5G-A通感一體應(yīng)用場(chǎng)景研究 2024

5G-A通感一體應(yīng)用場(chǎng)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(jìn)行了對(duì)比；在此基礎(chǔ)上，提出了5G-A通感一體8大潛在應(yīng)用場(chǎng)景及需求，并對(duì)重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景的可行性進(jìn)行了分析；最后，對(duì)5G-A通感一研究單位：中國(guó)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(dá)、韓志強(qiáng)、汪競(jìng)2023-01-C-005 12傳統(tǒng)感知技術(shù)發(fā)展的發(fā)展趨勢(shì) 2 2 435G-A通感一體技術(shù)特性解析與優(yōu)勢(shì) 6 6 1145G-A通感一體潛在應(yīng)用場(chǎng)景及需求 11 12 14 16 18 19 20 21 2255G通感一體應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)景研究發(fā)展奠定基礎(chǔ)。當(dāng)前，全國(guó)已有29個(gè)省或直轄市發(fā)布了低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)劃，將同時(shí)具備通信及探測(cè)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(dāng)前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)組織已針對(duì)5G-A通感一體化技術(shù)開(kāi)展了一系列的研究及準(zhǔn)化和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面開(kāi)展了相關(guān)工作，發(fā)布了《5G-Advanced通感融合場(chǎng)景需2傳統(tǒng)感知技術(shù)發(fā)展的發(fā)展趨勢(shì)2.1.1雷達(dá)感知探測(cè)進(jìn)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(dá)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比好好好差差差好22023-01-C-005中高低好遠(yuǎn)響2.1.2光電感知探測(cè)），32023-01-C-005TDOA（timedifferenceofarrival）是通過(guò)檢測(cè)信號(hào)到達(dá)兩個(gè)基站的時(shí)間差來(lái)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(lái)趨勢(shì)未來(lái)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(jìn)。5G-A通感一體化技術(shù)特點(diǎn)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(shì)譜利用率和設(shè)備復(fù)用率、提升通信網(wǎng)絡(luò)價(jià)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(diǎn)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(hào)2）一體化波形：設(shè)計(jì)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(diǎn)表2不同感知波形優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比），72023-01-C-005波波），根據(jù)對(duì)不同感知波形的優(yōu)缺點(diǎn)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(dāng)，這會(huì)導(dǎo)致距標(biāo)。此外，OFDM波形對(duì)現(xiàn)有5G通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的硬件更加友好，無(wú)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(hào)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(duì)比情況分析>≈>≤此外，由于Gold序列的PAPR較高，后續(xù)需要進(jìn)一步考慮降低PAPR的增強(qiáng)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(guò)感知網(wǎng)元SF獲取收集到的最終感知結(jié)果，并對(duì)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(hào)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(duì)比分析5G-A通感一體化技術(shù)同時(shí)具備了感知/探測(cè)目標(biāo)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(duì)比置），熟號(hào)射45G-A通感一體潛在應(yīng)用場(chǎng)景及需求操控和導(dǎo)航、公共安全和服務(wù)、降雨監(jiān)測(cè)、健康與運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)。本報(bào)告依據(jù)3GPP2023-01-C-005檢測(cè)、建筑微變形監(jiān)測(cè)、氣象服務(wù)、健康檢測(cè)。本章節(jié)重點(diǎn)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(jìn)技術(shù)結(jié)合，加強(qiáng)對(duì)低空表6智慧低空感知業(yè)務(wù)場(chǎng)景12無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)進(jìn)行空氣質(zhì)量、水質(zhì)和土壤質(zhì)量等環(huán)境監(jiān)測(cè)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(jì)應(yīng)用場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)米級(jí)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(shí)延[ms]不涉及不涉及通信帶寬[Mbps]不涉及不涉及5測(cè)4.2水域入侵檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)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(dá)，與AIS和CCTV組成航行安全感2.自動(dòng)報(bào)警。船舶的軌跡異?