中國聯通：5G-A通感算融合技術白皮書（2022）（42頁）.pdf

1、中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書V3.0中國聯通2022 年 5 月版權所有 中國聯通研究院 20221目錄1 引言 . 12 無線通信發展歷程 . 43 感知技術發展歷程 . 74 通感算融合的必要性 . 95 通感算融合的可行性 . 115.1 通信與感知頻譜的趨同化 . 115.2 關鍵技術發展的普適化 .126 5G-A 通感算融合的理念 . 147 5G-A 通感算融合關鍵技術 . 167.1 大規模天線與智能化天線陣列 .167.2 面向通感融合的全雙工技術 .177.3 基于人工智能及算力網絡的通感融合技術 .188 5G-A 通感算融合系統及架構 . 208.1 5G-

2、A 通感算融合架構 . 208.2 5G-A 通感算融合設備形態研究 . 229 5G-A 通感算融合關鍵指標 . 2410 5G-A 通感算融合的典型應用場景及評價要點 . 2910.1 無人機監管場景 . 2910.2 智能交通監控場景 .31版權所有 中國聯通研究院 2022210.3 高鐵周邊環境感知場景 .3211 總結與展望 . 34中英文對照及縮略語 . 35參考文獻 . 37版權所有 中國聯通研究院 2022版權聲明版權聲明本白皮書版權由中國聯通研究院擁有，并受法律保護。轉載、編摘或利用其他方式使用本白皮書文字或者觀點的，應注明來源。作者作者中國聯通中國聯通楊艷、李福昌、張忠皓

3、、魏進武、李紅五、馬紅兵中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202211 1引言引言通信與感知融合/一體化簡稱通感融合/通感一體化，是采用同一套設備、一張網絡實現通信和感知兩種業務，從而實現通信網絡任務外延化及感知業務普遍化。因此，通信和感知融合是在 5G-A 階段比較有代表性的新技術，具有較為廣泛的應用空間?，F在通常來說，通信網絡的部署范圍較為廣泛，感知業務更容易部署在通信網絡上，因此基于通信網的通感融合網絡及相關研究是當前的較為主流的研究方向。通感融合后,一方面，通信網絡可以承載感知的業務，從而替代通信網和感知網兩套設備同時存在的造成資源浪費的情況，

4、另一方面，感知與通感高度融合，可以打破現在通信和感知之間信息無法互通的壁壘，通信可以依托感知的需求，提升自身的能力。同時，算力和智能化作為現在網絡的一個必要因素，也需要在通感融合的研究中體現。通信-感知-算力融合 （通感算融合） /通信-感知-算力一體化(通感算一體化)的技術的研究已經成為一個較為重要的研究課題。 國內標準化組織對通感融合分 5G-A 和 6G 階段分別成立了 IMT2020 通感組和 IMT2030 通感組， 開展了 5G-A和 6G 通感融合的需求、技術、架構等方面研究。2021 年 5月 IMT2030（6G）推進組發布的6G 總體愿景及潛在關鍵技中國聯通 5G-A 通感

5、算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 20222術白皮書中預測，通信感知融合技術是 5.5G/6G 潛在關鍵技術之一。2021 年 7 月，IMT-2020（5G）推進組成立了通感融合任務組，以通信產業融合為契機，以 5G-A 為技術實施的第一場景，開展面向 5G-A 的場景、技術、試驗和標準，2021 年 9 月 IMT2030（6G）推進組發布通信感知一體化技術研究報告，系統的闡述后 5G 時代的通感融合需求、場景、關鍵技術等。在國際標準研究中，2021 年在 3GPP SA2 工作組，華為、小米、 聯通等公司正在積極推進R18/R19融合通信感知 （HCS，Harmoniz

6、ed Communication and Sensing）的網絡架構及感知業務（SS，Sensing Service）研究。2022 年 3GPP 已經在 SA1 初步完成首個通感融合立項。從目前的研究和產業發展分析，通感算融合在應用場景、應用業務等方面的研究必要性方面還存在較大的研究空間，同時在通感算融合的可行性方面也需要進行更為深入的研究，此外，通感算融合系統或者網絡需要在 5G 階段的建設目標和理念也不是很清晰，因此在 2021 年，聯通就提出了通感算融合的需求，積極參加各種通感融合的標準組織，擔任 IMT2020 通感工作組副組長， 參加首個全球通感融合實驗，推動通感融合在國家標準化組

