中国电信RedCap 场景白皮书Page 1 of 54中国电信RedCap 场景白皮书Page 2 of 54目录目录1 RedCap 概述.72 RedCap 应用场景.82.1 智慧电力.92.1.1 数采类场景.92.1.1.1 智能台区.92.1.1.2 配网 PMU.102.1.1.3 线路故障监测.112.1.2 视频类场景.132.1.2.1 电力巡检.132.1.2.2 作业安全管控.162.1.3 远控类场景.182.1.3.1 配电自动化三遥.182.1.3.2 秒级负控.192.1.3.3 配网差动保护.202.1.3.4 配网自愈.212.2 智慧工厂.222.2.1 数采类场景.232.2.1.1 MES 数据采集.232.2.1.2 SCADA 设备联机数采.242.2.1.3 AIDC 数据采集.252.2.2 视频类场景.262.2.2.1 工业视觉.262.2.2.2 仪表数据读取.272.2.2.3 生产/园区监测.272.2.2.4 危险区域巡检.282.2.3 远控类场景.292.2.3.1 智能物流调度.292.2.3.2 设备远程控制.302.3 智慧矿山.312.3.1 数采类场景.312.3.1.1 设备数据采集.312.3.1.2 作业人员数据采集.322.3.2 视频类场景.322.3.3 远控类场景.332.3.3.1 电铲远控.332.3.3.2 矿区自动驾驶.332.4 智慧港口.342.4.1 视频类场景.342.4.1.1 智能理货.342.4.1.2 安全监控.352.4.2 远控类场景.36中国电信RedCap 场景白皮书Page 3 of 542.4.2.1 场桥/岸桥远控.362.4.2.2 港区智能集卡.362.5 智慧城市.372.5.1 安防监控.382.5.2 城市治理.382.5.3 车辆管理.392.6 其他场景.402.6.1 户外监控场景.402.6.2 无人农机.402.6.3 河湖监管.403 RedCap 适配终端.413.1 智慧电力终端.413.1.1 数采类终端.413.1.2 视频类终端.423.1.3 控制类终端.453.2 智慧工厂终端.463.2.1 数采类终端.463.2.2 视频类终端.483.2.3 远控类终端.483.3 智慧矿山终端.493.3.1 数采类终端.493.3.2 视频类终端.503.3.3 控制类终端.513.4 智慧港口终端.513.4.1 视频类终端.513.4.2 控制类终端.513.5 智慧城市终端.513.6 其他类终端.524 电信策略.534.1 整体策略.534.2 5G 能力魔方.54中国电信RedCap 场景白皮书Page 4 of 54附图附图图 2-1智能台区示意图.10图 2-2配网 PMU 架构图.11图 2-3电缆型故障指示器.12图 2-4高精度暂态录波故障指示器系统.13图 2-5输电线路防外破.14图 2-6变电站巡检应用场景.15图 2-7摄像头输电线路监测.16图 2-8电力系统作业管控架构.17图 2-9电力系统现场布控球机和安全帽.17图 2-10配网差动保护架构图.21图 2-11配网自愈的模式.22图 2-12我国设备数字化和联网率的整体水平.22图 2-13SCADA 数据采集.24图 2-14园区视频安防应用.28图 2-15智能行为分析.28图 2-16远控天车架构.30图 2-17智能理货.35图 3-1嵌入式 5G 通信仓.42图 3-2PMU 型 FTU 终端.42图 3-3配电房巡检机器人.44附表附表表 2-1RedCap 三个发力的层级.8表 2-2智慧电力 RedCap 原生特性需求概览.9表 2-3智能台区通信技术要求.10表 2-4配网 PMU 场景的通信技术要求.11表 2-5线路故障监测通信技术要求.13表 2-6巡检类通信技术要求.14表 2-7作业管控通信技术要求.17表 2-8配电自动化三遥的通信技术要求.18表 2-9秒级负控通信技术要求.19表 2-10配网差动保护通信技术要求.21表 2-11配网自愈的通信技术要求.22表 2-12智慧工厂 RedCap 原生特性需求概览.23表 2-13MES 数采通信技术要求.24中国电信RedCap 场景白皮书Page 5 of 54表 2-14SCADA 设备联机数采通信技术要求.25表 2-15AIDC 数据采集通信技术要求.25表 2-16AIDC 产品分类.25表 2-17工业视觉数采的应用场景.26表 2-18工业视觉通信技术要求.26表 2-19仪表数据读取通信技术要求.27表 2-20生产/园区监测通信技术要求.28表 2-21危险区域巡检通信技术要求.29表 2-22智能物流调度通信技术要求.30表 2-23设备远程控制通信技术要求.31表 2-24智慧矿山 RedCap 原生特性需求概览.31表 2-25设备数据采集通信技术要求.32表 2-26作业人员数据采集通信技术要求.32表 2-27矿山视频场景通信技术要求.33表 2-28电铲远控通信技术要求.33表 2-29矿区自动驾驶通信技术要求.34表 2-30智慧港口 RedCap 原生特性需求概览.34表 2-31智能理货通信技术要求.35表 2-32港口安全监控通信技术要求.35表 2-33场桥/岸桥远控通信技术要求.36表 2-34港区智能集卡通信技术要求.37表 2-35智慧城市 RedCap 原生特性需求概览.37表 2-36智慧城市不同分辨率下的视频类场景典型通信技术要求.37表 2-37典型安防监控的通信技术要求.38表 2-38典型城市治理的通信技术要求.39表 2-39典型车辆管理的通信技术要求.39表 2-40其他场景 RedCap 原生特性需求概览.40表 3-1轮式巡检机器人.43表 3-2配电自动化终端.45中国电信RedCap 场景白皮书Page 6 of 54前言前言本白皮书由中国电信集团有限公司政企信息服务事业群牵头编制，修改和解释权属中国电信集团有限公司政企信息服务事业群，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。主编单位：本白皮书由中国电信集团有限公司政企信息服务事业群牵头编制，修改和解释权属中国电信集团有限公司政企信息服务事业群，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。主编单位：中国电信股份有限公司政企信息服务事业群起草单位：起草单位：天翼物联科技有限公司参编单位（按拼音首字母）：参编单位（按拼音首字母）：翱捷科技股份有限公司；北京智芯微电子科技有限公司；成都鼎桥通信技术有限公司；广州通则康威科技股份有限公司；华为技术有限公司；杭州必博半导体有限公司；杭州赋信科技有限公司；杭州海康威视数字技术股份有限公司；利尔达科技集团股份有限公司；联发科技股份有限公司；美格智能技术股份有限公司；南京南瑞信息通信科技有限公司；上海新基讯通信技术有限公司；上海星思半导体有限责任公司；上海移芯通信科技股份有限公司；上海移远通信技术股份有限公司；深圳市广和通无线股份有限公司；深圳市宏电技术股份有限公司；深圳市今天国际物流技术股份有限公司；深圳市三旺通信股份有限公司；深圳市有方科技股份有限公司；芯翼信息科技（上海）有限公司；紫光展锐（上海）科技有限公司；浙江大华技术股份有限公司；中科慧拓（北京）科技有限公司；中兴通讯股份有限公司中国电信RedCap 场景白皮书Page 7 of 541 RedCap 概述RedCap 概述RedCap（Reduced Capability）即缩减能力，属于轻量化 5G 的重要组成部分。5G在 Rel-15/Rel-16 定义了增强型移动宽带（eMBB），海量机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大典型应用场景。随着 5G 的不断部署和广泛应用，中低端物联网方案对设备复杂度、成本、尺寸和功耗等提出了更严苛的要求。作为“轻量级”5G 技术，R17 版本 RedCap 是一种介于 5G eMBB 与 LTE Cat1/1bis之间，在成本与功能特性上取得平衡的技术。相较于 5G eMBB，RedCap 进行了多项功能特性裁减，如：带宽：RedCap 要求支持的频谱带宽更窄，在 FR1 频段只要求最大 20MHz 带宽，远小于 5G eMBB 的 100MHz。天线：RedCap 减少了发射和接收天线的数量，减少了 MIMO 层数，降低了终端RF 收发器和基带处理模块的能力要求。功耗：RedCap 引入了多项省电措施，如 e-DRX 功能和 RRM 测量放松机制，使终端可以降低功耗从而获得更高的续航能力。调制：RedCap 必选的最高阶调制方式从 256QAM 裁剪到 64QAM，但终端可以在承担一定的设计复杂度和成本提高的情况下，根据目标客户需要灵活支持上/下行 256QAM，以满足不同行业的上下行峰值速率需求。双工：RedCap 从标准上支持了半双工 FDD 的通信方案。不过经业界充分讨论，当前基本仍采用全双工 FDD 的端网部署方案。主要理由是支持半双工 FDD 方案时基站调度处理会比较复杂，而半双工 FDD 的设计对终端成本降低也不够明显。另外，根据 3GPP 协议，RedCap 不需支持载波聚合（CA）、双连接（MR-DC）、双激活协议栈（DAPS）、条件主辅小区添加或改变机制（CPAC）、集成接入回传（IAB）的能力，进一步降低了终端的设计复杂度和成本。相较于 LTE，目前 1T2R 的 5G RedCap 产品与 LTE Cat4 双天线产品相比虽然理论速率能力接近，但是由于 RedCap 具备 5G NR 接入能力，在时延、可靠性、覆盖增强、节能、切片、授时、5G LAN、定位等方面具备特性优势，在实际使用体验上相较于 LTE Cat4会有大幅提高。目前 R17 标准冻结后的 5G RedCap 基本特性可对标 LTE Cat4，而 R18 标准推进的5G RedCap 将在峰值速率、带宽上进一步裁剪，可直接对标 LTE Cat1/Cat1 bis。中国电信RedCap 场景白皮书Page 8 of 54RedCap 终端的规模化应用依赖于 5G 网络的大范围覆盖。鉴于 5G 商用网络覆盖尚未达到 4G 商用网络覆盖的广度和深度，因而在一段时间内终端支持 4G、5G 将成为主要的连接方式。由此，RedCap 终端目前应支持 5G 4G 双模制式，以提高终端的连接能力。在数据速率上，RedCap 对 5G 的信号带宽、调制方式、MIMO 层数等方面进行了裁剪，不过相比于 LTE Cat4，性能方面仍保持优势，以 FDD 为例在同等带宽下峰值速率上行提升 20%、下行提升 13%。在时延可靠性上，RedCap 继承了 5G NR 的低时延高可靠特性，相比于 LTE Cat4和 Cat1/1bis，在低时延特性上可提升近 80%，及复杂工业场景下 RedCap 可保持较高的可靠性。在功耗电流上，LTE Cat4 工作情况下为 120160(mA)、待机情况下为 1222(mA)。RedCap 通过支持新增的节电特性，对标 LTE Cat4 可进一步降低功耗。在 5G 原生特性方面，RedCap 相比 LTE Cat4 与 Cat1/1bis 拥有切片、5G LAN、高精度授时等新增特性，为特定业务的专用链路、专用局域网等需求提供保障。