IMT-2020（5G）推進組：2022年5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告（49頁）.pdf

1、無線通信感知融合是5G-Advanced(5G-A)的關鍵技術之一，可廣泛用于智慧交通、智慧低空、智慧生活、智慧網絡等典型應用場景，這要求對當前5G網絡進行轉型升級實現網絡無線感知能力。本研究報告根據5G-A通感融合典型應用場景和需求系統性地分析了無線網絡端到端實現感知能力所要面對的關鍵問題和所要滿足的技術需求。面對感知應用的差異化需求，本報告提出了多種不同的通感網絡架構，并分別從架構、接口、協議、功能、端到端業務流程等方面展開了詳細研究設計。最后，本報告還對未來通感融合網絡架構進行了展望，為通感融合網絡架構技術的研究、標準化、產業推進提供支持和參考。研究報告要點目錄目錄 IMT-2020(5

2、G)推進組于2013年2月由中國工業和信息化部、國家發展和改革委員會、科學技術部聯合推動成立，組織架構基于原IMT-Advanced推進組，成員包括中國主要的運營商、制造商、高校和研究機構。推進組是聚合中國產學研用力量、推動中國第五代移動通信技術研究和開展國際交流與合作的主要平臺。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告概述5G-A通感場景5G-A通感關鍵問題和技術需求通感網絡架構通感協議棧通感基本功能通感基本流程總結與展望附錄主要貢獻單位P1P2P3P13P20P26P31P41P42P451I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5

3、G-Advanced通感融合網絡架構研究報告概述人類社會不斷發展并進入數字信息化時代，人們在工作、教育、休閑娛樂和人際交往等方面享受著科技進步帶來的高效、便捷、和樂趣，極大提高了人們的生活水平和質量。而毫無疑問，無線通信網絡是其中至關重要的一環，為人們提供無時無地的通信服務，其已經深入到當今社會生活的各個方面，成為社會發展不可或缺的一部分。伴隨著快速增長的多樣化應用需求，不斷對無線通信網絡提出了更多更高的要求，推動著無線網絡能力的不斷增強。通信網絡設備滿足更加嚴苛的通信服務性能的同時，也將擴展支持更多的應用服務能力，其中，感知為最具有潛力發展的能力之一。通信感知融合不僅為構建智能服務、智能網絡

4、提供所需的基礎環境感知和目標物體感知能力，也將推動衍生新應用服務創新。由此，通信感知融合是當前產業界在5G-A的重要研究技術方向之一。通信感知融合通過信號聯合設計和/或硬件共享等手段，實現通信、感知功能統一設計。其中通信感知融合中的感知可以理解為屬于一種基于通信系統的無線感知技術，通過對目標區域或物體發射無線信號，并對接收的無線信號進行分析得到相應的感知測量信息。因此，無線通信網絡天然地擁有無線感知能力，基站和終端將同時具備通信和感知能力，可以為感知應用提供感知服務，包括智能交通、無人機監管、國鐵周界安全檢測、智慧家居、公共安全、健康監護、環境檢測等領域。目前在移動通信領域，通信感知融合主要發

5、展在初期階段。在當前的5G-A階段，主要探索基于5G基礎網絡架構和空口增強設計，利用無線信道特性，獲得更豐富環境信息，實現基礎感知應用。而在未來階段中，可以從“一體化”的維度探索通信與感知在波形、頻譜、天線、系統等軟/硬件資源方面的深度融合，包括新的通感一體化空口及網絡架構的設計，以實現更高效的資源利用率，同時滿足新的通信感知能力指標要求。目前國際標準組織3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）SA1正在開展通感場景需求研究，SA2在R18階段討論過通感網絡架構的研究立項問題，預計在未來通感場景需求研究基礎上進一步開展相關研究。國內標

6、準組織CCSA(China Communications Standards Association，中國通信標準化協會)也于2022年8月針對5G通感融合技術成立研究立項，研究5G-A網絡架構以及相關無線關鍵技術。本研究報告面向5G-A階段通信感知融合，從網絡架構標準化研究角度，結合5G網絡架構現有設計研究當前5G通信網絡使能感知服務在網絡架構設計中面臨的關鍵問題、通感融合網絡架構設計、通感融合協議棧、通感融合基本功能和流程，并給出相應潛在解決方案。本報告研究成果一方面希望可以為國內國際5G-A通感融合標準研究提供基礎，進一步推動5G-AI M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-A

7、dvanced通感融合網絡架構研究報告25G-A通感場景5G-A通感場景根據感知需求中以指定感知區域為主還是以指定感知目標為主可分為面向區域（Per-Area）通感場景和面向目標（Per-Object）通感場景。從感知目標是否具備信號發送或接收能力可以分為基于設備（device-based）通感場景和無設備（device-free）通感場景。例如在飛行路徑管理、基站和終端波束管理中，其感知目標無人機和終端是具備信號發送或接收能力的用戶設備，屬于基于設備通感場景。在天氣監測和呼吸監測中，其感知目標降雨和人是不具備信號發送或接收能力的目標，屬于無設備通感場景。2.1 面向區域通感場景 感知需求在千

8、行百業普遍存在，針對需要在工廠、道路、低空、城市甚至更大的時空范圍高效感知路、車、人實時狀態的場景，我們稱之為面向區域（Per-Area）通感場景。智慧交通場景中，例如，可以基于通信感知一體化基站或基站間協作實現對道路環境的感知，有效實現高精地圖構建，為自動駕駛汽車安全運行提供超視距輔助；基于通信感知一體化基站或基站間協作實現全方位、全天候、不間斷地探測行駛車輛的移動軌跡和移動速度，并將感知測量數據上傳至處理中心，全面提升高速公路運行狀態智能感知能力，為道路監管提供數據支撐；基于通信感知一體化基站實現對鐵路軌道環境的感知，實現全天候的高鐵周圍異物入侵檢測。智慧低空場景中，例如，可以基于通信感知

9、一體化基站或基站間協作對空域進行全方位多角度的感知并將感知結果提供給無人機，可以為避障預警提供冗余量，提升無人機避障成功率；基于通信感知一體化基站或基站間協作進行全空域感知，定位并跟蹤侵入到監管范圍內的無人機，進而實現面向固定區域的無人機入侵監測。智慧生活場景中，例如，可以基于基站和終端協作、或終端自發自收、或終端間協作工作模式，通過感知無線信道變化進行呼吸監測、健身監測、手勢/姿態識別等，基于通信感知一體化基站或基站通感融合的標準化、通感融合設備的研發試驗以及通感融合應用的產業化進程，另一方面也希望為后續6G通感一體化網絡架構設計以及其標準產業化提供參考。3I M T-2 0 2 0(5 G

10、)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告5G-A通感關鍵問題和技術需求通感技術利用無線信號感知周圍環境的目標或狀態，無線側終端或基站采集信號強度、時延、相位變化、多普勒頻移等信息，經計算處理后輸出結果，如目標大小、位置、速度等。該過程中，網絡需按照業務需求觸發、修改或結束感知流程、調度無線資源、處理數據、開放結果。此外，由于感知可能涉及用戶隱私安全，核心網需執行鑒權或授權，處理敏感的感知測量數據。因此，5G-A網絡需支持控制感知流程，并對感知測量數據進行處理，同時將感知結果開放給第三方平臺或終端。本章基于5G-A通感場景，從端到端通信系統架構角度出發，給出為了滿足多樣化通感場

11、景和業務要求所面臨的關鍵問題，并制定相應的技術要求，作為通感網絡架構設計的基本依據。3.1 關鍵問題1:面向感知業務的網絡架構間協作，測量通信鏈路中的信號鏈路衰減、進而利用信號鏈路衰減與天氣指標之間的關系分析得到對應的天氣指標，進行天氣監測。智慧網絡場景中，例如，可以基于通信感知一體化基站或基站間協作獲取小區內空閑態終端密度和位置等信息，輔助小區內基站節能和基站資源調度優化等。2.2 面向目標通感場景當感知目標具有目標標識時，利用通感技術對目標物體進行感知、追蹤，以獲得被感知物體狀態的動態監測的場景，我們稱之為面向目標（Per-Object）通感場景。其中目標標識包括兩種情況：一是感知目標本身

12、的標識；其次是感知目標與具有標識的物體緊耦合，其中目標標識用于標記感知目標，可以是UE（User Equipment，用戶設備）標識或應用提供的外部標識或者網絡臨時分配的標識等。例如，當發現違法車輛或黑飛無人機時，需要在對其進行管控之前精準地連續地追蹤它們；而在車輛啟用自動駕駛時，無線網絡可以對其周邊小范圍進行連續感知并將感知結果發給車輛以輔助自動駕駛。在該場景下，感知設備可以基于目標物體的位置信息，向其發送感知波束，從而不僅可以獲得更精準的感知測量數據，還可以提升波束管理準確度和提升無線資源效率。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告43

