戲產業在廣電行業的發展，為廣電全面轉型升級賦能，努力構建行業發展全新格局。本白皮書指導單位：國家廣播電視總局科技司II本白皮書主要起草單位：國家廣播電視總局廣播電視科學研究院、中國信息通信研究院、中國傳媒大學、華為技術有限公司、深圳市騰訊計算機系統有限公司、北京百度網訊科技有限公司、小米科技有限責任公司、北京視博云科技有限公司、優酷信息技術（北京）有限公司、北京海譽動想科技股份有限公司、安信證券股份有限公司。1目目 錄錄縮略語.31. 云游戲的概念.41.1 云游戲的定義.41.

5、2 云游戲的分類.41.3 云游戲的特征.51.3.1 對終端硬件配置的要求降低.51.3.2 對云服務器性能和傳輸網絡的要求提升.61.3.3 有利于簡化審批和內容管控.62. 云游戲的發展狀況.72.1 國際云游戲市場發展狀況.72.2 國內云游戲市場發展狀況.72.3 云游戲產業發展機遇與挑戰.82.3.1 機遇.82.3.2 挑戰.93. 云游戲關鍵技術.113.1 云計算.113.2 GPU.113.3 5G.123.4 邊緣計算.123.5 視頻編解碼.134. 云游戲端到端解決方案.144.1 系統組成.144.2 云端服務系統.154.2.1 流化能力.164.2.2 應用交付

6、.174.2.3 業務服務.184.3 傳輸網絡.204.4 終端系統.204.5 安全與管理.214.5.1 云游戲系統安全.214.5.2 云游戲未成年人防沉迷.2124.5.3 云游戲版權保護.214.5.4 云游戲隱私保護.225. 云游戲應用案例.235.1 應用案例 1.235.2 應用案例 2.245.3 應用案例 3.265.4 應用案例 4.275.5 應用案例 5.276. 云游戲應用展望.31參考文獻.323縮略語縮略語縮略語縮略語英文全稱英文全稱中文全稱中文全稱PCPersonal Computer個人計算機VRVirtual Reality虛擬現實GPUGraphic

7、s Processing Unit圖形處理器ARAugmented Reality增強現實FPSFrame Per Second畫面每秒傳輸幀數IDCInternet Data Center互聯網數據中心SOCSystem on Chip片上系統SLAService-Level Agreement服務級別協議CDNContent Delivery Network內容分發網絡IaaSInfrastructure as a Service基礎設施即服務PaaSPlatform as a Service平臺即服務SaaSSoftware as a Service軟件即服務TPSTransaction

8、 Per Second每秒事務處理量SDKSoftware Development Kit軟件開發工具包41 1. . 云游戲的概念云游戲的概念1.11.1 云游戲的定義云游戲的定義云游戲是以云計算為基礎的游戲方式，本質上為交互性的在線視頻流，在云游戲的運行模式下，游戲在云端服務器上運行，并將渲染完畢后的游戲畫面或指令壓縮后通過網絡傳送給用戶。 具體可理解成遠程超強云服務器中擁有眾多虛擬電腦， 玩家可在其中一個子電腦中進行游戲，其中游戲的畫面與聲音通過網絡傳輸至終端（智能手機、PC、智能電視、機頂盒、VR 眼鏡等），玩家可通過輸入設備（手柄、鼠標、鍵盤、可穿戴設備等）對游戲進行實時操作。圖 1

9、.1 云游戲架構示意圖云游戲成功解決了傳統大型游戲與手機游戲的局限性問題，并融合兩者優勢，集便捷與體驗于一體，但其對技術要求也較高。為保障用戶游戲體驗，云游戲服務商需保證音頻、圖像、內容及用戶操作能夠實現實時傳輸，而游戲交互取決于網絡通信延遲，游戲場景渲染的多媒體流取決于網絡通信帶寬。1.21.2 云游戲的分類云游戲的分類云游戲技術具備近乎無限的游戲畫面渲染能力，因此，在未來，云游戲帶來的畫面品質，將是云游戲大幅超越其他游戲技術的重要優勢。云游戲使得更廣大的游戲用戶群體以更低成本接入到同一個云端服務， 多用戶實時互相協作、共同創造的沙盒創造類游戲，將會是云游戲可以探索的重要方向。5游戲運行在云

10、端，各個運行實體之間的通訊代價遠小于傳統技術，這使得更大規模的大型多人在線角色扮演游戲成為可能， 未來單個游戲世界內的人數可能增加一到兩個數量級，在宏大敘事的多人在線網游領域，將可能引發新爆點。云游戲可能將模糊游戲和視頻的邊界，從而創造新的游戲品類。例如，當前游戲直播是廣受用戶歡迎的內容，而用戶參與直播的方式僅限于與游戲主播互動， 而并不能影響游戲本身的過程。云游戲技術使得體驗游戲內容的門檻降到跟直播沒有差別，那么，混合式的、既有直播也有游戲的新型直播游戲體驗，將很有可能在云游戲技術的加持下成為可能。根據云游戲本身特點，結合用戶體驗，給出云游戲的游戲類型，如表 1.1所示。表 1.1 云游戲的

