2022-2023年6G全息通信业务发展趋势洞察报告.pdf

2022-2023年6G全息通信业务发展趋势洞察报告前 言未 来 6 G 技 术 的 发 展，将 会 提 供 更 强 的 通 信 网 络，这 将 逐 步 让 全息 通 信 业 务 的 发 展 应 用 成 为 可 能。白 皮 书 对 全 息 通 信 的 技 术 衍 进、应用 场 景 及 网 络 需 求 和 产 业 发 展 方 面 进 行 了 研 究 分 析。在 全 息 技 术 方 面通 过 对 现 有 技 术 的 分 析 研 究，提 出 了 2 D、3 D、理 想 全 息 三 个 发 展 阶段；构 建 了 七 大 类 未 来 6 G 网 络 下 的 全 息 通 信 业 务 典 型 场 景 并 初 步 分析 相 应 的 网 络 需 求；通 过 对 行 业 市 场 的 分 析，梳 理 了 全 息 通 信 产 业 链结 构，并 展 望 未 来 网 络 下 全 息 通 信 业 务 的 发 展。中 国 移 动 将 联 合 产 业 界 致 力 于 推 进 全 息 通 信 技 术 发 展、拓 展 新 型应 用 场 景、推 动 产 业 链 成 熟，同 产 业 界 共 同 推 进 全 息 通 信 业 务 的 发 展。本 白 皮 书 的 版 权 归 中 国 移 动 所 有，未 经 授 权，任 何 单 位 或 个 人 不得 复 制 或 拷 贝 本 文 之 部 分 或 全 部 内 容。目 录1.全 息 通 信 技 术 概 述.11.1 全 息 技 术 背 景.11.1.1 全 息 学 术 研 究 领 域.11.1.2 全 息 技 术 衍 生 领 域.11.1.3 全 息 成 像 技 术.21.2 全 息 技 术 发 展 阶 段.21.3 全 息 通 信 业 务.32 全 息 通 信 应 用 场 景 及 网 络 需 求.32.1 多 维 度 交 互 体 验.42.1.1 全 息 游 戏.52.2 沉 浸 式 全 息 影 像.52.2.1 全 息 新 闻 与 舞 美.62.2.2 全 息 影 院.72.2.3 全 息 体 育.82.2.4 沉 浸 式 主 题 餐 厅.82.2.5 全 息 服 务 与 销 售.82.2.6 楼 盘、样 板 间 展 示.92.3 超 智 能 信 息 网 络.92.3.1 全 息 驾 驶.1 02.3.2 全 息 测 绘.1 02.4 高 质 量 人 像 互 动.1 12.4.1 医 疗 教 学.1 12.5 新 态 势 模 型 展 示.1 12.5.1 全 息 文 化.1 22.5.2 全 息 教 育.1 22.5.3 科 普 教 学.1 32.5.4 数 字 化 互 动 体 验 餐 厅.1 32.6 高 带 宽 远 程 管 理.1 32.6.1 农 业 远 程 管 控.1 42.6.2 采 矿 业 远 程 管 控.1 42.7 低 时 延 精 密 辅 助.1 52.7.1 辅 助 手 术 显 示.1 52.7.2 物 业 管 理.1 52.8 全 息 通 信 网 络 需 求.1 62.8.1 超 高 带 宽.1 62.8.2 超 低 时 延.1 62.8.3 网 络 算 力.1 72.8.4 多 维 度 信 息 同 步 性.1 72.8.5 网 络 安 全.1 73 产 业 链.1 83.1 上 游 职 能 与 结 构.2 03.1.1 上 游 职 能.2 03.1.2 产 业 成 熟 度.2 13.2.中 游 职 能 与 结 构.2 13.2.1 中 游 职 能.2 13.2.2 产 业 成 熟 度.2 23.3.下 游 应 用 与 布 局.2 33.3.1 空 气 成 像 市 场.2 33.3.2 立 体 屏 显 市 场.2 53.3.3 立 体 眼 镜 市 场.2 7总 结 与 展 望.2 9编 写 单 位 及 作 者.3 0参 考 文 献.3 111.全息 通信 技术 概述1.1 全 息 技 术 背 景“全息”（Holography）即“全部 信息”，这 一概 念首次 在 1947 年 提 出，由 英国匈牙利裔物理学家 Dennis Gabor 发明，并因此获得了 1971 年的诺贝尔物理 学奖。全息技 术是一种 利 用 干涉 和衍射原理 来记录 物体的反射，透射 光波中的振 幅相位信息进而再现物体真实三维图像的技术。它与物理学，计算 机 科 学，电子 通信及人机交互等学科领域有着密切的联系。