7、織立項，在業界提出推進建議，并嘗試在北京冬奧會開展通感融合應用。2021 年 5 月，聯通召開 5G-Advanced 技術聯合創新發中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 20223布會，發表了推動新技術升級，布局新產業賽道，構建新發展格局的倡議，與華為共同發布了包含“智構新視界、智享大上行、智慧超感知”三大賽道的智慧系列 5G-Advanced技術創新合作計劃，首次提出感知作為通信行業發展的新發力點。2021 年底聯通合作伙伴大會上， 聯通和華為等合作伙伴聯合發布了業內首個智慧超感知產業聯合推進倡議提出了 “智慧超感知”作為 5G-Advanced 提出

8、的全新方向，將帶來更多應用場景可能，賦能智慧交通、自動駕駛、無人機管理等領域，并邀產業各方共同探索“智慧超感知”的應用場景、共同加速“智慧超感知”的產業構建，引領 5G 產業下一個制高點。本白皮書旨在通過回顧了通信和感知的發展歷程，然后通過從通信、感知和算力融合的必然性、可行性、通感融合的理念、關鍵技術、網絡架構和網絡性能評價體系進行了全面的分析。同時本白皮書也對 5G-A 階段的通信和感知融合的典型應用場景進行了遴選，并給出了建議的評價指標，為后續通感融合建設提供了依據。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202242 2無線通信發展歷程無線通信發展歷

9、程隨著科學技術的發展和人們對于通信質量要求的不斷提高，移動通信經歷了迅猛的發展。移動通信技術從最初的模擬發展為數字，從語音發展為數據，從窄帶發展為寬帶，從單工發展為全雙工，移動通信經歷了三十多年的爆發式增長，目前已經滲透到了人們生活的各個領域，并成為推動社會發展的重要動力之一?；仡櫿麄€移動通信發展歷程，可以將每一代移動通信系統根據其標準要求、主要技術、應用業務及指標來定義。移動互聯網主要面向以人為主題的通信，技術的演進依賴于用戶的需求并向更好的用戶體驗發展。對比可見，移動通信向著更快的傳輸速度、更低的時延即海量數據連接的方向持續演進。面對多樣化場景和差異化性能需求，以多樣化的技術如新型多址技術

10、、大規模天線陣列、超密集組網、全頻譜接入、新型網絡架構等方向提供針對性的解決方案。通信技術在發展的同時，也開始逐步開展了初步的感知業務的探索，如在 3G 階段就提出了基于基站位置的初步定位，在 4G 階段進一步提高了定位的算法并開始探討定位架構的標準化，而在 5G 階段正式提出了高精度定位及通感融合業務。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 20225表 2- 1 移動通信演進技術對比移動通信技術標準要求主要技術業務通感融合業務1G1G沒有明確的技術要求模擬通信技術AMPS、TACS語音2G2G沒有明確的技術要求數字通信技術GSM、CDMA語音、短信數據傳

11、輸(9.614.4kbit/s)3G3GIMT2000 標準要求WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA語音、 社交應用數據傳輸(2Mbps50Mbps)初步定位4G4GIMT-Advanced標準要求LTEFDD/TDD語音、在線、互動、游戲數據傳輸（100Mbps 至1Gbps）面向標準化的定位技術5G5GIMT-2020 標NR語音、 虛擬現通感算融合中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 20226準要求實、 超低時延數據傳輸(10Gbps)中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202273 3感知技術發展

12、歷程感知技術發展歷程從感知業務的發展分析， 主要將已有的感知業務可以分為雷達、無接觸無線感知和有接觸感知技術。其中雷達主要使用在軍工和航空等特殊行業，無接觸無線感知和有接觸感知技術多用于民用行業，如在氣象、零件監測、傳統醫療等行業應用的較為廣泛。1）在軍用領域，主要的技術為雷達技術，雷達技術目前已經發展到微波成像雷達 （合成孔徑或逆合成孔徑） ，這種技術是一種可提供目標二維或三維信息且能夠實現遠程探測的工具，相比于光學手段，具有全天時、全天候特點，在預警、監視以及遙感等領域發揮著重要和獨特作用13。而目前雷達的精度要求不斷提升，依據雷達理論，雷達分辨的增大依賴于發射信號帶寬的增大，而現有的帶寬