11、游戲類型序號序號游戲類型游戲類型描述描述1角色扮演/回合制、戰旗類、文字類、養成類偏重劇情演出，故事渲染，簡單的選項操作，基本不含或含有少量 QET 指令2休閑類、 闖關類、 益智類、合作類、生存類單人/多人同屏游戲的輕量休閑級游戲3動作角色扮演、冒險類、球類些許的延遲不會對體驗帶來直接影響4射擊類、 競速類、 動作類、格斗類對操作響應要求較為嚴格，需低于等于人的反應速度5節奏音游對操作響應有著極為嚴苛的要求1.31.3 云游戲的特征云游戲的特征1.3.11.3.1 對終端硬件配置的要求降低對終端硬件配置的要求降低傳統游戲產業背景下，游戲體驗與終端硬件性能成正比，受硬件設備承載能力限制明顯。

12、當前游戲市場， 每一代新硬件的發布意味著更多與硬件能力相匹配、質量更高的游戲出現，從而帶動玩家的購買需求，這一軟件倒逼硬件升級的消費模式表明傳統游戲對終端設備的高度依賴。對于普通玩家而言，由于預算限制，游戲設備的配置往往不會過高，且設備更新換代頻率較慢，這會導致玩家的游戲體驗逐漸下降。云游戲的出現解綁了硬件對游戲的束縛。云游戲模式下，游戲并不運行在用6戶的終端側，而是運行在云端服務器中，由云端服務器將游戲場景渲染為音視頻流發送給用戶，因此用戶無需下載和安裝游戲，游戲和用戶數據都存儲在服務器上， 用戶使用的游戲設備也無需擁有較高的硬件配置，只需擁有基本的流媒體播放能力和獲取玩家操作指令并發送給云

13、端服務器的能力即可。1.3.21.3.2 對云服務器性能和傳輸網絡的要求提升對云服務器性能和傳輸網絡的要求提升云游戲是將游戲放在云端運行、渲染和存儲的，因此對云服務器的性能有較高的要求。承載云游戲業務的云服務器多采用 GPU 架構，以滿足更高的圖形處理和運算性能需求，配合基礎云主機、云容器引擎、資源彈性伸縮服務等，能夠實現云游戲服務的靈活創建和資源的彈性配比。隨著游戲質量不斷提升，對云服務器性能的要求也將不斷提高， 未來針對云游戲業務量身定制具有更強大運算和渲染能力的服務器將是云游戲產業發展壯大的根基。云服務器需要將運算和渲染后生成的游戲音視頻流通過高速網絡傳輸到終端上，需要占用較大帶寬，并且

14、如果整個過程中產生的延時較高，那么用戶的操作遲滯感會非常強， 極大影響用戶游戲體驗， 因此云游戲對傳輸網絡有較高要求。1.3.31.3.3 有利于簡化審批和內容管控有利于簡化審批和內容管控云游戲相較于傳統游戲，在內容審批和管控方面的優勢體現在以下兩點：一是傳統游戲審批流程復雜繁瑣，需要提交游戲客戶端光盤、游戲演示端光盤等；云游戲僅需提供游戲鏈接，審核方就可在云端審查整個游戲的相關內容，從而簡化審批流程。二是傳統游戲的內容監管，需要在本地逐一安裝應用操作運行，而當前游戲內容豐富多樣、游戲數量大且逐年遞增，監管難度大、覆蓋面積小、風險程度高；云游戲的審核僅需在云端統一審查和管理，即可及時發現違規游

15、戲，快速遏制不良游戲的傳播，減少不良游戲對社會帶來的危害。72 2. . 云游戲的發展狀況云游戲的發展狀況2.12.1 國際云游戲市場發展狀況國際云游戲市場發展狀況目前海外提供云游戲服務公司眾多，索尼、微軟、谷歌、英偉達等巨頭均先后推出了自己的云游戲平臺。索尼入局較早，云游戲技術較為成熟。2012 年，索尼以 3.2 億美元收購了從事云游戲及視頻流廣告服務的 Gaikai，開始開發自己的云游戲產品；2014 年，索尼發布云游戲平臺 PlayStation Now；2015 年，索尼收購 OnLive，為 PlayStation Now 提供技術支持。英偉達于 2015 年推出GeForce N

