2019云游戏产业发展白皮书——5G助力云游戏产业快速发展.pdf

云游戏产业发展云游戏产业发展白皮书白皮书 5G 助力云游戏产业助力云游戏产业快速快速发展发展 （2012019 9 年）年）中国信息通信研究院中国信息通信研究院 国家广播电视总局国家广播电视总局广播电视科学研究院广播电视科学研究院 中国新闻出版传媒集团有限公司中国新闻出版传媒集团有限公司 5G 云游戏产业云游戏产业联盟联盟 2012019 9年年1212月月 前前 言言 5G 技术与云计算技术的融合作用于游戏产业，将为诸多领域带来颠覆性变革和发展机会。云游戏受网络传输能力制约，其使用场景多年来局限在电脑、电视等有线类终端，而移动用户的逐年上升和手游的火爆凸显了游戏移动化的需求。5G 助力云游戏实现了向移动端的迁移，让用户在移动端侧玩 3A 级大型游戏成为可能。随着 5G时代来临，2019 年被喻为云游戏元年。国际上，谷歌、微软、索尼等国际巨头相继发布云游戏产品，从云服务、游戏终端、应用、游戏外设、开发平台全产业链布局云游戏生态。国内则以三大运营商、华为、腾讯等企业为主力，逐步开始构建我国云游戏产业生态。为加快我国 5G 商用步伐，推动云计算产业快速发展，促进新一代移动通信技术与游戏产业深度融合，形成发展共识，中国信息通信研究院、国家广播电视总局广播电视科学研究院、中国新闻出版传媒集团有限公司和 5G 云游戏产业联盟共同组织编写了 云游戏产业发展白皮书（2019 年）5G 助力云游戏产业快速发展。本白皮书深入解读了 5G 助力下云游戏的突破和变革，分析了其关键技术发展路线，梳理了 5G 时代云游戏产业结构和生态体系，探讨了产业发展面临的挑战，并提出相应政策建议。目目 录录 一、5G 为云游戏注入发展新动力.1（一）游戏产业发展现状综述.1（二）云游戏发展现状综述.4（三）5G 助力云游戏快速发展.8 二、5G 时代云游戏关键技术.11（一）云端能力是 5G 云游戏实现的基础.11（二）网络能力是 5G 云游戏发展的关键.13（三）端侧设备优化是云游戏突破的重点.16 三、5G 推动云游戏产业变革.21（一）5G 时代云游戏市场规模预估.21（二）5G 时代云游戏生态体系概述.24（三）5G 时代云游戏产业情况剖析.25（四）5G 推动云游戏产业格局变更.28 四、5G 时代云游戏面临的问题和挑战.33（一）5G 云游戏产业规模化还需要长时间培育.33（二）5G 云游戏需要高质量游戏内容驱动.34（三）成本高昂是阻碍产业发展的内在原因.35（四）行业标准的缺失将影响产业发展进程.36（五）用户体验是云游戏能否普及的关键.37 五、5G 时代云游戏产业发展建议.39（一）创造良好的云游戏发展环境.39（二）发展原生云游戏开发技术能力及应用推广.39（三）不断加强云游戏产业链上下游合作.40（四）稳步构建监管、防沉迷和安全治理和体系.41（五）加速推动我国 5G 云游戏相关标准的制定.41（六）加强云游戏领域的国际交流与合作，让中国技术和标准走出去.42（七）进一步推动产业链资源共享.43 附录 云游戏应用和平台案例.45（一）中国移动咪咕快游.45 （二）中国联通沃家云游.47（三）中国电信天翼云游戏平台.47（四）腾讯云游戏.50（五）华为云游戏解决方案.52（六）斗鱼直播.53（七）海马云.54（八）视博云.56 云游戏产业发展白皮书（2019）1 一、5G 为云游戏注入发展新动力（一）（一）游戏产业发展游戏产业发展现状综述现状综述 技术的历次迭代，驱动产业升级与规模增长。七十年代，电信号与电视的发展带来主机游戏；八十年代，信息技术的发展以及电脑的普及推动端游发展；九十年代，Flash 以及 Unity 3D 引擎的革新推动页游发展；过去的十年，4G 时代的手游迎来快速发展；随着 5G 时代的到来，游戏产业将迎来革新。回顾信息技术与游戏产业的发展路径，从主机游戏到端游到页游再到手游，技术的历次迭代升级，均从内容形态、市场规模等方面带动游戏产业发生变革。数据来源：中国信息通信研究院 图 1 游戏产业发展史 传统大型游戏具有一定的局限性。传统游戏形态经历了主机、客户端、网页等形式，其中大型主机游戏与客户端游戏用户粘性高、生命周期长，仍占据较大的市场份额，但具有一定的局限性，表现为开发成本高、硬件受限、场景受限、用户规模受限等。一是开发成本高。