1.1.1 全息 学术 研究领 域图 1：全 息 学 术 研 究 方 向随 着 计 算 机 技 术 的 成 熟，人 们 拓 展 了 动 态 计 算 全 息 术 及 其 运 算、彩 色 全 息 术、计 算全息三维显示、计算 全 息 光学加密、计算全息编码等领域，研究者们正在努力 突破算力、设备和算法的制约，向着最为理想的全息三维显示发展。1.1.2 全息 技术 衍生领 域图 2：全息技术衍生领域全息技术的提出，不 仅 是 一 种技术的发明，更是一种思路的提出，借由全息技 术的技术原理，通过物 波 与 参 考波叠加干涉来记录物体信息的思路被应用到很多 其他领域，进而衍生出了一些 类似的领域，比较有代表性的有：声 全 息、模压全 息、红外全息1、微波全息、光学扫描全息术2 等。21.1.3 全息 成像 技术根据成像原理及呈现效果的不同，将全息成像技术分为三种 类 型：2D 全息、3 D 全息、理想 全息。2D 全 息 指利用 较为简 单的反 射、折 射原理 或者 视 觉 残 留 制造 可 视 角度 有限的 裸眼三 维效果。包括空 气成像、旋转 风扇屏、雾屏/雾 幕 以 及立 体 光 栅 显 示 器。3 D 全 息 是 当 前 最 接 近 于 理 想 全 息 显 示 效 果 的 全 息 显 示 技 术，包 含的技术主要有全息光场、点 云、电离空气、光镊、声镊和体 全 息 技 术。理想全 息是基于计算全息图的真正意义上的狭义全息，通过计算全息图的制作与再现完 成 3D 对象的全息显示。1.2 全 息 技 术 发 展 阶 段图 3：全息技术发展阶段全息术的发展总共经历了三个主要阶段：传统光学全息，数字全息和计算全息。如图 4 所示，20 世纪 60 年代末期第一台激光器问世，此时全息技术启发了众 多 衍 生 领 域，并 在 数 字 全 息 被 提 出 时 达 到 峰 点。然 而 受 制 于 C C D 及 计 算 设 备 的不 成 熟，数 字全息 的研究 陷入了 低谷。随着 21 世纪 初期数 码摄像 机的普 及 及 计算 机技术的成熟，数字全 息 领 域中产生了计算全息这一分支，由于其不依赖实物而 是用计算机模拟物体光学分布制作全息图，迅速成为热门研究话题。3图 4：全息技术发展历程图1.3 全 息 通 信 业 务我们认为，全息通信 业 务 是基于裸眼全息技术的高沉浸、多维度交互应用场景 数 据 的 采 集、编 码、传 输、渲 染 及 显 示 的 整 体 应 用 方 案，包 含 了 从 数 据 采 集 到多 维度感官数据还原的整个端到端过程，是一种高沉浸式、高自然度交互的业务形 态。2 全息 通信 应用 场景 及 网 络 需 求6G 技 术 将 支 持 人 类 对 物 理 世 界 进 行 更 深 刻 的 理 解 与 感 知，帮 助 人 类 构 建 虚拟 世界与虚实融合世界，从而扩展人类的活动空间；同时支持大量智能体互联，从 而 延 伸人 类的体 能和智 能水平。结合 6G 技术、全息 通信愿 景与未 来 通 信 技 术发 展趋势，以扩展活动空 间 与 延伸体能智能为基线，进行扩展与挖掘可获得包括数 字 孪 生、高 质 量 全 息、沉 浸 XR、新 型 智 慧 城 市、全 域 应 急 通 信 抢 险、智 能 工4厂、网联 机器人、自 治系统等相关 6 G 全息通信场景与业 务形态，贴合 6 G 的愿景，体 现“人-机-物-境”的完美协作。根据 依赖技 术及给 予用户 体验 的不同，未来 6G 时代，全息 通信的 应用场 景将 有七大类，分别是：带宽远程 管理，低时延精密辅助，超智能 信 息 网 络，多维度 交互体验，高质量人像互动，临场态全息展示和沉浸式全息影像。如图 5 所示：图 5：6 G 全 息 通 信 应 用 场 景 总 图2.1 多 维 度 交 互 体 验一直以来，人们都在追求实现真实度与参与感更强的显示技术与体验效果。未 来 6g 时代 下，通 讯网络 传 输 性 能的极 大提高 让全息 技术及 多模 态 交互技 术 落地，在这些技术的赋能下，用户可以体验到更丰富的交互通道，交互效果更为真实。在多维度交互体验场 景 下，可以采集来自物体和环境全真数据，应用全息技术 去构建可供用户深度参与交互的体验场景，丰富沉浸式的多通 道 交互手段，提供 丰富新颖的交互体验。多维度交互体验场景多用于体验增强型业务，要求能够将采集到的环境与物品 数据高性能传输以构建沉浸化场景，因此要求通讯网络带宽及支持流量密度能力 提出更高要求。