13、.1.1 問題描述面向不同業務場景，感知觸發方、執行方和感知粒度各不相同，5G-A網絡架構需支持多種場景的感知業務。無線網絡中基站或終端通過對目標區域或物體發射無線信號并對接收的無線信號進行測量得到相應的感知測量數據。感知網元需支持獨立或與其他網元共同處理感知測量數據（即基站或終端上報的感知測量數據的值）生成感知結果，數據的處理需考慮單基站感知、多基站感知、單UE感知、多UE感知，以及所述感知UE識別和跨基站移動的場景。感知網元可獨立處理感知測量數據，也可與NWDAF（Network Data Analytics Function，網絡數據分析功能）共同處理實現智能化分析和預測。感知測量數據的

14、處理需考慮多種場景，多基站感知時，不同基站的感知區域可能存在重疊，需進行數據分割與提??；當UE參與感知時，需明確UE識別方案；當UE跨基站移動時，需關聯處理同一目標的數據。同時，核心網需要作為橋梁將基站或終端感知能力開放給感知業務請求方，需考慮具體場景明確感知結果的內容與格式。其中，感知業務請求方可以是終端、外部應用AS（Application Server，應用服務器）、5GS（5G System，5G系統）網元。面向此問題，需要研究：是否需要引入獨立的感知網元處理感知業務的相關功能，同時具備控制面和用戶面處理能力；如果引入感知網元，感知網元和其他功能之間的接口；如果引入感知網元，不同感知業

15、務請求由同一個感知網元處理，還是由不同的感知網元處理；如果引入感知網元，所包含的具體功能：-如何進行感知QoS（Quality of Service，服務質量）參數轉換：為滿足感知業務QoS需求，需進行QoS參數轉換。將感知業務類型或標識、QoS要求和感知測量數據上報周期等信息傳遞到執行感知的終端或基站。若感知需求改變，如感知區域、數據上報時間或QoS要求等發生變化，終端或應用需要觸發對應的修改流程；-如何觸發感知業務；-如何終止感知業務；-如何根據感知業務需求控制基站或終端執行感知；-如何高效地處理感知測量數據；-如何提供/開放感知結果。3.1.2 需求網絡需支持感知功能，包含主要感知功能（

16、即感知控制功能和感知計算功能）的網元在本研究報5I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告告中稱為SF（Sensing Function，感知網元）。感知網元SF可為獨立網元或與其他網元合設，部署方式可為集中式或分布式。NRF（Network Repository Function，網絡存儲功能）存儲感知網元的上下文信息，以使得其他網元可通過查詢發現和選擇合適的感知網元。3.2 問題2：感知能力定義和注冊上報3.2.1 問題描述移動通信網絡的感知能力由核心網感知網元SF能力、無線接入網感知設備（包括基站和UE）組成，需研究：感知網元SF的能力定

17、義；感知網元SF能力上報：面向移動通信網絡潛在支持的感知業務需求，所請求的感知業務應由合適的感知網元來執行。因此在感知任務到達感知網元SF之前，感知網元SF需要將自身與感知業務相關的能力信息注冊到NRF，使得后續其它核心網網元（如AMF（Access and Mobility Management Function，接入和移動性管理功能）、NEF（Network Exposure Function，網絡能力開放功能）可以基于感知業務的類型、需求信息、區域限制信息等，選擇能力適合的感知網元SF服務于該感知業務。然后感知網元SF進行感知設備的選擇、感知業務的控制、感知測量數據的處理等工作；感知設備

18、的能力定義；感知設備能力上報：感知設備指感知信號發送設備，或者接收感知信號并做相應測量的設備。移動通信網絡中參與感知業務的感知設備，如感知終端設備UE、感知基站等，需要將自身與感知業務相關的能力信息上報給核心網（如SF），使得后續其它核心網網元（如SF）可以基于感知業務的類型和需求信息等，選擇能力適合的感知設備服務于該感知業務，從而進行相應的感知信號的發送、感知信號的測量和感知測量數據的上報。3.2.2 需求網絡應支持獲取網絡中擁有感知相關功能的網元能力。3.3 關鍵問題3:感知節點的選擇3.3.1 問題描述移動通信網絡中的感知節點包括感知網元、感知設備（包括基站和終端）、以及其它增強以支持網

19、絡感知能力的網元（例如AMF），感知需求包括面向目標地理位置或目標對象的感知，那么網絡需面向感知任務選擇合適的感知節點。選擇感知節點需考慮感知節點的位置、能力、負載、鑒權或授權I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告6信息。由于感知業務可能涉及隱私，網絡在收到感知請求后首先需要執行鑒權或授權。終端、網絡內部網元、或應用觸發感知流程，將感知需求傳遞到感知網元，感知網元獨立或與其他網元交互完成鑒權或授權、感知網元選擇、感知設備選擇等。需研究：如何發現和選擇感知網元：網絡中可能會因為分區域管理、或者分感知業務類型管理等原因而部署了多個感知網元實例，

20、那么感知業務發起時，核心網網元（如AMF或NEF）需要基于感知業務的類型、需求信息、區域限制信息等，選擇能力適合的感知網元SF服務于該感知業務；如何發現和選擇選擇感知設備：網絡中面向某一感知需求有不同的潛在感知設備，并且這些潛在可選的感知設備可能具備不同感知能力、感知或通信負載情況。感知業務發起時，首先，感知網元SF需要基于感知業務的類型、感知業務請求方信息、感知需求信息等，決定使用的感知方法，包括：基站A發基站B收，或者基站發UE收，或者基站A自發自收，或者UE發基站收，或者UE自發自收，或者UE A發UE B收等。其次，感知網元基于所決策的感知方法和感知設備能力選擇適合的感知設備服務于該感

21、知業務，從而進行感知信號的發送、感知信號的測量和感知測量數據的上報。3.3.2 需求網絡需支持感知業務的鑒權或授權，以及基于業務側需求選擇感知節點、執行感知QoS控制、根據感知業務需求控制基站或終端執行感知。3.4 關鍵問題4:感知測量數據的傳輸3.4.1 問題描述感知業務涉及感知控制信息的交互，基站或終端上報感知測量數據的值。關鍵問題3的感知測量數據主要指基站或終端上報感知測量數據的值。面向不同應用場景，需研究：感知網元的輸入輸出內容及格式；感知測量數據的傳輸路徑和傳輸協議，是否可以經控制面或用戶面傳輸，需基于感知測量數據的數據量、上傳周期等分析對現有網絡的影響，進而選擇合適的傳輸方式；如果

22、經用戶面傳輸，區分以下幾種情況進行考慮：-基站到核心網感知網元的感知測量數據上報：基站與核心網感知網元之間是否通過UPF（User Plane Function，用戶平面功能）傳輸數據，5G系統中的N3 隧道是PDU（Protocol Data Unit，協議數據單元）會話級別的數據通道，是否適合基站側的UE無關的感知測量數據上報；-UE到核心網感知網元的感知測量數據上報：UE到核心網感知網元之間可以建立PDU會話進行感知測量數據的上報，因此可以通過UPF進行傳輸。但也應當考慮是否需要進行一些必要的增強。7I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究

23、報告圖3.5.1-1 基站自發自收感知示意圖3.4.2 需求網絡需根據感知業務需求支持基站或終端上報感知測量數據，包括：基站到核心網的感知測量數據上報；UE到核心網的感知測量數據上報。3.5 關鍵問題5：感知方式3.5.1 問題描述通常將接收感知信號和進行感知測量的功能稱為感知者，那么移動通信網絡中的感知者可能是基站或終端。根據感知者本身是否發送感知信號，可將感知分為主動感知和被動感知。以基站作為感知者為例，對于上行鏈路，基站可接收UE發送的信號用于感知，或者基站可接收其他基站的信號用于感知，或者基站可接收自身發送的信號進行基站主動感知。下面將詳細闡述上述三種情況的感知方式。1）基站自發自收感

24、知：基站RRU（Remote Radio Unit，遠程射頻單元）或者BS（Base Station，基站）使用自己傳輸的通信信號的反射/衍射信號進行感知。這是感知接收器與發射器聯合部署在同一位置的系統中考慮的典型情況,如單站雷達?；咀园l自收感知使BS能夠感知其周圍環境信息。由于發射器和接收器在同一個平臺上，它們可以很容易地在時鐘層面上同步，而且感知結果可以由該單基站節點清楚地解析，而不需要外部設備的協助。然而，這種設置需要基站具備全雙工能力或同等能力。2）基站間收發（基站A發B收）感知：基站間收發感知是指一個RRU使用從其他RRU接收的下行鏈路通信信號進行感知的情況。在感知方面，這相當于雙