对于游戏研发商而言，大型主机游戏与端游具云游戏产业发展白皮书（2019）2 有开发周期长、技术复杂度高、资金投入大等特点，其开发成本与营销成本呈逐年快速上升的趋势，阻碍其他新入局者，只有少数研发技术实力与资金实力雄厚的公司具备持续开发大型游戏的能力。二是硬件受限。传统大型游戏对终端设备性能高度依赖，由此产生的桎梏主要体现为：1）普通家用设备由于预算限制通常只能刚好满足大型 3A 游戏的推荐配置，一旦多线程运行或长时间运行极易卡顿，降低用户体验；2）普通用户的家用设备的更新换代往往较慢，但次世代游戏基本 2-3 年会进行一次大迭代，由此导致设备更新速度与游戏迭代速度之间的不匹配。三是场景受限。传统大型游戏的体验场景受限，玩家只能在家庭、网吧等特定的地点体验游戏，且需要提前下载好客户端，无法做到即点即玩。四是用户规模受限。传统大型游戏无法利用玩家的碎片化时间，且对于玩家的门槛较高，因此主要定位于深度玩家。另外，高品质端游的安装包较大，需要占用较多存储与内存资源，游戏更新易造成用户流失。端游与页游势弱、手游崛起的背后是技术革新及用户习惯的转变。手机游戏起源于诺基亚手机上的贪食蛇，智能手机的普及标志着手游产业从无到有。2012 年起资本迅速涌入，手游产业进入高速增长阶段。现阶段智能手机的发展可以支持在移动端执行越来越复杂的操作，同时移动端社交软件等应用的发展也在增强移动端上的用户粘性。传统的端游不及手机游戏便捷，庞大的客户端软件也因为要占用大量存云游戏产业发展白皮书（2019）3 储与内存，不如手机游戏节省硬件资源。智能手机快速普及带动全球手游产业崛起。2007 年苹果智能手机上市是智能手机史上跨时代事件，根据 Gartner 和 IDC 数据显示，2007 年全球智能手机出货量仅为 1.24 亿部，到 2011 年其出货量超过PC；2016 年全球智能机出货量超过 14.7 亿部，较 2007 年的 1.24 亿部增长了十倍以上；而全球 PC 出货量在 2011 年达到 3.62 亿台高点后则一路下滑，2016 年出货量 2.70 亿台，跌幅 25%。数据来源：Gartner，IDC 图 2 历年全球 PC 与智能手机出货量 手机游戏虽然解决了端游的场景限制问题，但在操作、内容和硬件资源方面仍存在局限性。操作方面，目前手游玩家主要通过点击与滑动方式来实现绝大部分的游戏操作，游戏操作与创新玩法具有较大局限性，造成用户游戏体验不佳。内容方面，移动设备的小体型与轻便性决定了其不能运行大型或玩法复杂的高品质游戏。手机游戏内容丰富度不足，不能满足用户多样化的游戏需求。硬件资源方面，移动设备尽管换代速度较快，但受其本身的运算速度及电池容量限制，用户体验大型手游时常出现各种发热、掉线、画质差等问题，更无法流云游戏产业发展白皮书（2019）4 畅体验 3A 作品。（二）（二）云游戏云游戏发展现状综述发展现状综述 云游戏是以云计算为基础的游戏方式，本质上为交互性的在线视频流，在云游戏的运行模式下，游戏在云端服务器上运行，并将渲染完毕后的游戏画面或指令压缩后通过网络传送给用户。具体可理解成远程超强服务器中拥有众多虚拟电脑，玩家可在其中一个子电脑中进行游戏，其中游戏的画面与声音通过网络传输至终端（PC、移动终端、机顶盒等），玩家可通过输入设备（鼠标、键盘、手柄等）对游戏进行实时操作。数据来源：中国信息通信研究院 图 3 5G 时代云游戏架构示意图 云游戏成功解决了传统大型游戏与手机游戏的局限性问题，并融合两者优势，集便捷与体验于一体，但其对技术要求也较高。云游戏使用的主要技术包括云端完成游戏运行与画面渲染的云计算技术以及玩家终端与云端间的流媒体传输技术。为保障用户游戏体验，云游戏服务商需保证音频、图像、内容及用户操作指令能实现实时传输，而游戏交互取决于网络通信延迟，游戏场景渲染的多媒体流取决于网云游戏产业发展白皮书（2019）5 络通信带宽。从内容供给（游戏开发者）角度看，云游戏在提高了游戏开发的效率、提升了游戏呈现质量的同时降低了开发成本。主要革新体现在以下几点：一是一是基于云游戏本身的多终端打通特性，玩法设计将融合触屏、键盘或手柄等操作形态，加速形成更丰富的操作系统；二是二是不受游戏设备性能承载限制情况下，大型重度游戏的地图大小、用户容量、交互属性等边界将进一步拓宽；三是三是运营平台统一化后，游戏商在不同机型间的适配优化工作量将大幅减少，解放部分人力资源用于产品创新。从用户需求角度看，云游戏通过云平台的形式扩充了游戏品类，提升了游玩体验，丰富了社交方式的同时，减少了高昂的终端硬件开支。