16、ow，微軟、Valve 先后推出 Xbox Live 及 Steam Live。谷歌進一步推動了云游戲的發展。2018 年，谷歌推出“Project Stream”實現軟件及主機均在云端運行，玩家只需在 Chrome 瀏覽器中登錄 ProjectStream 就可以玩主機游戲，即使更換電腦還能繼續體驗，實現了大型主機游戲“頁游化”，且內測玩家評價畫面相差不大。谷歌還對云游戲中輸入設備有所布局，根據 SlashGear 網站報道，谷歌于 2019 年 3 月為自家一款應用在云游戲上的手柄遞交設計專利申請，手柄設計與現存主機游戲手柄類似，雙搖桿下方增加了語音鍵。 2019 年 11 月 19 日，

17、 谷歌 Stadia 云游戲平臺正式上線發售， 售價 129美元，包含 Chromecast Ultra 流媒體設備、Stadia 專用無線手柄以及 3 個月的Pro 版訂閱費，此后每月訂閱費用 10 美元，平臺首發 22 款游戲。2.22.2 國內云游戲市場發展狀況國內云游戲市場發展狀況由于早期中國的互聯網環境以及固定寬帶普及率相比海外存在顯著差距， 中國云游戲服務盡管同時起步，但成熟度相對較低。中國最早嘗試云游戲的廠商成立于 20112014 年間，包括華為云、視博云游戲、格來云游戲、達龍云游戲、海馬云、阿里云、小米云游戲等。阿里巴巴于 2014 年在杭州總部召開發布會，啟動家庭數字娛樂生

18、態合作，并發布“云游戲”平臺，首發游戲包括 EA 的極品飛車、Konami 的實況足球勝利十一人 2014、2K Sports 的NBA2K14、時代華納互動娛樂的蝙蝠8俠：阿甘之城等，計劃未來提供 50 款以上的云游戲，基于現有阿里云的技術，預計未來阿里在云游戲中還將有所布局。騰訊的云游戲開發始于 2017 年， 目標在于打造全周期云游戲行業解決方案，并為用戶提供全鏈路云游戲平臺與生態。以騰訊云為依托，在云游戲技術開發基礎之上，引入第一方和第三方游戲內容，借助應用寶等渠道，建立云游戲平臺和云游戲解決方案的雙重路徑，已推出 START、GameMatrix 等云游戲平臺。依托騰訊云的邊緣計算節

19、點、vGPU 虛擬化技術、穩定低延時的音視頻互動能力，為游戲開發者提供一站式的端游+手游的云游戲 PaaS 解決方案。 開發者無需適配不同的軟硬件平臺，即可快速部署上線，讓玩家在各類終端和場景下無需安裝即可獲得 3A 級的游戲體驗。小米于 2019 年 MIDC 開發者大會上宣布小米云游戲將率先登陸 OTT 平臺。 憑借中國智能電視市場份額第一的優勢，結合 5G、云游戲技術的積累，小米迅速實現了讓云游戲真正面向家庭終端，目前已覆蓋 5 大一線城市，用戶規模達數百萬。同時，依托小米集團資源，小米云游戲在第一方游戲研發、第三方游戲代理等方面快速布局，預計將來會為廣大用戶帶來更豐富的云游戲內容。2.

20、32.3 云游戲產業發展機遇與挑戰云游戲產業發展機遇與挑戰2.3.12.3.1 機遇機遇（1 1）內容供給（游戲研發商）角度，降低研發成本。）內容供給（游戲研發商）角度，降低研發成本。云游戲在提高了游戲開發的效率、提升了游戲呈現質量的同時，降低了開發成本。主要革新體現在以下幾點：一是基于云游戲本身的多終端打通特性，玩法設計將融合觸屏、鍵盤或手柄等單一操作形態，加速形成更豐富的操作系統；二是不受游戲設備性能承載限制情況下，大型重度游戲的地圖大小、用戶容量、交互屬性等邊界將進一步拓寬； 三是運營平臺統一化后， 游戲商在不同機型間的適配優化工作量將大幅減少，解放部分人力資源用于產品創新。（2 2）用

21、戶需求角度，云游戲降低硬件門檻，提升游戲可玩性。）用戶需求角度，云游戲降低硬件門檻，提升游戲可玩性。云游戲通過云平臺的形式擴充了游戲品類，提升了游玩體驗，豐富了社交方式的同時，減少了高昂的終端硬件開支。主要革新體現在以下幾方面：一是用戶將不再需要以較高頻率和較高的成本替換硬件設備， 而是以購買云計算服務的形式長期體驗到更9高品質的游戲； 二是用戶可以接觸到此前對硬件設備要求較高而無法獲得優質體驗的精品 3A 內容，玩家品位整體提升，對產品質量的需求將得到系統性提高；三是擺脫設備條件差異后，用戶將更加平等地參與游戲，游戲內平衡性得到一定幅度提升；四是多平臺、多終端的用戶打通，形成一定的導流效果。