25、站和多站雷達的設置，其中發射器和接收器在空間上分離，但它們的時鐘要求是同步的。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告8圖3.5.1-2 基站間收發感知示意圖圖3.5.1-3 UE發基站收感知結構圖3）UE發基站收感知：UE發基站收感知利用了從UE發射器發送的上行鏈路通信信號。它類似于基站間收發感知，發射器和接收器在空間上是分開的，但是是非同步的。由于在UE發基站收感知中，接收器完全了解系統協議、信號結構和感知信號發送時間，因此上行感知可以直接實現，不需要改變硬件和網絡設置，也不需要全雙工操作。然而，它估計的是相對的，而不是絕對的時間延遲和多

26、普勒頻率。因為時鐘/振蕩器在空間上分離導致UE發射器和BS接收機之間通常存在偏差，可通過相關算法和技術來解決收發機之間由于時鐘偏差帶來的感知量的模糊性。9I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告表3.5.1-1 三種類型感知運算的對比在實際應用中，5G-A基站自發自收感知、基站間收發感知和UE發基站收感知在感知能力方面都是可行的。在密集的多徑傳播環境中，以現有下行鏈路或上行鏈路實際的發射功率值（小于25dBm）可以分別可靠地探測150米和50米以外的物體。此外，在信號帶寬為100MHz的情況下，可以實現幾米的距離分辨率，16個天線的均勻線性陣

27、列的角度分辨率約為10度，在信道相干期內的移動速度分辨率為5米/秒。表3.5.1-1中提供了上述三種感知模式的對比信息，下行鏈路感知有可能取得比上行鏈路傳感更準確的傳感結果，因為下行鏈路感知中RRU通常有更高級的發射器，如更多的天線和更高的發射功率，而且整個傳輸信號是中心化已知的。除上述三種基站作為感知者的情況外，還有UE作為感知者的情況，包括UE自發自收、UE間收發（UE-A發UE-B收）、基站發UE收，其基本原理分別與基站作為感知者的基站自發自收、基站間收發（基站A發B收）、UE發基站收類似，不再贅述。為了簡化起見，此關鍵問題根據感知信號的發送設備和接收設備來定義如下潛在的感知方式：基站自

28、發自收；基站A發B收；I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告10 UE發基站收；UE自發自收；UE-A發UE-B收；基站發UE收。3.5.2 需求網絡應支持所述潛在的感知方式，并且支持感知方式的選擇、修改和多種感知方式的協作。3.6 關鍵問題6：面向區域/面向目標感知3.6.1 問題描述不同感知應用的需求是存在差異的，有些需要對目標區域進行面向區域（Per-Area）感知，例如，民航機場UAV監管需要對特定的大范圍空域進行感知探測以識別非法UAV（Unmanned Aerial Vehicle，無人機）入侵，又例如，V2X（Vehicle

29、to Everything，車聯網）動態地圖應用需要對整個路段進行實時感知探測以更新動態地圖給車輛輔助駕駛；而有些只需要對目標物體進行面向目標（Per-Object）感知，目標物體在某些情況可能是UE，或者說目標物體攜帶UE，例如，監管機構對可疑車輛或UAV的持續跟蹤，又例如，通過基站和終端UE協作來檢測人體呼吸心跳。因此，無線網絡應當使能面向區域、面向目標感知，需要研究：針對一個區域或者特定目標，如何高效精準地對區域中的物體或者目標單體執行連續追蹤感知；針對一個區域，如何實現一個區域范圍內的感知管理。3.6.2 需求網絡應支持面向區域和面向目標的感知，并且既支持單次感知也支持連續感知。3.7

30、 關鍵問題7：感知業務相關策略的確定3.7.1 問題描述相比于通信業務，感知業務也需要相應的策略信息以完成感知控制和感知測量數據的上報，需研究：感知策略的確定：感知網元SF為感知業務確定或從PCF（Policy Control Function，策略控制功能）獲取合適的感知業務質量策略信息，用于表明通信網絡為該感知業務分配的感知資源策略和感知執行策略；感知業務涉及感知控制信息的交互和感知測量數據的傳輸：若不同的感知業務對于感知相關的數據傳輸有差異化要求，則網絡（如SF或PCF等）還需要為感知業務制定差異化的通信傳輸服務11I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感

31、融合網絡架構研究報告質量策略信息，用于表明通信網絡為該感知業務分配的通信傳輸資源和傳輸策略。例如通信策略可能包括3GPP TS 23.501定義的5G QoS參數（如5QI（5G QoS Identifier，5G服務質量標識），ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議）等）。3.7.2 需求網絡需支持感知網元獲取合適的感知業務策略信息。3.8 關鍵問題8：計費3.8.1 問題描述針對感知業務，運營商需提供資源進行空口感知或傳輸感知測量數據，因此當向網絡外部提供感知業務時需明確計費策略，主要包括如下方面：計費對象，如感知業務提供者（如第三方應用平臺）或感知業

32、務使用者（如訂閱業務的用戶）；計費標準，如基于流量或感知等級或服務調用次數等執行計費；計費方案，包括不同場景中的計費策略、話單格式等，需明確相關網元的新增功能要求。3.8.2 需求網絡應支持感知業務計費。3.9 關鍵問題9：安全隱私3.9.1 問題描述無線感知可以獲取物體的位置分布、形狀尺寸、移動軌跡、速度方向等信息，特別是人體健康檢測還涉及個人呼吸心跳等關鍵敏感信息，以及特定區域的一些敏感目標，如軍事單位或軍事器械，因此無線網絡應當避免感知帶來的安全隱私風險，需要研究：識別具有安全隱私風險的感知業務；如何對感知測量數據進行脫敏處理；如何對感知業務請求方進行授權檢查；如何保證感知測量數據的安全

33、傳輸；如何對特定區域的感知業務進行管控。3.9.2 需求網絡應滿足感知目標、感知區域和移動網絡中感知相關功能的安全隱私及管控要求。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告12表3.10.1-1 潛在的感知相關數據說明需要研究：是否需要對來自終端或基站的感知測量數據進行處理后再提供給感知需求方；感知測量數據以何種內容或數據格式提供給感知需求方；如何處理來自多基站/終端的感知測量數據。3.10.2 需求在感知業務發起的時，需要：支持直接提供感知測量數據給感知需求方，或對感知測量數據進行處理后再提供給感知需求方；支持選擇合適的感知測量數據處理節點；

34、支持根據感知請求對感知測量數據進行處理并輸出相應的內容或數據格式。3.11 關鍵問題11：感知業務連續性3.10 關鍵問題10：感知測量數據處理3.10.1 問題描述如下表所示，在不同的感知場景和業務需求情況下，感知設備接收的感知信號，可能需要經過一個或多個處理節點的處理，比如，UE端，基站端，或NWDAF或SF，或感知服務器等，進而獲取最終感知測量數據或感知結果。13I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告3.11.1 問題描述在許多感知場景下，被感知設備（如UE）或被感知物體可能處于移動狀態下，如基站發射UE接收的場景下，當被感知設備跨基

35、站發生切換時，感知業務也會受到影響或甚至中斷；再如基于基站的感知模式，當被感知物體從當前基站感知設備（RAN node 1）的感知范圍移動到相鄰基站感知設備（RAN node 2）的感知范圍，感知業務可能會受到影響或中斷。因此，需要研究：當被感知設備（如UE）發生切換時或當基站感知設備發生改變時，是否需要保證感知業務的連續性；哪些場景下感知業務連續性需要考慮，以及如何保證感知業務連續性。3.11.2 需求 當被感知設備（如UE）發生切換時或當基站感知設備發生改變時，需要保證感知業務的連續性；當被感知物體移動時，需要保證感知業務的連續性。4.1 簡介如第2章所述，蜂窩網通信感知能力可應用于未來生

36、產生活中的多種不同場景，其中的感知需求方、感知執行方、感知粒度、感知要求等都存在差異，這就要求5G-A通感網絡架構的設計需兼顧功能性、通用性和兼容性。此外，架構設計還需考慮使能端到端感知能力的基礎功能，包括感知業務的觸發、感知控制的管理、感知測量數據的處理以及感知結果的開放與策略更新等。本章介紹潛在的通感網絡架構、架構中網元的功能及接口定義?？紤]到感知功能與5GC（5G Core Network，5G核心網）中現有功能模塊的耦合程度，可以將通感網絡架構大致分為兩種類型：緊耦合和松耦合。4.2 緊耦合架構（A類型）緊耦合架構中，感知功能將與現有5GC架構深度融合，盡可能依托現有5GC功能、接口和

37、協議來通感網絡架構I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告14圖4.2.1-1 緊耦合C-U不分離架構基于架構A1，可以將SF與LMF合設，稱之為LMF(含SF)，此時可以重用LMF與AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF等5GC網元之間的接口進行感知交互,如圖4.2.1-2所示。LMF（含SF）和RAN/UE之間的感知控制信令通過AMF進行傳輸；RAN/UE獲取的感知測量數據可經由控制面傳遞到LMF（含SF），采用重用LPP（LTE Positioning Protocol，LTE定位協議）或NRPPa（NR 實現感知能力的使能和對外開