多维度交互体验场景下，显示端可以生成沉浸性更强、互动程度更高的成像效 果，为用户带来更丰富 的 感 官 体验。因此，多维度交互体验场景可以广泛应用于 泛娱乐，文化教育等领 域，通过构建丰富多维的可交互显示效果，为用户提供全 息娱乐，全息文化教育 等 服 务。在 6G 多维度交互体验场景中，家庭 XR 娱乐借5助 虚拟现实、通道交 互等技术，建立 高显示质、高交互程 度的显 示 场 景，让用户高 沉 浸 性 地 进 行 家 庭 游 戏，虚 拟 运 动 等 娱 乐 项 目。此 外，6G 通 讯 网 络 还 让 全 息观 影成为可能，用户可以 观 看 立体感和全真程度极高的全息画面，并通过多个通道 与设备进行交互，收获更好的观影体验。2.1.1 全息 游戏第四次游戏革命全息游戏正在高速发展，引领真正的光 学 革命。虽然全息 游戏使用场景最为广泛、发 展时间最久，但尚未运用全息技术并实 现 交 互。目前，市场上并没有真正意 义 上 的全息游戏。游戏与全息技术结合必将使游戏环境的 逼真度及玩家游戏体验达到顶峰。全息游戏的应用应用布局如图 6 所示：图 6：全 息 游 戏 应 用 布 局 图2.2 沉 浸 式 全 息 影 像现阶段沉浸式体验方式为虚拟现实或增强现实以及两种的组合版，且由于显示 精度及场景数据下载速率等问题，增强现实体验还未能够达到 商 用的标准。在6 G 时 代 将 打 破 桎 梏，用 户 可 以 通 过 裸 眼 全 息 的 方 式 营 造 全 场 景 效 果，提 供 用 户6完 全沉浸的体验。沉浸式 全息影像场景要 在相对固定的系统环 境下，以来超低 时延与超高带宽的 通信才能为用户带来极致体验。因此对传输的要求较高，同时为了加强体验的沉 浸感对交互的要求也更为苛刻。同时在要在裸眼的情况下实现，对展示的载体及 媒介将是前所未有的挑战，只有做到极致才能做到沉浸式体验。通过发挥 6G 技术和裸眼 3D 显示技术，沉浸式全息影像将大大提高用户的体验 感，广泛应用于生活娱 乐 场 景。其中典型场景包括全息服务与销售、全息新闻与 舞美、全息影院、全息体 育、楼盘样板间展示及沉浸式主题餐厅，如图 7 所示：图 7：沉 浸 式 全 息 影 像 场 景 总 图2.2.1 全息 新闻 与舞美全息新闻与舞美目前主要应用在新闻转播、展览铺陈、舞台舞美 设 计 中，为观 众营造逼真、奇幻的传 媒 效 果，给大众全新的传媒视觉体验，主要采取升降纱幕 投影技术或 45 度幻影成像膜，其应用布局如图 8 所示：7图 8：全 息 新 闻 与 舞 美 应 用 布 局 图2.2.2 全息 影院全息投影、V R 等显 示 技 术 的发展对观众“多屏”、“超广视 角”、“沉 浸 式”的 立 体 观 影 需 求 的 增 长 提 供 了 良 好 的 支 撑。目 前，能 够 完 全 避 免“晕 3 D”现 象的 全息投影形式还未出现，最 适 合 全息观影的投影形式也仍然需要进一步研究与调 查。全息影院的应用布局如图 9 所示：图 9：全 息 影 院 应 用 布 局 图82.2.3 全息 体育全息投影技术摆脱了以往计算机编程模拟设计的繁琐步骤，克服了计算机平面 3 D 模 拟 设 计 的 缺 陷，具 有 立 体 成 像 更 真 实、更 接 近 实 际 演 练 的 舞 台 效 果，为 大型赛事、开闭幕式的 表 演 提供了更好的编排技术与创新。该项技术的关键点在 于 及 时处 理并 投 放投 影 内容、便 捷的 投 影内 容设计 方式等。如图 10 所 示 的 应用 布局，全息投影技术的 交 互 性会为体育训练和体育教学带来重 大 的变化，与全息 投影技术产生的对手虚拟影像训练将成为可能。图 1 0：全 息 体 育 应 用 布 局 图2.2.4 沉浸 式主 题餐厅全息 投影技 术、裸 眼 3 D 环 幕 及灯光 效果可 共同打 造全 息影像 餐 厅，打 造 点餐、候餐及用餐全过程的 沉 浸 式体验。并且可以根据用户的需求和偏 好，定制个性 化专属主题宴会厅，提升用户体验。2.2.5 全息 服务 与销售全息服务公司拥有自主研发的全息内容库，包含投影的场景、展示的模型、虚 拟人物等全套内容，同 时 也 支持个性化的定制服务，同时全息服务平台内部有相 关技术支持，既可以维 护 各 个场景的应用，又能够对平台内部的全息内容不断地 升级改造。