通过在终端上进行一定的兼容性设计，可以支持 5G 高精度定位的新特性，结合网络能力，提供室内、室外亚米级的高精度定位服务。2 RedCap 应用场景RedCap 应用场景RedCap 应用的发力分为三个层级，第一层级为电力、工业数采和安防领域；第二层级为 5G 定制网所覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域；第三层级为车联网和可穿戴领域。表 2-1 RedCap 三个发力的层级三个发力层级第一层级：电力、工业数采和安防第二层级：5G 定制网覆盖的工业、能源、物流、智慧城市等领域第三层级：消费领域的车联网和可穿戴在 5G 定制网的环境下，RedCap 将基于切片、大带宽、高精度授时、5G LAN、低时延高可靠、定位等特性，以及低功耗、低成本和小体积特点，在 5G 定制网项目中得到广泛应用。中国电信将基于重点应用场景，依托 RedCap 的原生特性和网络基础打造标中国电信RedCap 场景白皮书Page 9 of 54杆项目，推动 RedCap 规模商用。2.1智慧电力智慧电力智慧电力在数采、视频和远控领域都存在重要的应用场景，数采领域主要包括智能台区、配网 PMU、线路故障监测；视频领域主要包括电力巡检、作业安全管控；远控领域主要包括配电自动化三遥、秒级负控和配网差动保护。表 2-2 智慧电力 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧电力智能台区配网PMU线路故障巡检电力巡检作业安全管控配电自动化三遥秒级负控配网差动保护配网自愈2.1.1 数采类场景数采类场景2.1.1.1智能台区2.1.1.1智能台区智能台区以优质的供电质量、高效的运营效率和优良的用户体验为目标，采用基于智能融合终端基于智能融合终端、传感网等多种先进的信息化、智能化技术、设备及运维管理手段，充分融合不同系统、不同设备数据，支撑用电主动运维、全寿命周期管理、多元负荷消纳等应用功能用电主动运维、全寿命周期管理、多元负荷消纳等应用功能，通过低压故障预判、停电事件感知和低压故障定位，提高主动检修、故障抢修工作效率，实现供电质量、运营效率和用户体验的全面提升。智能台区是分分中国电信RedCap 场景白皮书Page 10 of 54布式新能源并网和充电桩管理布式新能源并网和充电桩管理的重要环节。图 2-1 智能台区示意图表 2-3 智能台区通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数智能台区1s10k-10Mbps99.9%NA生产控制大区110 个/km22.1.1.2配网 PMU2.1.1.2配网 PMU随着大规模分布式电源和电动汽车等柔性负荷接入大规模分布式电源和电动汽车等柔性负荷接入后，配电网电力电子化趋势更加明显，运行状态更加复杂多变，传统测量面临的电气噪声急剧增加，测量装置的准确性面临挑战。用户侧出现电源和负荷交织融合的现象，配电网的潮流变化更加频繁，传统的电网监视、感知和分析手段难以满足实时高效掌控电网状态的要求。相比传统自动化系统，配网 PMU（同步相量测量设备）具有快速性、准确性、可靠性和扩展性。同步相量测量技术可快速准确掌握电网动态运行工况、支持更高效的多方互动，有效提升电网的可测、可观和可控水平。相应的，也对通信提出了更高要求，包括低时延、高可靠以及高精度时间同步等。中国电信RedCap 场景白皮书Page 11 of 54图 2-2 配网 PMU 架构图配网 PMU 的业务需求包括：1、业务隔离1、业务隔离：配网 PMU 业务属于电力生产控制大区非实时控制类（安全区 II）业务，按照国能 36 号文要求，电力生产控制大区必须和其它行业业务以及电力管理信息大区业务实现物理隔离。2、终端永久在线2、终端永久在线：当配网 PMU 装置第一次上线向主站注册时建立通信链路，此后将一直保持该 TCP 连接，以保障双方随时可以通信。3、通信速率和时延需求3、通信速率和时延需求：实时数据采集及遥调，上下行应用层速率不低于 107kbps、非实时数据采集，上下行应用层速率约在 37 kbps，取决于单数据量大小(这里设为 4Byte)；4、高精时钟同步/授时功能需求4、高精时钟同步/授时功能需求：分布式配网 PMU 终端需要根据授予的时标信息，同步获取相量数据，主站获取上传的同步时标和同步相位后，方可开展状态估计、态势感知等高级应用。相对于主网 PMU，在配网环境下，由于线路普遍较短，相角差较小，对时标精度要求较高。配网 PMU 时标信息精度（指标）1us。时标信息可通过 B 码模拟量授予配网 PMU 装置。5、海量接入需求5、海量接入需求：10km 半径范围内，接入终端 50-100 个。表 2-4 配网 PMU 场景的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网 PMU50ms2Mbps99.99%1us生产控制大区X*10 个/km22.1.1.3线路故障监测2.1.1.3线路故障监测1、电缆型故障指示器1、电缆型故障指示器我国配电网错综复杂，容易发生故障，尤其是接地故障，由于其隐性特性，很难中国电信RedCap 场景白皮书Page 12 of 54查找。有时不得不通过拉分段开关并试送电来确定故障所在区域，对线路、设备运行的安全性极为不利。利用高集成度的配电终端实现配电网的故障识别、故障隔离、网络重构及配电网的无功/电压控制和优化运行等功能，这种方案当然是配网自动化一个重要选择，但安装运营起来比较复杂，成本较高，目前主要在部分城市重要区域实现。故障指示器以及基于故障指示器的配电线路故障监测系统成为配电网建设一种经济高效的选故障指示器以及基于故障指示器的配电线路故障监测系统成为配电网建设一种经济高效的选择，故障指示器能实时准确地在线监测线路状态，并将所采集到的线路负荷、故障信息、停送电状态等通过通讯终端发送到主站通过通讯终端发送到主站；主站对信息进行数据统计、分析、拓扑计算，确定故障区域，从而引导工作人员迅速准确找到故障点，有效提高线路故障检测的自动化水平和工作人员的效率。图 2-3 电缆型故障指示器2、暂态录波型故障指示器2、暂态录波型故障指示器暂态录波型故障指示器，通过对线路电流的精确测量及高速录波，可精准检测线路故障类型，并快速定位故障区段，从而缩短线路故障的响应和处理时间，提高供电可靠性。架空暂态录波型远传故障指示器由采集单元、汇集单元等部分组成，配合配电自动化主站构成故障定位系统。其中，汇集单元是核心传感单元与系统主站交互的桥梁，借助短距无线和远程无线混合组网技术，使系统具备通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能借助短距无线和远程无线混合组网技术，使系统具备通道监视、切换及故障报警能力，支持系统诊断、自愈以及通信中断恢复后数据续传功能。可选采用太阳能板作为主供电源，并辅以可充电电池作为备用电源，保证系统稳定可靠运行，电力工作人员可对线路工况信息和故障信息实时监测。中国电信RedCap 场景白皮书Page 13 of 54图 2-4 高精度暂态录波故障指示器系统目前，我国配电网线路长度接近 500 万公里，按照平均每 2-3 公里一套的高水平部署来看，高精度故障指示器的市场空间接近 200 万套，百亿空间，目前渗透率尚不足 30%。高精度故障指示器的市场空间接近 200 万套，百亿空间，目前渗透率尚不足 30%。表 2-5 线路故障监测通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数线路故障监测50ms2Mbps99.99%NA生产管理大区12 个/km22.1.2 视频类场景视频类场景2.1.2.1电力巡检2.1.2.1电力巡检电网巡检、维护从检测对象维度主要可以分为发电设备类、变配电设备类和输电线路类。发电设备类发电设备类：分布式电站通常由多个设备组件组成，设备组件故障将影响正 常的电力供应，由于分布式电源集中建设于室外，部分位于山地、高原、荒漠之中，自然环境对设备影响较大，需定期巡检，如风机叶片缺损、脱落、裂纹等，光伏组件脱落、异物覆盖等。变配电设备类变配电设备类：变电和配电设备作为电力系统的关键节点，对电力系统的稳定运行有着至关重要的作用，室外变电站与室内配电设备是监测重点，且容易受极端天气影响，需定期对表计读数、开关位置、设备温度、柜体局部放电等状态进行巡检监控。输电线路类输电线路类：输电线路巡检的主要内容包括接地、基础、杆塔、绝缘子、导线、金夹具等线路本体设备；防雷、防鸟、各种监测设备等线路附属实施以及线路通道环境。输电线路的防外破，包括工程车辆识别、覆冰、山火、采挖识别等。中国电信RedCap 场景白皮书Page 14 of 54图 2-5 输电线路防外破从智能运维应用环境与场景来看，智能运维在输电、变电、配电环节均已有应用。输电线路主要结合无人机等巡检装备的巡检视频、图像无人机等巡检装备的巡检视频、图像，开展输电线路、杆塔、金夹具等装备的外观缺陷识别；变电设备主要结合巡检机器人、高清视频等装备巡检机器人、高清视频等装备的视频、图像，开展变电设备的外观缺陷识别；配电站主要结合室内巡检机器人等设备室内巡检机器人等设备，对配电站室内运行状况进行状态感知、缺陷识别。表 2-6 巡检类通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数电力巡检机器人1s4Mbps99.9%NA生产管理大区10 个/km2输电线无人机巡检控制100ms 采集1s2Mbps控制99.99%媒体99.9%NA生产管理大区10 个/km2输电线路状态监测1s100k-35Mbps99%NA生产管理大区10 个/km21、变电站巡检变电站在线智能巡视系统可利用电力机器人、高清视频设备、红外摄像头等变电站在线智能巡视系统可利用电力机器人、高清视频设备、红外摄像头等，对主设备、继保室、端子箱、构支架、消防、土建设施及站内环境等进行自主巡视，代替变电站运维人员开展日常巡视、红外测温、表计抄录等大量重复性工作，可替代人员在暴雨、台风等特殊天气下开展设备巡视，为运维人员开展远程无人巡视创造条件，从而提高工作效率，降低现场作业风险。中国电信RedCap 场景白皮书Page 15 of 54图 2-6 变电站巡检应用场景根据国网山东电力统计，通过在线智能巡视系统可节约单次巡视时间、增加巡视频率，220kV 变电站现场例行巡视频次可由 1 周 1 次提高为 1 周 7 次，单次整站例行巡视时间由人工巡视 3 小时下降至机器巡视 1 小时；500kV 变电站现场巡视频次由 3 天 1次提高为 1 周 7 次，单次整站例行巡视时间由人工巡视 4 小时下降至机器巡视 1.5 小时，大幅提高运维效率。根据国家相关规划，预计到“十四五”末，国家电网现代设备管理体系初步建成，设备智能化升级和业务数字化转型取得突破，设备安全运行水平、质量管控水平、管理精益化水平、供电保障能力持续提升。相比“十三五”末，预计“十 四五”期间，国家电网输电线路长度将增长 49%，变电容量增长 39%，配电线路增长 45%，实现 220 千伏及以上轮式巡检机器人全覆盖，并全面推广应用到 110 千伏变电站，全面推动变电站在线智能巡视系统纳入新建变电站典型设计实现 220 千伏及以上轮式巡检机器人全覆盖，并全面推广应用到 110 千伏变电站，全面推动变电站在线智能巡视系统纳入新建变电站典型设计。