38、放，包括面向感知業務的鑒權/授權、移動性管理、會話管理，能力開放和計費等功能，能夠支持面向區域、面向目標感知，也能支持基站感知、終端感知、端站協作感知，故可作為廣域通用架構?？紤]到感知功能可以拆分為CP（Control Plane，控制面）和UP（User Plane，用戶面）兩個子功能，即感知控制面功能和感知用戶面功能，而這兩種子功能可以考慮分離或集中實現在兩個或者一個網元中。4.2.1 架構A1：C-U不分離架構本架構考慮新增感知網元SF，即感知C-U不分離的情況，該新增網元與AMF、NEF、UDM（Unified Data Management，統一數據管理）、NWDAF、PCF、LMF

39、（Location Management Function，位置管理功能）和UPF等5GC網元設置接口并進行交互，如圖4.2.1-1所示。SF和RAN（Radio Access Network，無線接入網）/UE之間的感知控制信令通過AMF進行傳遞，RAN/UE獲取的感知測量數據可經由控制面或用戶面傳輸到SF，其中的用戶面可經UPF轉發或直接傳輸到SF，另外還需支持UE執行感知和(R)AN執行感知場景中的感知計費。15I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告圖4.2.1-2 SF與LMF合設架構（參考點方式）4.2.1.1 網元功能本架構新增

40、的SF網元可以根據感知需求，獨立部署或與5GC網元（如AMF或LMF等）合設部署。該網元可以實現第6章節中定義的感知基本功能，如感知授權、感知控制、感知測量數據處理和結果輸出等。若感知功能與LMF合設，LMF和GMLC（Gateway Mobile Location Center，網關移動定位中心）需進行功能增強以支持第6章定義的感知基本功能，如下：GMLC：運營商網絡內處理感知請求的第一個網元，執行隱私檢查或授權功能，路由感知請求到AMF，進行LMF選擇等；LMF：合設感知功能，通過控制面或用戶面從RAN節點或UE獲取感知測量數據，計算得出可以呈現給AF的感知結果（或者是透傳感知得到的感知測

41、量數據）。4.2.1.2 接口定義Positioning Protocol Annex，NR定位協議A）協議進行傳輸，也可以通過用戶面傳遞的方式，采用UPF轉發或直接傳輸到LMF(含SF)。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告16感知網元與AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF、LMF和UPF等5GC網元設置接口并進行交互，具體定義如下：NS1：感知網元與AMF間新增NS1接口，該接口可傳遞感知控制信令；對于控制面上傳感知測量數據的場景，該接口也可傳遞感知測量數據；NS2：感知網元與NEF間新增NS2接口，該接口可傳遞通過NEF中轉的

42、感知網元與業務側AF（Application Function，應用功能）交互的信令消息，同時將感知結果開放給AF；NS3：感知網元與UDM間新增NS3接口，通過該接口可實現鑒權或授權，獲取UE感知簽約信息、服務AMF信息或其他信息；NS4：感知網元與NWDAF間新增NS4接口，通過該接口，感知網元可與NWDAF共同完成感知業務相關的AI（Artificial Intelligence，人工智能）處理；NS5：感知網元與PCF間新增NS5接口，通過該接口，感知網元可將感知業務的感知要求、QoS要求或感知結果等信息傳遞到PCF，PCF決策生成感知業務相關的PCC策略；NS6：感知網元與LMF間新

43、增NS6接口，通過該接口，感知網元可獲取位置相關信息，如感知區域、感知目標的RAN信息、被感知UE的位置信息等；NS7：感知網元與用戶面功能新增NS7接口，感知測量數據可經用戶面功能由(R)AN直接傳輸至感知網元，也可經UPF間接轉發至感知網元，若(R)AN執行感知的場景中經UPF轉發，UPF需改造支持(R)AN粒度的數據傳輸。除上述新增接口外，現有接口（如N1、N2、N5、N8、N33等）需支持傳遞感知業務相關信息，如鑒權信息、感知業務類型、感知業務質量要求、感知測量數據、感知結果等。若感知功能與LMF合設，LMF與GMLC間需新增接口以傳遞感知業務相關信息，與LMF和GMLC相關的接口（如

44、AMF與LMF之間的NL1接口、AMF與GMLC之間的NL2接口、NEF與GMLC之間的NL5接口、UDM與GMLC間的NL6接口等）也需支持感知傳遞感知業務相關信息，LMF和GMLC之間新增NL9接口。具體說明如下：N33：為AF與NEF之間的接口，通過該接口可以傳遞感知業務類型、業務要求、感知結果等；NL5：為NEF與GMLC之間的接口，通過該接口可以傳遞感知業務類型、業務要求、感知結果等；NL6：為GMLC與UDM之間的接口，通過該接口可以傳遞隱私檢查數據；NL2：為NEF與AMF之間的接口，通過該接口可以傳遞感知業務類型、業務要求、感知結果等；NL1：為AMF與LMF之間的接口，通過該

45、接口可以傳遞感知業務類型、業務要求、感知結果等；新接口NL9：為GMLC與LMF之間的接口，通過該接口可以傳遞感知業務類型、業務要求、感17I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告圖4.2.2-1 緊耦合C-U分離架構4.2.2.1 網元功能本架構新增的兩個網元可以根據感知需求，獨立部署或與5GC網元（如AMF或LMF）合設部署，基本功能包括：感知控制面功能（SF-C，SF Control Plane Function）：與現有5GC控制面網元交互，負責控制面消息傳遞，將感知用戶面功能的地址提供給基站/UE；感知用戶面功能（SF-U，SF U

46、ser Plane Function）：負責收集和分析終端或基站生成的感知測量數據（對數據的收集類似 MDT（Minimization of Drive Tests，最小化路測）中的TCE(Trace Collection Entity,軌跡收集實體)TS37.320），得出最終的感知結果，并將其開放給UE或應用（圖4.2.2-1中所示應用可為AF或DN(Data Network，數據網)）；其中，感知測量數據可經UPF轉發或直接傳輸到感知用戶面功能。此外，感知用戶面功能還需支持UE或(R)AN執行感知時的感知計費。知結果等。4.2.2 架構A2：C-U分離架構本架構考慮新增感知子功能，即感知

47、控制面功能（SF-C）和感知用戶面功能（SF-U），該新增的兩個網元與AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF和UPF等5GC網元設置接口并進行交互，如圖4.2.2-1所示。感知控制面功能和RAN/UE之間的感知控制信令通過AMF進行傳遞，RAN/UE獲取的感知測量數據可經由用戶面傳輸到感知用戶面網元，其可經UPF轉發或直接傳輸到SF。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告184.2.2.2 接口定義感知控制面功能與5GC控制面網元進行交互，感知用戶面功能與基站或UPF進行交互，具體接口定義如下：NS1：感知控制面功能與AMF間新增NS1

48、接口，該接口可傳遞感知控制信令；對于控制面上傳感知測量數據的場景，該接口也可傳遞感知測量數據；NS2：感知控制面功能與NEF間新增NS2接口，該接口可傳遞通過NEF中轉的感知網元與業務側AF交互的信令消息，同時將感知結果開放給AF；NS3：感知控制面功能與UDM間新增NS3接口，通過該接口可實現鑒權或授權，獲取UE感知簽約信息、服務AMF信息、或其他信息；NS4：感知控制面功能與NWDAF間新增NS4接口，通過該接口，感知控制面功能可與NWDAF共同完成感知業務相關的AI處理；NS5：感知控制面功能與PCF間新增NS5接口，通過該接口，感知控制面功能可將感知業務的感知要求或QoS要求或感知結果

49、等信息傳遞到PCF，PCF決策生成感知業務相關的PCC策略；NS6：感知網元與LMF間新增NS6接口，通過該接口，感知網元可獲取位置相關信息，如感知區域、感知目標的RAN 信息、被感知UE的位置信息等；NS7：感知用戶面功能與UPF新增NS7接口，感知測量數據可經用戶面功能由(R)AN直接傳輸至感知網元，也可經UPF間接轉發至感知網元，若(R)AN執行感知的場景中經UPF轉發，UPF需改造支持(R)AN粒度的數據傳輸；NS8：感知控制面功能與感知用戶面功能新增NS8接口，通過該接口，可以傳遞感知處理策略、上報感知結果等。4.3 松耦合架構（B類型）感知松耦合架構與現有5GC相對獨立，感知網元無