22、（3 3）分發渠道角度分發渠道角度，流媒體式游戲集成平臺將出現流媒體式游戲集成平臺將出現，可能在一段時間內可能在一段時間內與與App 端共存。端共存。借鑒流媒體模式發展途徑，云游戲收費模式可能也將變為“訂閱”制，在各個云游戲平臺中，訂閱會員可免費體驗旗下所有游戲產品，同時仍可能持續在游戲內付費。新的游戲集成平臺的出現意味著全新的分發渠道，用戶不再需要下載 App，而僅僅需要類似愛奇藝、Netflix 的游戲平臺，即可實現快速切換，點開即玩。以手游為例，手游分發渠道主要包括蘋果及安卓兩大系統，云游戲的實現將分發渠道拓寬至網絡機頂盒或其他終端。（4 4）云服務商角度，云服務廠商得到新話語權。）云服

23、務商角度，云服務廠商得到新話語權。由于云游戲對底層網絡建設及資本投入的高度依賴，云服務廠商大概率將成為下一代新的平臺商，獲得較為強勢的新話語權。但多平臺間的競爭關系將在一定程度上削弱其議價能力，這使得新平臺將著重朝各個方向進行差異化發展，包括技術服務、打包價格、獨占內容等。（5 5）促進促進 VR/AR 游戲發展，新游戲形態出現。游戲發展，新游戲形態出現。目前 VR 市場分為移動 VR 和PC VR 兩大類，前者由手機端處理芯片驅動，后者由高性能 PC 驅動，由于受硬件性能限制，移動 VR 無法運行大型游戲，畫面質量及游戲體驗不能與 PC VR 相比，但當 VR 與云游戲結合后即可通過 WiF

24、i、光纖或 5G 網絡串流云端運行的游戲畫面，讓 VR 一體機既能獲得 PC VR 的游戲體驗，又無需一臺高性能 PC，突破硬件限制。Cloud VR 可以看作是云與 VR 結合的系統統稱，減少了端與端的傳輸，降低成本，是更為先進的 VR 系統，而云游戲正是推動 VR 產業向 Cloud VR 發展不可缺少的因素。2.3.22.3.2 挑戰挑戰（1 1）依賴依賴 5G 通訊基礎設施建設進度通訊基礎設施建設進度。云游戲發展至今仍處于初級階段，核心原因在于網絡層無法實現低時延的快速傳輸， 進而導致后臺云計算平臺能力無法得到完全釋放。隨著 5G 時代的到來，這一問題將得到有效解決，但是目前全球 5G

25、 網絡剛剛開始商用，距離大規模商用和普及尚需一段時間。10（2 2）需要高質量游戲內容驅動。）需要高質量游戲內容驅動。云游戲生態需要大量高品質游戲內容，以體現出云游戲相較于本地游戲更好的用戶體驗，從而促進云游戲的發展。而目前國內游戲市場仍存在一定的不足：一是國內游戲產品同質化嚴重。目前國內游戲領域，游戲開發商盲目追求短期利益，采用“短、平、快”（開發周期短、內容平淡、快速投入運營）的開發策略，熱衷于“模仿”、“抄襲”。在這種快速見效的思想指導下，國內游戲同質化嚴重。二是游戲豐富度、創新度不足。目前國內手游游戲市場規模穩定增長，主機游戲市場規模較小，VR 游戲市場尚待開發，而手機游戲受限于操作，

26、內容豐富度不足，隨著 5G 大規模商用，現有游戲形態的格局將會發生轉變，同時更多的創新玩法將會出現。（3 3）成本高昂以及前期投入巨大，變現能力較弱。成本高昂以及前期投入巨大，變現能力較弱。對云游戲廠商來說，云服務成本主要包括服務器、IDC 和帶寬三項，其中服務器成本占比較高，IDC 和帶寬成本基本透明，未來成本控制的重點在于云服務的服務器軟硬件成本。云游戲變現模式預計將以訂閱會員模式為主，同時輔以多元的游戲內付費，進而形成新的混合付費模式。 目前國內外已運營的云游戲平臺中， 大多采用訂閱會員模式，或輔以時長、 內容擴展包等其他收費模式，但受限于用戶規模，云游戲現階段變現能力仍不足。（4 4）

27、行業標準的缺失。行業標準的缺失。目前，我國云游戲行業處于起步階段，還未形成公認的最佳實踐，云游戲技術標準化仍需游戲企業的不斷探索，最終才能形成被廣泛接受的技術標準，從而推動整個云游戲行業健康有序發展。113 3. . 云游戲關鍵技術云游戲關鍵技術3.13.1 云計算云計算云計算是云游戲發展的基礎。 搭載云游戲的云平臺主要基于 X86 服務器和基于 ARM 服務器構建?；?X86 服務器是基于 PC 機體系結構，使用 Intel 或其它兼容 X86 指令集的處理器芯片的服務器，其架構優勢有三點：一是服務器的標準化程度高，供應鏈成熟；二是硬件穩定性高，使用生命周期長；三是維護簡單，其 IDC 托