2、输电线路巡检初步统计全国电网 35 千伏及以上输电线路回路长度 198 万千米输电线路回路长度 198 万千米，比上年增长3.4%。随着电网快速发展，输电线路、变电站、配电网等存量规模越来越大，相应的设备也越来越多，且分布式电站数量的增多，电力设备运维的工作量越来越繁重，而基层运检部门普遍存在人员配置率偏低、人力资源结构性短缺等问题，运维班组工作负荷不断上升，设备监控集约化与管理精益化之间的矛盾日益凸显，电网运维工作也由传统运维向智能化运维发展。1、摄像头1、摄像头通过在摄像头、融合传感终端上加载线路缺陷、故障及通道隐患识别、诊断模组，中国电信RedCap 场景白皮书Page 16 of 54实现输配电线路通道隐患和本体缺陷的智能识别及预警，提升输配电线路的实时监测能力。图 2-7 摄像头输电线路监测2、无人机2、无人机无人机电力巡检是通过无人机巡检代替传统人工的方式，对输电线路设备及周边环境情况进行巡视。早期，我国电力巡检以人力巡检为主，巡检人员通过肉眼观察、望远镜瞭望、红外测温检查和登塔核实等手段了解线路运行健康状况，该方式劳动作业强度大、巡视效率低、作业风险高，对巡检人员个人经验积累情况要求较高。随后国家电网尝试过载人直升机巡线，但仍存在成本高、灵活性不足和人员安全等局限因素。近年来，得益于无人机技术的进步和应用的拓展，为了弥补人力巡检、载人直升机巡检的局限性，无人机电力巡检应运而生。无人机利用其空中平台的功能，携带高倍照相机、高清摄像机、红外成像仪、激光雷达等多种机载设备，可对输电线路设备及周边环境情况进行全光谱的快速拍摄监测和数据采集无人机利用其空中平台的功能，携带高倍照相机、高清摄像机、红外成像仪、激光雷达等多种机载设备，可对输电线路设备及周边环境情况进行全光谱的快速拍摄监测和数据采集。通过人工或智能分析，可快速发现各类设备缺陷、隐患以及线路附近可能对线路造成 威胁的各类危险源，大幅度提高巡检质量、实现快速巡检、克服视距限制、保障巡检人员安全。2.1.2.2作业安全管控2.1.2.2作业安全管控随着电网规模不断扩大，基建、网改、技改大修等任务越加繁重，作业现场点多面广，一些小型、分散、临时的工作现场安全管控力度薄弱，容易带来监控盲区，人员作业高度依靠经验，现场安全管理难度也在不断增大。电力公司为加强作业现场安全管控，要求设备、配网、基建、营销、通信、信息、后勤专业、送变电公司、外部电力公司为加强作业现场安全管控，要求设备、配网、基建、营销、通信、信息、后勤专业、送变电公司、外部中国电信RedCap 场景白皮书Page 17 of 54建设项目施工作业全面执行“无视频不作业”。建设项目施工作业全面执行“无视频不作业”。在便携摄像头便携摄像头上融合图像分析模块、传输加密模块等采集传输模组，通过作业行为图像识别分析网关，实现作业过程全面可视化，作业现场违章行为的实时分析及预警，提升作业监管的智能化水平。通过智能安全帽智能安全帽还可以远方联动“云、管、边、端”网络架构的风险管控平台，安全帽具有 SOS、录像、对讲、照明等功能，有效保障一线作业人员的人身安全，提升巡查联动能力。图 2-8 电力系统作业管控架构图 2-9 电力系统现场布控球机和安全帽作业现场管控主要是语音通话和视频类要求，具体网络指标如下。表 2-7 作业管控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数作业现场语音通信600ms256Kbps99%NA管理信息大区按需部署作业现场视频600ms4Mbps99%NA管理信息大区按需部署中国电信RedCap 场景白皮书Page 18 of 542.1.3 远控类场景远控类场景2.1.3.1配电自动化三遥2.1.3.1配电自动化三遥配电自动化三遥主要包括：1、遥信1、遥信：其传输数据是对设备状态信息的监控，如告警状态或开关位置，阀门位置等。由终端上传到配电自动化主站系统(上行方向)；2、遥测2、遥测：其传输数据是电网的测量值信息，如被测电流和电压数值等。由终端上传到配电自动化主站系统(上行方向)；3、遥控3、遥控：通过与继电保护自动装置配合，实现配网线路区段或配网设备的故障判断及准确定位，其传输数据主要包括远程控制开关完成线路故障定位（定线、定段）、隔离（如断开开关）、恢复（如合拢开关）时的命令。由配电自动化主站下发终端（下行方向）。三遥是电网自动化的基本动作单元，通过对这三种基本单元的组合，配电自动化系统可以实现对电网运行状态的网络监测，并在此基础上通过对电网负荷、电源、故障等状态的计算分析决策，对配电网进行调度配置类高级业务。配电自动化（三遥）业务主要分为总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）5大业务，总体的数据量较小，以网络连接需求为主。各类子业务的内容为：总召业务总召业务：由主站发起，将目的从站采集的所有设备状态信息、告警信息（遥信）、测试模拟量的信息（遥测）上报到主站，监测网络各个从站的运行状态。遥信业务遥信业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为设备状态信息，如告警状态、开关分合信息等等。遥测业务遥测业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为从站设备采集到的设备模拟量值。遥控业务遥控业务：由主站发起，将远程控制指令通过网络传输到从站，控制从站下属设备的状态，如闸刀的分合。监测报文（心跳）业务监测报文（心跳）业务：由主站定时下发监测各个从站的在线状态。总体来看各个业务的通讯量均不大，数据包大小的典型值250B，以连接为主要诉求以连接为主要诉求。表 2-8 配电自动化三遥的通信技术要求中国电信RedCap 场景白皮书Page 19 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数配网自动化三遥1s20kbps99.9%生产控制大区X*10 个/km22.1.3.2秒级负控2.1.3.2秒级负控负荷控制，又可称为负荷管理，其主要是用来碾平负荷曲线，从而达到均衡地使用电力负荷，提高电网运行的经济性、安全性，以及提高电力企业的投资效益的目的。电力秒级负荷控制采用集中控制方法，由负荷控制主控站按改善负荷曲线的需求，通过与客户联系的通信装置及装设在客户处的终端装置，对客户的可间断负荷进行集中控制，其负荷控制响应时间为秒级。秒级负荷控制系统可以实现电力营销监控、电力营销管理、抄收、数据采集、负控控制等综合目的秒级负荷控制系统可以实现电力营销监控、电力营销管理、抄收、数据采集、负控控制等综合目的。秒级负荷控制应用的产业生态链成熟。之前秒级负荷控制应用主要用光纤作为通信手段，联系负控终端和负控主站，但由于光纤敷设成本过高光纤敷设成本过高，秒级负控应用未能大规模推广。负荷控制终端和负荷控制主站已在电力系统应用多年。随着 5G 硬切片承载电力控制业务的试点开展，秒级负荷控制应用中只需要将 5G 硬切片管道替代原来光纤管道。秒级负荷控制应用和配电三遥业务基本相同，均采用 IEC104 规约，主要分为总召、遥信、遥测、遥控、监测报文（心跳）5 大业务，总体的数据量较小，以网络连接需求为主。各类子业务的内容包括：总召业务总召业务：由主站发起，将目的从站采集的所有设备状态信息、告警信息（遥信）、测试模拟量的信息（遥测）上报到主站，监测网络各个从站的运行状态。遥信业务遥信业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为设备状态信息，如告警状态、开关分合信息等等。遥测业务遥测业务：从站设备主动上行传输到主站，主要信息为从站设备采集到的设备模拟量值。遥调/控业务遥调/控业务：由主站发起，将远程控制指令通过网络传输到从站，控制从站下属设备的状态，如闸刀的分合。监测报文（心跳）业务监测报文（心跳）业务：由主站定时下发监测各个从站的在线状态。表 2-9 秒级负控通信技术要求中国电信RedCap 场景白皮书Page 20 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数秒级负荷控制1s20kbps99.9%生产控制大区X*10 个/km22.1.3.3配网差动保护2.1.3.3配网差动保护现有配电网保护配置方式下，线路某处发生故障，将造成变电站出线开关跳闸，整条线路都会停电，然后依靠配电自动化主站进行故障隔离和供电恢复，整个过程往往持续几分钟至几十分钟，严重影响用户用电感受。随着分布式电源接入到配电网中，配电网故障电流等级、潮流方向发生了较大变化，传统的三段式过流保护已经难以满足配电网保护的要求。分布式差动保护能够实现故障区段的快速定位与隔离，但差动保护要求保护装置之间实时快速通信分布式差动保护能够实现故障区段的快速定位与隔离，但差动保护要求保护装置之间实时快速通信。配网差动保护的工作机制为：配电自动化终端 DTU 定期（可配置，一般设置为每个工频周期采用 24 次，即 24/20=0.833ms 发送一次消息）给同一条配网线路上的其它终端发送电流矢量值（Sv 原始值），DTU 终端通过比较两端或多端同时刻的电流矢量值，当电流差值超过门限值时判定为故障发生，并就地执行对应的差动保护动作；每一个保护终端都通过通信通道将本端的电气测量数据发送给对端，同时接收对端发送的数据并加以比较，判断故障位置是否在保护范围内，并决定是否启动将故障切除。中国电信RedCap 场景白皮书Page 21 of 54图 2-10 配网差动保护架构图配网差动保护场景的业务需求包括：1、业务隔离1、业务隔离：智能分布式配电自动化同样属于电力生产控制大区实时控制类（安全区 I）业务，按照国能 36 号文要求，电力生产控制大区必须和其它行业业务以及电力管理信息大区业务实现物理隔离。2、终端永久在线2、终端永久在线：智能分布式配电自动化终端同样需要保持永久在线状态，以保障配网线路上终端间随时都能实时发送业务。3、连续上行带宽需求3、连续上行带宽需求：保护终端的典型采集频率通常设置为 1200Hz，每隔 0.833ms发送一次数据，单次数据量为 245Byte，通信带宽需求为 2.36Mbps。由于配网故障发生是随机的，配网差动保护需要持续实时通信传递数据来判断和检测线路是否发生故障，因此具有持续上行带宽流量需求，并且对带宽资源保障要求高。4、高精时钟同步/授时需求4、高精时钟同步/授时需求：在差动保护业务中，如果线路两端保护终端不同步将导致线路两端差动电流 IAIB 数值计算不准确，影响差动电流计算和保护逻辑判断的准确性。因此，需要通过高精度授时等技术来实现全网设备和采集量的同步对时。配网差动保护要求对时精度优于 3us。表 2-10 配网差动保护通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网差动保护80ms 2.5Mbps99.99%3us生产控制大区 X*10 个/km22.1.3.4配网自愈2.1.3.4配网自愈配网自愈是指不需要或仅需要少量的人为干预，利用先进的保护、控制手段，出中国电信RedCap 场景白皮书Page 22 of 54现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不影响非故障用户的正常供电或将其影响降低至最小。发展到现在，主要有就地控制、集中控制、分布式控制三种模式。