50、需與5GC交互或只執行較少交互，可用于局域場景或專網場景。對于只存在特定區域內感知需求的場景或只存在感知需求的場景，松耦合架構可以實現在無需5GC控制或只需部分網元參與控制的情況下提供感知業務，還可以通過SF本地化部署實現感知測量數據或感知結果不出園區，從而滿足企業對感知測量數據或感知結果安全隱私的需求，還可降低感知時延。該架構簡單、靈活高效、傳輸節點少、易部署，可選支持UE相關的感知需求，按需考慮授權、移動性管理和計費等功能的實現方案。19I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告圖4.3-1 松耦合架構4.3.1 網元功能網絡新增感知網元S

51、F，該功能與傳統5GC相對獨立，負責感知授權、能力交互、網元選擇、控制和數據處理等功能，詳見第六章。4.3.2 接口定義SF直接與RAN節點建立連接，感知控制面信令消息和感知測量數據均經新定義接口NS1傳遞。當UE參與感知時，控制面信令消息通過AMF轉發到SF，感知測量數據經NS1傳遞。此外，SF也可能與5GC網元AMF、NEF或NWDAF間存在接口，以控制AF必須通過核心網功能向SF提供感知業務需求。NS1：感知網元與(R)AN間新增NS1接口，該接口傳遞感知控制信令或感知測量數據；一種部署實現方式中，感知功能也可部署在基站；NS2：感知網元與AMF間可能新增NS2接口，該接口接收來自UE的

52、感知業務需求或者傳遞感知網元與核心網其他網元的信令消息，如與UDM的交互消息；NS3：感知網元與NEF間可能新增NS3接口，該接口傳遞感知網元通過NEF中轉的與業務側AF交互的信令消息，同時將感知結果開放給AF，感知功能與AF的交互也可能不經過NEF；備注：實際部署情況下，NS2和NS3會二選一，即AF通過NS2（NEF）間接向SF或直接向SF（無NEF）發送感知業務請求；或者，AF通過N33（NEF）和NS2（AMF）向SF發送感知業務請求。NS4：感知網元與NWDAF間可能新增NS4接口，通過該接口與NWDAF共同執行智能化分析與預測，生成感知結果。I M T-2 0 2 0(5 G)推

53、進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告20本章節基于第4章的架構描述，對于每種潛在的通感網絡架構定義對應的感知控制面和感知用戶面協議棧。其中，感知控制面協議棧是面向感知控制信令傳輸的協議棧，感知用戶面協議棧是面向感知用戶面數據傳輸的協議棧。5.1 感知業務控制協議棧5.1.1 緊耦合架構的控制面協議棧本章節為緊耦合架構的控制面協議棧，適用于第4.2.1章節所描述的C-U不分離架構，及第4.2.2章節所描述的C-U分離架構。包括RAN與SF/SF-C之間的控制面協議棧，和UE與SF/SF-C之間的控制面協議棧。如圖5.1.1-1所示，緊耦合架構旨在最大化重用現有5G網絡的功能、接口

54、、協議，因此對于SF/SF-C和RAN之間的感知控制面信令，類似SMF（Session Management Function，會話管理網元）與RAN之間的會話管理信令的交互，可以調用AMF的信令傳遞服務，即將感知控制信令封裝成NRSPa-C（NR Sensing Protocol annex for the Control plane，NR感知協議a-控制面）信元，在NS1接口上SF/SF-C通過HTTP/2（Hyper Text Transfer Protocol/2，超文本傳輸協議/2）協議將其發送給AMF，在N2接口上AMF再將其通過NGAP（Next Generation Appli

55、cation Protocol，下一代應用協議）協議發送給RAN。圖5.1.1-1 RAN-SF/SF-C，控制面協議棧-緊耦合架構通感協議棧21I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告圖5.1.1-2 UE-SF/SF-C，控制面協議棧-緊耦合架構如圖5.1.1-2所示，類似RAN-SF/SF-C的控制面協議棧設計邏輯，對于SF/SF-C和UE之間的感知控制面信令，類似會話管理網元SMF與UE之間的會話管理信令的交互，可以調用AMF的信令傳遞服務，即將感知控制信令封裝成NRSP-C（NR Sensing Protocol for the C

56、ontrol plane，NR感知協議-控制面）信元，在NS1接口上SF/SF-C通過HTTP/2協議將其發送給AMF，在N1接口上AMF再將其通過NAS（Non-Access Stratum，非接入層）協議發送給UE。5.1.2 松耦合架構的控制面協議棧本章節為松耦合架構的控制面協議棧，適用于第4.3章節所描述的松耦合架構，包括RAN與SF之間的控制面協議棧，和UE與SF之間的控制面協議棧。如圖5.1.2-1所示，松耦合架構旨在低成本高靈活度地實現網絡感知能力，比如某些情況下可以無需部署AMF、UDM等功能網元，因此對于SF和RAN之間的感知控制面信令，需要設計新的接口和協議，但實際上可以參

57、考RAN與AMF之間N2接口的設計，即NRSPa-C類似NGAP協議作為3GPP定義的獨立協議進行設計，可以直接承載在IP（Internet Protocol，互聯網協議）上，也可以承載在SCTP（Stream Control Transport Protocol，流控制傳輸協議）或UDP（User Datagram Protocol，用戶數據報協議）之上。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告22圖5.1.2-2 UE-SF，控制面協議棧-松耦合架構如圖5.1.2-2所示，UE與SF之間的控制面協議棧與緊耦合架構中UE與SF之間的控制面協

58、議棧相同。5.2 感知測量數據上報協議棧5.2.1 緊耦合架構的用戶面協議棧本章節為感知測量數據上報的用戶面協議棧，適用于第4.2.1章節所描述的C-U不分離架構，及第圖5.1.2-1 RAN-SF，控制面協議棧-松耦合架構23I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告如圖5.2.1-2所示，類似圖5.2.1-1邏輯，不同之處在于RAN與SF之間感知測量數據傳輸需要經過UPF，即重用RAN與UPF之間的N3接口和GTP-U協議，UPF再將感知測量數據轉發給SF。即NRSPa-U作為3GPP定義的獨立協議進行設計，在N3接口上RAN通過GTP-U

59、協議將其發送給UPF，在NS7接口上UPF再將其通過感知路由協議發送給SF。4.2.2章節所描述的C-U分離架構。包括RAN與SF/SF-U之間的用戶面協議棧，和UE與SF/SF-U之間的用戶面協議棧。其中RAN與SF/SF-U之間的用戶面協議棧包括直接IP路由方式的協議棧選項a，及通過UPF轉發方式的協議棧選項b，或者還可以通過5.1.1中的RAN-SF控制面協議棧來傳輸。如圖5.2.1-1所示，如果RAN探測得到的感知測量數據主要是針對區域或單個物體而與UE無關，因此RAN上報給SF的感知測量數據可以承載在節點級數據通道中，因此可以設計新的接口和協議，當然也可以參考RAN與UPF之間的N3

60、接口而重用GTP-U（GPRS Tunnelling Protocol for the User plane，GPRS用戶面隧道協議）協議。如果RAN探測得到的感知測量數據與UE關聯，則可以重用UE粒度的數據傳輸通道，在RAN與SF之間采用GTP-U協議。即NRSPa-U（NR Sensing Protocol annex for the User plane，NR感知協議a-用戶面）作為3GPP定義的獨立協議進行設計，可以直接承載在IP協議上，也可以承載在UDP或GTP-U之上。圖5.2.1-1 RAN-SF/SF-U，用戶面協議棧選項aI M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-A

61、dvanced通感融合網絡架構研究報告24如圖5.2.1-3所示，UE作為感知設備探測獲取到感知測量數據，如果感知需求方是UE并在本地計算使用，則無需上報給網絡側，否則需要將感知測量數據上報給SF。類似于近距離通信ProSe中UE與ProSe配置網元之間建立的用戶面連接，UE可以根據SF的IP地址建立兩者之間的連接，并且通過UE的PDU會話進行承載。即NRSP-U（NR Sensing Protocol for the User plane，NR感知協議-用戶面）作為3GPP定義的獨立協議進行設計，可以直接承載在現有的PDU會話之上。圖5.2.1-2 RAN-SF/SF-U，用戶面協議棧選項b

62、圖5.2.1-3 UE-SF/SF-U，用戶面協議棧25I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告5.2.2 松耦合架構的用戶面協議棧本章節為松耦合架構的控制面協議棧，適用于第4.3章節所描述的松耦合架構，包括RAN與SF之間的用戶面協議棧，和UE與SF之間的用戶面協議棧。如圖5.2.2-1所示，如果RAN探測得到的感知測量數據主要是針對區域或單個物體而與UE無關，因此RAN上報給SF的感知測量數據可以承載在節點級數據通道中，因此可以設計新的接口和協議，當然也可以參考RAN與UPF之間的N3接口而重用GTP-U協議。即NRSPa-U作為3GPP