28、管模式很成熟，機房的管理人員無需特別培訓。而其劣勢亦有三點：性能損耗大、成本高以及兼容性差?；?ARM 服務器分為兩種，一種是與 X86 服務器的架構基本類似的大核 ARM服務，因此也具備服務器的標準化程度高、硬件穩定性高和維護簡單的優勢，同時由于本身就是 ARM 指令集，無需做指令集的解析，因此不存在兼容性問題。但核心供應商少、配套硬件的供應鏈不夠成熟、顯卡等關鍵器件的支持力度較小是基于 ARM 服務器架構所面臨的問題。另一種 ARM 服務器是 SOC 陣列服務，單服務器容納數十個物理 CPU 和 GPU； 內置萬兆交換模塊； 同時支持光電雙口萬兆上行；功耗僅為 200300W；SOC 陣

29、列服務器是專門針對 Android 云游戲的，由于在每一獨立的 SOC 上可以直接運行 Android 系統，因此對游戲兼容性非常好。另外，SOC 陣列服務器成本低廉，單服務器可以穩定運行數十路云游戲，并且可以輕松支持 5G 環境下最高 4K 分辨率、60 幀的手機云游戲。虛擬化技術是云計算的基礎。近幾年發展起來的 GPU 虛擬化技術，能夠將珍貴的 GPU 資源進行合理分配， 提高資源利用率， 降低部署成本。 除此之外， 內存、存儲和網絡接口的虛擬化技術都已經相當成熟，通過虛擬化技術，可允許多個用戶共享一臺物理服務器資源，避免了資源的浪費。3.23.2 GPUGPUGPU 算力是云游戲技術棧的

30、核心，為適應不同種類游戲的云化運行，GPU 服12務器首先必須要具備靈活的虛擬化能力，使得針對不同硬件要求的游戲，能夠高效率地運用 GPU 資源。當前游戲內容主要分為運行于手機、Pad、OTT 等設備的 ARM 架構，以及運行于 PC、游戲主機等平臺的 X86 架構，云游戲的 GPU 需要能夠同時支撐不同硬件架構的游戲內容，以充分發揮當前已有游戲內容、軟件技術、工具平臺的資源積累。由于云游戲的整體渲染、傳輸和反饋鏈路比傳統純客戶端運行更為復雜，這將對 GPU 服務提出更高的品質和延時等性能要求。云游戲要達到比現有的 PC、主機游戲更優秀的游戲體驗，4K/60fps 將是基本的要求。傳統游戲由于

31、運行在客戶端，使得游戲引擎等負責游戲畫面渲染的軟件系統，都是單獨在一臺設備上運行，并服務單一的游戲用戶。而當海量 GPU 算力云化后，游戲渲染的軟件體系架構必將迎來新一輪迭代。GPU 集群化分工協作、共同配合，共同服務海量游戲用戶，將成為云游戲技術的重要發展方向。3.33.3 5G5G云游戲的概念在 2009 年就被提出，但至今仍未得到較好的市場推廣，究其原因在于現有的傳輸網絡無法滿足快速傳輸的需求。隨著 5G 時代的到來，5G 技術將突破云游戲的發展瓶頸，大幅推動云游戲產業進程。根據國際電信聯盟對于5G 的定義，其特征可分為 eMBB（增強移動寬帶）、mMTC（海量大連接）和 uRLLC（低

32、時延高可靠）。對于云游戲而言，eMBB 為云游戲需要的高清視頻傳輸提供了更優質的傳輸通道；mMTC 將支持更加豐富的游戲終端類型，真正意義上做到了游戲載體的無處不在；uRLLC 則能夠有效降低時延，提供更流暢的游戲體驗。3.43.4 邊緣計算邊緣計算云游戲雖然在終端以音視頻流的方式播放， 但不同于一般的視頻能夠通過預先緩沖下載來避免卡頓，云游戲對實時性有很高的要求。為了達到良好的即時游戲體驗，減少音視頻流傳輸產生的時延，云服務器距離用戶越近越好。邊緣計算的出現為云游戲打開了一道全新的大門。13邊緣計算是指在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺， 就近提供邊

