5G-A通感一体典型场景技术解决方案白皮书

3. 4. 6. 7. 1 5G-A通感一体典型场景 技术解决方案白皮书 中国移动通信集团有限公司 2024年6月 通信感知一体化（IntegratedSensingandCommunication,ISAC），简称通感一体，作为5G-A重要创新技术之一，为移动通信网络发展带来蓬勃驱动力。通感一体技术的革命性创新在于，通过复用一套设备构建两张网络，实现通信与感知两种业务深度融合，拓展通信网络的功能边界，亦为感知业务的普遍化应用奠定基础。 通感一体技术的引入，使得通信与感知两网信息协同交互，实现通信环境重构与感知性能优化的双向互补，提升整体网络性能。随着算力和智能化成为现代网络建设不可或缺的部分，通过集成先进的计算和智能感知处理技术，通感一体网络能够更高效地处理和分析海量感知数据，为各种应用场景提供更为精准、快速的感知服务。 本白皮书回顾了通感一体技术的发展历程，介绍了目前国内外标准化进展，深入阐述了通感融合业务指标定义、技术方案与组网方案，并重点呈现了通感一体典型场景和解决方案，为推动通信感知一体技术方案创新、落地网络建设和未来产业发展提供有效参考。 目录 一、发展背景概述1 1.1发展背景1 1.2技术能力2 1.3服务价值2 1.4发展规划3 二、典型应用场景3 2.1低空经济3 2.2低空安防4 2.3航道管理4 2.4海面监测5 2.5地空一体5 2.6其它场景6 三、网络与业务指标定义7 3.1通信指标定义7 3.2感知指标定义7 3.2.1成熟指标7 3.2.2细化指标9 3.2.3创新指标10 四、典型场景技术解决方案11 4.1产品技术方案11 4.1.1收发模式11 4.1.2网络架构11 4.1.3空口设计12 4.1.4设备形态12 4.1.5高精工参13 4.1.6感知平台13 4.2规划组网方案13 4.2.1规划方法13 4.2.2站址结构14 4.2.3干扰控制14 4.2.4移动性管理15 4.3场景解决方案15 4.3.1低空经济15 4.3.2低空安防16 4.3.3航道管理18 4.3.4海面监测19 4.3.5地空一体20 五、总结与展望21 缩略语列表23 参考文献24 参编单位及人员25 一、发展背景概述 1.1发展背景 通感一体技术借鉴雷达探测理论，实现了通信与感知功能的深度融合，依托先进的信号处理算法和通信技术，赋予了通信网络对环境和目标对象的全方位感知能力，能够输出距离、速度、位置、角度等关键信息。 近年来，随着我国低空经济政策的相继出台，通感一体技术迅速成为市场关注的焦点，产学研各界正积极推动标准化与产业化进程，力争早日实现通感网络商用落地。 政策方面，2021年，中共中央、国务院发布的《国家综合立体交通网规划纲要》首次将低空经济纳入国家规划。2024年1月，国务院、中央军委联合颁布的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》正式施行，标志着我国无人机产业进入“有法可依”规范化发展新阶段。同年3月，低空经济被首次写入全国两会的政府工作报告，并作为新兴产业之一，纳入新质生产力的范畴。 需求方面，广东、浙江、安徽、湖北、云南等省份，纷纷展现出对通感一体技术的迫切需求，涉及无人机配送、巡检、海域监控、机场安全管理等多个领域。这些需求不仅对网络能力提出了新的要求，也为各行各业的数智化转型提供了技术动力。 标准化方面，国内IMT-2020（5G）和IMT-2030（6G）推进组积极布局，深入探索通感一体技术的应用场景和空口技术方案。2022至2023年间，连续发布了《5G-Advanced通感融合场景需求研究报告》、《通信感知一体化技术研究报告》、《通感融合系统设计研究报告》等相关文献。第三代合作伙伴计划（3rdGenerationPartnershipProject,3GPP）国际组织正积极推动通感一体化技术的创新发展，目前正致力于R19版本中的感知信道模型和网络架构等前沿研究，标志着该技术研究正迈向深入探索和快速发展的新阶段。 