【中国移动】5G-A通感一体典型场景技术解决方案白皮书

5G-A 通感一体典型场景技术解决方案总结

核心内容

5G-A通感一体技术是5G网络演进的重要方向，通过将通信与感知功能融合，实现通信与感知的双向互补，提升网络整体性能。该技术利用先进的信号处理算法和通信技术，赋予通信网络对环境和目标对象的全方位感知能力，可输出距离、速度、位置、角度等关键信息。中国移动在该领域提出“新设备、新波形、新空口、新天线、新指标、新工参”的通感一体技术体系，并正推动该技术的商用落地。

主要观点

• 通感一体技术通过复用一套设备构建通信与感知两张网络，实现通信与感知的深度融合，拓展网络功能边界。
• 该技术通过共享硬件资源（如天线、射频模块）和软件算法，提高设备集成度和工作效率。
• 通感一体网络具备环境感知与数字孪生能力，能够实时感知并反馈环境特征与物体信息。
• 通感一体技术可提供数据与服务开放能力，实现多源数据融合，为不同客户提供定制化服务。
• 中国移动已启动4.9GHz通感一体规模组网试点，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，计划在不少于十个省份部署数百站规模。

关键信息

技术能力

• 空口联合设计能力：通过共享频谱资源，实现通信数据与感知信息的双向融通，支持动态联合调优。
• 软硬件设备共享能力：通信与感知共享硬件资源，实现功能软件算法协同优化。
• 环境感知与数字孪生能力：利用无线信号传播特性，实时感知并反馈环境信息，生成连续运动轨迹。
• 数据与服务开放能力：支持感知数据与其他系统集成，实现多源数据融合与服务共享。

服务价值

• 助力低空产业发展：实现对无人机、飞鸟、空飘物等目标的三维定位与识别，支持低空飞行监管、入侵检测等功能。
• 增强航道与海面监管：实现对船只的高精度定位、航迹追踪、身份识别等，提升水域管理效率。
• 赋能地空一体管控：兼顾低空飞行器与地面车辆、行人的安全监管，提升立体空间管控能力。
• 支撑智慧城市建设：采集交通、建筑、气象等关键数据，提升城市安全与管理效率。
• 促进智能家居升级：实现住宅安全监测、老人健康监测等，提升家庭安全水平。

发展规划

• 中国移动以“一网多能、两业融合、多维兼顾”为设计原则，构建数据层、网络层、应用层三层协同技术体系。
• 2024年将启动规模组网试点，推动八大核心技术攻关，力争年底具备通感网络预商用能力。
• 2025年计划实现“串点成链”，推动通感一体技术规模发展，并构建开放、协作、共赢的产业链生态系统。

典型应用场景

2.1 低空经济

• 业务需求：无人机上行视频回传、飞行态势监测、航路入侵检测、失控告警。
• 通信指标：上行边缘速率5-25Mbps，覆盖高度300米。
• 感知指标：感知位置精度10米，检测率95%，虚警率5%。
• 网络解决方案：采用本地化或紧耦合架构，帧结构配置为4P3C，单站覆盖距离约1.3公里。

2.2 低空安防

• 业务需求：无人机视频巡检、电子围栏、轨迹跟踪。
• 通信指标：上行边缘速率5-25Mbps，覆盖高度300米。
• 感知指标：感知位置精度20米，检测率95%，虚警率5%。
• 网络解决方案：采用本地化或紧耦合架构，帧结构配置为4P3C，单站覆盖距离约1.3公里。

2.3 航道管理

• 业务需求：船只实时监测、精准识别、轨迹跟踪、交通量统计、违章停靠检测。
• 通信指标：上行边缘速率1Mbps。
• 感知指标：感知位置精度30米，检测率90%，虚警率10%。
• 网络解决方案：采用本地化架构，帧结构配置为4P1C，单站覆盖距离可达3公里。

2.4 海面监测

• 业务需求：船只巡检、航迹跟踪、电子围栏、非法入侵检测。
• 通信指标：上行边缘速率3Mbps。
• 感知指标：感知位置精度30米，近岸25米，近海75米，检测率90%，虚警率10%。
• 网络解决方案：采用本地化架构，帧结构配置为1P1C，单站覆盖距离可达20公里。