图 2-11 配网自愈的模式表 2-11 配网自愈的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数配网自愈200ms0.5Mbps99.99us生产控制大区X*10 个/km22.2智慧工厂智慧工厂在智慧工厂的关键环节中，设备数字化、设备联网、生产数据采集、工艺监测、质量追溯以及物料管理等都可以由 5G RedCap 深度赋能在智慧工厂的关键环节中，设备数字化、设备联网、生产数据采集、工艺监测、质量追溯以及物料管理等都可以由 5G RedCap 深度赋能。其中，根据中国工业和信息化部定期统计和发布的设备数字化率、数字化设备联网率、关键工序数控化率三项反映指标，当前我国的装备数字化水平整体处于 40-50%的相对较低水平装备数字化水平整体处于 40-50%的相对较低水平，还有很大提升空间。国内工业企业在工业装备的数字化、联网化方面仍需加大发力，工业数据的全面采集是提升装备数字化的重要手段工业数据的全面采集是提升装备数字化的重要手段。图 2-12 我国设备数字化和联网率的整体水平中国电信RedCap 场景白皮书Page 23 of 54表 2-12 智慧工厂 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧工厂MES 数据采集SCADA设备联机数据采集AIDC 数据采集工业视觉仪表数据读取生产/园区监测危险区域巡检智能物流调度设备远程控制2.2.1 数采类场景数采类场景工业数据采集工业数据采集是利用泛在感知技术对多源设备、异构系统、运营环境、人等要素信息进行实时高效采集和云端汇聚，是数字化转型的基础是数字化转型的基础。在人、机、料、法、环、测等全面联网后，便可通过人工输入、系统导入、自动感知、设备读取、视频采集、系统生成等方式，对设备数据、研发数据、生产数据、运维数据、管理数据、外部数据等各类生产运营管理所需的数据进行采集对设备数据、研发数据、生产数据、运维数据、管理数据、外部数据等各类生产运营管理所需的数据进行采集。采集到的数据应包含但不限于海量的关键价值数据、接口数据、信息化数据以及文档、图片、音频、视频等类型数据。2.2.1.1MES 数据采集2.2.1.1MES 数据采集中国电信RedCap 场景白皮书Page 24 of 54通过对海量生产数据的采集，形成模型仿真、孪生共智等数字孪生型应用的数据基础，并将相关业务分析在生产看板呈现。此类应用多基于 MES 平台，将产能预测、过程感知、转产辅助等功能与 MES 生产管理业务相结合，实现生产稳定高效运行。将产线设备的 MES 数据通过 CPE/网关接入 5G 网络。在该场景中，多个设备可以共使用1 台 CPE/网关，先通过交换机连接多台生产看板，再将生产 MES 数据通过 5G 网络与数据中心连接，将能耗数据、设备运营状况数据、产品生产质量与进度数据、库存实时状况数据能耗数据、设备运营状况数据、产品生产质量与进度数据、库存实时状况数据等，通过各类传感器采集后，通过 5G 网络实时呈现。MES 数据采集对带宽、时延要求不高，RedCap 的性能可以满足。表 2-13 MES 数采通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数MES 数据采集200ms1Mbps（数采）9 Mbps（文件传输）99.99%无X*100 个/5000m22.2.1.2SCADA 设备联机数采2.2.1.2SCADA 设备联机数采SCADA 数采型应用以生产设备联机为例。车间设备生产数据采集包括产出数据、工艺参数、设备状态信息、报警信息以及传感器的数字量/模拟量信号产出数据、工艺参数、设备状态信息、报警信息以及传感器的数字量/模拟量信号等。采集设备量大，单设备采集点多，有秒级和分级的长周期信号，也有毫秒级高速数据。多样的需求对网络时延和带宽都提出了较高的要求。图 2-13 SCADA 数据采集通过将数据采集终端基于 5G 接入 SCADA 系统，设备采集数据通过 5G CPE/网关传输到工厂的业务平台，有效的减少车间有线网络部署，优化车间布局，同时在云端实施设备状态监控，减少人员干预，降低生产和维护成本。部分 SCADA 联机数据采集对时延较高，RedCap 可以覆盖大部分需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 25 of 54表 2-14 SCADA 设备联机数采通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数SCADA 设备 连 机数据采集200ms（实时采集100ms；控制50ms）1Mbps（数采）9 Mbps（文件传输）99.99%无X*10 个/5000m22.2.1.3AIDC 数据采集2.2.1.3AIDC 数据采集在传统生产制造方式变革推动下，智能制造的发展将扩大对自动识别和数据采集（AIDC）技术设备的需求，通过工业手持智能终端的使用，传统生产制造方式得以变革，生产线实现无纸化作业生产线实现无纸化作业，车间内工序派工、报工、指导等环节的信息流转效率得到有效提升，生产进度得到实时监控。同时通过扫描记录条形码实时采集、上传数据建立可追溯信息库最终实现成本可控、产品总量可统计、产品档案可溯源等目的。AIDC在信息采集/追溯、仓储出入库、工艺指导、工序报工、缺陷检验在信息采集/追溯、仓储出入库、工艺指导、工序报工、缺陷检验等环节帮助生产制造企业完成信息化布局，提升企业生产效率、订单交付能力、库存周转水准三大智能制造关键指标，加快数字化升级。表 2-15 AIDC 数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数AIDC 数据采集 200ms1Mbps99.99%无X*100 个/5000m2表 2-16 AIDC 产品分类分类分类说明说明扫描枪、扫码枪主要用于条形码的扫描录入，是自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备手持智能数据终端（PDA）用于数据采集和智能应用，也同属于自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备条码打印机用于条形码的打印，是自动识别与数据采集行业条码赋码阶段设备RFID 无线射频通常被行业内划定到智能数据终端里面，是配合智能数据终端进行使用的，可以中国电信RedCap 场景白皮书Page 26 of 54设备辅 助智能数据终端达成快速扫描的目标固定设备主要为工业用固定式读码器2.2.2 视频类场景视频类场景2.2.2.1工业视觉2.2.2.1工业视觉工业视觉的应用场景主要为视觉检测与视觉引导工业视觉的应用场景主要为视觉检测与视觉引导，各行业细分应用场景不同，由于场景多变，客户需求具备“小批量、定制化”特点。表 2-17 工业视觉数采的应用场景行业主要应用场景次要应用场景行业主要应用场景次要应用场景3C 电子视觉在线（在线质检）视觉引导（自动生成轨迹）锂电池3D 缺陷检测在线质检纺织等轻工业视觉检测（质检）视觉引导（轨迹规划）仓储物流视觉引导视觉识别金属加工视觉引导（工件上料）视觉检测汽车3D 视觉检测视觉引导（工件上料）半导体视觉测量视觉检测医疗视觉引导视觉测量重工视觉引导视觉识别从工业视觉应用产品分类情况来看，2D 检测类应用产品最多，占比 50%，市场竞争更为激烈；其次是 3D 检测类，占比 20- 检测类应用产品最多，占比 50%，市场竞争更为激烈；其次是 3D 检测类，占比 20%，应用较少的是 2D 与 3D 引导定位类，占比均为 15%。以 3C、锂电、纺织和半导体行业为例，工业视觉检测的需求各不相同，定制化属性较高工业视觉检测的需求各不相同，定制化属性较高。通过 5G RedCap AI 的工业视觉解决方案，基于端 5G 网络 边缘云 云服务的协作，已成为未来智能化工厂标配解决方案，设备增加“眼睛”，让工厂质量检查和缺陷识别提升灵活性和零部件高效测量变得简单和高效。表 2-18 工业视觉通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数工业视觉检测 100-1000ms 4Mbps（单连接）99.99%无X*10 个/5000m2中国电信RedCap 场景白皮书Page 27 of 542.2.2.2仪表数据读取2.2.2.2仪表数据读取在制造生产等企业中，各位安全监控仪表数据采集和监控是数字化管理的基础，物联网系统的构建可以将设备数据进行实时采集，大大提升整体管理效率，对于异常情况进行及时报警。在构建物联网进行数据采集的过程中，往往会遇到以下的 3 大类问题，使得物联网监控系统构建受到很大阻碍：1、设备支持1、设备支持：一些传统指针仪表，并不支持数字化的采集方式并不支持数字化的采集方式，无法将模拟信号转化成数字信号，仅仅能通过仪表盘进行数据读取，无法进行物联网协议对接；2、协议开放2、协议开放：设备仪表厂家众多、协议众多，很多厂家协议并不对外开放很多厂家协议并不对外开放，往往数据对接要和仪表厂商进行进一步沟通，很难得到有效支持，阻碍了仪表设备数据对接；3、施工周期和成本3、施工周期和成本：由于受到设备协议、场地接线等影响，建设完备的物联网体系周期往往较长，由于受到设备协议、场地布线布网难度大等影响，建设完备的物联网体系周期往往较长，如表计设备多设置于管廊、地下室等偏僻地方，改造时布线布网难度较大、成本较高。通过视觉数采这类非侵入，易安装的方式实现对于各种类型仪表的图像采集，训练深度学习 AI 模型，实现对于仪表的自动化数字识别和传输，在物联网对接条件受到限制情况下，可绕开各类复杂协议、网络对接的问题，直接从图像数据中采集仪表数字通过视觉数采这类非侵入，易安装的方式实现对于各种类型仪表的图像采集，训练深度学习 AI 模型，实现对于仪表的自动化数字识别和传输，在物联网对接条件受到限制情况下，可绕开各类复杂协议、网络对接的问题，直接从图像数据中采集仪表数字。表 2-19 仪表数据读取通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数仪表数据读取100-1000ms4 Mbps99.9%无X*100 个/5000m22.2.2.3生产/园区监测2.2.2.3生产/园区监测制造园区视频监控应用主要面向园区内部道路、园区外部围墙、厂房室内安防等环境，通过视频技术，构建园区数字化管理能力，提升园区道路交通、安全安防、火灾隐患等管理手段。中国电信RedCap 场景白皮书Page 28 of 54图 2-14 园区视频安防应用5G RedCap AI 视频监控，主要场景有园区及车间的安防视频监控，产线工人日常作业规范监控。生产产线工人日常作业中，利用 5G 将产线监控视频回传到企业 AI 平台，对产线关键岗位员工作业行为进行智能分析，如动作是否标准/步骤是否缺失/动作是否超时等，加强对关键岗位作业规范的管控，从而提升产品的合格率及流程的不断优化改进。以某工厂为例，利用 5G 将产线视频监控接入生产内网，用于实时监控产线电子检漏、电气安全检测、运转测试、工序检验等多个关键岗位人员的动作，并从质量控制云进行基于 AI 的工艺行为识别，提升关键岗位工艺质量管控效果，促进生产工艺持续优化改善。