主要革新体现在以下几方面：一是用户将不再需要以较高频率和较高的成本替换硬件设备，而是以购买云计算服务的形式长期体验更高品质的游戏；二是用户可以接触到此前对硬件设备要求较高而无法获得优质体验的 3A 游戏，玩家品位整体提升，对产品质量的需求将得到系统性提高；三是摆脱设备条件差异后，用户将更加平等的参与游戏，游戏平衡性得到一定幅度提升；四是多平台、多终端的用户打通，形成一定的导流效果。从政府监管角度看，云游戏有利于简化审批并加强监管。主要革新体现在以下几方面：一是传统游戏审批流程复杂繁琐，需要提交游戏客户端光盘、游戏演示端光盘等；而云游戏仅需提供游戏链接，审核方便，可在云端审查整体游戏的相关内容，从而简化审批流程，缩云游戏产业发展白皮书（2019）6 短游戏开发周期，加快游戏上线速度。二是传统游戏若想实现内容监管，需要在本地逐一安装应用操作运行，当前游戏内容丰富多样、游戏数量大且逐年递增，致使监管难度大、覆盖面积小、风险程度高；云游戏的审核仅需在云端统一审查和管理，即可及时发现违规游戏，快速扼制不良游戏的传播，减少不良游戏对社会带来的危害。三是云游戏的推广，势必会简化审批流程、降低内容管控难度，扩大内容监管面积，减少人员投入成本，以在产业创新、产业推进等方面投入更多精力，加速整个产业绿色发展。四是云端部署和运行模式，能够从根本上杜绝游戏盗用、游戏外挂等非法行为，为塑造健康的游戏行业环境奠定坚实的基础。从知识产权角度看，云游戏可提供更加有效的数字版权保护。数字内容版权保护（Digital Rights Management）是基于信息的数字化特点，对网络中传播的数字作品进行版权保护的主要手段。针对于传统游戏的 DRM 技术，通常应用在游戏玩家的客户端设备上，以 License授权、联网验证、限制安装等形式为主。而玩家设备形态各异，用户渠道纷繁复杂，用户使用习惯千变万化，版权拥有者常常无法对所有使用者进行监管，从而使盗版侵权者有机可乘。在云游戏的应用场景中，游戏的安装包位于云服务器端，DRM 也从针对用户的使用设备转移到可控性更高，统一性更好的服务器。云游戏DRM的优势体现在：一是一是安全性高。游戏安装在服务器，用户将不再感知操作系统，即不可篡改游戏的安装包，切断了用户和游戏安装包之间的联系，从而保证游戏包的安全性。二是二是集中性强。云游戏产业发展白皮书（2019）7 云游戏用户各自的客户端只负责解码游戏画面的视频流，所有的游戏计算、渲染均在云端服务器完成，即使客户端被破解，也可在服务器端终止对该客户端输送视频流。三是三是可追溯性好。游戏包上线不同渠道后，即使发生游戏的盗版现象，也可通过 DRM 技术，复核具体是哪一个服务器被攻击，确认源头后即可进行追溯以及维权。从社会责任角度看，云游戏更有益于青少年游戏防沉迷工作的推进。云游戏的典型技术特征是整体业务逻辑运行在云端，从而在防沉迷方面有了如下的优势：一是云游戏整体游戏逻辑部署在云端，可以有效规避通过篡改客户端软件来绕过防沉迷系统的问题；二是云游戏的业务逻辑（包括防沉迷逻辑）的整体服务的升级管理都是在云端进行，不存在传统游戏软件的客户端版本升级难的问题，可以做到即时管理，有效的解决了传统游戏的旧版本难以回收以及遇到问题难以立即解决的问题；三是云游戏的运行画面通过云端实时渲染实时下发给终端，在内容审查等方面提供了较传统游戏更方便的手段；四是云游戏的整体运行数据都在云端，便于数据打通、整体管理。云游戏此前未获得较大程度的推广，便捷性体验的缺失是关键问题。尽管云游戏对于游戏开发者、用户、政府监管都有诸多优势，却仍未形成较大规模的产业应用，归根结底还是其移动场景端受技术限制，约束了其发展。从移动互联网的飞速发展可以看出，用户对移动端的需求正在逐步升高，各大互联网企业也纷纷将其服务从桌面版门户网站向移动端 App 迁移。云游戏由于在云端进行计算，依靠网络传输至终端显示，网络传输性能对其游玩体验至关重要。而 4G 及其云游戏产业发展白皮书（2019）8 前几代移动网络均不能达到可满足云游戏游玩体验的性能要求，因此云游戏只能依靠 Wi-Fi、宽带等网络环境，在固定的地点进行操作，用户的移动性大大受限，与当前移动先行的发展趋势相悖。（三）（三）5G 助力云游戏快速助力云游戏快速发展发展 移动场景受网络能力限制而无法落地，成为了制约云游戏发展的首要瓶颈。而云游戏在移动场景上的瓶颈主要源于网络传输技术的局限性，主要表现在以下三点：一是源于带宽不够，致使网络层无法实现低时延的传输；二是网络资源共享制度，导致网络的不确定性，无法保证游玩体验的持续稳定；三是用户流量成本高，目前 4G 下的网络资费相对较贵，收入较低的群体仍难以有效连接起来。