产业方面，国内外多家主设备商布局通感一体化技术研究与产品研发，在中国移动提出的中低频通感一体技术路线的引领下，逐步开展了实验室测试与外场性能验证工作，初步满足低空经济、低空安防等典型场景的通信与感知需求。 1.2技术能力 中国移动充分发挥高低频协同优势，在研究毫米波通感能力的同时，率先提出4.9GHz中低频通感一体技术路线，创新构建业内首个“新设备、新波形、新空口、新天线、新指标、新工参”通感技术体系，推动网络向能力多元融合方向演进。 作为移动通信网络演进过程中的全新范式，通感一体具备以下技术能力：空口联合设计能力。通过共享频谱资源，同步优化空口设计与通信协议，实 现了通信数据和感知信息的双向融通，通过调整信号调制方式、编码方式以及帧 结构等关键系统参数，可实现通信与感知性能的动态联合调优。 软硬件设备共享能力。通信与感知共享天线、射频模块等设备硬件资源，有效提高了设备集成度和工作效率，并实现了通信与感知功能软件算法协同优化。 环境感知与孪生能力。利用无线信号传播特性，实时感知并反馈环境特征与物体信息，精准描述物体位置、速度等基本信息，生成连续运动轨迹，并对物体形态、姿态等更复杂信息进行精确感知，赋能网络数字孪生。 数据与服务开放能力。感知数据不仅可以直接在感知平台上呈现，还可根据客户需求，与其他系统集成，进行多源数据的融合处理，将感知结果以多样化的形式展现给不同客户，提供定制化的服务体验。 1.3服务价值 通感一体技术极大地拓展了移动通信网络的服务边界，为用户提供了更加精准、智能、高效、广泛的感知服务。 助力低空产业发展。通感一体技术可对各型无人机、通航飞机、飞鸟、空飘物等目标进行三维空间定位与识别，应用于低空飞行航路监管、重要区域低空入侵检测，实现对低空感知目标的实时监控、跟踪、安全预警等功能，同时可提供低空通信能力，赋能低空经济，保障低空安全。 增强航道海面监管。航道蜿蜒绵长，海域面积辽阔，通感一体技术可对江河湖海等水域各型船只进行感知，提供实时的船只高精度定位、航迹追踪、船只身份识别等服务，助力航道规划优化，提升水域管理效率。 赋能地空一体管控。通感一体技术充分发挥其垂直感知与通信覆盖的优势，兼顾低空飞行器及空飘物的监测和地面车辆、行人的安全监管，大幅提升了立体空间内低、慢、小物体的管控能力。 支撑智慧城市建设。通感一体技术能够采集交通、建筑、气象等关键环境数据，掌握车辆行驶状态、预警道路突发情况，探测桥梁形状变化、提醒建筑结构异常，预报大风降雨、沙尘暴等极端天气，助力政府高效调度城市资源，减少事故发生概率，保障市民生活安全。 促进智能家居升级。在室内场景中，通感一体技术能够实现住宅入侵检测、人体姿态监测、行为异常告警等功能，为家庭提供全方位的安全保障，有效提升家庭人身及财产的安全水平。 1.4发展规划 中国移动致力于推动通感一体技术的突破创新与应用，助力构建广域泛在智能感知与数字化经济社会。基于“一网多能、两业融合、多维兼顾”的设计原则，构建了数据层、网络层和应用层三层协同技术体系，攻关多项关键技术，布局多项商用能力。 中国移动正积极引领通感一体产业发展，2024年率先启动4.9GHz通感一体规模组网试点，将聚焦低空经济、低空安防、航道管理、海面监测、地空一体五大典型场景，携手行业龙头客户，深入挖掘业务需求，计划在不少于十个省份，部署数百站规模，充分验证产品与网络能力，打造核心技术能力，持续推动产品成熟。同时，将打造一系列重点行业的通感一体示范应用案例，探索落地商业模式，实现“点状突破”，力争在2024年底前具备通感网络预商用能力。 2025年，中国移动将力争“串点成链”，实现通感一体技术的规模发展。此外，中国移动还将积极与产业伙伴合作，共同构建一个开放、协作、共赢的产业链生态系统，为通感一体技术的长远发展奠定坚实基础。 