近年来，随着全息技术的发展应用，全息通信正在逐步走向可能。全息显示技术是利用干涉法记录物体表面散射光波的相位和振幅等信息，再利用衍射原理重建物体的三维图像。全息通信是利用全息显示技术，捕获处于远程位置的人和周围物体的图像，通过网络传输全息数据，在终端处使用激光束投射，以全息图的方式投影出实时的动态立体影像，并能够与之交互的新型通信方式。

全息通信的信息媒体是全息图，在未来的网络应用中，全息图将成为应用最多的信息媒体。全息通信类服务可以广泛地应用于远程通信、在线教育、医疗保健、游戏娱乐、商业广告等领域。例如，远程视频应用的全息临场感将远程参与者作为全息图投射给房间中的本地会议参与者，远程排障应用程序将技术人员与位于远程位置的人工制品全息效果图进行交互，远程培训和在线教育可以为用户提供从远程位置与超现实全息物体进行动态交互的能力，以达到教学的目的。此外，用于远程手术的机器人以及沉浸式的娱乐、游戏、运动等也涉及全息技术。

2017年4月，美国最大的电信运营商Verizon联合韩国电信（KT）分别通过5G网络接通了全球首个5G全息国际电话。2019年3月5日，韩国电信在首尔世界梦广场（Nuri Dream Square）举办的K-Live全息图演唱会上，通过将5G网络与一个漂浮的全息图像系统连接起来，实现了首尔与洛杉矶之间的“全息通话”。2020年5月，中兴通讯助力新华社实现了“全国两会”期间的5G全息异地同屏访谈。随着XR（Extended Reality，扩展现实）、数字孪生、人工智能等新技术的不断发展，全息通信日益膨胀的业务需求已不能得到满足，基于当前5G通信网络实现的沉浸式全息业务将变得越来越困难。未来网络需要提供更强大的连接能力，以确保人们可以在任何时间和地点都能享受完全沉浸式的全息交互体验，实现“全息连接”的通信愿景[1]。

1.全息通信的网络需求

全息通信网络模型如图1所示。其中，数据采集和全息再现由设备实现，包括各类穿戴式设备、投影设备、终端设备等。数据处理和压缩编码采用高效的压缩编码技术处理全息数据、处理多个数据流（如视频、音频、触觉、味觉、嗅觉等）的排序和封装，通过网络传输后，数据流被解封和解码，经过重渲染后生成全息图。

图1全息通信网络模型

与传统的媒体通信不同，作为全息通信信息媒体的全息图，尤其是动态全息图，往往包含大量复杂的数据。这些数据有来自视频、音频、触觉的，有来自人物、实物、背景环境的。特别是在多用户、多数据流的场景中，全息通信所需的原始网络带宽将是巨大的，通常需要高效的编/解码技术对全息图的数据进行压缩处理。

全息通信通常涉及多维信息，特别是在动态全息图的产生和传输方面，容易受噪声、抖动和丢包等因素的干扰和扭曲；并且系统和设备必须实时感知用户的状态和运动，对接收的信息进行快速处理和响应；所有维度的信息必须严格同步，用户才能感受到交互的真实感和沉浸感。因此，全息通信对网络的时延要求比传统AR/VR交互式应用严格得多。

除此以外，全息通信对稳定性和连接数也有服务质量（qualityofservice，QoS）要求，能够识别关键的网络参数，并根据数据优先级和QoS选择不同的传输协议，甚至可以向网络表达QoS要求。由于全息通信类服务涉及大量的用户隐私数据（如人脸识别特征），如何在通信过程中保护用户的隐私数据也是一个亟待解决的问题。

根据网络需求的分析，对全息通信场景大致可分为以下四类。

（1）具有高传输数据密度和低时延的全息通信服务，要求网络提供超高的带宽和超低传输时延，以实现高速数据传输和用户实时交互性为目的，适用于运营商各类通信业务场景。

（2）具有快速计算及响应的全息通信服务，要求网络提供强大的算力和低传输时延，适用于游戏娱乐、远程手术、远程排障等场景。

（3）具有多个并发流和连接数的全息通信服务，能够感知网络状态，根据QoS选择合适的传输协议，根据连接数、应用优先级等调整全息图的传输策略，同时保证多个并发流之间的同步性，适用于远程视频会议、在线教育、广告等各类OTT（overthetop，互联网向用户提供应用服务）应用场景。

