5G-A通感一體應(yīng)用場景研究 2024

5G-A通感一體應(yīng)用場景研究5G-AIntegratedSensingandApplicationScenariosResearch2023-01-C-005景中的研究與發(fā)展情況。首先，介紹了感知技術(shù)的發(fā)展歷程，提出了5G-A通感并于傳統(tǒng)感知技術(shù)進行了對比；在此基礎(chǔ)上，提出了5G-A通感一體8大潛在應(yīng)用場景及需求，并對重點應(yīng)用場景的可行性進行了分析；最后，對5G-A通感一研究單位：中國信息通信研究院、華為技術(shù)有限公司、中興通訊股研究人員：王琦、姚家偉、李寧、杜加懂、夏仕達、韓志強、汪競2023-01-C-005 12傳統(tǒng)感知技術(shù)發(fā)展的發(fā)展趨勢 2 2 435G-A通感一體技術(shù)特性解析與優(yōu)勢 6 6 1145G-A通感一體潛在應(yīng)用場景及需求 11 12 14 16 18 19 20 21 2255G通感一體應(yīng)用場景可行性分析 23 232023-01-C-005 25 302023-01-C-0055G-A通感一體應(yīng)用場景研究發(fā)展奠定基礎(chǔ)。當前，全國已有29個省或直轄市發(fā)布了低空經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)劃，將同時具備通信及探測感知的能力。5G-A通信感知融合基于軟硬件資源以及頻12023-01-C-005當前，國內(nèi)外相關(guān)組織已針對5G-A通感一體化技術(shù)開展了一系列的研究及準化和實驗驗證等方面開展了相關(guān)工作，發(fā)布了《5G-Advanced通感融合場景需2傳統(tǒng)感知技術(shù)發(fā)展的發(fā)展趨勢2.1.1雷達感知探測進行處理，提取有關(guān)該物體的距離，距離變化率或徑向速表1典型雷達技術(shù)優(yōu)缺點對比好好好差差差好22023-01-C-005中高低好遠響2.1.2光電感知探測），32023-01-C-005TDOA（timedifferenceofarrival）是通過檢測信號到達兩個基站的時間差來2.2.1感知系統(tǒng)的發(fā)展歷程42023-01-C-0052.2.2感知系統(tǒng)的未來趨勢未來隨著感知系統(tǒng)的性能繼續(xù)提高，并且在52023-01-C-005電磁波段都向毫米波波段演進。5G-A通感一體化技術(shù)特點就是融合感知的這435G-A通感一體技術(shù)特性解析與優(yōu)勢譜利用率和設(shè)備復(fù)用率、提升通信網(wǎng)絡(luò)價值3.1.1通感一體空口關(guān)鍵技術(shù)1）感知工作模式：根據(jù)參與感知的設(shè)備的不同（可以是基站或終端）以及而且感知結(jié)果可以由該單基站節(jié)點清楚地解析，62023-01-C-005但是是非同步的。由于在UE發(fā)基站收感知中，接收器完全了解系統(tǒng)協(xié)議、信號2）一體化波形：設(shè)計適合的波形是保障通信感知一體化在通信和感知方面和脈沖波形（PW），和以基于5G通信系統(tǒng)的OFDM波形。不同波形的優(yōu)缺點表2不同感知波形優(yōu)缺點對比），72023-01-C-005波波），根據(jù)對不同感知波形的優(yōu)缺點分析，LFM波形的模糊函數(shù)存在較高的旁瓣（LFM的旁瓣水平為-42.64），與ofdm-gold波形的旁瓣水平相當，這會導(dǎo)致距標。此外，OFDM波形對現(xiàn)有5G通信系統(tǒng)發(fā)射機和接收機的硬件更加友好，無需新增處理LFM波形的硬件電路。因此從一體化的角度，在通信感知系統(tǒng)中，抵抗頻率選擇性衰落和符號間干擾，提高通信的ZC序列的旁瓣水平、PAPR和互相關(guān)能力。表4總結(jié)了Gold序列和ZC序列用表3Gold序列和ZC序列的旁瓣水平、PAPR和互相關(guān)結(jié)果82023-01-C-005表4Gold序列和ZC序列的對比情況分析>≈>≤此外，由于Gold序列的PAPR較高，后續(xù)需要進一步考慮降低PAPR的增強技3.1.2通感一體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通感一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將感知能力的接口和處理放在接入網(wǎng)側(cè)的BBU側(cè)，業(yè)務(wù)側(cè)通過感知網(wǎng)元SF獲取收集到的最終感知結(jié)果，并對接到用戶的數(shù)據(jù)應(yīng)用平92023-01-C-005圖2通感一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)），感知板：感知信號處理（L1）+感知數(shù)據(jù)處理（L2），輸出結(jié)構(gòu)化的感知目2023-01-C-0053.25G-A通感一體化與傳統(tǒng)感知技術(shù)對比分析5G-A通感一體化技術(shù)同時具備了感知/探測目標的功能與高可靠通信功能，表55G-A通感一體化與傳統(tǒng)感知技術(shù)對比置），熟號射45G-A通感一體潛在應(yīng)用場景及需求操控和導(dǎo)航、公共安全和服務(wù)、降雨監(jiān)測、健康與運動監(jiān)測。