随着 5G 的落地，这些问题将得到有效的解决。从 5G 的三大应用场景看，5G 将推动了游戏的算力上移，降低了游戏对终端硬件性能的依赖。增强移动宽带场景（eMBB）为高质量游戏需要的高清视频传输提供了更快的传输通道；海量大连接场景（mMTC）的实现则在真正意义上做到了游戏载体的无处不在；低时延高可靠场景（uRLLC）开拓了对时延极其敏感的应用场景，包括电竞娱乐、VR/AR 等。三类场景结合，将云游戏的“可移动性”大幅提升，同时也推动了 VR/AR、体感、交互类游戏终端设备的发展，以及游戏内容模式的变革。云游戏产业发展白皮书（2019）9 数据来源：中国信息通信研究院 图 4 5G 的特性体现在三方面 从 5G 的技术体系来看，5G 技术将突破云游戏的发展瓶颈。一是其终端接入速度大幅提升，可有效缩短用户游玩延迟。4G 终端接入需60-80毫秒，5G终端接入时间约为3-5毫秒，大幅缩短接入时间，基本可以保障玩家端到端体验（指用户触发到画面反馈的时间）在80 毫秒（从人因层面出发考虑的对游戏时延可接受的最低标准）以内的体验要求。这在 4G 时代是不可能实现的。二是其网络切片技术与边缘计算相结合，可大幅提升游玩体验的稳定性。4G 时代网络是共享模式，对业务来说网络其实是不确定的，体验是时好时坏的（取决于接入的人数和占用的带宽）；而 5G 的边缘+切片技术可实现业务优先策略，为云游戏业务开辟一条逻辑上的专用通道，网络的一致性、可靠性都是有保障的，用户体验是稳定的。5G 助力游戏移动场景落地，为其注入发展新动力。一是游戏场景的释放：终端将很大程度地解放自身硬件，将更多的计算和存储工序移交给云计算平台，未来各类互动性配屏终端均可成为云计算的前端连接终端，满足用户对于云游戏相关应用的随时性使用需求。二是终端设备的变革：本地显卡、高功率电源依赖降低，终端设备体积变小、成本下降、待机时长增加。三是内容模式的创新：变小、变轻后eMBBmMTCuRLLC云游戏产业发展白皮书（2019）10 的游戏终端设备可移动性充分提升，促进游戏内容的进一步创新，一方面是现有沉浸式 VR 游戏的画面、响应速度提升，另一方面是交互式 AR 游戏具备了实现的可能。5G 助力云游戏发展，而云游戏的率先落地也将树立 5G 行业应用标杆。从应用场景来看，云 VR/AR、车联网、家庭娱乐、无人机、无线医疗、智能制造将成为市场潜力最大且与 5G 高度相关的六大应用场景。5G 发展初期，SA 标准和网络部署均需要一定时间，C 端的超高清视频、云游戏、VR/AR 等成为体现 5G 网络优势的重要特色业务。云游戏等娱乐内容有望成为 5G 商用最先落地的场景之一，云游戏的率先落地将会为其他行业在技术标准、商业模式等方面带来一定的借鉴意义，更好地推进 5G 在无人驾驶、智能能源、智能制造、智慧城市等各领域的落地应用。云游戏还有利于促进 5G 终端成本降低。大型手机游戏对终端的性能配置提出了很高要求，不仅体现在终端的 CPU/GPU 能力，还对终端的运行内存（RAM）与存储提出了很高要求。特别是面向未来的大型 3D 手游、VR/AR 手游等，将对终端提出更高的要求。而 5G云游戏可以支持大型 3D 手游、VR/AR 游戏等在云端运行，极大的解放了终端的算力、内存与存储需求，有利于 5G 终端成本的降低。终端成本的降低将对加快 5G 普及起到非常关键的作用，将极大促进 5G落地应用的规模化发展。云游戏产业发展白皮书（2019）11 二、5G 时代云游戏关键技术（一）（一）云云端端能力能力是是 5G 云游戏云游戏实现实现的的基础基础 1.硬件架构遵循 x86 和 ARM 双路径 移动云游戏的架构，在服务端基本都是基于 Android 系统。依照云端Android系统的构建方式，移动游戏云端IaaS存在如下三种架构：基于x86服务器的Android 虚拟机架构、基于ARM服务器的Android 虚拟机架构以及基于 ARM 消费类芯片的矩阵架构。基于 x86 服务器的架构优势有三点：一是服务器的标准化程度高，供应链成熟；二是硬件稳定性高，使用生命周期长；三是维护简单，其 IDC 托管模式很成熟，机房的管理人员无需特别培训。而其劣势亦有三点：性能损耗大、成本高以及兼容性差。