隨著技術、架構以及商業模式的快速發展和完善，邊緣計算作為一種成熟的計算範型已經得到廣泛應用。邊緣計算是為應用開發者和服務提供商在網路的邊緣側提供雲服務和IT環境服務，“邊緣”指的是位於管理域的邊緣，儘可能地靠近資料來源或使用者，其目標是在靠近資料輸入或使用者的地方提供計算、儲存和網路頻寬。雲遊戲正是近年來出現，被認為是“殺手級”的邊緣計算應用。雲遊戲的本質是雲端算力的重新分佈，具有云端的擴充套件性，穩定性，靈活性和集中管理等特性。雲遊戲從“端”到“雲”和“邊”，解放了使用者側終端的限制，進而對中心算力需求大增，並且有助於實現算力的高效合理利用和分配。隨著5G時代的到來，無論是使用者需求還是遊戲市場前景，雲遊戲都將成為5G時代下的殺手級應用，成為5G邊緣計算產品。

作|者|介|紹

王超

中國移動雲能力中心SaaS產品部技術推進組成員，邊緣應用產品組雲遊戲研發經理。目前負責雲遊戲服務平臺的研發工作。熟悉雲遊戲應用的架構設計方法及方案，對邊緣應用的設計也有比較深入的研究及實踐經驗。

1邊緣計算

1.1 什麼是邊緣計算

邊緣計算出現的時間並不長，這一概念有許多人進行過概括，範圍界定和闡述各有不同，甚至有些是重複和矛盾的，就個人而言，比較推崇OpenStack（是一個由NASA和Rackspace合作研發併發起的，以Apache許可證授權的自由軟體和開放原始碼專案）社群的定義概念：邊緣計算是為應用開發者和服務提供商在網路的邊緣側提供雲服務和IT環境服務；目標是在靠近資料輸入或使用者的地方提供計算、儲存和網路頻寬。

通俗地說：邊緣計算本質上是一種服務，就類似於雲計算、大資料服務，但這種服務非常靠近使用者；為什麼要這麼近？目的是為了讓使用者感覺到刷什麼內容都特別快。

邊緣計算著重要解決的問題，是傳統雲計算（或者說是中央計算）模式下存在的高延遲、網路不穩定和低頻寬問題。舉一個現實的例子，幾乎所有人都遇到過手機APP出現404錯誤的情況，這樣的一些錯誤出現就和網路狀況、雲伺服器頻寬限制有關係。由於資源條件的限制，雲計算服務不可避免受到高延遲和網路不穩定帶來的影響，但是透過將部分或者全部處理程式遷移至靠近使用者或資料收集點，邊緣計算能夠大大減少在雲中心模式站點下給應用程式所帶來的影響。

下圖是一個邊緣計算網路的概念圖，它是連線裝置和雲端的重要中間環節。

圖1 邊緣計算基本網路架構

1.2 邊緣計算的價值

相比於集中部署的雲計算而言，邊緣計算不僅解決了時延過長、匯聚流量過大等問題，同時為實時性和頻寬密集型的業務提供更好的支援。綜合來看，具有以下優點：

安全性更高

邊緣計算中的資料僅在源資料裝置和邊緣裝置之間交換，不再全部上傳至雲計算平臺，防範了資料洩露的風險。

低時延

據運營商估算，若業務經由部署在接入點的 MEC 完成處理和轉發，則時延有望控制在 1ms 之內；若業務在接入網的中心處理網元上完成處理和轉發，則時延約在 2~5ms 之間；即使是經過邊緣資料中心內的 MEC 處理，時延也能控制在 10ms 之內，對於時延要求高的場景，如自動駕駛，邊緣計算更靠近資料來源，可快速處理資料、實時做出判斷，充分保障乘客安全。

減少頻寬成本

邊緣計算支援資料本地處理，大流量業務本地解除安裝可以減輕回傳壓力，有效降低成本。譬如，一些連線的感測器（例如相機或在引擎中工作的聚合感測器）會產生大量資料，在這些情況下，將所有這些資訊傳送到雲計算中心將花費很長時間和過高的成本，如若採用邊緣計算處理，將減少大量頻寬成本。

由此可看，5G推動社會從人聯時代走向物聯時代，連線數的大量增長，疊加邊緣計算自身優勢，將成為5G時代不可或缺的一部分。同時，由邊緣計算帶來的算力需求將成為5G時代重要增量部分。