图 2-15 智能行为分析表 2-20 生产/园区监测通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数生产园区监测 300ms 4 Mbps（单连接）99.9%无X*100 个/5000m22.2.2.4危险区域巡检2.2.2.4危险区域巡检巡检机器人可对现场设备、温度、环境等信息全方位实时监控，并将监控数据上传后台，经过 5G AI 大数据分析，将相关结果展示在大屏，重要告警则以短信等方式提醒相关人员处理，从而实现自主巡检、运行数据实时监测、故障报警和应急处理等中国电信RedCap 场景白皮书Page 29 of 54功能。巡检机器人搭载有红外热成像功能、摄像机功能和危险气体监测等定制化功能。基于 RedCap 巡检机器人，利用 5G 网络进行实时数据回传，以智能机器人当前作业视角查看现场影像，同步更新巡检状态和掌握巡检进度情况。异常情况及时弹窗告警，降低安全风险。同时可将机器人获取的高清影像、红外数据以及识别成果进行归档整理，并对识别的表计读数、部件温度进行统计分析。对于无人机空中巡检，可以利用无人机机动灵活、视野全面、可搭载小型检测设备等特点，对长管廊带、烟囱、火炬、塔、球罐区等难以人工到达的地方进行高空全方位巡检，结合视频 AI 分析，解决人工检查难的问题，可大大提高巡检效率，降低人员巡检安全风险。通过平台设定配送路线，实现无人机远距离配送的功能。全面提高运送效率，降低人工和时间成本。表 2-21 危险区域巡检通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数危险区域巡检 300ms4Mbps99.9%无X*100 个/5000m22.2.3 远控类场景远控类场景2.2.3.1智能物流调度2.2.3.1智能物流调度物流环节是生产制造不可或缺的业务场景，包括来料运输存储、生产零配件运输和产品仓存储运输等核心环节。由于物流设备移动性较强，基于 5G 无线通信构建工厂物流通信网络，不仅能实现业务管理扁平化，更进一步提升物流作业效率。其中，AGV/AMR/叉车是支持厂区物流的重要应用场景，RedCap 可以满足 AGV/AMR/叉车的调度需求，对接 WMS 系统，WCS 系统，实现全流程自动化。AGV 调度系统需要对缓存订单任务、对接设备信息以及系统内的各辆 AGV 状态信息进行实时交互和分析，动态调整 AGV 运行路径和任务，确保 AGV 系统能够以最快效率完成系统订单任务。常规 AGV 运行速度约 0.5-2m/s，叉车运行速度约为 5-10m/s，交互频次周期500ms，常规数据包包含与远程控制系统服务器 RCS 间关于电池，温度，电压状态以及任务信息的交互。因此，对 AGV/AMR/叉车的作业，需要考虑复杂的环境下的全覆盖，并且网络性能要满足待命点接收指令、作业开始，完成搬运、行驶、装卸再回到待命点业务流，中国电信RedCap 场景白皮书Page 30 of 54计算支持 AGV/AMR/叉车周期作业所需的网络 RTT 时延和稳定性。企业部署基于 RedCap的 AGV/AMR/叉车应用，采用 5G 网络可以提供稳定可靠低时延的无线网络，并支持大量终端的并发接入，提升作业效率。表 2-22 智能物流调度通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性安全隔离安全隔离连接数连接数智能物流调度50ms2 Mbps99.99%无X*10 个/5000m22.2.3.2设备远程控制2.2.3.2设备远程控制现场产线控制，主要包括对产线 PLC、产线 I/O、设备运动控制，其网络流量一般具备周期性特征，根据不同的控制对象，其网络时延和丢包等关键指标参数存在差异化的需求。在实际的工业生产中，有大量设备的生产数据需要通过工业网关服务器作为统一接口处理，实现海量设备协议统一后提交至 SCADA 平台，并作为应用数据计算。在业务作业的数据交互过程中，存在不同的交互周期，从而带来网络流量的不同业 务 模 型。根 据 典 型 的 SCADA 平 台 配 置 分 析，可 将 其 交 互 周 期 归 纳 为50ms/100ms/1000ms/3000ms 四类典型档位，同时超时周期可分为 50ms/100ms/1s/3s四挡。该类应用数据包较小但单车间的连接有较高密度。例如工厂中的远控天车，通过对行车进行视频远控改造，通过行车上安装的摄像头和 PLC，行车司机在中控室观看多路实时视频进行操作，完成行车所有动作如吊车吊具精准移动、抓举废钢等。5G 的大带宽低时延可实现龙门吊远程控制场景中监控视频回传，PLC 可靠通信，大幅度降低行车视频远控改造成本和改造门槛。图 2-16 远控天车架构远程控制的应用对带宽要求不高（非高清视频场景），但是对时延和可靠性要求较高，RedCap 可以满足部门远控的需求。通过 5G 高实时、稳时延的通信网络，将现场海量的 OT 数据及时传输，提高了生产稳定性，并为数字孪生构建了良好的数据治理基中国电信RedCap 场景白皮书Page 31 of 54础。表 2-23 设备远程控制通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延可靠性时延可靠性单连接速率满足度单连接速率满足度可靠性可靠性连接数连接数设备远程控制100ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.3智慧矿山智慧矿山智慧矿山在数采、视频和远控领域均可使用 RedCap 进行赋能，在数采领域主要包括设备数据采集和作业人员数据采集场景；在视频领域主要包括安全监控场景；在远控领域主要包括电铲远控场景和矿区自动驾驶场景等。表 2-24 智慧矿山 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧矿山设备数据采集作业人员数据采集安全监控电铲车远控矿区自动驾驶2.3.1 数采类场景数采类场景2.3.1.1设备数据采集2.3.1.1设备数据采集主要包括对固定设备的设备信息及运行状态检测，对移动装备的位置、状态、安全情况进行状态感知。要求系统在黑暗、潮湿、多粉尘的环境条件下完成远程设备数据采集并实时传输。能够对固定设备的状态检测，对移动装备的位置、状态、安全情况进行感知和智能调度。具备预防检测服务，对设备参数、运行状态的综合分析，增中国电信RedCap 场景白皮书Page 32 of 54加井下设备批量操作、故障急速定位处理、分钟级算力监测、远程多中心操作等核心功能，保障日常运维操作。通过 Redcap 终端实现 5G 网络接入，对矿车、挖机、钻机实时监控运行状态、视频数据进行实时采集和监控，并通过遥控驾驶舱下发控制指令，将生产人员从现场撤离，避免作业风险。表 2-25 设备数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数设备数据采集200ms256Kbps256Kbps9 Mbps（文件传输）99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.1.2作业人员数据采集2.3.1.2作业人员数据采集通过嵌入 RedCap 模组的智能终端，对作业人员的位置信息、生命体征信息、作业安全信息进行监测，在采集作业人员信息的同时，还需要对实现视频传输、通话等功能，对作业人员进行更加全面的防护和作业指导。表 2-26 作业人员数据采集通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数作业人员数据采集200ms256Kbps256Kbps4 Mbps（视频）99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.2 视频类场景视频类场景利用通过认证的摄像头，对重点区域设备运行状态和人员综合状态进行检测。以视频图像为处理单元，实现对设备异常工况、人员三违行为（违章指挥、违章作业、违反劳动纪律）的图像识别、自动定位人员及设备隐患并感知预警，从而实现对人、移动设备之间的智能调控和作业流程监管。AI 视频业务需要 5G 的高速上下行速率的能力，并可以按需增加边缘计算能力。利用无人机，对矿山进行巡检，结合 AI 图像识别，对矿区进行日常巡检；爆破期间，爆破区域实现智能化警戒，自动识别人、动物、矿车等后，及时告警。中国电信RedCap 场景白皮书Page 33 of 54表 2-27 矿山视频场景通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数矿山视频200ms4Mbps99.9%NA管理信息大区按需部署2.3.3 远控类场景远控类场景2.3.3.1电铲远控2.3.3.1电铲远控电铲是千万吨级露天矿山主要采掘设备之一，生产率高，作业率高，操作成本低，是采矿业公认的机型。采掘工作面环境复杂，地质条件相对而言比较恶劣，水、瓦斯、顶板、粉尘等自然灾害的潜在威胁普遍存在，采掘工作面的少人化、无人化一直是矿山智能化转型的一个重要方面。电铲远控主要由控制流和视频流两种业务流构成，其中控制流需要由低时延高可靠的要求，视频流需要保障多个摄像头的上行容量，维持视频的流畅。电铲车可通过内嵌 RedCap 模组或 CPE 的方式接入 5G 网络。表 2-28 电铲远控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时连接数连接数电铲远控50ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%NA按需部署2.3.3.2矿区自动驾驶2.3.3.2矿区自动驾驶地上矿卡的业务场景主要包括矿卡车辆的无人驾驶系统建设、辅助自动驾驶系统建设，用于实现矿料的自动运输，降低人员的实际参与度，增强员工安全性。无人矿卡的系统要求包括需具备实时数据采集、高精度定位、稳定运行性能；能在阴天、潮湿环境下进行稳定运行，不可产生因环境影响的长时间停车；能在特定多粉尘条件（如车辆交汇处）实现正常运行，不可产生因粉尘影响的停车，能在大雨条件下实现安全中国电信RedCap 场景白皮书Page 34 of 54停车，不可产生因大雨影响造成的行车事故；需要露天矿无人运输系统运维功能。露天矿无人运输系统在面向操作用户层面，应包含平台上海品茶、智能调度、集成监视、统计分析、基础配置、系统设置等主要功能模块；车载无人驾驶硬件（雷达、天线、车载主控制器等）通过自身防水防尘设计或通过安装防水防尘外壳达到IP67级防水防尘；车载无人驾驶硬件（雷达、天线、车载主控制器等）通过自身设计实现-40C50C环境温度下工作等。对于无人矿卡，自动驾驶算法主要是由单车 AI 算法完成。5G 网络用于路径规划，关键数据回传。当自动驾驶算法失效的时候需要利用 5G 进行远程控制。无人驾驶矿卡可通过内置 RedCap 模组或 CPE 的方式接入 5G 网络。表 2-29 矿区自动驾驶通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时连接数连接数自动驾驶50ms2Mbps30Mbps（远程接管状态）99.99%NA按需部署2.4智慧港口智慧港口智慧港口的 RedCap 主要应用于视频和远控类领域，视频类主要包括智能理货和安全监控场景；远控类主要包括场桥/岸桥远控和港区智能集卡等场景。