63、定義的獨立協議進行設計，可以直接承載在IP協議上，也可以承載在UDP或GTP-U之上。如圖5.2.2-2所示，UE與SF之間的用戶面協議棧與緊耦合架構中UE與SF之間的用戶面協議棧相同。圖5.2.2-1 RAN-SF，用戶面協議棧圖5.2.2-2 UE-SF，用戶面協議棧I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告26本章節描述了為了實現端到端通感服務所需要引入的通感基本功能，這些基本功能可以實現在第4章中的感知功能模塊中，也可以通過增強其它功能模塊實現。6.1 感知授權在感知業務請求方（如外部AF/UE/內部網元）向網絡請求感知業務時，網絡需要

64、基于授權信息來判斷是否允許其使用網絡的感知能力進行所請求的感知業務。從感知業務應用主體角度，該授權可以針對具體應用、業務類型、用戶等進行授權檢查；從感知業務自身屬性角度，該授權可以針對感知QoS、地理區域、時間/時刻要求等進行授權檢查。此外，感知授權還需考慮安全隱私，無線感知可能會涉及到一些敏感的個人信息或非公共區域環境信息，所以網絡一方面需要對業務請求方進行感知授權，另一方面需要從感知目標（如車）或區域（如政府大樓）擁有方獲取被感知的授權。授權信息可以存儲在UDM/UDR中，AMF基于從UDM/UDR獲取的該授權信息對UE/內部網元進行授權檢查，而NEF基于從UDM/UDR獲取的該授權信息對

65、AF進行授權檢查。6.2 感知能力交互5G網絡中并不是所有設備都升級支持了感知功能，例如只有一部分UE/RAN/AMF支持了感知功能而可以與SF進行交互；此外，每個網元都規劃了各自的服務區域。因此，為了成功執行感知業務請求，支持感知功能的設備需要將其感知能力通知給其它網元或注冊到NRF，從而使得網元之間可以查詢并選擇到具有相應感知能力的網元，例如，NEF通過NRF選擇SF，AMF通過NRF選擇SF，AMF/SF選擇基站/UE。（1）網元感知能力注冊通常情況下，網絡將為各網元配置相應的能力信息，網元可以將其支持的能力信息注冊到NRF，以便于其它網元進行網元選擇和網元服務發現。類似地，感知能力（例

66、如：服務范圍，支持的感知精度）作為一種新的網絡能力也需要進行NRF注冊：AMF獲取感知能力并將其注冊到NRF，用于SF/NEF選擇合適的AMF；SF注冊其感知能力到NRF，用于NEF/AMF選擇合適的SF。通感基本功能27I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告圖6.2-1 感知能力注冊圖6.2-2 網元選擇方式1：AF觸發NEF選擇SF，以及SF選擇AMF對于AMF而言，AMF還可以基于RAN感知能力生成其感知能力：即AMF基于多個RAN感知能力得到其感知能力，然后將其感知能力注冊到NRF，用于SF/NEF選擇合適的AMF。（2）網元選擇對

67、應于第7章中的端到端流程，會涉及到不同的網元選擇方式。如圖6.2-2所示，網元選擇方式1為AF觸發感知需求的場景，在NEF收到AF的感知需求之后直接選擇SF，再由SF選擇AMF。方式1比較適用于無需UE參與的感知，以及AF不指定參與感知的UE的場景。如圖6.2-3所示，網元選擇方式2為AF觸發感知需求的場景，在NEF收到AF的感知需求之后先選擇AMF，再由AMF選擇SF。方式2可以支持無需UE參與的感知，以及AF不指定參與感知的UE的場景；但尤其適用于AF指定參與感知的UE的場景，因為AMF必然是參與感知的UE的服務AMF，例如感知車輛周邊環境信息，此時參與感知的UE可以是車輛本身，則NEF可

68、以直接通過UDM查詢獲取UE的服務AMF，而無需通過NRF選擇AMF。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告28如圖6.2-4所示，網元選擇方式3為UE觸發感知需求的場景，在AMF收到UE的感知需求之后直接選擇SF。方式1適用于UE作為感知需求方直接向網絡請求感知業務的場景。6.3 感知方式選擇如3.5章節所述，存在6種基本的感知方式，包括基站自發自收、基站A發B收、UE發基站收、UE自發自收、UE-A發UE-B收、基站發UE收。此外，在實際的感知過程中，還可以根據不同的感知場景、感知環境、感知業務需求等采用上述6種感知方式的組合進行感知。

69、SF作為集中控制節點，根據感知業務需求確定合適的感知方式以及感知設備的收發角色。圖6.3-1中感知設備1/2可以分別是基站或者終端設備：圖6.2-3 網元選擇方式2：AF觸發NEF選擇AMF，以及AMF選擇SF圖6.2-4 網元選擇方式3：UE觸發AMF選擇SF29I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告（1）SF控制/選擇感知方式：輸入：感知業務信息、AF期望感知方式、感知結果信息（SF歷史感知統計信息）、RAN能力信息/資源信息、UE能力信息。輸出1/2：感知方式、感知設備1/2的收發角色、感知周期、感知時間信息、感知精度信息等。（2）主

70、感知設備（如感知設備1）控制/選擇感知方式：輸入（即輸出1）：感知方式、感知周期、感知時間信息、感知精度信息等。輸出3：感知設備1/2的收發角色、感知周期、感知時間信息、感知資源信息等。6.4 感知控制當SF接收來自UE或通過NEF接收來自AF的感知請求后，需要根據感知請求中攜帶的業務要求，生成對感知設備（RAN或UE）的感知控制命令以獲取相應的感知測量數據；當感知業務需求發生改變時，支持更新或結束感知流程。圖6.4-1 感知控制示意圖圖6.3-1 感知方式選擇I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告30業務要求可以分為多種等級，主要包括以下

71、參數：感知業務類型、感知目標的距離/速度/角度的分辨率和精度、刷新率、目標檢測率、目標虛警率、感知區域、檢測速度區間、持續時長、反饋周期、時延等。感知控制功能將基于感知業務要求、網絡感知能力、網絡拓撲、感知業務策略等生成感知控制參數，主要包括以下參數：距離/速度/角度分辨率和精度、幀率、持續時長、感知測量數據上報周期、更新或結束流程指令等。6.5 感知測量數據處理基站根據感知需求獲取感知測量數據后，上報給SF進行處理，SF據此生成最終的感知結果，可以包括單站感知、多站不協同感知、多站協同感知幾種情況?？紤]到上報數據量大小，感知測量數據可以是點云信息。單站感知：-數據源來自單站：基于單站輸入的感

72、知測量數據生成感知結果。-數據處理：每個所請求感知業務的感知測量數據獨立上報和處理。多站不協同感知：-數據源來自多站：基于多站輸入的感知測量數據生成感知結果，但各站感知測量數據不重疊無關聯。-數據處理：感知測量數據不做協同處理，SF依據所請求的感知業務，處理感知測量數據，為感圖6.5-1 感知測量數據處理 31I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告7.1 5GC緊耦合流程7.1.1 AF觸發感知該流程可以由AF應用或內部網元觸發感知請求。AF通過NEF或內部網元將感知請求直接發送給SF節點或者通過AMF發送給SF節點，進而實現SF根據感知請

73、求控制基站或UE執行感知測量的功能，以及根據基站或UE上報的感知測量數據進行計算并將感知結果開放給AF的功能或返回到內部網元。知業務提取對應的感知結果。多站協同感知：-數據源來自多站：基于多站輸入的感知測量數據生成感知結果，并且多站感知測量數據是為同一區域或為同一個感知業務所探測的數據。-數據處理：可以對多站感知測量數據進行融合協同處理，以期提升感知性能。感知測量數據的處理方法，即對感知結果的提取，將依據感知業務請求，由感知控制功能進行指示。類似地，SF也可以對來自一個或多個UE的感知測量數據進行上述處理，還可以聯合UE和基站的感知測量數據進行上述處理。6.6 感知結果開放在收到來自感知業務請

74、求方（如外部AF/UE/內部網元）的感知請求后，感知網元控制感知設備執行感知操作并獲取感知測量數據，并對感知測量數據進行處理生成感知結果，最后通過NEF將其開放給感知業務請求方。同時運營商執行感知計費，可以從不同維度進行計費考量，如基于感知精度、感知時延、感知準確率、感知時長、感知流量、感知等級、感知服務調用次數等。通感基本流程I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告321.感知應用AF向NEF發送融合感知業務請求信息，攜帶業務類型（如動態地圖，車速檢測，車輛跟蹤，緊急事件通知，車輛稽核），業務要求（感知分辨率，感知精度，幀率，持續時長，目標

75、區域信息，時延，感知目標信息（如車輛類型，車輛標識，位置信息），指定感知節點信息（如UE信息）等。2.NEF對AF的業務感知請求進行授權檢查，授權信息可本地保存在NEF或UDM中，NEF可以向UDM請求授權驗證。NEF從UDM獲取隱私檢查信息，執行隱私檢查。例如，如果UE不允許某類業務獲得與自身相關的感知測量數據或感知結果，則NEF拒絕感知請求。NEF根據感知請求的參數，路由感知請求。從UE用戶的角度看，感知測量數據或感知結果包括了UE周圍的環境信息，這是比較隱私的一類數據。借鑒LCS（Location Service，定位服務）中定位隱私檢查思路，即如果一個應用希望獲得UE周邊的感知測量數據