2 雲遊戲

2.1 雲遊戲基本原理

雲遊戲將傳統遊戲的儲存、計算和渲染都轉移到雲端，實時的遊戲畫面串流到終端進行顯示，最終呈現給使用者。雲遊戲又被稱為GaaS（Game as a Service），它將遊戲體驗變成了一種服務，提供給廣大使用者，解決了使用者不斷購買或升級終端的困擾，也避免了頻繁下載和更新遊戲內容，在成本、時間、內容、維護等方面提升了遊戲體驗。

圖2 雲遊戲原理示意圖

與本地遊戲相比，雲遊戲增加了抓屏、編碼、網路傳輸、解碼等主要過程，即流化過程。區別於端遊、頁遊、手遊和主機遊戲，雲遊戲的遊戲資源、執行、渲染都在雲端完成，相當於是使用者在雲端玩遊戲。

表1 雲遊戲與端遊、頁遊、手遊的對比

端遊（客戶端遊戲）需要先從遊戲官網下載一個遊戲客戶端到本地硬碟中執行，其遊戲各種場景、人物、動畫、圖片、音訊等各種資源均在本地完成載入，在本地運行遊戲的各項邏輯計算和渲染。遊戲執行速度、畫面效果取決於本地電腦的硬體配置。

頁遊（網頁遊戲）和小遊戲，雖然看起來無須下載和安裝客戶端，但實際上游戲資源和邏輯均需要在開啟網頁時載入至本地，因此遊戲的執行也是在本地完成。

手遊和主機遊戲的原理都類似於端遊，它們的區別是終端平臺不同。

雲遊戲，本質上是一種基於雲計算的遠端技術應用，只需將遊戲下載到雲端伺服器上儲存並執行，遊戲渲染出來的每一幀影片畫面，透過網路傳送到指定的終端進行解碼輸出。雲遊戲和雲桌面、遠端控制都屬於遠端技術的應用，技術原理相似，但這三者的側重點不同。遠端控制（例如Teamviewer等），它的被控制方不一定在雲端，可以是在家庭、公司的某一臺電腦。雲遊戲和雲桌面的計算和儲存實體都在雲端，但云桌面通常不帶GPU。遠端控制和雲桌面的功能沒有針對遊戲來設計，都不適合用來玩遊戲，而云遊戲對遊戲功能進行了深度最佳化，因此能提供優質的遊戲體驗。

從雲遊戲的原理看，終端只需要進行簡單的解碼輸出和上傳玩家操作指令，這裡的終端不限於PC、筆記本、平板、手機、電視盒子等裝置，因此雲遊戲大幅減少了對終端效能的要求，只需要具備一定的解碼能力。這樣帶來的好處是，降低遊戲終端門檻，可以跨終端和跨平臺，使遊戲體驗更容易、更方便地被獲得。

2.2 雲遊戲的分類

市場上為人所知的雲遊戲雖然原理基本一致，但按照計算平臺、串流方式、資源形態等維度看，雲遊戲之間又存在區別。

2.2.1 按計算平臺：x86架構以及ARM架構

遊戲三個主流市場是PC端遊、主機遊戲、手遊，按照計算平臺，雲遊戲同樣也可以分兩類，x86架構和ARM架構（這裡的x86架構和ARM架構是指真正運行遊戲的雲平臺的架構，而非終端的架構）。x86架構的雲平臺主要針對於PC端遊和主機遊戲的雲化，ARM架構的雲平臺主要針對手遊的雲化。PC端遊和主機遊戲對終端效能的要求更高，雲化的需求更加強烈。

圖3 雲遊戲的主要兩種架構

2.2.2 按串流方式：遊戲視窗串流與桌面串流

雲遊戲的產品形態主要有兩種，遊戲視窗串流和桌面串流。前者的特點是雲端僅將遊戲視窗內的畫面串流至本地，只能用於遊戲用途，而後者則是將整個桌面串流至本地，通常會預置各類熱門網路遊戲（LOL、DOTA2、PUBG 等）和主流遊戲平臺（WeGame、Steam、Origin等），使用者就像在使用網咖電腦一樣。