基于 ARM 服务器的架构和 x86 服务器的架构基本类似，只是云端服务器的 CPU 基于 ARM 指令集，而非 Intel 的 x86 架构。因此也具备服务器的标准化程度高、硬件稳定性高和维护简单的优势，同时由于本身就是 ARM 指令集，无需做指令集的解析而不存在兼容性问题。但其核心供应商少、配套硬件的供应链不够成熟、显卡等关键器件的支持力度较小也是基于 ARM 服务器架构所面临的问题。基于 ARM 消费类芯片的矩阵架构可以看作是在服务端构建一个手机的集群，每台云端的手机均直接运行 Android 系统，一对一或者一对多地为用户提供服务。其优势是可选择的芯片型号多、硬件供应链成熟、性价比高、Android 系统兼容性高；其劣势是硬件的标准化云游戏产业发展白皮书（2019）12 程度低、采购周期长、维护成本高以及系统管理软件复杂。2.GPU 性能、成本和虚拟化技术均有待突破 GPU 服务器的性能和成本是瓶颈所在。面向云游戏业务场景，底层计算服务器采用 GPU 服务器架构以满足更高的图形处理、运算性能需求，并配合基础云主机、云容器引擎、弹性伸缩服务等，以满足灵活创建资源。在 GTC 2018 大会上，英伟达发布全球最大 GPUDGX-2，能够实现每秒 2 千万亿次浮点运算，性能比前一代提高了10 倍。但如此先进的芯片，在云游戏面前也只能说是勉强支撑。是否能突破技术和成本瓶颈，推出为云游戏服务场景需求量身定制的，具有更强大服务器硬件和渲染驱动能力的 GPU 服务器，是云游戏产业发展壮大的根基。GPU 虚拟化是资源整合提效的关键。云游戏对用于图形处理的GPU 依赖性很强。作为云游戏服务先驱者，Onlive 十分看重玩家的游戏体验，为其用户配备了成本高昂的服务器；但每台服务器仅能服务于一位用户，其负载远不能达到饱和状态，造成资源浪费。而虚拟 GPU 是将一块 GPU 卡的计算能力切片，分成多个逻辑上虚拟的 GPU，实现用户在多个虚拟机中对该 GPU 的共享。通过 GPU 虚拟化技术，可允许多个用户共享一台物理服务器资源，实现资源的整合与合理分配。目前 CPU、网络接口和存储的虚拟化技术已经相当成熟，但由于 GPU 结构和技术文档相对封闭，技术更新变化较大，其虚拟化技术对游戏画面帧数、相应时延和画面质量有较大影响，可应用于云游云游戏产业发展白皮书（2019）13 戏的 GPU 虚拟化实施较为困难。随着工程设计、图形绘制等领域需求增加，GPU 虚拟化技术日益受到关注，技术逐步完善，但仍有较大提升空间。3.视频编解码应平衡带宽和时延双重需求 云游戏对带宽的要求，本质是因为云游戏将其在云端渲染成型的画面作为整体的视频流推向用户。视频编码是将视频流压缩的过程，视频编码越先进，压缩程度越高，对带宽的要求越宽松。然而压缩率提高的同时，编解码时间却有所增加，导致减少带宽和降低延迟成为相互制约的限制因素。目前，一些解决方案通过在 GPU 内进行视频编码，可减少数据在显存内存之间的拷贝时间；同时，在网络带宽不稳定的时候，动态调整音视频的码率，使其匹配当前的网络带宽，以此尽量平衡带宽和时延的双重需求。（二）（二）网络网络能力能力是是 5G 云游戏云游戏发展发展的的关键关键 1.5G 技术大幅提升移动端体验的稳定性 云游戏模式下，游戏在云端存储、运行、渲染，然后以压缩视频流通过高速网络传输至终端上运行，因此对云基础资源的计算能力、网络带宽提出更高要求。一方面，5G 承载了高带宽。从运营商网络的发展来看，1G 基本是模拟通讯，以打电话为主；到了 2G，除了电话之外，还能够提供极低速率的信号，实现文字信息发送；到了 3G，技术的提升使得用户还能进行简单图文网页的浏览；4G 时代下，长短视频、直播等得以实现。未来有了 5G，云游戏、VR/AR 直播等应云游戏产业发展白皮书（2019）14 用突破网络带宽限制，将得以大规模使用。另一方面，5G 实现低延时。对云游戏来说，延时超过 100 毫秒，用户的操作迟滞感会非常强，极大影响用户游戏体验，而 5G 将让用户和边缘节点的往返时延达到10 毫秒以内，为云游戏构建出最佳的低延时环境。2.边缘计算将为云游戏提供更高的即时性 云游戏不像视频能够缓冲下载，要达到良好的即时游戏体验，服务器机房要离用户越近越好，延迟时间才可控。多接入边缘计算（Multi-access Edge Computing，MEC）是一种网络架构，其基本思路是将云计算的一部分能力，由“集中”的机房迁移到网络接入边缘，从而创造出一个具备高性能、低延迟与高带宽的电信级服务环境，加速网络中各项内容、服务及应用的反应速度，让玩家享有不间断的高质量网络体验。