表 2-30 智慧港口 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧港口智能理货安全监控场桥/岸桥远程控制港区智能集卡2.4.1 视频类场景视频类场景2.4.1.1智能理货2.4.1.1智能理货中国电信RedCap 场景白皮书Page 35 of 54港口智能理货利用 OCR 技术，在装卸船、堆放、理货、验残、提箱、出关环节，识别集装箱箱号、装卸提箱状态、铅封有无、箱体残损程度等。通过 5G 网络将图像和视频数据快速实时回传至云端 AI 系统，借助智能 AI 系统自动识别与核销箱号、箱损、拖车号等海量人工重复劳动，实现理货作业信息作业自动化采集，提高准确率、效率。通过智能理货，一个理货员可同时监控和操作多个岸桥作业线，并可支持跨船舶作业；提供实时监控摄像机云台控制实时查看现场情况并进行异常介入。图 2-17 智能理货表 2-31 智能理货通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数智能理货200ms4 Mbps（单路）99.9%X 个/万 m22.4.1.2安全监控2.4.1.2安全监控港口监控划分为泊位、堆场、闸口、办公等多子区域系统，可实现对人流、物流的监控，及时发现异常行为，避免安全事故和违规操作的发生。摄像头可搭载 AI 功能，对异常行为进行智能识别，并通过 RedCap 上传后台。表 2-32 港口安全监控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数摄像头300ms4 Mbps99.9%X 个/万 m2中国电信RedCap 场景白皮书Page 36 of 542.4.2 远控类场景远控类场景2.4.2.1场桥/岸桥远控2.4.2.1场桥/岸桥远控传统场桥/岸桥操控现场作业环境艰苦，人工成本高，安全隐患大，通过场桥/岸桥远控方案，改善工人工作环境，减少司机数量，保证安全生产，同时可以降低港口成本、提高收益。通过 5G RedCap 的改造，于港口中控室（远程控制中心）的操作人员获取 TOS（码头营运系统）下发的调度任务后，根据场桥/岸桥上实时回传的视音频数据，通过操纵杆的 PLC-PLC 通信来远程实时控制场桥/岸桥抓手的移动操作和抓手抓取/放开等操作，实现集装箱的高效、有序堆放与转运。场桥/岸桥实现远程控制后，一个操作人员可以控制多台设备，降低人员空闲时间，提升作业效率，同时可以降低安全风险。无线化方案需要保证充足的连续覆盖效果，并满足 PLC 控制业务和监控视频回传业务的带宽、时延和包可靠性等诉求，在保证安全生产的前提下提升集装箱作业的效率。表 2-33 场桥/岸桥远控通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性连接数连接数场桥/岸桥远控100ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.4.2.2港区智能集卡2.4.2.2港区智能集卡港区智能集卡的基本作业流程为：1、基于 TOS 系统的任务安排，智能集卡集群调度中心指定集卡启动作业；2、集卡车辆等待岸桥吊完成集装箱装载；3、集卡车辆按照中控室调度路线行驶并反馈车辆运行信息；4、集卡车辆将集装箱运入堆场交换区；5、轨道吊将集装箱从集卡取下并放置到指定的堆场位置。其中，AGV（Automated Guided Vehicle）自动导引车是现阶段自动化码头运输集装箱的工业车辆，它可以按设定的路线自动行驶至指定地点，再用自动或人工方式装卸货物。AGV 车辆通过无线网络系统进行集中控制和调度，在全港口铺设了磁钉定位系中国电信RedCap 场景白皮书Page 37 of 54统的通道内全自动化运行。AGV 无人驾驶行走控制均由网络调度中心自动化控制。IGV（无人自动驾驶集卡）是未来港口水平运输工具一个重要发展方向。港口 IGV无人驾驶集卡利用商用集卡底盘改装，集成毫米波激光、毫米波雷达、摄像头等，利用高精度地图和定位，由控制中心监控 IGV 的位置、姿态、电量、载重等，下发车辆规划信息实现自主行驶，与 AGV 不同，IGV 不需要预埋磁钉，既可以应用于新建港区，也适用于存量港口，成本低。IGV应用需要支持车管平台调度和异常工况远程接管，IGV驾驶对通讯时延要求高，多台 IGV 在远程接管时存在视频回传需求。表 2-34 港区智能集卡通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延可靠性时延可靠性速率速率可靠性可靠性连接数连接数港区智能集卡50ms200 Kbps（下行控制）4 Mbps（上行视频，单路）99.99%X 个/万 m22.5智慧城市智慧城市智慧城市的 RedCap 主要应用于视频类领域，主要场景包括安防监控、城市治理和车辆管理等。智慧城市的 RedCap 主要应用于视频类领域，主要场景包括安防监控、城市治理和车辆管理等。表 2-35 智慧城市 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗智慧城市安防监控城市治理车辆管理表 2-36 智慧城市不同分辨率下的视频类场景典型通信技术要求分辨率编码方式典型帧率速率时延720PH264/H265251-3Mbps1s1080PH264/H265252-8Mbps1s中国电信RedCap 场景白皮书Page 38 of 542KH264/H265254-10Mbps1s4KH264/H265306-12Mbps1s2.5.1 安防监控安防监控视频监控是安防产品的重要组成部分，也是安防行业的核心环节，其产品占整个安防产品的市场比重约为 50%。在政府一系列政策引导与“平安城市”、“雪亮工程”、“智慧城市”等项目的带动下，安防规模迅速扩大。城市安防监控主要是指公共安全和政府监督执法通过安装 5G AI 摄像头，对公共安全、违规车辆、违规作业等进行智能监控，控制中心可通过视频监控及时准确掌握现场动态，实时预警，提前干预。表 2-37 典型安防监控的通信技术要求2.5.2 城市治理城市治理1、社区治理社区治理的摄像头监管主要包括机动车/非机动车管理、高空抛物监测、垃圾分类管理、社区安全监管等。在社区治理的场景中，摄像头安装具有分布广和布点复杂等特点。2、工地管理通过摄像头在工地的部署，可以实现人员管理、作业现场管理、车辆管理、安全管理、质量管理等，满足各级监管部门、建筑开发商、施工单位和监理单位的需求，提升工地的智能化水平，降低安全风险。3、移动执法（1）城市管理部门的工作人员佩戴具有录像功能的终端，作为执法工作的重要可业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数公共安全小于 1s 4-10Mbps99%NA公安交管单独隔离大于 100 个/km2违规车辆小于 1s 4-10Mbps99%NA公安交管单独隔离大于 100 个/km2违规作业小于 1s 4-10Mbps99%NA生产大区隔离大于 100 个/km2中国电信RedCap 场景白皮书Page 39 of 54穿戴装备以提升执法的智能化水平。（2）在治理过程中，对部分重点区域需要通过搭载摄像头的无人机进行高空巡检，以提高巡检效率。4、应急管理通过摄像头，对城市设施的重要区域进行常态化监管，例如重要建筑、易内涝区域、危化品区域等。表 2-38 典型城市治理的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数社区治理小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离3050 个/km2工地管理小于500ms 4-10Mbps99%NA生产大区隔离2030 个/km2移动执法仪小于 1s4Mbps99%NA公安交管单独隔离10-20 个/km2应急管理小于500ms 4-8Mbps99%NA生产大区隔离5 个/km22.5.3 车辆管理车辆管理1、公交车/班线车通过车内搭载的摄像头，可实现对司乘的安全监管，有效防止危害公共安全的事件发生。当发生危险事件时，相关信息可立刻上传管理平台，以便快速采取应急措施。2、急救车通过 5G 网络实时传输医疗设备监测信息、车辆实时定位信息、车内外视频画面，便于实施远程会诊和远程指导，对院前急救信息进行采集、处理、存储、传输、共享可充分提升管理救治效率，提高服务质量，优化服务流程和服务模式。表 2-39 典型车辆管理的通信技术要求业务名称业务名称通信需求通信需求时延时延速率速率可靠性可靠性授时授时安全隔离安全隔离连接数连接数公交车/班线车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离3050 个/km2急救车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离10 个/km2中国电信RedCap 场景白皮书Page 40 of 54业务名称业务名称通信需求通信需求渣土车小于 1s4Mbps99%NA生产大区隔离10 个/km22.6其他场景其他场景表 2-40 其他场景 RedCap 原生特性需求概览特性场景切片大带宽低时延高可靠授时5G LAN定位低功耗其他场景户外监控无人农机2.6.1 户外监控场景户外监控场景为了提升农林牧渔等户外偏远地区的智能化管理水平，视频监控成为技术方案的重要组成部分。但是受安装环境所限，其光纤部署和供电较为困难。当前的摄像头工作方式为太阳能电池板结合蓄电池为摄像头供电，通过 5G 网络实现视频传输。但 5G模组功耗较高，在连续阴雨天气或光照不强的区域，摄像头难以满足 7*24 小时工作。而 RedCap 的低功耗特性可以满足此类场景的需求，降低摄像头功耗，提升工作时间。2.6.2 无人农机无人农机农业机械是衡量农业现代化发展的水平的主要指标之一，目前中国主要粮食作物基本实现全程机械化，薄弱环节机械化进程也在加快推进。而利用数字化手段来提高中国农业装备的智能化程度，对于推动农业产前环节数字化进程具有重要意义。无人农机不仅可以实现智能互联，将农机工作状态数据上传管理平台，同时还可以实现农机的自动驾驶和远程控制。无人农机可通过内嵌 RedCap 模组的通信单元或外接 DTU接入 5G 网络。2.6.3 河湖监管河湖监管随着经济社会快速发展，我国河湖管理保护出现了一些新问题，例如一些地区入河湖污染物排放量居高不下，一些地方侵占河道、围垦湖泊、非法采砂现象时有发生。给河湖监管和治理带来难题，而河湖一般在郊区野外，网络和电力部署成本高，通过5GredCap 进行传输，同时使用太阳能进行供电，满足用户 7*24 小时对河湖监管的需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 41 of 543 RedCap 适配终端RedCap 适配终端3.1智慧电力终端智慧电力终端3.1.1 数采类终端数采类终端1、智能台区融合终端变电台区是智能电网的关键网络节点，配变终端设备（TTU）监测并记录配电变压器运行工况配变终端设备（TTU）监测并记录配电变压器运行工况，采样并记录电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数等参数，为负荷预测、配电网规划及事故分析提供基础数据，集计量、电能质量监测、配变工况监测、无功补偿功能于一体。