全息广告的应用布局如图 11 所示：9图 1 1：全 息 广 告 应 用 布 局2.2.6 楼盘、样 板间展 示全 息 技 术 与 实 体 沙 盘 相 结 合，可 在 沙 盘 区 域 上 方 呈 现 的 全 息 3D 影 像，将住 宅、广 场、园 林 绿 化 等 细 节 全 部 以 全 息 方 式 呈 现。现 阶 较 新 颖 的 3 D 楼 盘 展示 方 式 是 在三面 墙上 通过 与触摸 屏的 结合进 行画 面 3 D 展示。3D 全息 投影 通过全 息成像、声光融合、人像交互等方式提供直观、清晰明了的房地产数据展示与分 析，为购买者提供更流畅的体验。2.3 超 智 能 信 息 网 络随着人工智能技术的研究与应用推进，智能化早已成为各个领域追求的目标。在 超 智 能 网 络 场 景 下，6 G 通 讯 网 络 的 大 带 宽 低 时 延 与 广 连 接 特 性，让 采 集 到 的大 规 模 数 据 能 够 上 传 后 结 合 大 数 据、人 工 智 能 等 技 术 进 行 综 合 处 理 分 析，让 6G为 全域智能化赋能，实现 AI、数字孪生与 6G 网络的紧密结合。超智能信息网络场景普遍需要采集环境与场景数据，且具备高网络适应性与情 景感知能力，甚至深度 应 用 人工智能技术，因此此类场景对通讯网络提出了高传 输带宽，强网络态势感知与调节能力，高 AI 融智程度的要求。1 0随着 6G 与人 工智能 技术的 融 合落 地，采集端 产生的 巨量 数 据 和 高 性能数 据传 输将 为人工智能处理与分 析求解提供坚实 数据层基础，人工智 能将能够得以感知 更多维更全面数据并提升数据传输处理速度与远程数据交互能力，因此超智能信 息网络场景可以运用于自动驾驶、智能机器人等与人工智能紧 密 结合领域，让人 工智能“思维敏捷”的同时也能“手眼通天”。超智能信息网络场景下可以提供 自然环境和城市环境的数字化管理。通过采集城市内的交通，治安等多源多维数 据，智能体将可以实现 基 于 城市全面数据的智能化实时监测与 分 析，调配城市资 源，进行异常状况告警。也 可 以 通过采集车辆周边信息与其他车辆信息等获取海 量数据，经过智能体分析决策后，提供自动驾驶服务。2.3.1 全息 驾驶全息技术在汽车驾驶方面的应用主要是空中立体成像，将原有的实体按键投影 在虚拟环境中，在观察 信 息 的 同时观察路面情况，减少注意力分配 的 压 力，保障 行车安全。该项技术应 用 的 重 点 在于及时传达路况信息和设置科学便捷的交互方 式。如 图 1 2 所 示 的 全 息 驾 驶 应 用 布 局，结 合 语 音 交 互、手 势 交 互、5 G 通 信技 术，融入更多的现代化移动功能，如车内办公等。图 1 2：全 息 驾 驶 应 用 布 局 图2.3.2 全息 测绘智慧矿山的建设是未来矿山建设理论和实践研究的重要课题，我国开展的基于“5G+远程 控制”的系 统 研发 和产业 应用探 索是很 好的应 用案例。将 矿 山 测绘 信息管理系统与全息影像结合，能够提供更生动准确的可视化 数 据，便于用户1 1使 用，提高用户的使 用体验。2.4 高 质 量 人 像 互 动将带来新的沟通方式和体验，让交流更加真实零距离，跨越空间 和 时 间。通过 自然逼真的视觉还原，满 足 人、物及其周边环境的三维动态交互，将实现用户对 于人与人、人与物、人与环境之间的沟通需求。高质量人像互动场景对信息通信系统提出更高的要求，需要 做 到人、物和环境 的高质量数据采集传输及三维下的多模态交互，因此数据采集传输方面需要高精 度的采集设备及足够快的全息图像传输能力和强大的空间三维显示能力。同时，为 了让用户享受到极致的沉浸式体验，对三维模式下的交互的方式将是一大挑战。未 来 全 息 通 信 的 广 泛 应 用 会 使 人 与 人 之 间 的 互 相 交 流 和 会 议 将 呈 现 多 种 丰富 的形态，全息通信可用 于 远 程培训和教育应用程序，为学生提供参与和交互能力，并具备更多的互动性，使人在该模式下更能好的去记忆及学习，实现真正意义 上的跨越空间去实时沟通。还可以实现跨时空的互动，通过录入逝去亲人的身体 数据，并且配合 AI 技术，实现跨时空的陪伴。2.4.1 医疗 教学全息技术在医疗教学上的应用主要是通过虚拟的人体 3D 形象，让医生更加熟 悉人体内部构造，同时医生也可以通过设备对虚拟影像模拟手术过程。2.5 新 态 势 模 型 展 示当前全息投影的场景相对固定且设备比较笨重，而且对环境灯光有一定的要求，所 以场 景相对 有限。