据估计，将应用服务器部署于无线网络边缘，可在无线接入网络与现有应用服务器之间的回程线路（Backhaul）上节省高达 35%的带宽使用资源，且能够有效地降低网络延迟。云游戏的诞生与发展依托于高性能的网络传输，边缘计算的出现无异于为云游戏打开了一道全新的大门。云游戏的发展也对边缘计算提出了更高的能力建设需求。一是在高铁、地铁等高速移动的场景下，移动终端将会在多个基站甚至多个地域进行网络切换，与出发时连接的边缘节点间的网络延迟逐渐增加。因此需要边缘计算能够根据用户的实际使用情况，进行统一的调度和管理，将其计算能力在多个节点之间迁移，从而在高速场景下，仍能保持流畅的用户游戏体验。二是爆款游戏通常会在短时间内汇聚大量云游戏产业发展白皮书（2019）15 用户，其社交属性也会带来地域相对密集的特点。这就要求边缘计算能够快速调用计算能力，设计灵活的架构，进行弹性伸缩，满足用户的密集需求。3.定制网络传输协议可提升云游戏交互性能 对现有传输协议而言，若使用 UDP 传输，因为 H.264、H.265 等编码协议不支持容错制度，一旦丢包就会出现花屏现象，且在下一个I 帧到来前无法恢复，通常持续数秒，严重影响用户体验；若使用 TCP协议，丢包时虽不会花屏，但会出现几百毫秒的卡顿，也在一定程度上影响了用户体验。因此，为提升云游戏交互性能，需针对网络协议进行定制，实现传输协议与云游戏应用场景的适配，降低宽带网络延迟。4.授信和敏感数据管理是用户隐私的基本保障 当前云游戏多通过交互式视频流将客户的终端指令传输到云端进行响应、渲染；但对于账号、密码、支付等敏感信息则不能简单套用现有交互逻辑。在云游戏分工协作中，终端、云端供应商、游戏方为多方协同时，应对敏感数据实施运行环境隔离、传输加密等措施，以确保用户隐私的安全。当用户进行登录、敏感信息操作时，交互行为由用户发起，凭证信息应由用户服务方派发和校验，操作结果由游戏供应方向用户服务校验和响应，云端运行环境无法介入具体的敏感信息，使得用户信息与运行环境的隔离。此外，随着区块链技术的发展，在云游戏时代，可将用户信息、敏感操作通过区块链进行分布式、云游戏产业发展白皮书（2019）16 防篡改、分层授权的管理起来，真正做到用户信息的适度开放、安全交互与最大化利用。5.体验和流量兼顾是用户体验保障的难点 根据谷歌 Stadia 公布的云游戏服务详情，在 4G 环境下，其最低游戏版本每小时的流量耗费高达 4.5GB，带宽占用达 10Mbps。如此巨大的流量消耗，随着 5G 的到来，网络性能的提升，应用场景的更迭将变得更为庞大；而高流量还会占用较大带宽资源。因此，有必要研发流量控制技术，在不影响用户游戏体验的基础上，提高流量使用效率，减少传输过程中的因流量过大造成的用户资费消耗过高，网络带宽占用过多。兼顾用户游戏体验与流量效率最大化，可通过开发高效的数据压缩算法、冗余算法，以及指令流传输方式来实现，但需联合终端企业、芯片制造商、云平台服务提供商等产业各生态要素共同完成。表 1 游戏分辨率与流量 数据来源：Google 公司（三）（三）端侧设备端侧设备优化优化是云游戏是云游戏突破突破的的重点重点 1.终端是云游戏面向用户的直接展示载体 终端主要担负游戏画面展示和行为采集的任务，可分为移动终端游戏分辨率游戏分辨率 需求带宽需求带宽 流量耗费流量耗费/小时小时 720P 10Mbps 4.5GB 1080P 20Mbps 9GB 4K 35Mbps 15.75GB 云游戏产业发展白皮书（2019）17 （如手机）和固定终端（如电视）两类。行为采集装置可以由终端本身提供，如触摸屏、摄像头等。也可以由外设提供辅助的采集，如游戏手柄、触控笔、键盘鼠标、体感收集装置等。游戏画面的展示目前主要通过屏幕实现，如手机屏幕、投影屏幕等。终端将外设数据封装为控制流上传到云端或边缘节点。云端或边缘节点将合成后的游戏画面传回终端，从而对用户进行展示。2.云游戏对终端的自身能力提出了全新挑战 一是解码能力。为了降低带宽需求，降低游戏延迟，在保证云游戏画质的情况下，尽可能的减少云游戏视频流的数据量，采用目前最先进的视频编码压缩算法 AV1/H.265、媒体文件的打包格式MP4/WebM 以及最新的 CMAF，这就要求终端软件也有相应的解复用/解码能力，同时最好在终端硬件上具有流媒体加速能力。二是流传输协议。