在配电台区电力物联网规划提出后，国网内部提出“一台区一终端”规划在配电台区电力物联网规划提出后，国网内部提出“一台区一终端”规划，部分台区 TTU 与集中器开始融合出现了智能融合终端部分台区 TTU 与集中器开始融合出现了智能融合终端。智能融合终端归口于国网设备部，其产品定位主要为台区供用电信息采集、电表数据收集、就地化分析决策、协同计算等智能融合终端归口于国网设备部，其产品定位主要为台区供用电信息采集、电表数据收集、就地化分析决策、协同计算等，标准归口单位是中国智能配电与物联网创新联盟。2021 年下半年，国网发布台区智能融合终端技术规范，将远台区智能融合终端和能源控制器（公变）标准归口单位统一为国网科技部，未来智能融合终端和能源控制器（公变）招标有望合二为一。新版智能融合终端和能源控制器（专变）成为国网配电网智能化改造主要终端新版智能融合终端和能源控制器（专变）成为国网配电网智能化改造主要终端。新版智能融合终端（TTU）/能源控制器满足传统用电信息采集、公共事业数据采集、新型电力系统分布式电源接入与监控、充电桩数据采集分布式电源接入与监控、充电桩数据采集、需求侧数据采集、企业能效监测、智能家居应用等多种需求，并依托智慧物联体系的“云管边端”架构，具备信息采集和边缘计算信息采集和边缘计算功能，支撑营销、配电及新兴业务，集台区供用电信息采集、各采集终端和电能表数据收集、设备状态监测及通讯组网、就地分析决策、协同计算等功能。智能融合信息终端/能源控制器通过嵌入式 5G 通信仓5G 通信仓实现 5G 网络的接入。中国电信RedCap 场景白皮书Page 42 of 54图 3-1 嵌入式 5G 通信仓2、配网 PMU 终端PMU 型馈线自动化终端 FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能，可实现基于相邻终端处同步电流电压的差动原理的故障检测定位。FXU 有效克服了传统 FTU 依据单点电气量研判单相接地故障的算法“死区”，解决了高阻接地或系统电容电流水平低导致的单相接地保护拒动或误动问题，从原理上彻底破解了单相接地故障检测及保护这一难题。FXU 的故障检测具有“绝对选择性“，不存在传统级差保护配合困难、整定配置复杂等问题，可用于实现简单高效的馈线自动化（FA），完成秒级故障自愈。图 3-2 PMU 型 FTU 终端所以配网 PMU 为搭载相量测量技术的 FTU 终端，其 5网络接入方式与 FTU 一致其 5网络接入方式与 FTU 一致。3.1.2 视频类终端视频类终端1、电力巡检终端中国电信RedCap 场景白皮书Page 43 of 54表 3-1 轮式巡检机器人轮式巡检机器人可搭载可见光摄像机、红外热像仪、日盲紫外成像仪、拾音器可见光摄像机、红外热像仪、日盲紫外成像仪、拾音器等设备，支持全自主巡检。可支持 2D/3D 激光、惯性导航、自主避障及路径规划。机器人通过图像声音检测模组对电力设备温度、外观、放电、噪声等进行非接触信息采集。巡检机器人主要由智能巡检机器人本体、后台监控系统及故障诊断算法平台构成，巡检机器人本体和后台监控系统通过 WIFI、5G 等无线通信方式进行数据传输，故障诊断算法平台可与后台监控系统合并部署，也可单独部署，通过有线网络与后台监控系统通信。巡检机器人可通过内嵌 5G 模组、5GDTU 等方式接入 5G 网络。电力无人机巡检包括通道巡检和精巡检。精细巡检的对象主要为输电线路本体设备及附属设施，通道巡检的对象主要为线路通道环境精细巡检的对象主要为输电线路本体设备及附属设施，通道巡检的对象主要为线路通道环境，即架空输电线路路径所占用的土地和线路两侧一定范围内的空间区域。精巡检对输电线路绝缘子伞裙破损、销钉缺失、螺栓螺帽松脱、间隔棒损坏、防震锤移位、线夹发热 等细小缺陷进行可见光拍照或红外检测，精度可达销钉级见光拍照或红外检测，精度可达销钉级。精细巡检按照规范的作业流程和拍摄方法进行多航点路径规划，具有航线路径短、拍摄点位多的特点。单次起降巡检一般 3-5 基杆塔，每基杆塔拍摄点位一般为 20-50 个。2、配/变电房巡检终端配/变电所的主控室、通信室等房间内，由于需要监测的电气设备众多，如果采用传统的球形或者筒型的摄像机去完成状态监测，则需要部署大量的摄像机去满足可视角度的要求，而轨道机器人由于其具备轨道，可通过轨道移动加变焦的形式，针对性的观测具体设备表面，具备可视角度好，成像画面清晰，可巡检设备数量多等特点。中国电信RedCap 场景白皮书Page 44 of 54图 3-3 配电房巡检机器人轨道巡检机器人由合金轨道、巡检机器人（控制总程、升降机构、行走机构、旋转机构）、挂载（高清摄像头、红外热像仪、局放传感器、拾音器、SF6 传感器、臭氧传感器）等核心设备和辅助设备组成。为确保轨道巡检机器人在运行过程中的安全性，轨道巡检机器人搭载了激光避障模块，通过激光传感器实时探测其水平、垂直方向上的障碍物，一旦检测到障碍物，立刻停止运行，待障碍物移走后继续执行巡检任务。轨道巡检机器人通过轨道精确定位后（运动精度5mm，升降精度2mm），配合滑触线取电方式，真正意义上的实现 7*24 小时不间断高频率巡检。利用多节升降模块和双自由度云台，针对变电所内大量预标定采样点进行全覆盖检测；结合智能环境监测系统，全方位、大批量获取设备运行状态、环境信息。3、作业安全管控终端在便携摄像头上融合图像分析模块、传输加密模块等采集传输模组，通过作业行为图像识别分析网关，实现作业过程全面可视化，作业现场违章行为的实 时分析及预警，提升作业监管的智能化水平。5G 智能头盔是在传统头盔的基础上集成了录音、录像、高精度定位、语音播报、语音通话、SOS、AI 识别和多传感融合等功能的新型安全防护终端。4、摄像头线路巡检摄像头，通过在摄像头、融合传感终端上加载的线路缺陷、故障及通道隐患识别、诊断模组，实现输配电线路通道隐患和本体缺陷的智能识别及预警，提升输配电线路的实时监测能力。变电站安防监控摄像头，用于变电站的安全巡防。摄像头可直接嵌入 5G 模组。其中，摄像头也可接入边缘计算设备，通过边缘计算设备进行中国电信RedCap 场景白皮书Page 45 of 54数据处理和 5G 上传。3.1.3 控制类终端控制类终端1、配电自动化终端配电自动化三遥、配网差动保护和配网愈主要由 DTU（配电自动化站所终端）和FTU（配电自动化馈线终端）DTU（配电自动化站所终端）和FTU（配电自动化馈线终端）实现。PMU 型馈线自动化终端 FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能FXU 在传统 FTU 的基础之上增加了广域同步相量测量（PMU）功能，可实现基于相邻终端处同步电流电压的差动原理的故障检测定位。表 3-2 配电自动化终端终端名称功能分类结构分类产品功能产品应用范围网络接入方式终端名称功能分类结构分类产品功能产品应用范围网络接入方式DTU（站所终端）三遥立式、卧式、组屏式等控制开关分合闸功能，具备测量数据，状态数据的远传和远方控制功能，可实现监控开关的灵活扩展开闭所、环网柜、配电室及箱变等电力专用 CPE/网关二遥动作型嵌入式开关就地控制功能，符合越限告警上送功能，单相接地故障的检测，告警及动作功能开闭所、环网柜、配电室及箱变等二遥标准型立式、壁挂式故障检测及故障判别开闭所、环网柜、配电室及箱变等FTU（馈线终端）三遥箱式、罩式满足控制开关分合闸，数据远传及远方控制功能柱上开关、小型环网柜电力专用无线数据终端和嵌入式无线数据通信模块（板卡级）二遥动作型满足开关就地控制功能，故障自动隔离和切除等柱上断路器、负荷开关、分段开挂等二遥标准型罩式分支开关的遥信和遥测等功能柱上断路器、负荷开关、分段开挂等其中，DTU 通过 5G CPE/网关实现网络连接（电力专用 CPE），DTU 通过 5G CPE/网关实现网络连接（电力专用 CPE），电力 FTU 通过无线数传终端或嵌入式无线通信模块（罩式专用）无线数传终端或嵌入式无线通信模块（罩式专用）实现无线网络通信。2、电力负荷终端负荷管理终端（又称为专变终端）针对大用户用能表具有数据采集、负荷控制、统计数据、越限报警、主动上报、停电管理数据采集、负荷控制、统计数据、越限报警、主动上报、停电管理等功能。上行可通过 5G、4G、RS232/485、Ethernet上行可通过 5G、4G、RS232/485、Ethernet 等多种方式连接到主站管理系统，与主站前置机交换数据、接收指令。下行通过 RS485下行通过 RS485 可以同时抄读多种国内外电表，负责抄表过程的控制以及电表数据的接收、存贮、统计与传送。终端可通过内置的 5G 通信模块内置的 5G 通信模块接入 5G 网络。终端可实现大中国电信RedCap 场景白皮书Page 46 of 54用户用电量的统计，为电力营销系统提供各类电量结算数据为电力营销系统提供各类电量结算数据，对大用户的负荷进行控制和管理大用户的负荷进行控制和管理，实现“削峰添谷”有序用电，对大用户电能表运行状况进行实时监控大用户电能表运行状况进行实时监控，对用电异常，进行实时监察用电异常，进行实时监察。3.2智慧工厂终端智慧工厂终端3.2.1 数采类终端数采类终端1、工业 CPE/网关由高性能工业级的微型处理器搭载嵌入式操作系统，以及装载了独立自主 IOT 软件组成的微型主机。它具有 232/485 串口、网口、WIFI 及 GPRS 模块等物理接口，既可与智能仪表、PLC 设备、触摸屏、SCADA/DCS 通讯完成数据的读取及本地存储，也具备通过 HTTP、Socket 和 MQTT 等协议与第三方（SCADA、MES）系统平台集成。其特点包括，部署灵活多样部署灵活多样：安装时可采用导轨式，也可采用机架式，还可定位安装。采用工业防护级金属外壳、无风扇扇热、电磁兼容性强、抗震抗干扰、宽温宽压设计，能在高温、潮湿、电磁辐射、粉尘、电压不稳等复杂恶劣条件下使用，适用于复杂的工业应用场景。提供多种物理通讯接口提供多种物理通讯接口：且接口扩展性强，能适用和匹配设备的不同通讯方式。丰富的工业通讯协议丰富的工业通讯协议：网关内不仅内置 modbus、modbusTcp、TCP/IP、OPC、DTL645 等常见通讯协议，而且兼具有西门子、三菱、欧姆龙等厂家 PLC 的私有协议。可与现场绝大多数设备控制器实现通讯，具有强大数据采集及传输能力。网关内置数据库网关内置数据库：支持数据本地存储，可有效预防数据的丢失。具有与第三方系统集成的常见通讯协议及二次开发 API/SDK 接口，可实现与第三方系统（SCADA、MES 等）快速集成。网络连接可靠性网络连接可靠性：工业网关需要保障通信的可靠性，部分场景需要保障低时延。还要设计软件与硬件双重看门狗技术，自动监测上报工作状态，当网关设备偶发异常时，要智能进行软件唤醒或硬件断电重启，保障设备回复正常运行，避免宕机造成的生产延误和损失。同时网关还应该支持多级链路检测机制，自动恢复网络正常。2、工业 DTUDTU(Data Transfer unit)，是专门用于将串口/LAN 口数据转换为 IP 数据或将IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备，DTU 仅支持数据透传，不做协议和数据解析DTU 仅支持数据透传，不做协议和数据解析。DTU 的尺寸较小，重量较轻，可以十分方便的与设备进行融合，使其在不改变硬件结构的情况下，满足嵌入式小型安装需求，以快速实现联网中国电信RedCap 场景白皮书Page 47 of 54和数采。