表2 雲遊戲的兩種串流方式

2.2.3 按資源形態：虛擬機器流派與物理機流派

目前市場上主流兩種資源形態，虛擬機器流派和物理機流派。虛擬機器流派一般採用伺服器和專業顯示卡的雲端資源組合，並以虛擬化的方式分配資源，較為靈活。而物理機流派的雲端資源以一臺臺PC形式存在，顯示卡為家用遊戲顯示卡，對遊戲驅動的適配更好。

表3 雲遊戲的兩種主要流派

2.3 雲遊戲整體架構

雲遊戲整體架構由內容層、平臺層、網路層、終端層協同構建，如下圖所示。

圖4 雲遊戲整體架構

內容層主要負責遊戲內容源，主要由遊戲提供商提供，從技術角度上，任何端遊、主機遊戲、手遊都可以移植到相同執行環境的雲平臺上。

平臺層主要包含業務管理系統和雲渲染節點。業務管理系統負責內容、使用者、資源的管理，為雲遊戲業務提供資源的排程和分配。雲渲染節點是雲遊戲的核心之一，負責響應終端的操作指令，實現邏輯計算、實時渲染、流化編碼、推流等功能。一般情況下一個業務管理系統可以對多個雲渲染節點進行管理。雲渲染節點一般需要靠近使用者部署。

網路層主要涉及骨幹網、都會網路、接入網和家庭網路，如圖5所示；也可以用移動承載的方式，如圖6所示，用5G網路承載雲遊戲業務。網路層負責連線雲平臺和終端，其功能是將雲端渲染好的畫面，實時地、穩定地傳輸到使用者的終端，網路質量與雲遊戲體驗的關係緊密，頻寬、時延、抖動、丟包等都會對體驗產生影響。

圖5 固定承載網路

圖6 移動承載網路

終端層主要由顯示裝置、遊戲操作裝置組成，顯示裝置主要包含PC（臺式或者筆記本）、機頂盒與電視、手機、PAD等，操作裝置包括鍵盤、滑鼠、遊戲手柄等。終端層是使用者接入雲遊戲的入口，主要接收並解碼來自雲平臺的影片流，並進行顯示呈現，同時對接操作輸入模組，將操作輸入指令上傳到雲平臺。

圖7 終端裝置

3 邊緣計算在雲遊戲產品上的應用與實踐

3.1 移動云云遊戲服務平臺

3.1.1 產品介紹

移動云云遊戲服務平臺是基於中國移動“5G+雲+邊”能力，推出的集邊緣節點資源開通、遊戲資源分配、遊戲雲化、影片流編解碼、遊戲門戶生成等功能的遊戲能力平臺。開展雲遊戲的合作伙伴，均可使用雲遊戲服務平臺的PaaS、SaaS能力，快速搭建專屬的雲遊戲後臺及客戶端，搶佔客戶先機，自助開展雲遊戲業務運營，對玩家進行管理，無需開發和維護底層平臺。

3.1.2 產品特點

全面適配

全面適配手機、主機遊戲，提供720P、1080P、4k解析度，30幀、60幀遊戲重新整理率，採用自適應碼流傳輸技術，玩家無論處於何種環境，均可享受遊戲流暢執行。

快速接入

遊戲開發商、遊戲運營商、影片網站均可透過中國移動雲遊戲PaaS、SaaS能力快速打造專屬的雲遊戲平臺，無需投入大量的研發、硬體、網路等資源，即可快速開展雲遊戲運營業務。

多終端適配

提供Android、PC、H5版本SDK，手機、瀏覽器、機頂盒等裝置透過簡單的整合即可快速接入雲遊戲，擺脫對終端硬體的限制，點開即玩，無需等待。

5G+邊緣加速

遍佈全國的邊緣計算節點，進行遊戲本地分流、渲染、計算機音影片的編解碼，透過5G切片能力引入提供遊戲專網，保障大頻寬、低延遲，為遊戲執行提供QoS保障。

3.1.3 產品架構

圖8 移動云云遊戲系統架構

為有研發實力的遊戲廠商，透過PaaS平臺獲得遊戲流化、雲化應用管理、業務支撐及遊戲應用適配4大核心能力，以SDK、API形式能力輸出，可以將已開發好的遊戲轉換為雲遊戲格式，也可以基於能力進行雲遊戲開發：