；蜻M(jìn)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(dòng)、警示標(biāo)志等多種監(jiān)控技術(shù)結(jié)合使用，降低漏報(bào)警概率，并將聯(lián)合感知結(jié)果通過(guò)VHF按2023-01-C-005圖3航行安全業(yè)務(wù)場(chǎng)景表8水域入侵檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)水平[m/s]1通信時(shí)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(chǎng)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(cè)場(chǎng)景的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公5G-A通感一體技術(shù)在車路協(xié)同場(chǎng)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(lái)，形成一張可融合通信、實(shí)時(shí)計(jì)算、及時(shí)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(chǎng)景實(shí)2023-01-C-005表9智慧交通場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)42通信時(shí)延[ms]通信帶寬[Mbps]4.4建筑微變形監(jiān)測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景及業(yè)務(wù)需求建筑達(dá)到了1472座，建筑使用過(guò)程中都會(huì)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(shí)現(xiàn)橋梁、城市2023-01-C-005建筑的毫米級(jí)監(jiān)測(cè)感知，并通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)將感知測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞至云側(cè)的建筑表10建筑微變形檢測(cè)場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)不涉及不涉及報(bào)，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(dá)感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)天2023-01-C-005表11氣象服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)2傳統(tǒng)的體育鍛煉和健康監(jiān)測(cè)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(shí)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(cè)場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)不涉及不涉及隨著國(guó)內(nèi)智慧園區(qū)建設(shè)步伐加快以及企業(yè)對(duì)自身智2023-01-C-005無(wú)需終端設(shè)備配合，且可利舊現(xiàn)有5G基站，無(wú)需重復(fù)投資部署，為園區(qū)提供全表13園區(qū)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)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(cè)應(yīng)用場(chǎng)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(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)測(cè)及滑坡預(yù)警，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)邊坡智能監(jiān)測(cè)、安全管表14礦山邊坡監(jiān)測(cè)場(chǎng)景通感業(yè)務(wù)需求指標(biāo)不涉及不涉及55G通感一體應(yīng)用場(chǎng)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(diǎn)對(duì)比和典型適用場(chǎng)景照C-Band和毫米波兩個(gè)頻段的部署節(jié)奏2023-01-C-005康檢測(cè)和礦山邊坡監(jiān)測(cè)等場(chǎng)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(jì)、），中國(guó)民用航空局，先后發(fā)布了《中華人民共和國(guó)空域管理?xiàng)l例（征求意見(jiàn)稿）》展。截止2023年8月，美團(tuán)無(wú)人機(jī)已經(jīng)在深圳、上海等城市落地7個(gè)商圈，17最為關(guān)鍵。根據(jù)粵港澳大灣區(qū)數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院在2023年11空經(jīng)濟(jì)發(fā)展白皮書(shū)2.0》統(tǒng)計(jì)，截止2022年底，全國(guó)的無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)企業(yè)達(dá)到1.53.86億次，累計(jì)飛行時(shí)長(zhǎng)約為1668.9萬(wàn)小時(shí)。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(shì)，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(wú)人機(jī)管理平臺(tái)，總結(jié)來(lái)看，在低空經(jīng)濟(jì)行業(yè)，5G-A通感一體化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)在于盡快落5G-A通感一體能夠?yàn)橹悄芙煌ǖ耐ㄐ藕透兄到y(tǒng)提供必要的支撐和補(bǔ)充。2023-01-C-005現(xiàn)多個(gè)終端的數(shù)據(jù)協(xié)同，高效感知人、車、路的實(shí)時(shí)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(shí)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(bǔ)充現(xiàn)有交通系統(tǒng)的攝像頭對(duì)速度、位置等識(shí)別不足的缺陷，同時(shí)5G通信網(wǎng)總結(jié)來(lái)看，在智慧交通行業(yè)，為積極落實(shí)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(jì)，保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”輸任務(wù)。根據(jù)咨詢公司集團(tuán)的數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)內(nèi)河水路完成貨運(yùn)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(dāng)前痛點(diǎn)的重要技術(shù)手段。當(dāng)前水域的感知手段主要依賴船舶自動(dòng)識(shí)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(chǎng)景時(shí)，這些主動(dòng)上報(bào)技術(shù)將無(wú)法感知到水域的情況。5G-A通感一體能夠通2023-01-C-005時(shí)對(duì)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(dòng)報(bào)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(lái)看，在江河湖海等水域入侵檢測(cè)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(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》以及各地智建設(shè)，推動(dòng)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(yùn)營(yíng)效率、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。5G-A有力的支持和補(bǔ)充。依托5G-A技術(shù)，園區(qū)可通過(guò)部署多功能一體化基站，實(shí)時(shí)在人員管理方面，5G-A通感一體技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)人員的精準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)內(nèi)車輛的智