13、無法滿足該項要求。從現在的雷達發展情況來看，雷達需要具備數據傳輸的需求已經在學術界和產業界開展，如衛星回傳與雷達的結合也是未來的發展方向。2）在民用方面，包含無接觸無線感知和接觸感知技術。無接觸感知技術是指通過使用智能算法分析海量數據，使得軟件可以自動從通信數據中學習到信號變化模式或特征，從而可以感知引起信號變化的周圍環境或目標中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 20228行為活動的技術12，但是并未對無線空口技術進行改造因此感知的精度等都有待進一步提高，其中 Zimu Zhou，Alex X. Liu，張大慶等分別用商用 Wi-Fi 信號實現了細粒度的

14、唇語識別，擊鍵檢測，呼吸檢測。除了目標行為感知之外， 西北大學王舉等首次嘗試利用商用 RFID 實現對物體的材料識別和成像，為安檢和食品安全檢測等場景提供了非常有力的技術支持。有接觸感知技術則是需要解除僅測量的感知技術，它的數據回傳可以使用優先或者無線技術，但是在采集過程中需要進行接觸測量。例如蘋果的 Apple watch 和微軟的 Microsoft band 可以實現用戶的健康活動監測。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202294 4通感算融合的必要性通感算融合的必要性隨著業務的豐富化和性能極致化，業務的保證速率、時延和可靠性要求都有了很大的提

15、高，例如高清和 4K 視頻等都對網絡帶寬有較高的要求。Omdia 認為到 2024 年，全球網絡流量將是 2019 年的 3.4 倍，期間復合年增長率（CAGR）達到 28%。下表給出 2019 年容量的需求預測情況1。相應的感知要求也在提升，從雷達成像就可以發現，其成像精度也從 m 級向著 cm 級演進，這也對傳輸帶寬有較高的要求。因此通信和感知頻率共用頻率，可以增加可用頻譜，提升頻譜利用率。表 4-1 全球網絡流量預測全球網絡流量20192024CAGR數據流量（PB/年)1,673,9055,757,42928%蜂窩網絡數據流量（PB/年）281,5201,024,79729%每終端每月

16、使用蜂窩網絡數據流量（GB/月）3.11026%WIFI 數據流量（PB/年)923,2503,288,94829%每終端每月使用 WIFI 網絡數據流量（GB/月）16.950.324%寬帶數據流量（PB/年)469,1351,443,68425%每家用終端每月使用 WIFI+126.1366.424%中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202210寬帶網絡數據流量（GB/月）5G 技術的應用場景已經逐漸明確化，依托網絡進行業務的擴大化是未來網絡發力點和發展的平衡點。網絡智能化和計算能力增強也是現在網絡發展的趨勢。結合算力的通信和結合算力的通信和感知融

17、合正是在這個時候應運而生的網絡部署級別的技術感知融合正是在這個時候應運而生的網絡部署級別的技術。通感算融合應當是分階段的通感算融合應當是分階段的，5G-A5G-A 階段應當以定位階段應當以定位、測速測速、入侵檢測等業務為主，也是就是入侵檢測等業務為主，也是就是 5G5G forfor SensingSensing 階段，而在階段，而在 6 6G G階段階段，需要進一步實現感知對通信的反哺作用需要進一步實現感知對通信的反哺作用，感知提升網感知提升網絡質量和利用率等，這一階段將成為絡質量和利用率等，這一階段將成為 SensingSensing forfor 6G6G 階段。階段。中國聯通 5G-A

18、 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 2022115 5通感算融合的可行性通感算融合的可行性在早期，通信和感知完全分離設計，這主要是由于通信和感知的需求存在較大差異性，如通信希望可以最大化頻譜效率，提升多個用戶數據速率并增大覆蓋范圍；而感知則對單一用戶或者指定區域內物體進行定位、成像等感知操作，其關注的是感知精度，而對頻率利用情況和用戶的數據速率沒有要求。但是，隨著不斷提升的通信吞吐量需求，一方面采用大規模天線極大的豐富了空間信息資源的使用，可以同時滿足通信的需求，也可以進行定位，這也為通感融合提供了新的可能；另一方面基站的頻率也向著高頻大帶寬發展，如毫米波和 THz，豐富