33、緣智能服務， 滿足行業數字化在敏捷連接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。邊緣計算將原本運行在云端服務器中的游戲遷移到更靠近用戶的邊緣側運行， 游戲的渲染也在邊緣完成，遠端云服務器只負責小數據量的邏輯運算，這樣大大減少了骨干網絡的傳輸帶寬和傳輸時延，實現了游戲的“本地化”，讓玩家能夠享受到更高質量游戲體驗。3.53.5 視頻編解碼視頻編解碼視頻編碼是將游戲視頻流壓縮的過程，視頻編碼技術越先進，視頻的壓縮程度越高，視頻傳輸時對網絡帶寬的要求就越寬松。然而壓縮率提高的同時，視頻解碼的時間也會相應增加， 這導致減少網絡帶寬和降低編解碼延遲成為相互制約的限制因素。云游戲視頻

34、編解碼技術不僅要能夠支持 H.264/H.265 等格式的視頻編碼和AAC/MP3/MP2 等格式的音頻編碼，靈活及簡易的幀率、碼率等參數調整，適應多種不同的網絡條件， 還要在音視頻編碼程度和網絡資源消耗兩個制約因素間找到最佳的平衡點。144 4. . 云游戲端到端解決方案云游戲端到端解決方案4.14.1 系統組成系統組成云游戲端到端解決方案覆蓋從云端服務系統、 網絡層傳輸系統到終端層用戶接入系統的各個環節，采用云端協同機制實現云端提供計算服務、終端用戶使用服務的目標，如圖 4.1 所示。圖 4.1 云游戲端到端解決方案示意圖云端服務系統主要功能由流化能力系統、應用交付系統和業務服務系統實現。

35、其中，流化能力系統主要負責的是應用虛擬化、智能資源分配和終端接入功能； 應用交付系統的主要功能是應用生命周期管理、應用審核機制和應用測試管理；業務服務系統的主要功能是流化容器管理、SLA 管理和計量管理。網絡傳輸的各個環節，不可避免地會產生時延、丟包、抖動等網絡損傷，而一個有保障的網絡則是云游戲能夠順暢運行的基礎。 通過定制云游戲網絡傳輸協議、 提高網絡流量使用效率等方法， 能夠有效改善網絡傳輸質量， 提升用戶體驗。終端設備主要包括智能手機、PC、智能電視、機頂盒、VR 眼鏡等，運行在終端設備上的是云游戲終端移植庫和 SDK，其能夠降低終端集成的工作量，縮短集成的周期，為終端屏蔽復雜的端到端協

36、議封裝。154.24.2 云端服務系統云端服務系統圖 4.2 云端服務系統組成結構圖如圖 4.2，云端服務系統跨越 IaaS、PaaS 和 SaaS 層。其中，IaaS 層提供各類資源支持，包括彈性計算、云存儲、CDN、大數據、人工智能等；PaaS 層提供應用流化能力支撐，包括流化能力、應用交付和業務服務，是云端服務系統的核心， 也是云游戲業務的技術關鍵所在； SaaS 層在 IaaS、 PaaS 層的功能基礎之上，提供靈活開展云游戲業務的能力支撐，包括游戲大廳、業務管理和支付管理等。通過云端各層的密切配合，能夠實現主機游戲、電腦游戲、手機游戲、VR 游戲以及 AR 游戲等多種云游戲業務的開展

37、。IaaS 層把 IT 基礎設施作為一種資源通過網絡對外提供服務，由云服務提供商以高度自動化的交付模式利用虛擬化操作系統、工作負載管理軟件、硬件、網絡和存儲服務的形式交付計算、存儲資源以及其他 IT 組件，還處理諸如持續系統維護、數據備份和業務連續性等任務。IaaS 層提供了對高度可伸縮 IT 資源的訪問，可以根據云游戲的容量變化的需求進行動態調整。SaaS 層提供的是軟件服務的能力，專為基于網絡的業務設計，便于用戶通過網絡托管、部署及接入業務，不用管理和控制任何云的基礎設施，可以為云游戲提供游戲大廳、業務管理和計費管理的基礎接入能力。游戲大廳是用戶登錄和體驗云游戲的入口，用戶在可視化的游戲大

38、廳界面進行登錄認證、充值計費和游玩體驗。用戶通過游戲大廳進行登錄后，會將登錄消息發送至業務管理系統進行驗證，同時，用戶相關計費操作也會同步由業務管理系統負責。云游戲核心能力由 PaaS 層支撐，主要由以下三部分組成：164.2.14.2.1 流化能力流化能力流化能力系統應具備實現云游戲業務的終端接入、 智能資源分配和應用虛擬化運行的功能。流化能力系統是一個高計算密度、多應用類型、低延時、易擴展和高可用的系統，可提供對不同類型應用的高并發支持、多網絡條件下的運行支持、多終端類型和多外設類型情況下的接入支持。（1 1）終端接入）終端接入終端接入系統主要負責用戶終端的接入、會話生命周期的管理，以及在