本報告依據(jù)3GPP2023-01-C-005檢測、建筑微變形監(jiān)測、氣象服務(wù)、健康檢測。本章節(jié)重點分析5G-A通感一體知基礎(chǔ)設(shè)施，與人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)結(jié)合，加強對低空表6智慧低空感知業(yè)務(wù)場景12無人機噴灑農(nóng)藥和施肥，提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。例如，中①3利用無人機進行空氣質(zhì)量、水質(zhì)和土壤質(zhì)量等環(huán)境監(jiān)測①4①2023-01-C-0055檢67遞8援9①①訪①①①光①理2023-01-C-005表7低空經(jīng)濟應(yīng)用場景通感業(yè)務(wù)需求指標米級水平[m]垂直[m]1位置分辨率[m]存在/垂直）[m/sx速度的傳感分辨率為通信時延[ms]不涉及不涉及通信帶寬[Mbps]不涉及不涉及5測4.2水域入侵檢測應(yīng)用場景及業(yè)務(wù)需求2023-01-C-005非法采砂船的巡查和執(zhí)法監(jiān)管，主要應(yīng)用為電服務(wù)，在航行安全應(yīng)用中可以取代VTS雷達，與AIS和CCTV組成航行安全感2.自動報警。船舶的軌跡異常或進入預(yù)設(shè)禁航區(qū)4.聯(lián)合感知。感知基站、AIS、CCTV視頻、光電擾動、警示標志等多種監(jiān)控技術(shù)結(jié)合使用，降低漏報警概率，并將聯(lián)合感知結(jié)果通過VHF按2023-01-C-005圖3航行安全業(yè)務(wù)場景表8水域入侵檢測應(yīng)用場景通感業(yè)務(wù)需求指標水平[m/s]1通信時延[ms]通信帶寬[Mbps]5通感一體技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為使用5G網(wǎng)絡(luò)作為通信基礎(chǔ)，2023-01-C-005并與V2X車聯(lián)網(wǎng)、D2D等技術(shù)相結(jié)合，提升車、路、行人以及交通設(shè)施之間的理和控制。5G-A通感一體技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)市場中具有廣闊的應(yīng)用空間，在道路監(jiān)5G-A通感一體技術(shù)在高速公路或高鐵入侵檢測場景的應(yīng)用可實現(xiàn)對高速公5G-A通感一體技術(shù)在車路協(xié)同場景的應(yīng)用可有效解決路側(cè)感知設(shè)備性能受用5G網(wǎng)絡(luò)將人、車、路、云連接起來，形成一張可融合通信、實時計算、及時決策的智能網(wǎng)絡(luò)，更好的為車路協(xié)同各類業(yè)務(wù)場景實2023-01-C-005表9智慧交通場景通感業(yè)務(wù)需求指標42通信時延[ms]通信帶寬[Mbps]4.4建筑微變形監(jiān)測應(yīng)用場景及業(yè)務(wù)需求建筑達到了1472座，建筑使用過程中都會出現(xiàn)或多或少沉降與變形。在一定限5G-A通感一體化基站利用分米波、毫米波感知技術(shù)，可以實現(xiàn)橋梁、城市2023-01-C-005建筑的毫米級監(jiān)測感知，并通過5G網(wǎng)絡(luò)將感知測量數(shù)據(jù)實時傳遞至云側(cè)的建筑表10建筑微變形檢測場景通感業(yè)務(wù)需求指標不涉及不涉及報，而5G-A感知一體化技術(shù)利用通信基站的成片組網(wǎng)及雷達感知技術(shù)，實現(xiàn)天2023-01-C-005表11氣象服務(wù)應(yīng)用場景通感業(yè)務(wù)需求指標2傳統(tǒng)的體育鍛煉和健康監(jiān)測依賴各類接觸式的可穿戴設(shè)備采集用戶手部的5G-A通感一體化技術(shù)可實現(xiàn)非接觸的毫米波感知，可精確收集到用戶的呼2023-01-C-005表12健康監(jiān)測場景通感業(yè)務(wù)需求指標不涉及不涉及隨著國內(nèi)智慧園區(qū)建設(shè)步伐加快以及企業(yè)對自身智2023-01-C-005無需終端設(shè)備配合，且可利舊現(xiàn)有5G基站，無需重復(fù)投資部署，為園區(qū)提供全表13園區(qū)監(jiān)測場景通感業(yè)務(wù)需求指標422不涉及不涉及不涉及不涉及不涉及不涉及4.8礦山邊坡監(jiān)測應(yīng)用場景及業(yè)務(wù)需求2023-01-C-0055G-A通感一體技術(shù)可以有效解決礦山行業(yè)大范圍面狀全覆蓋監(jiān)測、實時監(jiān)監(jiān)測及滑坡預(yù)警，實現(xiàn)礦區(qū)邊坡智能監(jiān)測、安全管表14礦山邊坡監(jiān)測場景通感業(yè)務(wù)需求指標不涉及不涉及55G通感一體應(yīng)用場景可行性分析2023-01-C-005表155G頻譜C-band和毫米波頻段表165GC-band和毫米波頻段優(yōu)缺點對比和典型適用場景照C-Band和毫米波兩個頻段的部署節(jié)奏2023-01-C-005康檢測和礦山邊坡監(jiān)測等場景的使用要求，但毫米波波段的5G基站的部署節(jié)奏5G的通信，基站的覆蓋率已經(jīng)較好，技術(shù)較為成熟，所以階段一的低空經(jīng)濟、），中國民用航空局，先后發(fā)布了《中華人民共和國空域管理條例（征求意見稿）》展。