在 6 G 技术 背景下，可以 实现小 场景的 光场 全 息，通 过光 场 3D 模型 的展示 能丰富 我 们 日 常的日 常生活 和提高 我们工 作的 效 率，从 而 降低 操作成本的同时丰富交互体验。新态势模型展示场景规模均较小，因此数据传输体量小，要求的数据质量无需 很精密，但此场景着重 用 户 与场景模型的交互操作，因为三维的数据信息承载1 2比 二维更加丰富且有 层次，用户在获 取信息时能更加直观 且精准。新态势模型展示场 景可以让现实与 全息完美结合，场景 不需 要 宏大，但 是互动 性或展示更加要真实，虽 然 三 维的信息获取更加方便但是对内容的要求反而比现 阶段更加严格，用户可 借 助 物理传感器，通过手势交互或体感交互对模型进行交 互操作。其中典型应用 场 景 分 别是全息文化、全息教育、科普教学及数字化互动 体验餐厅，如图 13 所示：图 1 3：新 态 势 模 型 展 示 场 景 总 图2.5.1 全息 文化将全息显示技术运用在很多的博物馆和科技馆的文化建设上，能够更加全面地 展示收藏品的细节及其背后的文化，让参观的人们观察收藏品 的 细节，加深对收 藏 品 意 义 的 理 解。其 应 用 布 局 如 图 1 4 所 示。图 1 4：全 息 文 化 应 用 布 局 图2.5.2 全息 教育全息 教育综 合应用 全息显 示、交互技 术及云 技术，集成全 息、3D、AR 等 多1 3种 创新显示方式，为 互动教学课件制 作、使用、学习、考 核、管理等教学 环节提供 多种功能 和多种科技手段。如 图 15 所示：图 1 5：全 息 教 育 应 用 布 局2.5.3 科普 教学科普教学指利用全息技术向公众展示产业的运作过程，传递 科 学知识。由于虚 拟成像技术的成像条件要求较高，需要借助投影机、LED 显示屏、球 幕、环幕等 多 媒 体 设 备，且 对 资 金 和 场 地 都 有 一 定 要 求，因 此 虚 拟 成 像 技 术 多 用 于 植 物 园、自 然博物馆等大型场馆。2.5.4 数 字 化 互 动 体 验 餐 厅互动投影系统做成的互动餐桌兼具娱乐与点餐的功能，使餐桌变成展示平台，通 过有趣的动画的形式展示菜肴、饮料、甜点等食物的制作方式。该功能的实现主 要依靠裸眼 3D 全息投 影 技 术 和手势交互。2.6 高 带 宽 远 程 管 理随着生产、生活信息 化 进 程的不断推进，越来越多的现实物体将会映射入数字 世界，实现多方位监控 与 感 知。在高带宽远程管理场景下，诸如传感器等采集与 监 控 设备 将会产 生海量 的数据，供给 远端业 务方使 用。届 时 6G 将提 供超大 带宽 的远距离数据传输业务，帮 助用户获取远端实时数据，得到全息态 势 信 息，进1 4行 大规模的数据远程 传输、处理及呈 现。高带宽远 程管理场景的突出特 点是数据传输体 量大，需要远距离数 据传输。因 此高带宽远程管理场景的大规模数据传输特性，要求通讯网络具备大传输带宽，高 吞吐量的能力，并且能够在超远距离传输下仍保持较好的稳定性。将 6G 通讯网络应用于道路监控等态势采集作业后，6G 网络 的 大 带 宽，低时延 等特性将会大幅提升态势监控的效率，让工作人员通过全息呈现等技术足不出户 便能查看远程某物或场景的全方位信息，改善了工作体验。因此高带宽远程管理 类场景在工农业业作业监控，特殊环境探查等行业有着较广泛 分 布。例如在采矿 业，矿洞内采集端通过 传 感 器多方位采集矿洞内多维环境信息 后，就能将海量全 真数据传输至远端中控室内呈现，辅助现场工作人员掌握矿下 环 境信息测、判别 矿下环境异常状况，并 对 事 故点进行全方位的细节检查。此外，在农作物种植业 中，通过传感器采集到 农 作 物的生长状态、周边环境等多源信息并进行远程传输，在中控室中处理呈现，让农业专家能全方位掌控农作物的态势信 息，并针对作 物问题给予远程指导。2.6.1 农业 远程 管控在农林牧渔行业中，农场、林场、牧场和鱼塘通常面积大，对工作人员的管理 和作业带来不便。全息技术运用在农林牧渔行业进行远程的管理，将农作物、牲 畜、森林、鱼群的情况 远 程 展现，将能减少偏远地区农林牧渔 的 运 作 成 本，提高 效率。2.6.2 采矿 业远 程管控远程管控全息影像可以对矿场的实时情况进行 360 的精准复制，工作人员可 以根据传递过来的全息影像来实现对器械的远程操纵，这为矿工的人身安全提供 了很大的保障，其操作过程也更加人性化。