39、終端會話生命周期內應用的啟動停止、資源的統一調度和分配等工作。終端接入系統由三個組件構成，包括終端接入服務、統一會話調度管理、會話資源管理，這三個組件通過協同工作，提供基于傳輸網絡的統一接入、交互、控制、資源調度和分配等功能。（2 2）智能資源分配）智能資源分配智能資源分配具備為不同的用戶提供不同種類的應用類型服務的功能， 同時提供最優的物理服務器計算資源分配的能力。 具體來說就是啟動階段根據用戶終端類型、啟動的應用和服務器性能為用戶選擇最優的系統資源；在運行階段實時監控資源池狀態，通過彈性伸縮策略對資源池進行自動管理?；谥悄芊峙洳呗?， 整個流化平臺能夠實現平滑的、 不停止服務的節點擴容，來

40、支持用戶接入的 TPS 增長， 支持運營方從商業模式實踐到大規模運營的平滑過渡。（3 3）應用虛擬化運行）應用虛擬化運行應用虛擬化運行部分具備應用運行控制、應用數據管理、應用音視頻處理和終端外設映射四個功能。圖 4.3 應用虛擬化運行功能17應用運行控制：根據應用類型的不同，采用不同的參數啟動應用，通過將應用運行在虛擬化的容器環境中以保證用戶環境和數據的隔離性，同時在運行中對應用進行狀態監控，當應用在運行過程中出現問題時，及時進行處理。應用數據管理：云端服務系統是由若干服務器組成的，一臺服務器可以承載一個或者多個應用同時運行。應用數據管理組件能夠將用戶在某一服務器上的應用存檔信息上傳至存儲服務

41、器，當用戶下一次在其他服務器上啟動該應用前，應用數據管理組件會將用戶的應用存檔信息下載并恢復至當前服務器的應用運行目錄中，這樣一來，用戶對于服務器間的切換并無感知，從而達到了形同“本機運行”的用戶體驗。應用音視頻處理：云游戲應采用低時延并具有反饋機制的編碼技術，在因網絡異常而導致終端畫質受損時，可通過終端反饋機制，使云端及時發送隨機訪問參考點以恢復終端畫面，保證用戶無不適體驗。另外，還需適當引入視覺特性編碼機制，確保即使畫面運動劇烈，編碼碼率仍能控制在相對平穩的狀態，不會增加網絡壓力和傳輸時延。終端外設映射：終端外設不僅外觀外形多樣，其內部的技術架構和通訊協議也很多，例如紅外方式遙控器、USB

42、 方式鍵鼠、藍牙方式游戲手柄、電容壓力方式觸摸屏，但是 USB 方式的外設目前仍屬多數。因此在外設上建議適配 USB 協議外設，以及遙控器、觸摸屏等特定外設，并基于使用場景提供設備間的鍵值轉換能力。4.2.24.2.2 應用交付應用交付應用交付系統確保應用能夠在云游戲平臺之上運行， 所有應用必須遵循此系統的規范才能達到云上運行的目標。應用交付系統由應用生命周期管理、應用審核機制和應用測試管理三個子系統組成。（1 1）應用生命周期管理）應用生命周期管理應用生命周期管理包括應用測試、應用上線、應用運行和應用下線，對應狀態如下：測試狀態：應用處于測試狀態時測試用戶可見，正式用戶不可見也不能使用應用。

43、應用被添加到業務后自動處于測試狀態。測試狀態下可以通18過執行“上線”操作將應用變為上線狀態。上線狀態：上線狀態時全部用戶均可見應用且可以使用應用。上線狀態時可通過執行“測試”再次將應用狀態變為測試狀態。運行狀態：業務運營方具有應用授權的前提下，應用處于上線狀態后，用戶啟動應用時使應用進入 “運行狀態” ， 關閉應用后結束 “運行狀態” 。下線狀態：業務運營方可以根據業務運營需要，對上線應用進行下線，處于“下線狀態”的應用，正式用戶不可見也不能使用，可以通過執行“上線”操作將應用重新變為上線狀態。（2 2）應用審核機制）應用審核機制應用審核管理主要是對應用上線、應用下線等的審核。此部分規則和智

44、能終端的應用審核機制基本一致。（3 3）應用測試管理）應用測試管理通過應用測試管理， 確保應用的啟動、 用戶數據管理、 畫面采集、 音頻采集、音視頻編碼、運行生命周期監控、退出、統一部署等動作都能夠在云游戲平臺上完美運行，終端用戶體驗到良好的畫質、音質以及操控感，如同在本地使用一個應用。云游戲需要在云端容器中運行測試， 流化平臺要為測試者提供各種規格和平臺類型的云端測試環境，提供應用適配測試所需的調配參數的能力，提供外設適配的調整支持，支持適配問題在線反饋及解決，適配完成后自動生成報告及基于流化平臺的部署安裝包。4.2.34.2.3 業務服務業務服務業務服務系統主要為云游戲開展業務運營提供能力