2.5 地空一体

• 业务需求：对无人机、飞鸟等空飘物进行监测，对地面车辆、行人进行识别探测。
• 通信指标：上行边缘速率1Mbps。
• 感知指标：地面感知位置精度20米，低空感知位置精度30米/10米，检测率90%，虚警率10%。
• 网络解决方案：采用本地化架构，帧结构配置为4P3C，单站覆盖距离约1公里。

2.6 其它场景

• 桥梁微型变监测：实现对跨江、跨海桥梁型变状态的实时监测，提前发现潜在风险。
• 辅助驾驶检测：提供超低时延、高精度的路况感知，辅助驾驶员进行车辆操控。
• 行人密集检测：实现对高危区域的全天候监测，预警危险行为。
• 降雨检测：实现对降雨范围和降雨量的精准感知，支持水利工程、农业和天气预报等。
• 智能家居：实现住宅安全监测、老人健康监测等，提升家庭生活质量。

网络与业务指标定义

通信指标

感知指标

成熟指标

• 感知目标RCS：反映目标反射能量强度，RCS越大，目标越易被检测。
• 感知范围：包括感知高度与感知距离，决定覆盖能力。
• 感知位置精度（水平/垂直）：由距离精度与角度精度构成，精度越高，感知越准确。
• 感知分辨率：包括径向距离分辨率、速度分辨率、角度分辨率，分辨率越高，系统感知能力越强。
• 感知速度范围：系统可感知目标物体的速度范围。
• 置信度：反映感知结果的可靠性，置信度越高，系统性能越强。
• 刷新率：系统输出感知结果的时间间隔，决定感知的实时性。

细化指标

• 检测率（漏检率）：表示系统在一定时间内成功检测目标的概率，漏检率=100% - 检测率。
• 虚警率：表示系统在无目标场景下错误上报感知结果的概率。

创新指标

• 轨迹完整度：评估感知结果是否满足精度与连续性要求。
• 感知信噪比（SCR）：定义为检测信号与环境杂波能量的比值，影响感知性能。
• 系统感知时延：评估系统对目标感知结果的输出灵敏度，时延越低，反馈越快。
• 空间覆盖率：用于评估三维立体空间内的覆盖能力，影响网络规划。

技术解决方案

4.1 产品技术方案

• 收发模式：支持基站自发自收和基站A发B收两种模式，前者无收发同步问题，后者需解决同步误差和组网配对问题。
• 网络架构：分为本地化架构和紧耦合架构。本地化架构适用于局域或专网场景，紧耦合架构适用于广域场景。
• 空口设计：采用混合波形（4P3C或1P1C），兼顾远距离覆盖与低干扰。
• 设备形态：采用64TR+64R收发非对称垂直大张角4.9GHz基站设备，满足300米高度和1公里覆盖距离需求。
• 高精工参：引入高精工参模块，提升基站定位精度，实现目标位置的精准判断。
• 感知平台：提供三维感知数据可视化，支持电子围栏、轨迹跟踪、异常告警等功能，兼容多系统数据。

4.2 规划组网方案

• 规划方法：建立感知业务指标与SCR之间的映射关系，明确通信与感知指标逻辑关系，制定组网方案。
• 站址结构：包括单站三扇区蜂窝、单站两扇区背靠背、单站单扇区鱼鳞结构，适用于不同场景。
• 干扰控制：需解决感知间干扰、感知与通信间干扰、通信间干扰，采用干扰消除算法、时分、频分等方式。
• 移动性管理：采用差异化策略，包括RAT/Frequency Selection Priority（RFSP）、5G QoS Identifier（5QI）等，避免乒乓切换、降速掉话等问题。

总结与展望

5G-A通感一体技术将推动通信与感知的深度融合，提升频谱资源利用效率与实时感知能力。中国移动计划在2024年开展五大典型场景的规模组网试点，推动八大核心技术攻关，力争年底具备通感网络预商用能力。未来将拓展室内外、空天地海等全域应用，优化技术体系，构建灵活对接与安全可信的平台，全面赋能千行百业。