19、的高頻帶寬和電波特性更加適合進行感知，為通信和感知提供了進一步融合的可能。5.1 通信與感知頻譜的趨同化通信與感知技術一直以來呈現并行發展的模式，在頻率選取上較為趨同，但是存在一定的差異，但是隨著 5G 毫米波和高頻頻段的使用，通信和感知的頻率從性能上已經具備一體化或者一波雙功能的可能性。表 1 給出了通信和感知頻率的發展情況。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202212表 5-1 通信和感知頻率的發展情況頻段無線通信雷達感知1-2GHz（L-band）LTE、5G遠程監測雷達、空中交通控制雷達2-4GHz（S-Band）3G、LTE、5G、IEEE

20、802.11b/g/n/ax/y WLAN空中交通控制雷達、空降預測雷達等4-8GHz（C-band）5G、IEEE 802.11a/h/j/n/p/ac/ax WLAN氣象雷達、地面監測雷達等20-300GHz( MmWave-band )5G、IEEE 802.11 ad/ay毫米波雷達、高分辨率成像雷達等5.2 關鍵技術發展的普適化通信和感知技術發展逐漸普適化，出現了關鍵技術的交叉化發展趨勢，網絡架構的融合趨勢，因此通信和感知在整體技術上的向著相輔相成的方向進行融合與發展。通信和感知的關鍵技術出現了交叉化通信和感知的關鍵技術出現了交叉化，即可以實現同一技術承載通信和感知兩個需求。例如，超

21、大規模天線為通信提供了空間分集，可以突破香農定理的限制，極大的提升了用戶數據容量，同時多天線發射和接收可以提供多樣化的空間變換信息，則是對定位和成像創造了條件。如毫米波頻段是 5G 中可能使用到的高頻頻段，也是與現有雷達頻段最接近的頻段，因此從頻段的趨同性來看，可以較快的實現通信和感知技術的一體化。5G 中、低頻段是主流的通信頻段，如中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202213下圖所示當前運營商可以使用的頻段。從部署的可能性來看，如果要進行大規模部署，中低頻段將是 5G 通感融合的主流頻段，但是中低頻的頻偏和空間感知能力較弱，對感知的精度影響較大，現

22、有的技術無法實現高精度的通感融合，需要對現有技術可以獲取的感知相關的參數進行梳理，并結合人工智能和算力網絡進行多個基站或多個頻段的感知能力匯聚和集合。圖 5-1 中國各運營商頻譜使用情況通信和感知架構出現了融合趨勢通信和感知架構出現了融合趨勢，由于人工智能和算力網絡的出現，未來的通信系統可以實現大規模、快速計算，可以進行多參數融合分析，算法可以實現智能化、復雜化和自適應化，為通信和感知融合提供了架構和計算基礎。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 2022146 65G-A5G-A 通感算融合的理念通感算融合的理念5G-A 通感算融合需要打造通感融合的智能

23、系統，通過將通信、感知、算力等因素基因化再進行智能基因重組，實現智能化、融合化、低碳化、高效能化的全新網絡架構和系統。通感算融合的理念是一機多用，雙向助力，感知助力通信，提高通信質量；通信助力感知，豐富通信系統功能。5G-A 通感算融合的過程將呈現出通信和感知需求、架構和技術逐漸融合的過程，這個演變過程可以與人類基因重組的過程類似，從完成獨立，到部分結合再到完全融合的過程，因此使用“5G 通感融合基因工程”可以較為清晰的描述5G 通感融合的初衷和理念。而在 5G 通感融合中，需要對需求融合的場景和需求進行細化，并在場景和需求的基礎上進行不同層次的架構思量，還需要對融合后的典型技術進行分析和研究

24、，最終實現通感融合的雙向促進目標。5G-A 通感算融合將向著通信-感知和算力融合的方向發展，未來的網絡結構將是功能分散在核心網、無線接入網和終端的網絡，通感功能也將實現“性能最優-能耗最省”的網絡構建理念。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202215圖 6-1 通感融合基因工程中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 2022167 75G-A5G-A 通感算融合關鍵技術通感算融合關鍵技術5G 通感融合由于其雙向需求保障， 其中技術上需要多個維度的保證，因此技術上也是需要多種保障手段。下面羅列了幾種典型的 5G-A