截止2023年8月，美團無人機已經(jīng)在深圳、上海等城市落地7個商圈，17最為關(guān)鍵。根據(jù)粵港澳大灣區(qū)數(shù)字經(jīng)濟研究院在2023年11空經(jīng)濟發(fā)展白皮書2.0》統(tǒng)計，截止2022年底，全國的無人機運營企業(yè)達到1.53.86億次，累計飛行時長約為1668.9萬小時。2023-01-C-005發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。5G-A通感一體化基站發(fā)揮通信基站的廣覆蓋的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)低空感知網(wǎng)絡(luò)的快速、低成本部署，同步將數(shù)據(jù)傳送至無人機管理平臺，總結(jié)來看，在低空經(jīng)濟行業(yè)，5G-A通感一體化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)重點在于盡快落5G-A通感一體能夠為智能交通的通信和感知系統(tǒng)提供必要的支撐和補充。2023-01-C-005現(xiàn)多個終端的數(shù)據(jù)協(xié)同，高效感知人、車、路的實時狀態(tài)。5G-A通感一體技術(shù)有廣闊的應(yīng)用空間，將在道路監(jiān)管、車路協(xié)同等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。5G-A通感一體化技術(shù)同時提供的交通智能感知能力和5G通信網(wǎng)絡(luò)能力，其中感知基站可以補充現(xiàn)有交通系統(tǒng)的攝像頭對速度、位置等識別不足的缺陷，同時5G通信網(wǎng)總結(jié)來看，在智慧交通行業(yè)，為積極落實智能交通相關(guān)發(fā)展政策，5G通感黨的二十大作出“發(fā)展海洋經(jīng)濟，保護海洋生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)海洋強國”輸任務(wù)。根據(jù)咨詢公司集團的數(shù)據(jù)顯示，2022年我國內(nèi)河水路完成貨運量76.72023-01-C-0055G-A通感一體將成為解決江河湖海監(jiān)督管理、內(nèi)河與海洋治安管理當前痛點的重要技術(shù)手段。當前水域的感知手段主要依賴船舶自動識別系統(tǒng)（AIS-AutomaticIdentificationSystem）、船舶交通管理系統(tǒng)（（BDS-BeiDouNavigationSatelliteSystem）等四大系統(tǒng)。這些傳統(tǒng)感知管理系統(tǒng)等場景時，這些主動上報技術(shù)將無法感知到水域的情況。5G-A通感一體能夠通2023-01-C-005時對水域航行船只提供高可靠通信功能。因此，在航行安全應(yīng)用中，5G-A通感一體能夠與AIS、CCTV等組成航行安全感知系統(tǒng)，融合后的感知系候、自動報警、電子巡航和聯(lián)合感知的功能；在水域入侵領(lǐng)域應(yīng)用中，5G-A通總結(jié)來看，在江河湖海等水域入侵檢測領(lǐng)域，5G通感一體化技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的《關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》以及各地智建設(shè)，推動5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)在園區(qū)環(huán)境監(jiān)控、資源調(diào)園區(qū)智慧化管理是提升園區(qū)運營效率、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。5G-A有力的支持和補充。依托5G-A技術(shù)，園區(qū)可通過部署多功能一體化基站，實時在人員管理方面，5G-A通感一體技術(shù)可以實現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)人員的精準定位和2023-01-C-005在車輛管理方面，5G-A通感一體技術(shù)可以實現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)車輛的智