1 52.7 低 时 延 精 密 辅 助传统 通讯网 络存在 的固有 数据 通信延 迟问题，将会 在 6G 网络 中得到 大幅度减 少。6G 网 络 的 极 低 延 迟，将 会 让 端 到 端 之 间 的 数 据 传 输 质 量 更 高，联 结 更 加紧 密，因 此 在 需 要 高 实 时 性 传 输 数 据 的 低 时 延 精 密 辅 助 场 景 下，6G 网 络 能 实 现远 程数据高质量同步，促 进 沟 通 效率、资源分配效率的提升，让万物互联真正实现。低时延精密辅助场景的突出特点是场景需求亟待性大，传输 数 据质量高，部分 子场景应用了高分辨率显示技术，要求端到端的数据传输的即时性更高且传输可 靠 性 更强。因此，低时 延精密 辅助场 景对 6G 网络 提出了 高数据 传输上 下 行 速率，低空口时延，强网络稳定性的要求。通过发挥 6G 网络的低时延优势，通讯网络的安全性与稳定性将会大大提高，因 此低时延精密辅助场景将能够在医疗，制造业等领域广泛应用。低时延精密辅助 场 景 其 中，6 G 网 络 让 远 程 医 疗 的 实 现 成 为 可 能。医 院 的 专 科 医 生 在 高 性 能 通讯 网络的赋能下，能在触 觉，视觉等多维数据与病人端交互中，对病人远程实施远 程 问 诊。此外，工作人 员通过 6G 通讯 网络，在安全 场所传 输手 部 移动数 据，操 纵 实 验 室 内 机 器 人 进 行 高 危 化 学 实 验 操 作，提 高 了 特 殊 场 所 下 作 业 的 安 全 性。2.7.1 辅助 手术 显示全息与实际手术的结合，主要是通过放射性物质看到患者身 体 内部结构，并生 成 虚 拟的 立体 影像。这项技 术能帮 助医生更 加直观 地了解 患者体 内 的 情 况，增 加医生对解剖空间与组织血管关系分析的直觉性理解。根据从标准 C T 扫描和三 维超声系统收到的数据，创 建空间上准确的三维互动医疗全息 图，使医生能够与 病人真实解剖的动态全息图进行直接和精准的交互。2.7.2 物业 管理由疫情催生的无接触概念也影响了全息技术的应用方向。现在也诞生了基于1 6全 息技术的无接触电 梯按键，以及无 接触智能门锁。无接 触按键利用空气 成像技术，将数字 投屏于空中，实现便 捷安全操作。但 是目前的空气成像精 度还有待提高，6 G 技 术 的 引 入 有 望 提 升 交 互 的 灵 敏 度，达 到 毫 秒 级 延 迟，带 来 全 新 的 使 用体 验。2.8 全 息 通 信 网 络 需 求全息高精度展示及动态交互效果，对全息通信也提出了相应 要 求，分别是超高 带宽、超低时延、网络算力、同步性及网络安全五个方面，如图 16 所示：图 1 6：全 息 通 信 网 络 需 求 图2.8.1 超高 带宽与传 统高清 和 3D 虚拟 视频相 比，全 息通信 传输 的流媒 体对网 络带宽 的 需 求将 达 Mbit/s 级。摄像头传感器（如微软 KinectforWindowsv2）输出的 1080P 图像，每 个 像 素 有 4byte 的 彩 色 数 据，深 度 图 像 的 分 辨 率 为 512dpi424dpi，每个 像 素 有 2byte 的深 度数据，相 当于每 帧 70.4MB 的原 始数据。并 且，随 着 传 感器 和视点数量的增加，在 更 高 的 分辨率和帧速率下，需要的网络带宽 会 更 高。对于 70 英寸显示屏，全息通信需要约 1Tbit/s 的网络带宽。使 用 更 高 效 的 图 像 压 缩 技 术 和 编 解 码 方 案（例 如 H.266），在 一 定 程 度 上 可以 缓和全息通信的带宽需求，然 而未来网络仍需要超高的带宽。对毫 米 波、太赫兹、可见光等更高工作频 段 的 研究表明，未来网络可提供的用户体验速率能达 到1 00Gbit/s，峰 值 速 度 超 过 1Tbit/s。与 此 同 时，开 发 这 些 新 频 谱 对 天 线 和 射 频技 术亦提出了更大的挑战。2.8.2 超低 时延与 AR/VR 等强交互沉浸式应用的要求相同，为了让用户获得身临其境的感觉，1 7全 息通信要求网络必 须提供小于 1m s 的端到端时延。RDM A（remot e direct m e m o ry acc ess，远程 直接 数 据 存取）技 术 的 出 现，解 决了网络传输中客户端与服务器端数据处理所产生的时延。它将数据直接从一台 计 算 机 的 内 存 传 输 到 另 一 台 计 算 机，无 须 双 方 操 作 系 统 的 介 入。