25、階段的通感算融合技術。7.1 大規模天線與智能化天線陣列大規模天線是 5G 中一個較為明確的研究方向，可以最大化空間可用性，在加持通信和感知的需求后，超大規模天線可以使用精準的空間復用提升吞吐量，也可以使用超大規模天線的海量多徑信息對需要感知的物體進行較為準確的感知。同時大規模天線可以極大的提升信號主瓣方向上能量，這樣在基站采用反射徑進行感知時可以提升感知準確度。大規模天線技術的升級演進，隨著新技術新材料的出現，陣列天線得以進一步的擴大， 并可提供新服務， 支持新場景，獲得更高的頻譜效率，更靈活的網絡配置，更精準的定位，更高效的能耗效率，滿足未來移動通信的部署。目前超大規模天線的研究方向有如下

26、幾個：1）超大規模信道建模，低復雜度低開銷信道估計和反饋，如近場模型/連續孔距/空時非平穩特征/更高頻段2）以用戶為中心網絡結構和低成本、靈活部署方案的實用化分布式大規模天線3）新型天線材料與系統架構融合的新型陣列結構和天中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202217線設計4）智能化超大規模天線5）空間精準定位與感知7.2 面向通感融合的全雙工技術相對于通信來說， 感知需要同時且連續的發送和接收數據，這樣才能實現高質量的感知需求。但是目前 5G 通信大部分都是采用 TDD 模式，無法做到同時接收，FDD 可以實現上行和下行同時進行，但是目前僅用在低頻段

27、且需要獨立的上行和下行頻段，資源利用率低，無法利用到高頻段的資源及特定的頻率特性。全雙工技術的優點可以總結如下：1）高頻譜利用率：與利用正交行道的穿透半雙工方式不同，全雙工技術能搞同時同頻收發，在無自干擾的理想情況下比半雙雙工的頻譜利用率提升 1 倍；2）高安全性：在一個包含全雙工設備的網絡可以利用自身信號消除干擾，有效的接收其他設備發送的信號，避免了竊聽設備利用多重疊干擾信號獲取有用信號。7-8全雙工技術在應用時存在著不容忽視的問題，其中最大的問題是回環干擾噪聲會對系統性能造成嚴重的影響?；丨h干擾噪聲指同時接收和發送同頻信號導致發送信號被全雙工節點自身的接收天線接收。實際全雙工系統中，接收來

28、自對方節點有用信號傳播的時間和距離均遠遠大于回環干擾中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202218噪聲。因此有用信號和回環干擾噪聲的強度有很大差別，導致難以直接解碼獲得有用信號。干擾問題也是影響全雙工技術研究的重要問題：其中包括非理想干擾消除和用戶間干擾增強。全雙工實現上行和下行的同步接收和發射，可以較好地實現通感融合的要求，但是目前全雙工技術的難度較大，需要進行較多的研究。但是從性價比上來看，全雙工將是解決通感融合高效能通信和高精度感知的較優化的技術路線。7.3 基于人工智能及算力網絡的通感融合技術人工智能和算力網絡是 5G-A 中廣泛提及的技術，

29、是 ICT全面結合的最重要的體現。在通感融合中，需要計算的內容不斷提升，不在局限于無線接入中通信相關的頻率和資源分配，還涉及到感知數據的提取和合成等工作，因此在通感融合中算力的重要性更加重要。下圖3給出了當前人工智能的主要研究方向， 如監督學習、無監督學習、強化學習等。并給出這個基礎上分析了逐層分析不同技術與通感一體的關系， 完成了 AI 技術與通感融合的第一次映射。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202219圖 7-1 AI 技術與通感融合的映射關系圖中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 2022208 85G

30、-A5G-A 通感算融合系統及架構通感算融合系統及架構8.1 5G-A 通感算融合架構隨著 5G 技術的不斷發展，毫米波和空間天線技術推動了在 5G-A 階段進行基于 5G 架構的通感融合研究。5G-A 階段的通感算融合應對是通感融合的初步融合，由于本階段不考慮改變原有的網絡架構和通信波形，更多的考慮使用現有頻率和設備架構進行一些簡單的通感融合業務，如高精度定位或者非高精度的成像業務等。1 1） 5G-A5G-A 廣域場景部署的通感算融合架構廣域場景部署的通感算融合架構在廣域場景下，通感算融合需要考慮在較大的范圍內實現通信和感知業務，因此需要考慮可以兼顧移動性的要求下在較高的層次的核心網網元上