76、或感知結果，網絡需要先確認該UE的用戶是否允許該應用獲取上述數據。對于SF和LMF合設的架構，需要在NEF和AMF之間引入GMLC，NEF將來自AF的感知請求發送給GMLC并由GMLC與UDM執行上述授權檢查，并由GMLC將結果反饋給AMF。3.NEF授權通過后，在一種方式中，NEF選擇合適的AMF，并向AMF發送感知業務請求消息，即圖7.1.1-1 AF觸發感知流程33I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告執行步驟3-5。當內部網元觸發時，由內部網元選擇合適的AMF，并向AMF發送感知業務請求消息。如果是面向區域的感知，NEF依據AF請求

77、中的區域信息選擇服務該區域的AMF。如果是面向目標的感知，NEF依據AF請求中的目標位置信息選擇服務該區域的AMF；如果目標本身擁有UE通信模塊而具備UE能力，例如車輛，則可以認為面向目標感知是對UE周邊進行感知，此時可以選擇該UE的服務AMF作為AMF，且NEF通過查詢UDM獲得服務該UE的AMF信息。在另一種方式中，NEF可以先選擇SF，再由SF選擇AMF。當內部網元觸發時，由內部網元選擇SF，再由SF選擇AMF。如果是面向區域的感知，NEF依據AF請求中的區域信息選擇服務該區域的SF。如果是面向目標感知，NEF依據AF請求中的目標位置信息選擇服務該區域的SF；如果目標本身擁有UE通信模塊

78、而具備UE能力，例如車輛，則可以認為面向目標感知是對UE周邊進行感知，此時可以選擇該UE的服務SF作為SF，且NEF通過查詢UDM獲得服務該UE的AMF ID，再根據AMF ID選擇合適的SF。4.對于SF和LMF合設的架構，由GMLC執行上述操作，即GMLC在授權通過后選擇合適的AMF，并向AMF發送感知業務請求消息。對于區域感知場景，GMLC還可以不經過AMF而直接選擇LMF，并向LMF發送感知請求，因此GMLC需要支持LMF選擇功能。AMF根據目標區域信息或目標位置信息選擇合適的SF。其中，SF可以將自己的服務區域注冊至NRF，進而AMF可以通過查詢NRF來選擇SF。5.AMF將感知請求

79、發送給SF。6.如果SF根據感知請求選擇使用基于RAN感知方式，則執行6a(參見7.3.1)；如果SF根據感知請求選擇使用UE輔助感知方式，則執行6b(參見7.3.2)；如果SF根據感知請求選擇使用基于UE感知方式，則執行6c(參見7.3.3)。如果基站和終端能夠執行感知操作，則向SF返回感知響應，攜帶成功指示，否則攜帶失敗指示。感知網元進而向請求業務的第三方應用返回感知響應。7.SF根據基站反饋的感知測量數據進行感知計算，并得到最終感知結果。8.SF將感知結果返回給AMF。對于區域感知場景，SF可以通過AMF和NEF返回給AF，或者直接將感知結果通過NEF返回給AF。對于SF和LMF合設的架

80、構，AMF將感知結果通過GMLC和NEF返回給AF。9.AMF將感知結果通過NEF返回給AF。對于SF和LMF合設的架構，AMF將感知結果通過GMLC和NEF返回給AF。當內部網元觸發時，AMF將感知結果發送給內部網元。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告341.UE向AMF發起感知請求，攜帶業務類型（如動態地圖，車速檢測，車輛跟蹤，緊急事件通知），業務要求（感知分辨率，感知精度，幀率，持續時長，目標區域信息，時延，感知目標信息（如車輛類型，車輛標識，位置信息），指定感知節點信息（如UE信息）等。2.AMF根據目標區域信息或目標UE位置信

81、息選擇合適的SF。其中，SF可以將自己的服務區域注冊至NRF，進而AMF可以通過查詢NRF來選擇SF。當LMF與SF合設時，AMF選擇LMF（SF），并向LMF（SF）發送感知請求。3.AMF將感知請求發送給SF。注 1：圖中請求感知業務的UE與執行感知業務的UE可能相同或不同7.1.2 UE觸發感知該流程由UE觸發感知請求，AMF將感知請求直接發送給SF節點，進而實現SF根據感知請求控制基站或UE執行感知測量的功能，以及根據基站或UE上報的感知測量數據進行計算并將感知結果返回給的UE功能。圖7.1.2-1 UE觸發感知流程35I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advance

82、d通感融合網絡架構研究報告圖7.2.1-1 AF觸發感知流程4.如果SF根據感知請求選擇使用基于RAN感知方式，則執行4a(參見7.3.1)；如果SF根據感知請求選擇使用UE輔助感知方式，則執行4b(參見7.3.2)；如果SF根據感知請求選擇使用基于UE感知方式，則執行4c(參見7.3.3)。如果基站和終端能夠執行感知操作，則向SF返回感知響應，攜帶成功指示，否則攜帶失敗指示。感知網元進而向請求業務的UE返回感知響應。對于SF和LMF合設的架構，LMF（SF）從RAN節點獲取測量數據可重用NRPPa過程，從UE獲取測量數據可重用LPP過程。相關的消息可通過控制面傳輸，也可通過用戶面傳輸。5.S

83、F根據基站反饋的感知測量數據進行感知計算，并得到最終感知結果。6.SF將感知結果返回給AMF。7.AMF將感知結果返回給UE。7.2 5GC松耦合流程7.2.1 AF觸發感知該流程由AF應用或內部網元觸發感知請求，NEF將感知請求直接發送給SF節點或內部網元將感知請求通過AMF發送給SF節點，進而實現SF根據感知請求控制基站執行感知測量的功能，以及根據基站上報的感知測量數據進行計算并將感知結果開放給AF的功能或返回到內部網元。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告36圖7.2.2-1 UE觸發感知流程1.感知應用AF向NEF發送融合感知業務

84、請求信息，攜帶業務類型，業務要求（如動態地圖，車速檢測，車輛跟蹤，緊急事件通知），業務要求（感知分辨率，感知精度，幀 率，持續時長，目標區域信息，時延，感知目標信息（如車輛類型，車輛標識，位置信息等），指定感知節點信息（如UE信息）等。2.NEF對AF的業務感知請求進行授權檢查。授權通過后，NEF根據目標區域信息或目標物體位置信息選擇合適的SF。當內部網元觸發時，由AMF根據從內部網元接收的目標區域信息或目標物體位置信息選擇合適的SF。3.如果SF根據感知請求選擇使用基于RAN感知方式，則執行3a(參見7.3.1)；如果SF根據感知請求選擇使用UE輔助感知方式，則執行3b(參見7.3.2)；如

85、果SF根據感知請求選擇使用基于UE感知方式，則執行3c(參見7.3.3)。如果基站和終端能夠執行感知操作，則向SF返回感知響應，攜帶成功指示，否則攜帶失敗指示。感知網元進而向請求業務的第三方應用返回感知響應。4.SF根據基站反饋的感知測量數據進行感知計算，并得到最終感知結果。5.SF將感知結果通過NEF返回給AF。當內部網元觸發時，SF將感知結果通過AMF發送給內部網元。7.2.2 UE觸發感知該流程由UE觸發感知請求，UE經由AMF將感知請求發送給SF節點，進而實現SF根據感知請求控制基站執行感知測量的功能，以及根據基站上報的感知測量數據進行計算并將感知結果返回給的UE功能。37I M T-

86、2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告圖7.3.1-1 基于RAN感知子流程1.UE向AMF發起感知請求，攜帶業務類型（如動態地圖，車速檢測，車輛跟蹤，緊急事件通知），業務要求（感知分辨率，感知精度，幀率，持續時長，目標區域信息，感知目標信息（如車輛類型，車輛標識，位置信息），指定感知節點信息（如UE信息）等。2.AMF根據目標區域信息或目標物體位置信息選擇合適的SF。其中，SF可以將自己的服務區域注冊至NRF，進而AMF可以通過查詢NRF來選擇SF。3.AMF將感知請求發送給SF。4.如果SF根據感知請求選擇使用基于RAN感知方式，則執行4a(參見7

87、.3.1)；如果SF根據感知請求選擇使用UE輔助感知方式，則執行4b(參見7.3.2)；如果SF根據感知請求選擇使用基于UE感知方式，則執行4c(參見7.3.3)。如果基站能夠執行感知操作，則向SF返回感知響應，攜帶成功指示，否則攜帶失敗指示。感知網元進而向請求業務的UE返回感知響應。5.SF根據基站反饋的感知測量數據進行感知計算，并得到最終感知結果。6.SF將感知結果返回給AMF。7.AMF將感知結果返回給UE。7.3 通用子流程7.3.1 基于RAN感知感知模式為基站自發自收、或基站A發B收時，SF向RAN發送感知控制請求以控制RAN發起感知測量數據的探測和獲取。I M T-2 0 2 0