为了降低延迟，高效的流媒体传输协议非常重要；为适应 5G 信号的网络波动和地区信号的差异，自适应码率传输的 技 术 是 必 须 要 具 备 的。目 前 主 流 的 自 适 应 传 输 协 议HLS/DASH/CMAF 需要集成在终端软件上，自适应码率最核心的带宽计算算法也需要在终端软件中体现，在网络协议上，需要集成HTTP3/QUIC 协议。三是视频流的加解密技术。为了保证云游戏传输过程中的数据安全，在整个传输过程中，以及在终端设备上解码的过程中，数据都必须是要以加密的形式存在，目前主流的 DRM 算法方案，AES-128、Widevine L1、PlayReady 以及国内正在发展的 ChinaDRM 的方案，在云游戏产业发展白皮书（2019）18 终端上需要具有这些解密算法，在硬件 SoC 芯片上要提高相应的 TEE运行环境。四是用户终端交互指令流。终端交互输入的方式有键盘、手柄、触控、摇杆等，需要将这些操作的指令打包成流的形式上传到云端，做逻辑运算处理。五是云端和终端硬件资源访问接口规范。在云游戏的过程中，如果需要用到设备端的硬件能力，如相机、红外、蓝牙、AI 处理器等，需要定义一套访问的接口规范。六是云端和终端间的游戏同步。同步是非常难解决的问题，云游戏的低延迟的特点，要求及时同步用户的操作，这跟传统的视频直播不一样，直播往往只需要流畅的播放，为了减少网络波动带来的卡顿，往往在终端会使用缓存的机制来缓解卡顿的问题。但在云游戏的低延迟要求下，缓存是不允许存在的。如何在终端软件中，解决串流数据+零换成+网络波动导致云端下发的视频流和终端用户游戏操作的不同步的问题，将是一个技术难点，需要有明确的技术实现方案。七是终端的通信性能。考虑到现有网络以及未来网络部署情况，未来三年内的无线网络将是 4G、5G 并存，NSA、SA 组网互补。而由于移动终端的移动性，必将带来一系列的网络稳定性要求，这里终端厂商还要做很多工作，优化选网策略、优化小区重选以及小区切换算法将是终端厂商以及芯片厂商的共同研究的课题。八是对 GPU 需求升高，对专用的编解码芯片、AI 和 VR/AR 等新技术支持需求将增加。GPU 用以满足更高频率的屏幕刷新和高清云游戏产业发展白皮书（2019）19 画质的画面呈现；专用的编解码芯片将会成为终端硬件主要的差异化竞争点；同时在终端侧还要具有 AI 能力，用于对游戏用户的行为预测、推理以及广告的精准投放等。3.云游戏将降低游戏终端硬件门槛要求 云游戏生态下，游戏运行和渲染负荷主要由云服务端集群承担，终端只是显示游戏画面、回放游戏声音和响应用户操作。终端存储需求也不再是刚需，因为云游戏和用户数据存储在服务器上，本地终端上不再需要安装游戏文件和存储用户数据。经常玩多款大型游戏的重度游戏用户不需要因大型游戏动辄占用数GB的存储空间而不断腾出手机空间或购买更大容量的新设备。同时由于游戏的运行整体在云端，因此对终端产品的运行内存的大小和处理器性能等的要求明确下降，主要表现为：一是端侧计算需求将会受到削弱。CPU 可以长期处于低频工作状态。由于对算力需求增长放缓，CPU 的升级换代也将放缓。二是内存的用量会同步削减。内存的使用一般来说是与计算相匹配。随着端侧计算能力的转移，内存对应用量也会削减，内存的升级也会随之放缓。三是终端用于游戏的存储空间需求将放缓。采用串流形式进行设计的云游戏方案，将内存和数据大量保存在云端。本地无需再进行动辄数 GB 的游戏安装和更新存储空间，这将极大减少对本地的存储空间要求。四是功耗将持续降低。计算的转移将会延长终端，特别是手机为代表的移动终端的待机时间和使用时间；同时，缩短了充电的时间和频率，反过来也将进一步增加用户终端的使用时长。云游戏产业发展白皮书（2019）20 以上改变将对出货量占据国内市场超过 40%份额的中低端千元机(2000 元以下)带来更多的机会，中低端千元机将可以为用户带来不逊于中高端智能机的游戏体验。云游戏产业发展白皮书（2019）21 三、5G 推动云游戏产业变革（一）（一）5G 时代云游戏市场规模预估时代云游戏市场规模预估 IHS Markit 基于全球 16 家云游戏服务的表现统计得出，2018 年全球云游戏市场规模达到 3.87 亿美元，预计市场规模将于 2019 年末突破 5 亿美元，到 2023 年将达到 25 亿美元。其中 2014 年上线的PlayStation Now 目前处于领先地位，占 3.87 亿美元份额的 36%，任天堂位居第二；分区域看，日本以 1.78 亿美元的市场规模成最大的云游戏市场，美国位居第二，法国位居第三。