45、支撐。 業務服務系統包括流化容器管理、SLA 管理和計量管理這三個不同的組件。（1 1）流化容器管理）流化容器管理為了便于第三方云游戲應用能夠快速接入， 流化資源以容器為單位向業務運營方提供，業務運營方獲得流化容器后，將應用注入容器，即可進行運營業務開發，包括：提供內容注入、應用上下線以及應用信息通知和查詢服務查詢資源使用情況19查詢用戶在線情況獲取應用使用記錄數據（2 2）SLASLA 管理管理根據 SLA 為業務開展方提供支持，包括可購買的流化容器資源，資源的彈性配置，以及資源所包含的計算能力等，具體包括：支持權限與角色管理，系統中的角色分為應用管理員、系統監控員、系統監視員、系統管理員、

46、超級管理員，各角色對操控的范圍可以調整，支持對各個管理角色的操作日志進行查看支持完善的服務器、模塊及系統監控功能，包括 CPU 占用率、內存占用率、磁盤占用率、資源綜合狀態、服務器狀態、桌面使用量、帶寬等信息等，并具備針對相應的監控項配置閾值的功能，在閾值超范圍時進行告警支持完善的業務運行狀態查詢功能，包括用戶在線信息查詢、根據條件篩選查詢、桌面使用狀況查詢等支持聲光報警、郵件告警、歷史告警記錄查詢、歷史告警曲線查詢等功能支持完善的系統模塊部署能力，包括服務器搜集、模塊查詢、批量部署和升級、批量配置、任務查看及操作等支持完善的應用部署能力，包括應用的添加、刪除、信息同步、查詢、配置查看、部署查

47、看、批量部署和升級等支持系統基礎配置的查看，基礎配置中包含終端的類型、服務器類型的管理、基礎的編碼類型和分辨率類型等信息支持系統模塊日志的搜集、查看、清理等功能（3 3）計量管理）計量管理業務服務系統的計量管理服務為業務開展方提供強大的數據分析能力支撐，使系統模塊運行數據、用戶在線信息數據、應用使用數據等數據信息能夠以報表的形式定期輸出，供不同職能的人員查看。計量管理服務提供如下功能：支持對用戶在線數據進行統計輸出支持對用戶登錄、退出次數及原因進行統計輸出20支持對系統核心模塊的 TPS 信息進行統計輸出支持對應用生命周期內的資源占用情況、用戶操作情況進行統計輸出支持對桌面在一定時間內的資源占

48、用情況、用戶操作情況進行統計輸出支持對單臺服務器的資源占用情況、應用運行情況、用戶操作情況進行統計輸出支持對所有故障信息的統計匯總輸出4.34.3 傳輸網絡傳輸網絡為保證云游戲能夠提供與本地游戲相近的服務， 避免因時延等原因降低用戶體驗， 傳輸網絡需要保證一定的數據傳輸質量。云游戲端到端網絡時延是指用戶從終端發起操作到用戶看到游戲畫面發生相應變化的這段時間， 不同類型的游戲對于時延要求有所不同。根據游戲畫質的不同，對網絡帶寬的要求也有所不同，如表 4.1 所示。表 4.1 游戲畫質與網絡帶寬對應關系表畫質帶寬4K35M1080p20M720p10M4.44.4 終端系統終端系統云游戲終端要求具

49、備視頻解碼能力、顯示能力和交互能力，運行 VR/AR 應用類的終端還要求具備 VR/AR 顯示能力，并有針對性地與云游戲進行適配。云游戲終端設備一般包括智能手機、PC、智能電視、機頂盒、VR 眼鏡等，通過硬件、操作系統、云游戲軟件實現外設數據采集以及與云端系統的交互，各部分的設計和集成需要充分考慮普適性、可擴展性、易維護性等特點。終端應支持如下功能：具備雙向的 IP 通道支持 USB Host 接口、紅外遙控器、鼠標鍵盤、觸摸屏控制或至少一種控制手段21至少具備 MPEG2 Audio、MPEG2 AAC 中的一種音頻解碼能力至少具備 H.264、H.265、AVS、AVS2 中的一種視頻解碼

50、能力，支持分辨率為 8K、4K、1920*1080、1280*720、720*576 中的一種或者多種根據不同的分辨率，每路視頻碼率支持 10Mbps-150Mbps 可調操作系統為 Linux、Android、Windows、IOS、TVOS4.54.5 安全與管理安全與管理4.5.14.5.1 云游戲系統安全云游戲系統安全云游戲系統應將安全防護措施落實到規劃、設計、采購、建設、驗收、運維和管理等各個環節，制定安全整體規劃和安全方案，在上線運營前應進行安全評估論證，在完工后應進行安全測試及驗收。云游戲系統應符合信息安全技術網絡安全等級保護基本要求（GB/T22239-2019）等國家和行業的