遊戲流化：主要負責包體雲化、適配、例項排程等管理。

應用管理：儲存包體、遊戲等元資料。

業務支撐：進行業務指標監控、排隊監控等業務支撐分析。

遊戲適配：基於執行方式、操控方式等進行人工適配。

SaaS平臺提供使用者管理、產品管理、配置管理能力：

產品管理：主要負責產品的元資料匯入、狀態管理。

使用者管理：主要負責支援使用者資訊、線上使用者、訂單狀態等資訊的線上查詢。

配置管理：主要負責登入認證、資料分析、許可權管理、系統設定。

3.2 主要技術能力

基於5G核心網UPF轉發面提供聯接能力，部署邊緣節點，提供ARM/X86+GPU伺服器為雲遊戲業務提供算力。透過採用5G+MEC方案，提供貼近使用者的邊緣連線、算力和儲存等資源，構建雲遊戲邊緣計算網路，使終端使用者可以就近獲得流暢無卡頓的雲遊戲業務體驗。

3.3 邊緣計算能力

5G MEC節點可在網路邊緣部署豐富的基礎資源，提升使用者體驗，更好地滿足終端使用者需求。MEC是網路的自然延伸，是業務的匯聚點，基於多樣化的業務資料及海量的終端接入，成為5G應用創新高地。

邊緣計算能力

3.4 雲網能力

中國移動整合網路分流能力、機房、邊緣雲、網路切片及雲遊戲平臺等資源，對外提供雲遊戲能力SDK，遊戲公司直接入駐，使用大網邊緣計算和動態切片能力融合的雲網一體化服務。

雲網能力

3.5 PaaS平臺

PaaS平臺：為有研發實力的遊戲廠商，透過PaaS平臺獲得遊戲流化、雲化應用管理、業務支撐及遊戲應用適配4大核心能力，以SDK、API形式能力輸出，可以將已開發好的遊戲轉換為雲遊戲格式，也可以基於能力進行雲遊戲開發。

遊戲流化能力：提供流化容器，資源排程、影象採集、編解碼等基礎流化能力：支援Windows執行環境和Android執行環境。兩種環境裡的應用可以在同一雲遊戲PaaS平臺裡提供。應用同時支援720p、1080p、4K等解析度啟動；輸出幀率25-60fps可調；編碼位元速率在512Kbps-100Mbps可調。

應用管理能力：負責雲化以後的應用管理，應用分發，映象掛載、熱更管理等；

業務支撐能力：負責對多租戶的管理、排隊管理、支付及賬單、大資料分析及監控等；

雲遊戲應用適配能力：主要是進行遊戲雲化測試及適配工作。

3.6 SaaS平臺

為中小型遊戲廠商或無研發實力的遊戲代理商，透過SaaS平臺快速搭建自己的雲遊戲後臺及客戶端，除了具備PaaS層相關能力，更重要的是獲得開展雲遊戲運營的產品管理能力、應用管理能力、使用者管理能力、配置管理四大基礎能力，自主開展雲遊戲運營業務，無須開發和維護雲遊戲平臺。

應用管理：主要負責遊戲的元資料、匯入、狀態、服務包的管理。

產品管理：主要負責業務下平臺產品的管理。支援產品建立、修改；支援產品狀態機操作（測試、預上線、上線、預下線、下線、強制下線等）。

使用者管理：主要負責支援使用者屬性、使用者資訊、線上使用者、訂購關係、訂單狀態、賬單等資訊的線上查詢。

配置管理：主要負責登入認證、資料分析、許可權管理、系統設定、智慧監控等功能。

4 總結與展望

雲遊戲的本質是雲端算力的重新分佈，具有云端的擴充套件性，穩定性，靈活性和集中管理等特性。雲遊戲從“端”到“雲”和“邊”，解放了使用者側終端的限制，進而對中心算力需求大增，並且有助於實現算力的高效合理利用和分配。

隨著5G時代的到來，無論是使用者需求還是遊戲市場前景，雲遊戲都將成為5G時代下的殺手級應用，成為5G邊緣計算產品。

參考文獻

［1］ 林立，熊金波，肖如良，林銘煒，陳秀華Gaming@ Edge：基於邊緣節點的低延遲雲遊戲系統。

［2］ 武濤，基於5G邊緣計算的雲遊戲服務平臺系統設計。

［3］ 華為技術有限公司，杭州順網科技股份有限公司《雲遊戲白皮書》。