与 传 统 的T CP/IP 通信 模式相 比，RDMA 允 许 高吞吐、低 时延的 网络通 信，该 技 术 可 以 进 一步 降低网络传输时延，在未来网络的应用场景中具有巨大的发展潜力。2.8.3 网络 算力实现全息通信的过程可描述为，首先通过采集端设备获取对 象 信息，计算生成 全息图，经过编码压缩 后 进 行网络传输，在终端解码后重建对象的全息图并显示 出来。由于全息图包含 的 信 息和数据量巨大，计算时间过长，除了会带来极大的 带宽负担外，还会造成很大的 MTP（motion to photons，运动到成像）时延。为 了 满 足 用 户 沉 浸 式 体 验，对 A R/VR 等 强 交 互 应 用 而 言，MTP 时 延 要 求 在 20ms以 内，对全息通信则要求 10ms 甚至更低。随 着 云 计 算 和 M E C（m o b i l e e d g e c o m p u t i n g，移 动 边 缘 计 算）技 术 的 快 速发 展，未来网络可通过云端和边缘端的快速部署解决全息通信的算力需求。2.8.4 多维 度信 息同步 性全息图的生成和传输包含了多个维度的信息，这些信息来源于视频、音频、触 觉、嗅觉、味觉等。只 有 当 各 个维度的信息保持严格同步，才能给用户身临其境 的感觉。因此，在传输过程中，来自不同传感器、不同角度的物体生成全息图的各个并 发媒体流之间需要保持相当严格的同步。如何智能化管理这些并发流对未来网络 是个相当大的难题和考验。2.8.5 网络 安全通过全息通信传输的全息图中含有大量的信息数据，包括人 脸 特征、声音等1 8敏 感信息，需要网络 提供 绝 对 安全的 保障，而现有安全技 术的使用会增加 端到端时 延。对时 延和安全性的折中考 虑是未来网络需 要面对的难题之一。3 产业 链目前，全息技术在军事、教 育、展示、医学领域均取得了巨 大 的 应 用，我国从 事全息 投影领域的 企业数 量也从十几 家发展 到千余家，市场容 量已上升至 百亿级 别。随着科技的进步和 各 项 技 术瓶颈的突破，全息将迎来新一轮的 发 展。在不久 的将来，全息投影将会在工业、商业、医学、教育、国防等各个领域得到广泛运 用，产生巨大的经济和社会效益，对人类文明的历史产生颠覆性的影响。全息行业产业链分为上游、中游、下游三个部分，分别代表了全息行业的基础 层、企业 层和产品应用层。（1）上游基础层主 要 包 括 全 息 材 料 研 发 与 制 造 商、全 息 设 备 零 件 商、全 息 技 术 服 务 器 商 和 全息 芯 片 商，上游 各个行 业根据 产业链 后端的不 同需求 提供如 传感器、芯 片 和服务 器等各方面的支持。（2）中游企业层作为全息产业链中服务覆盖流程最长、服务内容最多样的部 分，其主要包括全 息内容公司、设备制造 公 司 和综合服务公司三大类别。其中全息内容公司提供全 息游戏、全息剧场、全息广告等内容服务；设备制造公司负责生产制造全息投影 产品、全息显示器等服 务 载 体；综合服务公司提供从技术支持、内容配合到实际 部署的全流程服务。（3）下游应用层涵盖了市场上绝大多数的全息技术实际应用场景，是整个产业链中用户感知最 强的部分。其产品形态多种多 样，主要包括眼镜类、3D 屏幕类、空气成像类、全 息存储类和全息计算类产品等等。全息行业产业链的层级结构如图 17 所示：1 9图 1 7：全 息 行 业 产 业 链2 03.1 上 游 职 能 与 结 构3.1.1 上游 职能全息产业链的上游以服务器、半导体、材料和零件企业为主，为中下游企业提 供基础 硬件服务。主要包 括云 计算、云服务 器、服务器 硬件设 备、芯 片、电路元 器件、光学器件、有机材料、信号处理设备以及专业仪器。整个产业中的算力支持由云计算、云服务器和服务器硬件设 备 提供，包括图像 的采集、处理、传输编码等；芯 片或微型集成电路是所有设备的核心处理与控制 逻辑单元；电路元器件 与 光 学器件是完成全息业务的支撑；信号处理设备用于衔 接不同部分，在整套业 务 逻 辑中的各环节之间进行信号传递；全息图像的采集清 晰度和呈现效果由专业仪器决定，例如镜头、投影纱幕、材料、零件等。上游结构组成如图 18 所示：图 1 8：上 游 结 构(1)头戴式显示领域上游主要提供计算、存储、连接芯片，小型显示面板，包括头部追踪可见光传 感 器、眼 动追 踪红外 传感器，深度 传感器，IMU 传感 器在内 的各类 传感器 以及 电池等。