（4）具有高可靠性和安全性的全息通信服务，以极低丢包率和数据安全为主，适用于卫星通信等场景。

全息通信的关键技术，综合对网络需求的分析，可归纳为以下5种。

（1）全息显示技术：目前发展迅速并广泛应用于AR/VR等领域。

（2）高带宽频谱技术：例如业界高度关注的太赫兹通信和可见光通信。

（3）全息编码技术：处理全息图阵列中的大量并发图像需要巨大的计算机存储和网络传输带宽，而压缩和解压缩带来额外的计算会严重影响时延。因此，使用高效的全息编码技术是未来全息通信发展需要解决的技术难题。

（4）低时延/确定性时延：新IP及确定性网络的提出，在将来或许可以解决全息通信的低时延、同步性和QoS需求。

（5）算力网络：计算与网络融合是未来网络发展的趋势，算网融合能有效降低网络时延，对全息通信的发展产生了积极重要的影响。

2.5G网络的升级版——6G网络

6G网络是什么？很显然，它是未来5G应用的升级版。然而，5G网络的应用是不断发展变化的，未来6G网络的应用仍需要不断探索。

目前，业界讨论比较多的6G愿景主要集中在3个方面：

（1）数字孪生

数字孪生首先对物理世界中的实体进行建模，然后将模型映射到虚拟世界中，从而展现

对应实体的全生命周期过程。数字孪生可应用于众多领域。例如，目前数字孪生在工业生产中已经实践应用，人体数字孪生和数字孪生城市等也将有所突破。基于物理世界，数字孪生能够生成一个数字化的孪生虚拟世界。通过引入人工智能（AI）和大数据分析，数字孪生可以进行多领域大量的物理模型建立、信息数据处理、多维度综合结果推演等。这将对基础

通信系统的传输速率、实时性和连接规模提出新的挑战。同时，网络系统也将借助网络模块

的数字孪生体进行网络性能的优化。

（2）扩展现实（XR）与全息通信

作为5G的重要应用场景之一，虚拟现实（VR）与增强现实（AR）将在6G时代全面演进到XR。得益于新的显示技术、传感和成像设备，以及低功耗专用处理器的飞速发展，

可穿戴设备将使物理现实扩展到数字空间。此外，借助XR技术，全息3D投影技术可广泛应用于各个领域，例如医疗、娱乐、教育和工农业生产。基于物理环境的捕捉和虚拟世界的高保真度，全息XR将与AI、分布式云计算紧密结合，以满足无线网络的高性能需求—高传输速率、低时延、高可靠和高精度定位。

（3）全域万物智联

在未来，6G频谱将扩展到太赫兹。在覆盖的广度上，6G将借助卫星通信、无人机通信等空中运载网络，以及新空口技术等，来实现空、天、地、海全域无缝覆盖的通信网络和人、机、物全球业务层面的广域智能连接。因此，6G网络需要与计算进行深度融合，以完成海量异构网络的融合接入和全时频空域资源的分配协作，进而满足6G空天地海与人机物全域无缝覆盖通信对智慧连接、泛在连接和安全连接的需求。