31、部署感知處理網元。下面給出一種將感知網元放置在 AMF，當然也可以考慮放置在 AMF 后面的核心網網元。架構圖如圖 8-1 所示。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202221圖 8-1 5G-A 廣域場景部署的通感融合架構2 2）5G-A5G-A 局部場景部署的通感算融合架構局部場景部署的通感算融合架構5G-A 局部場景部署的通感算融合架構主要是適用于園區等較為封閉和業務本架構將感知網元進行相對集中的場景。在本架構下，可以考慮核心網網元下沉，可以按照需求將 UPF 等網元或整個局域核心網一起下沉，實現低延時高可靠的要求，下圖給出了網絡架構。中國聯通

32、5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202222圖 8-2 5G-A 局部場景部署的通感融合架構8.2 5G-A 通感算融合設備形態研究從通信和感知的業務訴求來看，通信需要更高的頻譜效率，而感知需要全雙工式的通信方式以達到高感知精度，但是全雙工在現有 5G 網絡架構下無法實現，因此通信和感知融合后，設備形態將發生較大的差異?？紤]到設備改造和節能等要求，在設備體積上需要與現有設備基本保持不變。但是為了實現通感融合的要求，可以通過改變設備的形態，從載波、空間隔離度等進行全雙工有效替代。具體的方法如下所示：1)基于多載波或者差異化幀結構的 5G 通感融合設備： 通過統一

33、設備的不同的載波進行通信和感知處理可以提升感知可行性。2)基于空間隔離度的 5G 通感融合設備： 通過分割通信和中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202223感知的接收和發送模塊，從空間隔離度上減少通信對感知的影響，實現全雙工有效替代。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 2022249 95G-A5G-A 通感算融合關鍵指標通感算融合關鍵指標5G 通信和感知融合后應當采用哪些指標做為評價指標直接影響通感融合的發展方向，因此需要綜合考慮通信和感知的需求。在 5G 通感融合關注和高效能指標：在通信和感知指標中選取與通

34、信和感知相關性高或者決定度高的參數，從而形成簡單的高效能的指標體系。下圖給出了通感一體的評價指標。在該評價指標中考慮了傳輸速率、頻譜效率需求、能效、移動性、時延、可靠性、感知精度、算力、安全等級和一體化程度。相對于 5G 指標，強化了用戶吞吐量、頻譜效率和時延的需求，主要是考慮到采用通感融合后感知輔助通信的技術特征，實現無線通信性能的提升；針對通信輔助感知的需求，提出了感知準確度的要求；此外，還針對通信和感知融合后系統可能出現的需要保障的新特征，提出了算力、安全等級和一體化程度。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202225圖 9-15G 通感融合性能

35、指標1) 傳輸速率：傳輸速率是無線通信中較為重要的參數，可以表征系統可以為單用戶提供的極限速率和用戶體驗速率。在通感融合后，基于采用新波形或者需要讓渡一部分空口資源給感知，因此極限峰值速率可以與 5G 標準中基本持平或者略有降低。用戶體驗速率這是針對單個用戶在進行無線通信中的業務保障速率，因此采用通感融合可以基于感知賦能通信，提升用戶體驗速率。2) 頻譜效率：頻譜效率主要是指在單位頻譜資源情況下可以獲取的用戶吞吐量，用于表征頻率的使用效率，這主要是考慮到頻率資源的有限性。頻率效率提升的方式主要有空間分集，如中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202226

36、Massive-MIMO 技術， 而通感融合的加入可以實現基于感知的波束對準，實現頻譜效率的提升。在頻譜效率中，也設置了峰值頻譜效率和體驗頻譜效率，并要求指標要適度提高。3) 流量密度：流量密度流量密度是單位面積內的總流量數，是衡量移動網絡在一定區域范圍內數據傳輸能力。在 5G 時代需要支持一定局部區域的超高數據傳輸，網絡架構應該支持每平方公里能提供數十 Tbps 的流量。在實際網絡中，流量密度與多個因素相關，包括網絡拓撲結構、用戶分布、業務模型等因素。4) 能效能效是衡量設備功耗效率的重要指標，在 5G 前這個指標較為弱化， 5G 后隨著設備功耗的急劇提升和國際碳排量的要求，逐步成為當前最為