数据来源：IHS Markit 图 5 2017-2023 年全球云游戏市场规模 虽然当前国内外产业格局与商业模式仍不成熟，但以云游戏本身的优势和产业发展方向为抓手，可大致从以下四方面对其未来的市场规模进行预估。一是国内主机游戏云化，将带来增量规模。根据 IDC 数据，在全球主机游戏市场中，亚太地区贡献占比 9%，而西欧与北美地区贡献占比分别为 35%、41%，各地区主机游戏发展差异化较为明显。国内主机游戏市场发展缓慢的原因一方面源于2000-2013年的游戏机设备禁令，另一方面则源于主机游戏设备的成本昂贵。而未来云游戏将051015202530201720182019E2020E2021E2022E2023E云游戏市场规模（百万美元）云游戏产业发展白皮书（2019）22 解绑硬件束缚，解除玩家体验高质量主机游戏的硬件限制，预计未来国内大量主机游戏将会上线云游戏平台，原本因受硬件限制而不玩主机游戏的玩家，通过云游戏平台与基本的外设即可体验主机游戏，主机游戏的云化为游戏市场带来增量收入。数据来源：IDC 图 6 各游戏类型在全球各地区占比情况 二是受制于硬件的端游玩家转化为云游戏玩家。伴随游戏向重度游戏发展，高品质游戏的客户端越做越大，对于硬件设备的性能（CPU、显卡）要求逐步提高，硬件配置成为玩家体验高品质端游的一大门槛。因此受硬件限制，近年来端游市场规模增长缓慢，且在 2018 年出现下滑，根据伽马数据统计，国内 2018 年端游市场规模为 619.6 亿元，同比下降 4.5%。云游戏将打破传统端游的硬件限制，同时实现场景的多元化，使得玩家随时随地畅玩高品质端游。41%20%22%35%9%20%9%65%48%15%6%10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%主机游戏手游端游其他亚太西欧北美云游戏产业发展白皮书（2019）23 数据来源：伽马数据 图 7 2012-2021 年国内端游市场规模及同比增速 三是以 VR/AR 设备为代表的新硬件出货量大幅增长，互相带动发展。5G 开启产业新周期，各类智能终端迭代升级，其中 VR/AR 头显作为游戏外设，预计未来其出货量将迎来增长。根据 IDC 数据，2019 年第一季度全球 VR/AR 头显全球出货量达到 130 万台，同比增长 27.2%，这是 VR/AR 头显销量经历了上一年度下滑之后出现的首次增长，其中 VR 头显占比 96.6%，出货量最高的前五家公司为索尼、Facebook、HTC、Pico、3Glasses。云游戏与 VR/AR 是 5G 商用落地中较早受益的两大方向，云游戏与 VR/AR 硬件发展亦相辅相成，云游戏引入 VR/AR 设备将会给游戏带来更多的创新玩法以及全新的游戏体验，同时云游戏普及之后 VR/AR 等便携游戏设备有望成为潮流，推动硬件进一步升级迭代。四是云游戏推动玩家付费意愿提升，ARPU 值提高带来增量收入。游戏行业的增长来源主要为玩家数量与 ARPU 值，数字变迁的背后通常伴随着大众对游戏的认知变迁。一方面，云游戏让高品质游戏更易451.2536.6608.9611.6582.5648.6619.6588.6582.7670.118.9%13.5%0.4%-4.8%11.3%-4.5%-5.0%-1.0%15.0%-10%-5%0%5%10%15%20%25%010020030040050060070080020122013201420152016201720182019E2020E2021E端游市场规模（亿元）同比增速云游戏产业发展白皮书（2019）24 触达用户，推动付费意愿提升；另一方面，玩家将不再需要以较高的成本替换硬件设备，而将原先购买设备的成本转为购买云游戏服务。云游戏时代下，集成型云游戏平台的出现预计将带来订阅会员模式的崛起，同时辅以多元的游戏内付费，进而形成新的混合付费模式，提升游戏内容的变现能力。目前国内外已运营的云游戏平台中，大多采用订阅会员模式，或辅以其他时长、DLC 等收费模式。（二）（二）5G 时代时代云游戏生态体系概述云游戏生态体系概述 5G 云游戏生态系统包括游戏内容提供商、垂直云服务提供商、服务分发/渠道商、终端设备商等各个业务生态体系，网络服务商（电信运营商）提供的 5G 网络服务体系及云计算服务商提供的云端软硬件设备与服务体系等。数据来源：中国信息通信研