其中小型显示 面 板 负责将头戴式的设备中的画面呈现 在 人眼前，各种传 感器主要用于信息采集，将外界信号传入设备并转换为可处理的数字形式。(2)裸眼 3D 屏幕领域2 1上游 提供 LED 中间 体材料，全息 膜，高 速视 觉传感 器，全 息光栅，以 及 显示 芯片 组，液晶面板，供电 模组等，其中各 种中间体材料和全息 膜均属于材料范畴。裸 眼对 3D 效果 的显示 要求更 为严格，需要 采用精 度更高 的传感 器，例 如液晶 面板，全息光栅等。(3)空气成像领域上游主要提供等效负折射率平板透镜等光学器件。将光线在空间中会聚成像是 空气成像 领域与 前两种领域 最大的 区别，其更 侧重于 对光线的 处 理，因 此需要更 多的折射反射等光学器件。3.1.2 产业 成熟 度全息产业链中除了微软、索尼这样的行业巨头，同时广泛存在着年轻的创新企 业，靠着技术创新与发明，探索新的道路，使得整个产业链充 满 着 朝 气、活力与 机遇。上游公司是产业 链 的 源 头，目前在基础材料、核心技术上已经可以提供必 要的保障，尤其在头戴式显示领域，已经拥有了高精度的传感器和连接芯片，能 够 实 现 信 号 采 集、输 入 和 处 理。但 在 裸 眼 3 D 和 空 气 成 像 领 域，由 于 对 显 示 的3 D 效果 要求 过于严 格，目 前 在材 料 和技 术上仍 有许 多困 难需要 所 有 企 业 共 同 克服。3.2.中 游 职 能 与 结 构3.2.1 中游 职能整机产品商、集成服 务 商 和内容设计商处于全息产业链的中 游。依据面向实际 场 景 中 的需 求，在 上游技 术 与 服 务的支持 下，提 供整机 产品销 售、全 链路服务 和全息产品内容设计、建模与呈现等多种类型的服务。中游结构组成如图 19 所示：2 2图 1 9：中 游 结 构(1)整机产品领域中游各类公司主要提供全息投影产品、全息显示器产品、全息 AR 产品和全息 激光产品等设备的销售和维护服务。(2)集成服务领域中游各类公司提供全息解决方案，覆盖休闲娱乐、购物体验、视频通话等众多 场 景，从 全 息 应 用 的 需 求 挖 掘、场 景 研 究 到 全 息 产 品 的 部 署 与 维 护，集 成 服 务领 域的各个企业打通了全息应用的整个链路，面向企业、个人等多方用户群体提供 完整的全息体验。(3)全息内容设计领域中游各类公司主要提供大众最直观感受的全息内容，由于终端用户与场景的差 异 众 多，各个 公司在 内容设 计的定 位上也有 较大差 异，主 要涉及 全 息 广 告、全 息剧场、全息婚礼、全息游戏和全息偶像等几个常见的领域。3.2.2 产业 成熟 度中游企业分别面向不同的细分领域，如内容生产商、全息集成服务提供商、全 息激光厂商、全息采集厂商、以及全息显示设备制造商。整体 而 言，中游企业在 整机产品和服务提供上已经比较完整，结合上下游企业，使得整个全息产业链结 构更加丰富。但是由于 全 息 并未真正走入大众生活，因此在内容设计和互动体验 等方面还有所欠缺，这也是全息在未来发展过程中最需要重点挖掘的方向。2 33.3.下 游 应 用 与 布 局3.3.1 空气 成像 市场空气 成像是 利用光 学原理，将影 像在空 中立体 呈现的 显示技 术.空气 成像正在 从早期通过营造雾幕等承接介质进行立体内容的空间展示，逐渐向着通过电离空 气、声镊、光镊等技术改变空气 性质的方向发展。空气成像类产品可分为两类：第一类是需要承接屏幕的空气成像：如雾幕成像、旋转风扇空气成像等。第二类是不需要承接屏幕的空气成像：此类全息产品技术实 现 比较困难，实用 性相对较差，大多停留 在 概 念阶段，未实现量产。如电离空气成像技术代表公司 Aerial Burton，光镊 全 息 显 示技术代表团队 Arthur Ashkin，声镊全息显示技 术 代 表 团队英 国撒 赛克 斯大学。以 Asukanet 公司 的 ASKA3D Plate 和 东 超 科技 为代表的负折射平半透镜面板等。这些产品通过光场重构技术，在医疗、电梯虚 拟按键、展览展示等领 域 有 一定应用。配合成熟的体感设备，可以实现可交互式 的空气全息。(1)雾幕投影设备雾 幕 立 体 成 像 系 统 技 术 也 被 称 为 空 气 成 像、雾 屏 成 像。其 原 理 是 空 气 屏 幕 系统 可以制造出由