3.6G网络的体系结构变革

6G网络凭借强大的AI与大数据分析计算，将成为聚合云、网、边、端、用于一体的计

算型、数据型网络。这种一体化的6G网络涉及以下几个层次的融合：

（1）网元融合

随着移动网络功能云化程度的逐渐提升，网络功能正在由当前的接入、控制、转发“三

朵云”的形态，逐步过渡到基于云原生的接入、转发和控制全融合的网络形态。在6G网络

中，硬件方面可分别依托专用硬件平台、通用硬件平台、开源硬件平台等。采用不同程度的

开源开放策略，将网元、网络功能、资源进行深度解耦，有助于构建面向定制化服务的通用、

开放的网络架构，支持6G网络的可重构与即插即用，满足电信运营商对高效可扩展网络、

灵活多样化业务、开放行业生态的需求，进而促进垂直应用的业务发展。

（2）资源协同

为支持智慧化业务的应用，网络层需要对应用层业务进行感知，以完成网络各部分计算

资源的智能化和自动化的管理、调度和分配。在6G时代，网络也许会通过构建统一的云网

融合操作系统，实现对物理机、虚拟机、容器等云网基础设施资源的统一纳管；构建统一的

网络和应用编排系统，实现网络功能和业务应用的按需编排与调用；结合边缘计算和边缘

AI能力，实现智能化的数据分析与治理。

（3）端云协同

6G将实现终端与网络的协同发展，利用边缘计算平台来满足众多智能终端和应用服务

对计算、存储及服务的需求。泛在终端侧存在高智能、强算力、微服务的能力需求。端云协

同可以将这一需求卸载到边缘计算平台上，以降低6G泛在智能终端的制造成本和持有成本，

进而有效提高6G应用与服务的普及率。端云协同的发展应以应用场景为导向。在云网边端深度融合、紧密协同的大背景下，业界不仅要加快端云协同标准体系的建设，还要从6G整体布局出发，以网络为基础，在中心云、边缘云与6G泛在智能终端协同的框架下进行研究与设计。

（4）边缘AI

边缘AI是指位于边缘基础设施中的AI能力。边缘相关资源的全系统数据的使用及其在整个部署环境中的共享，可以为边缘侧系统性能优化、业务质量保证等提供支持。这些数据可能包括关键的系统性能数据、业务数据、服务质量（QoS）/体验质量（QoE）参数等。

目前，在边缘AI领域中，用于建模、学习、进一步预测和优化系统行为的指标还需要业界做进一步研究。

（5）安全内生

面向6G网络，传统的“外挂式”和“补丁式”的网络安全机制将不再适用，需要升级

为以安全内生为主导的安全体系架构[9]。作为6G网络的典型特征，安全内生将渗透到网络的基础架构与空口设计、资源调度与协同、网元云化部署与运维、网络与业务应用能力融合的各个层级中。

根据移动通信产业发展周期的特点，业界预期在2030年左右可以实现6G商用。目前，

移动通信产业尚处于5G商用和6G研究的初步阶段。现阶段构建面向6G的网络架构具有重要意义。本文中，我们从5G网络出发，探讨6G的技术发展路径和网络架构，并阐述云、网、边、端、用深度融合的一体化网络。我们相信，6G网络将逐步经历概念成型、技术方案明晰、标准规范制定等过程，在成为协同、融合、一体化的网络后，将以新的架构形态来满足多频谱、全覆盖、全应用的网络要求。

4.小结

在众多交互式应用中，全息通信提供全息视频通话、沉浸式购物、远程全息手术等服务，满足人们享受完全沉浸式的全息交互体验，实现虚拟场景和真实场景的深度融合。然而全息通信所需要的超高带宽、超低时延、网络算力、同步性、QoS、可靠性和安全性指标，以目前的网络架构和技术还不能实现。未来6G网络需要在系统架构和网络技术上获得突破，才能支撑这些不断出现并且需求旺盛的未来应用。

在6G网络架构方面，为了解决当前TCP/IP架构日益暴露的各种问题，世界各国已实施了多项关于未来网络相关的研究，并提出了“演进型”和“革命型”两种技术路线[8]。其中，“演进型”技术路线主张在现有的TCP/IP网络体系架构下进行补丁式修补，提出新的组网技术，改变现有网络形态，对网络设备或拓扑进行改造，对已有的网络通信协议进行升级，并将人工智能、区块链、大数据等新技术手段应用到现网中，从而使现有网络架构适应新的发展需求。“革命型”技术路线则主张从头再来，即在不受现有网络约束的基础上探讨新的网络体系结构，重新设计网络通信协议，并将其定义为未来网络体系架构，从而克服传统网络体系结构在可扩展性、安全性、可管可控与QoS保障、移动性、服务分发以及绿色节能等方面的问题，更好地适应未来发展需要，实现网络的可持续发展。

随着NFV（networkfunctionsvirtualization，网络功能虚拟化）、SDN（softwaredefined

networking，软件定义网络）、SR（segmentrouting，分段路由）、ADN（addressdrivennetwork，地址驱动网络）、SCN（servicecustomizednetwork，服务定制网络）、MEC、人工智能、IPv6、区块链等新型网络技术的研究，对未来网络应该采取怎样的架构和标准仍是当前业界激烈争论的焦点[2]。