88、(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告381.SF根據目標區域信息/目標物體位置信息選擇合適的RAN和UE，并向RAN和UE發送感知控制請求，以控制RAN和UE執行感知探測；同時攜帶SF-U的IP及端口號，用于從RAN或UE接收感知測量數據。對于松耦合架構，SF可以直接發給基站，不需要通過AMF。對于SF和LMF合設的架構，LMF從RAN節點或從UE獲取相關的感知測量數據，并根據感知測量1.SF根據目標區域信息/目標物體位置信息選擇合適的RAN，并向RAN發送感知控制請求，以控制RAN執行感知探測；同時攜帶SF-U的IP及端口號，用于接收感知測量數據。對于松耦合架構

89、，SF可以直接發給基站，不需要通過AMF。2.RAN進行感知測量數據的探測，獲取感知測量數據。3.RAN將感知測量數據上報給SF-U。對于緊耦合架構，基站可以通過AMF或UPF發給SF；對于松耦合架構，基站可以直接發給SF，不需要通過AMF或UPF。4.SF-U向SF-C報告其接收到了感知測量數據。對于SF和LMF合設的架構，由LMF（SF）獲取測量數據并計算獲取感知結果。LMF（SF）從RAN節點獲取感知測量數據可重用NRPPa過程，相關的消息（例如感知測量數據）可通過控制面傳輸，也可通過用戶面傳輸。7.3.2 UE輔助感知感知模式為UE發基站收、或基站發UE收時，SF向RAN和UE發送感知

90、控制請求以控制RAN和UE發起感知測量數據的探測和獲取。圖7.3.2-1 UE輔助感知子流程39I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告1.SF根據目標區域信息/目標物體位置信息選擇合適的UE，并向UE發送感知控制請求，以控制UE執行感知探測；同時攜帶SF-U的IP及端口號，用于從UE接收感知測量數據。對于SF和LMF合設的架構，LMF從UE獲取相關的感知測量數據，并根據感知測量數據計算獲取感知結果。LMF從UE獲取測量數據可重用LPP過程。相關的消息可通過控制面傳輸，也可通過用戶面傳輸。2.UE進行感知測量數據的探測，獲取感知測量數據。3.

91、UE將感知測量數據上報給SF-U。圖7.3.3-1 基于UE感知子流程數據計算獲取感知結果。LMF從RAN節點獲取測量數據可重用NRPPa過程，從UE獲取測量數據可重用LPP過程。相關的消息可通過控制面傳輸，也可通過用戶面傳輸。2.RAN和UE進行感知測量數據的探測，獲取感知測量數據。其中RAN可以與UE交互以收集一些基本信息，包括感知能力信息、感知資源需求信息、分配的感知資源信息等。3.RAN或UE將感知測量數據上報給SF-U。對于緊耦合架構，基站可以通過AMF或UPF發給SF；對于松耦合架構，基站可以直接發給SF，不需要通過AMF或UPF。4.SF-U向SF-C報告其接收到了感知測量數據。

92、7.3.3 基于UE感知感知模式可以是UE自發自收、或UE-A發UE-B收時，SF根據請求信息向UE發送感知控制請求以控制UE發起感知測量數據的探測和獲取。I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告401.UE和/或基站執行感知探測獲取感知測量數據，通過以下多種方式開放給AF：1a、用戶面方式：UE得到的感知測量數據通過PDU會話發送到AF；或者，通過用戶面先發送到SF后再通過NEF開放給AF?；镜玫降母兄獪y量數據通過用戶面先發送到SF后再通過NEF開放給AF。1b、控制面方式：UE得到的感知測量數據通過RAN和AMF發送到SF，或通過RAN

93、直接發送到SF，然后通過NEF開放給AF?；镜玫降母兄獪y量數據通過AMF發送到SF，或直接發送到SF，然后通過NEF開放給AF。2.UE啟動測量，收集周圍基站的信息，生成測量報告并發送給源基站。4.SF-U向SF-C報告其接收到了感知測量數據。7.4 感知業務連續性流程UE和/或基站需要其得到的感知測量數據通過核心網開放給感知服務器（AF）。當感知目標發生移動時，或當感知設備發生移動時，或當感知設備發生改變時，需要保證感知業務的連續性。對于UE生成感知測量數據的情況，可通過傳統用戶面發送到AF，也可以先上報給SF再通過SF開放給AF；對于基站生成感知測量數據的情況，需要先上報給SF并通過SF

94、開放給AF。圖7.4-1 感知業務連續性流程41I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告無線信號天然具備通信和感知的能力，可對區域環境、目標物體、事物狀態等進行探測而獲得相應的感知結果，包括測距、測角、測速、成像、辨別、定位、追蹤等功能，從而實現對物理世界的感知探索。作為5G-A的一個重要的演進方向，通信感知融合是可以為智慧交通、智慧低空、智慧生活、智慧網絡等典型應用構建基礎能力并將發揮關鍵作用。本研究報告系統性的提出了面向 5G-A的通感網絡，給出了無線感知的定義、典型感知場景下的關鍵問題、基于關鍵問題設計的網絡架構、接口協議、端到端業務流

95、程，實現了5G-A無線網絡融合感知能力，為下一階段的通感融合標準化、設備接口規范要求研究等提供重要研究基礎。目前，5G-A主要基于當前5G網絡系統疊加感知能力，通過劃分專用感知資源、增強現有通信信號、增加感知控制和計算網元、擴展現有網絡接口協議來實現網絡感知能力，可以服務于基礎的感知3.源基站根據收到的UE測量報告，選擇一個合適的基站作為目標基站，并將感知探測相關的參數發送給目標基站。4.存在三種業務連續性保證方式：4a，如果UE采用傳統用戶面傳輸感知測量數據，則利用當前基于Xn或N2的切換流程，將用戶面路徑切換到目標基站。UE可以通過目標基站發送感知數據到AF/AS。如果UE或基站采用用戶面

96、傳輸感知測量數據到SF，則利用當前基于Xn或N2的切換流程，將用戶面路徑切換到目標基站。UE可以通過目標基站或目標基站先發送感知測量數據到SF，SF再通過NEF開放給AF。4b，如果當前UE或基站采用控制面傳輸感知數據，則通過切換N2連接，來更新UE或基站與SF之間的控制面路徑，SF再通過NEF開放給AF。對于基站生成感知測量數據的情況，如果感知目標從RAN1移動到RAN2，此時不涉及UE切換而是涉及感知業務從RAN1切換到RAN2，SF可以基于RAN1和RAN2的感知測量數據獲取感知目標的連續感知測量數據。5.UE和/或新基站執行通過更新后的數據傳輸路徑將感知測量數據發送給AF?？偨Y與展望I

97、 M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告42應用。未來階段可以考慮在新波形、新頻段（如太赫茲頻段）、新網絡架構上系統性地對網絡感知和通信能力進行全新設計，做到更深度無縫的融合，具備物理-數字空間感知、通信感知計算融合、智能化感知交互和協同、廣義多維感知協作等特性，以服務于未來更多樣更復雜更高精的通信感知場景。從網絡架構角度，未來網絡需要滿足極低時延、極高可靠、極高精度、極高分辨率、超大帶寬、海量接入等方面的通信感知需求，因此需要對網絡架構進行方位的升級，或者設計新的通感架構和接口協議。該網絡內的各網元設備可以通過通信、感知、計算、AI等軟硬件資

98、源和邏輯處理能力，進行感知測量數據的共享、按需傳輸、協同處理，從而實現終端基站融合、多維傳感融合、通信感知融合、通信計算融合、物體感知和網絡狀態感知的融合，打造一個通感算智能化無線網絡。IMT-2020(5G)推進組通信感知融合任務組愿攜手通信感知產業相關企業與組織、垂直行業、科研機構與高校等加強合作，一起推動通感融合網絡架構的技術研究及標準化，加快構建5G-A網絡基礎感知能力，推進通感融合應用產業化進程。附錄9.1 術語定義43I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告9.2 縮略詞表I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告44續表45I M T-2 0 2 0(5 G)推 進 組5G-Advanced通感融合網絡架構研究報告單位全稱(排名不分先后)中國移動通信有限公司研究院中國聯合網絡通信集團有限公司中國電信集團有限公司中國信息通信研究院華為技術有限公司中興通訊股份有限公司中信科移動通信技術股份有限公司維沃移動通信有限公司OPPO廣東移動通信有限公司小米科技有限責任公司聯想集團電子科技大學主要貢獻單位