通感算控一体化方案，开辟5G应用新蓝海
发布时间：2023-02-28
作者：中兴通讯 海振坤
在5G-A阶段，除了提升通信性能外，如何充分发挥5G网络的潜能，实现更多利润增长，是整个通信行业需要考虑的问题。通感一体化是通信行业赋能千行百业的路径之一。2021年7月，IMT-2020推进组成立了通感融合任务组，以通信与感知产业融合为契机，开展面向5G-A的场景、技术、试验和标准的研究。中兴通讯积极推进5G-A技术演进，提出通感算控一体化方案，为5G商用网络向垂直行业拓展提供创新思路。
何为通感一体
感知需求在千行百业普遍存在，满足不同领域需求的感知业务需要专用频谱资源和专属网络。已经广泛部署的5G网络具备得天独厚的组网优势，其覆盖能力强，天线阵列规模大，可以通过软硬件升级，在满足通信需求的同时使其具备原生的感知能力，凭借广覆盖的优势汇聚各个感知端点，组成感知网络。
通感一体采用同一套设备、一张网络实现通信和感知两种业务，可以感知目标的方位、距离、速度等信息，实现对目标的检测、捕捉、跟踪、成像，从而实现通信网络任务外延化及感知业务普遍化，构建低成本、高精度、无缝泛在的通信感知一体化网络，实现面向行业的一网多能。5G-A将向垂直行业更深领域扩展，加强智能维度领域探索，从支撑万物互联到使能万物智联。
中兴通讯通感算控一体化方案
中兴通讯创新性地提出通感算控一体化解决方案（见图1），通过硬件共享和频谱共享等手段，实现通信、感知、计算、控制功能一体化设计。
- 通感一体
中兴通讯业界首家实现了单个AAU实现通信和感知信号的收发。相比多站感知，单站感知基站的组网更加灵活便利。此外，在工作模式上中兴通讯基于LFM/OFDM等波形，实现感知信号和通信信号时分发送；在组网架构上，高频通感采用单个一体化AAU组网，低频通感采用协同感知组网。同时，通过提升发射功率和天线增益来提升通感算控原型机感知距离，通过采用100MHz带宽和提升天线收发隔离度来提高通感算控原型机的感知精度。
- 算控一体
中兴通讯在业界独有的NodeEngine算力基站上部署感知计算功能，完成整个系统算力和控制的工作，包括：感知计算、目标识别、轨迹预测、监测控制和视频处理等，并将能力开放给行业应用，形成和行业深度融合的闭环系统。
通感算控一体化方案应用场景
基于5G基站提供的泛在感知能力，通感算控一体化系统具有广阔的应用场景。
- 智慧低空：通感一体系统对无人机进行感知，可以在机场、政府大楼、科研机构等区域实现低空安防；此外还可以实现物流无人机的路径规划、航路管理等。
- 智慧交通：在车联网场景，可以实现对道路本身、道路环境的识别和感知，对车辆的位置、速度以及运动方向进行识别，实现车辆之间以及车辆与基础设施间的通信。
- 智慧生活：对人体进行心跳和呼吸监测，实现智慧医疗，也能通过手势识别和动作识别来控制智能家居。
- 智慧工业：未来需具备对智能机器人、AGV小车等设备的高精度感知能力，实现智能工厂的智能化生产和控制。
原型验证
中兴通讯一直致力于针对不同应用场景的业务需求展开各类频段的技术研发与验证，并取得了一系列的成果。
- 低空园区安防验证
2022年7月，中兴通讯完成了业界首个单AAU通感算控一体化技术验证，体现了中兴通讯通感算控一体化系统在低空园区安防方面的成功应用。系统可整合园区安防设施，提供侦测、定位、识别、跟踪、反制五位一体低空安防解决方案。此次验证，中兴通讯通感算控一体化系统实现基于单个AAU可达亚米级的感知精度和超过1千米的探测距离。
- 智慧交通场景感知
2022年11月，中兴通讯针对智慧交通场景，完成基于真实交通路况和企业园区场景下车辆和行人感知的测试验证。此次实测通感算控一体化系统在交通场景下感知探测距离超过800米，感知精度达到分米级，实现单车变道跟踪识别，验证了基于通感技术对车辆、行人跟踪检测的可行性。同时检测系统提供感知平台能力开放，基于感知数据实现园区行人入侵的安全控制协同，助力智慧园区安防管理。
- 低频通感测试
2022年11月，中兴通讯使用4.9GHz低频5G商用基站，完成了室外无人机、车辆和行人感知测试验证以及室内场景下呼吸感知的测试验证。验证结果显示，在一定环境下室外低空无人机最远感知距离超过1400米，同时实现无人机、车辆和行人多目标移动轨迹感知。室内场景下开展了视距和非视距呼吸感知测试，其中在视距场景下呼吸监测能力与商用呼吸监测仪表相当，准确率超过95%。
基于5G基站的海量泛在部署，通感算控一体化系统将具备大范围连续覆盖、低成本、易部署等多方面优势，将成为通信行业赋能千行百业的强大手段。对于运营商来说，通过部署通感算控一体化系统，将发挥5G网络的更大价值，实现一网多能、一数多用。
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