37、重要的參數之一。通感融合一方面需要額外的功率進行感知，一方面可以通過感知對無線資源進行合理化管理，通過如減少選取無線信道質量較差的信道等方法提升能效。因此在能效指標制定中，需要平衡這兩方面的影響，然后明確合適的指標值。5) 移動性移動性是 5G 通信中表征用戶移動情況的指標， 目前要求為 500km/h，但是在通感融合后，需要對感知數據有時效性較高的處理要求，因此對感知物體的移動速率將對通信感知中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202227一體化造成較大的調整，因此在通感融合初期可以按照設備能力盡量減少對移動性的要求，但同時要開展特定場景通感融合超高速

38、技術的研究。6) 時延時延是通信中數據傳輸和處理能力的表征參數，在工業等場景下要求較高，通信和感知融合后，將對時延有更加嚴格的要求，這樣才能實現高效感知和高效通信數據處理，因此在 5G 通感融合中建議進一步加嚴時延要求。7) 可靠性可靠性是通信和感知都共同需要保障的網絡指標參數，在 5G 中已經將該指標提升到 99.999%。在通感融合中，可以與 5G 其他業務的指標保持一致。8) 感知準確度感知準確度是在通感融合中需要提出的非通信類的指標。感知的業務類型很多，如定位、成像、呼吸感知等。目前，定位是 5G 中主推的業務，使用的衡量標準是定位精度，如要求到 cm 級等。 但是在業務較多的情況下，

39、 如何來評價感知的性能是一個需要廣泛和深入研究的課題。例如，是否需要為每種業務定義一個感知指標，還是使用一個統一的指標來表征。本白皮書中建議使用一個指標進行衡量感知準確度，這樣可以涵蓋大部分感知需求場景，具體的評價方法與可靠性類似，將感知結果與真實的結果進行比較，獲取感知中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202228準確度的百分比，如 99%。當然對一些特殊場景，可以定義一些獨有的特殊的感知指標進行衡量。也就是，在感知標準上可以為單一指標+多維指標的方式定義感知特性評價指標。9) 算力算力是 5G-A 中新提出的一種評價指標，主要是由于 5G到 6G，

40、人工智能技術與通信技術呈現出不斷融合的趨勢。因此算力能力也應該成為新型的指標參數納入評價體系。10) 安全等級安全是未來通信中尤為重要的一環，在通信和感知融合后，存在空口資源核心網資源的通信與感知業務的公用，因此需要在現有 5G 基礎上加強對全域化和局域化安全等級的性能提升。11) 一體化程度在通信和感知融合過程中，將出現不同的融合方式，如簡單合設、部分融合和完成融合等，一體化的程度將決定設備的規格、功耗等，一體化程度越高設備尺寸就越小、功耗節約度越高。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 20222910105G-A5G-A 通感算融合的典型應用場景及評

41、通感算融合的典型應用場景及評價要點價要點5G 時期的通感融合是一種初步融合的應用， 主要以精準定位為基礎，開展位置相關的場景及技術研究。從現在的研究來看，較為主流的應用場景分類有兩類：一類是按照促進通信或者感知的角度區分，一類是按照覆蓋范圍進行區分。但是按照現在 5G-A 的發展情況， 按照覆蓋范圍更劃分 5G-A階段通感融合的需求更加貼合目前的技術和商業推進模式?？梢苑譃閺V域和局域場景。廣域場景通?？梢哉J為是覆蓋范圍較廣，但是可能對感知的精度、頻譜利用率要求不高，存在設備功率限制的場景，如智慧城市管理、高鐵周邊環境、高速運行的自動駕駛車輛。而局域場景則是更加注重短距離或者有明確界限的通感融合

42、場景，這類場景普遍對感知精度和通信容量要求等較高，如園區類場景等。10.1 無人機監管場景無人機可以進行移動的監測點， 目前在 5G 網絡中應用的較為廣泛，尤其是一些電力、港口等場景。但是無人機的監管目前仍然是現在繼續解決的問題，一些無牌照的無人機非法進入重要場景會導致嚴重的安全問題，但是無人機的飛行范圍較為廣泛，無法進行大范圍對天雷達監控系統，成本和頻段都是制約因素，因此通感一體化設備就成為了較好的選中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202230擇。下圖為無人機監測場景。圖 10-1 無人機監測和控制針對無人機監管的需求對高度、識別精度和識別時延等有