二、典型应用场景 2.1低空经济 低空经济作为新质生产力的新兴赛道之一，发展空间巨大，加快低空通感基础设施建设，助力低空业务发展尤为重要。 低空经济主要指以低空空域(3000米以下区域)为依托，以各种有人和无人驾驶航空器的低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。当前，低空经济重点聚焦300米以下非管制类空域业务场景，其中120-300 米空域场景以行业级无人机为主，主要应用于干线物流和城市管理等领域，120米以下空域场景以消费级无人机为主，主要满足航拍和外卖等消费需求。 2.2低空安防 截至2023年底，我国已注册超过126万架无人机、较去年同比增长约32%，飞行器数量的快速增长给定位导航、路线规划、应急避障等带来巨大挑战。 低空安防主要指利用通感一体基站的广域泛探能力，对特定空域内未获批的“黑飞”无人机、空飘物等进行感知，实现入侵物体的实时监测。为进一步扩大监测范围、满足用户全时全域低空安防需求，通过建立电子围栏，有效识别和反制“黑飞”，助力监管部门迅速解除安全威胁、实现空域的安全监管。 2.3航道管理 船舶交通管理系统（VesselTrafficServices,VTS）等水上交管系统通过船只上报信息、雷达与视频联动等方式获取船只位置，在航道管理中发挥了重要作用，但对于船只拒不上报、雷达近处感知盲区等场景，航道监管探测能力仍需进一步提升。 航道管理场景中，通感一体作为VTS等水上交管系统的融合补充手段，具备 基站感知无需船只上报、信号覆盖连续等优势，可进一步提升定位精准度、提升航道运行整体效率和安全性，实现船舶航行状态实时监管，预防船只碰撞等事故发生。 2.4海面监测 随着智慧海洋发展建设，应用新技术维护海洋生态平衡、遏制非法捕捞及污染事件，加强海域安全监管、保障海面活动安全平稳运行尤为重要。 海面监测主要指利用通感一体基站的广域泛探能力，对超远距离船只识别、实现实时船舶航迹跟踪。另外，通过对关键海域设置电子围栏等方式，检测和警告非法入侵船只，可有效防止非法捕捞、破坏环境等非法活动，维护海域安全和海洋生态，有效提升海洋监管效率。 2.5地空一体 面向地面与低空协同监管场景，传统雷达、视频监控等系统都存在垂直探测区域受限、低小慢物体监测难等痛点问题。 地空一体可同时兼顾地面与低空的覆盖，重点可满足机场航运等场景管理需求。对于地面场景，主要识别活动作业的车辆和行人，防止其误入飞机跑道；对 于低空场景，主要是在机场及周边禁飞区设置电子围栏，并对各型无人机、鸟类、气球等空飘物进行识别和非法入侵告警。通过地面、低空协同覆盖和感知，可以有效保障地面及低空安全，提升地空立体监管力度。 2.6其它场景 除上述五大典型场景外，通感一体技术还可广泛应用于桥梁微型变监测等场景。未来随着技术进一步演进、成熟，还可应用于辅助驾驶检测、行人密集检测、降雨检测等室外场景，以及入侵检测、生命体征监测、人员跌倒检测等室内场景。 对于桥梁微型变监测场景，考虑桥梁在使用过程中会不可避免地受损，通感一体技术可实时监测跨江、跨海桥梁型变状态，提前发现潜在的风险和安全隐患，为城市安全提供新保障。 对于辅助驾驶检测场景，考虑辅助驾驶需要对道路车流和环境进行超低时延、超高精度的感知，通感一体技术支持实时路况感知，辅助驾驶员进行车辆操控，提升驾驶安全性。 对于行人密集检测场景，考虑铁路轨道、高速公路、十字路口等行人密集场景多为高危区域，通感一体技术可全天候开展行人密集检测，对人员危险行为进行告警、保障密集区域人员安全。 对于降雨检测场景，考虑降雨检测在水利工程、农业和天气预报等领域重要意义，通感一体技术发挥其信号受环境影响小及广域覆盖等优势，可实现降雨范围及降雨量的精准感知检测。 此外，利用室内基站或者Wi-Fi路由器，通感一体还可实现对个人生活的精细化感知，提供住宅安全监测、老人健康监测等服务，提升家庭生活质量。 三、网络与业务指标定义 3.1通信指标定义 通信能力是通感一体的基础。通信