43、必要的規定，下面給出了業內比較認同的幾個指標參數。表 10-1 無人機監控指標參數業務需求評估指標感知指標感知高度500m感知距離分辨率10m感知距離精度角度分辨率0.5m感知角度精度速度分辨率0.5感知速度精度時延0.5m/s探測速度范圍10km/h感知數據刷新率0.3Hz-5Hz通信質量指標通信感知業務同時進行時通信中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202231功能不低于 80%的 5G 網絡要求10.2 智能交通監控場景在現在的場景下路口需要安裝攝像頭進行車輛違章、車流量監控，同時車聯網還需要進行通信數據傳輸，因此交通場景是通感融合的重要場景，下

44、圖給出了交通場景的通感融合應用場景。圖 10-2 智能交通監控由于交通場景下，需要考慮車輛的移動范圍、車道情況，因此需要考慮多車的位置差異、相對變化情況，因此給出如下幾個衡量參數。表 10-2 智能交通監控指標參數業務需求評估指標感知指標感知范圍1000m感知距離分辨率0.5m-1m中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202232角度分辨率2 度感知速度分辨率0.5m/s-1m/s感知距離精度時延0.5m-1m感知角度精度0.2感知速度精度0.5m/s-1m/s探測速度范圍5km/h感知數據刷新率10Hz-20Hz感知物體個數100通信質量指標通信感知業

45、務同時進行時通信功能不低于80%的 5G 網絡要求10.3 高鐵周邊環境感知場景高鐵周邊環境監測目前也存在較高的通信和感知應用空間場景，由于高鐵涉及的場景很廣泛，因此全線部署傳統攝像頭會面臨成本巨大且無法部署的問題，因此在這種情況下，基于無線通信的通感融合網絡可以很好的解決這個問題，從實現的角度來看，給出了如下的一些建議指標及建議值。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202233表 10-3 高鐵周邊環境感知指標參數業務需求評估指標感知指標感知范圍500m感知距離分辨率精度0.5m-1m感知角度分辨率精度0.2 度速度分辨率探測速度范圍2km/h時延感

46、知數據刷新率5Hz-10Hz通信質量指標通信感知業務同時進行時通信功能不低于 80%的5G 網絡要求中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 2022341111總結與展望總結與展望通信和感知一體化或者融合是一個循序漸進的過程，內部需要研究的內容很豐富，但是可以有效的提升通信的質量，也可以實現無接觸感知，是未來一個比較有潛力的發展場景，需從架構、關鍵技術和評價指標等進行全方面研究，但是通感融合并不存在對其中任何一個行業的吞噬化，未來的通感一體技術將是一個開放的、互助的良性發展的全行業生態圈。本白皮書通過對現在通感算融合的行業發展情況進行分析，并同步對標了 1G

47、-5G 通信發展與感知的關系，及感知技術及設備發展與通信的需求，同從必要性和可行性方面進行了分析，提出了 5G for Sensing & Sensing for 6G 的發展訴求，并進一步的對通感算融合的理念、關鍵技術、架構和關鍵指標等進行了討論，最后選取 5G-A 階段較為有發展潛力的場景進行詳細介紹。中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202235中英文對照及縮略語中英文對照及縮略語縮略語英文中文5G-A5G-Advanced5G 演進HCSHarmonized Communication and Sensing融合通信感知SSSensing Se

48、rvice感知業務AMPSAdvanced Mobile Phone System高級移動電話系統TACSTotal Access Communications System全入網通信系統GSMGlobal System for Mobile Communication全球移動通信系統CDMACode Division Multiple Access碼分多址WCDMAWideband Code Division Multiple Access寬帶碼分多址CDMA2000Code Division Multiple Access 2000碼分多址 2000TD-SCDMATime Divisio

49、n-Synchronous Code DivisionMultiple Access時分同步碼分多址LTELong Term Evolution長期演進FDD/TDDFrequency DivisionDuplexing/Time-division Duplex頻分/時分雙工模式RFIDRadio Frequency Identification射頻識別RISIntelligent Reflecting Surface智能超表面RFRadio Frequency射頻中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202236ICTInformation and Co

50、mmunication Technology信息和通信技術AMFCore Access and mobility managementfunction核心網接入和移動性管理功能UPFUser Plane Function用戶面功能Massive-MIMOMassive-Multiple-Input Multiple-Output大規模天線技術中國聯通 5G-A 通感算融合技術白皮書 V3.0版權所有 中國聯通研究院 202237參考文獻參考文獻1.Mehmet Kemal，Network Traffic Forecast Report: 201924，Omdia20212.T. S. Rapp