当前，DTU 是解决“哑终端”，尤其是具有移动性的“哑终端”联网的重要数采产品DTU 是解决“哑终端”，尤其是具有移动性的“哑终端”联网的重要数采产品。3、工业 RTURTU（Remote Terminal Unit）满足关键的工业数据数据采集需求，具备模拟量输入、开关量模拟量输入、开关量、多路 RS232 和 RS485 接口，系统采用安全隔离技术，支持远程管理功能和存储功能。兼容各类流量计、压力、水质分析仪、液位、工业串口摄像机、PLC、智能串口屏等仪器。一个 RTU 可以由几个、几十个或几百个 I/O 点组成，可以放置在测量点附近的现场。有些 RTU 还具备 PID 控制功能或逻辑控制功能PID 控制功能或逻辑控制功能等。由于部分行业的传感器输出的是模拟量，所以需要进行转换才能进行数据分析和传输，而 RTU 就可以实现此功能。4、边缘计算设备边缘计算可实现海量、异构的联接，满足业务的实时性要求，实现数据的优化，注重应用的智能性，同时保护安全与隐私。边缘计算在实时性、短周期数据、本地决策等工业数据采集场景方面有不可替代的作用边缘计算在实时性、短周期数据、本地决策等工业数据采集场景方面有不可替代的作用。5、PDA/扫码枪扫码枪主要用于条形码的扫描录入，是自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备。智能手持 PDA，用于数据采集和智能应用，也同属于自动识别与数据采集行业条码追溯阶段设备6、对讲机工业对讲机在一般对讲机的基础上，还有一些更为突出的特点。首先，工业对讲机的频率范围更宽广。由于工业环境的特殊性质，不同设备间的通讯需求也不同，因此工业对讲机拥有更广泛的频率范围，以适应不同场合的通讯需求。其次，工业对讲机的耐用性和抗干扰能力较强。在工业环境中，设备常常会遭遇到各种恶劣的条件，例如高温、低温、湿度等。而工业对讲机则能够在这些恶劣条件下稳定工作，保证通讯的顺畅进行。同时，它还可以抵抗各种电磁干扰，不易受到干扰的影响。工业对讲机还具备多信道功能。这一特点可以让用户在同一时间内，在不同的信道中进行通讯，大大提高了通讯的效率。工业对讲机的通讯距离更远。在某些大型工业现场，设备之间的距离较远，一般的对讲机很难实现远距离的通讯。而工业对讲机则能够实现较远的通讯距离，确保了现场通讯的需求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 48 of 543.2.2 视频类终端视频类终端1、摄像头普通摄像头用于智慧工厂一般环境下的安防监控、生产监管等场景。摄像头可内嵌 5G 模组或通过边缘计算设备进行 5G 网络接入。2、特种摄像头特种摄像头应用于特殊环境，例如危化品区域、易燃易爆区域、粉尘环境、高温高适环境等，此类摄像头具有三防功能的高 IP 等级。3、工业相机工业视觉数采系统分为图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。工业相机与镜头是系统工业相机与镜头是系统成像器件，通常的视觉系统都是由一套或者多套这样的成像系统组成，如果有多路相机，可能由系统控制切换来获取图像数据，也可能由同步控制同时获取多相机通道的数据。工业相机按照芯片类型、扫描方式、分辨率大小、输出信号方式、输出色彩、输出信号速度、响应频率范围等有着不同的分类方法，种类繁多，需要根据应用需求进行选择。此外还包括光源、控制单元和图像处理计算单元。4、巡检机器人巡检机器人主要用于在危险区域代替人工巡检。机器人云台上可搭载摄像头、红外成像仪、气体传感器等装备，可以快速感知危险区域内的基本情况，并将相关数据上传至管理平台。3.2.3 远控类终端远控类终端1、AGV/叉车移动机器人在工业物流领域，按照应用环节分，具体可分为三大部分：产线物流、仓储物流以及园区物流。产线物流是指原材料、半成品等按照工艺流程在各个加工点之间不停顿地移动、转移的过程。产线物流规划是为生产作业服务的，必须服从生产作业对物流的整体要求。随着柔性制造能力需求的增强，智能化产线运输成为关键环节，AGV/叉车移动机器人通过智能移动和负载，为产线物流提供了高效的物料搬运能力。在此过程中，AGV/叉车需要与管理系统紧密交互并接受调度，其数据量不大，但对可靠性有一定要求。中国电信RedCap 场景白皮书Page 49 of 542、PLCPLC，即可编程逻辑控制器，其在微处理器的基础上，融合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，是生产控制中最核心的控制装置，按 I/O 点数可分为小（256 点以下），中（2562048 点），大（2048 点以上）。3、边缘计算设备边缘计算设备除可应用于工业数采外，也可用于低时延应用的边缘端控制场景，通过边缘侧进行 AI 数据分析，并发送控制指令。边缘计算设备是在网络的边缘进行高效计算，从而解决远离云端服务器带来的数据处理延迟问题。在 AI 边缘计算设备中，最重要的部分是计算单元。这个单元负责处理和分析海量的数据，它包括一些处理器、内存和存储等硬件资源。这些设备也需要配备各种传感器接口，以便与各种传感器进行交互，从而实时获取环境数据。另外，它们也需要有网络接口、WiFi、5G 等，以实现与云端服务器的快速通信。为了保证设备的可控制性，它还配备了一系列输入和输出接口，包括 GPIO、I2C、SPI 等。最后，为了确保设备的稳定运行，它们都配备了电源接口。3.3智慧矿山终端智慧矿山终端3.3.1 数采类终端数采类终端1、CPE/网关/边缘计算设备矿山内的各类传感器通过 CPE 或网关的形式接入 5G 网络，若在数据侧需要进行分析，则引入边缘计算设备，在边缘侧进行数据处理和分析后，再上传系统平台。矿山作为工业生产的重要场所，对于工业网关的要求十分严格。在矿山环境中，首先，矿山工业网关必须具备高度的稳定性。由于矿山的工作环境十分恶劣，包括各种复杂的地形地貌和气候条件，因此工业网关必须能够稳定地工作，不受外界环境的干扰，保证数据传输的可靠性和稳定性。其次，矿山工业网关需要具备高效的数据传输速度。在矿山生产过程中，需要实时传输大量的数据，比如监控视频和传感器数据等等。第三，必须具备严格的安全性。由于矿山生产过程中存在各种安全隐患，因此工业网关必须能够保障矿山生产过程的安全可靠，能够实时监测和防范各种安全风险，预防事故的发生。第四，需要具备耐用性。由于矿山环境的特殊性，设备很容易受到磨损和破坏。因此，工业网关必须具备优良的耐用性，能够在长期使用过程中保持稳中国电信RedCap 场景白皮书Page 50 of 54定的性能表现，不需要频繁更换和维护。最后针对存在爆炸性气体的矿山，工业网关还需要具备防爆功能，能够保障在易燃易爆环境下的人员和设备安全。通过采用防爆设计和技术手段，工业网关能够在高风险环境下安全运行，从而为矿山安全生产提供有力的支持。2、智慧安全帽5G 智能安全帽通过集成智能传感、人工智能、高精度定位等技术，实现对作业人员的安全监管和远程指导，拥有的功能包括智能传感：支持佩戴检测、生命体征检测、高度检测、电压感知、跌落碰撞检测等功能；智能记录：支持录像、拍照、录音、实时视频录制等功能；智能识别：支持二维码识别、射频识别、人脸识别、行为识别等功能；平台联动：支持远程指导、电子围栏、风险预警、大数据分析等功能；安全管理：支持人员绑定、高精度定位、SOS 等功能。3、智能手表矿工专用智能手表可以实现生命体征监测、行为监测、实时语音和高精度定位等功能，为矿工提供充分的安全防护。4、防爆手机本安防爆手机是一种特殊的手机，它可以在煤矿、化工等危险环境下使用。手机采用了更加坚固的外壳和更加安全的电路设计，能够有效防止因意外碰撞、高温、火花等原因引起的爆炸或火灾事故。防爆手机还可以用在石油化工等危化品生产、运输和仓储等领域。5、智慧矿灯集成Redcap模组的智慧矿灯不仅是矿工必备的安全照明工具，还可以集人员定位、集群通话对讲、视频记录仪、健康监测、有害气体检测等多功能于一体。从而推动作业标准化，实现作业的可视、可管、可回溯，助力矿山用户解放员工双手，保护员工安全，提高生产效率3.3.2 视频类终端视频类终端1、特种摄像头智慧矿山由于环境特殊，安装的摄像头需要通过“煤安”/“矿安”认证，拥有一定的三防等级。2、巡检无人机中国电信RedCap 场景白皮书Page 51 of 54巡检无人机搭载摄像头，可以对矿区整体进行巡视，对危险区域进行无人化重点巡视。3.3.3 控制类终端控制类终端1、电铲车电铲车是矿山采掘的核心装备，智能化是电铲车的重要发展方向。电铲车可以基于 5G 网络条件，通过摄像头、防撞雷达、倾角仪、陀螺仪等设备将电铲的数据信息反馈至远程控制室，再通过控制数据流进行电铲车的远程遥控。2、无人矿卡/宽体车无人矿卡/宽体车通过激光雷达、毫米波、相机多传感器深度融合网络技术，实现环境感知。感知系统可确保在矿区粉尘、雨雪雾、剧烈震动和极端低温等恶劣工况的使用需求，实现车辆颠簸行驶过程中的高鲁棒性多目标的检测和跟踪。无人驾驶卡车具备复杂场景智能决策与自主路径规划能力，引导车辆安全完成作业任务，可适用于实际生产中的各种极端装载、卸载道路条件，确保在生产过程中的高效和安全。3.4智慧港口终端智慧港口终端3.4.1 视频类终端视频类终端港口的视频类终端主要包括摄像头。由于港口的特殊环境，根据工作位置，智慧港口所用的视频类终端需要具备盐雾、高湿、台风、暴雨等气候条件的适应性。3.4.2 控制类终端控制类终端港口控制类终端主要包括智能集卡和场桥/岸桥。智能集卡可以通过 CPE 接入 5G网络，依托车机进行集卡的远程控制。场桥/岸桥通过 CPE 接入 5G 网络，根据视频的回传信息，通过 PLC 进行远程控制。3.5智慧城市终端智慧城市终端1、摄像头城市安防监控和社区治理的终端主要为摄像头，部分摄像头需要搭载 AI 功能，例如高空抛物、人/车识别、垃圾分类、行为监测等。摄像头可以通过直接内嵌 RedCap模组或边缘设备接入 5G 网络。公交车/班线车等车辆可通过车载监控主机（MNVR）终中国电信RedCap 场景白皮书Page 52 of 54端接入 5G 网络，急救车可通过 CPE 接入 5G 网络。2、音视频记录仪视音频记录仪是集超高清视频录制、视频回传、语音对讲、实时定位、轨迹记录、智能巡查等功能于一体的数字化记录设备，可实时捕获工作现场动静态数据。为满足行业客户多样化需求，可选择性提供 AI 智能识别、智能防抖、多业务并发传输等能力。产品关键功能：1)智能识别：支持视频智能算法，具有目标识别、目标检测、特征值提取等功能。2)智能广角：支持广角镜头设计，可提供 4K 高清视频画质传输能力；3)智能防抖：支持智能防抖算法，视频压缩算法，可提供移动场景下稳定拍摄能力；4)自动关联：支持通过蓝牙、NFC、二维码等方式的业务单与视音频证据文件自动关联；5)多端协同：支持协同管理、异设备互通、实时融合指挥调度等功能；6)安全保障：支持数据加密、安全传输等功能。应用范围：适用于市政、交通、能源等多个行业领域。典型应用场景：公安执勤执法、市政执法、危险识别、线路巡检等应用场景。3、视频 NVR/5G近年来，安防监控在城市治理及社区安防管控中已有较多的监控设备部署，投入较大，为节省改造时间和改造成本，通过将原有的 IP 有线摄像头接入 5G NVR 或者 AI视频盒，不仅能最大限度地利旧以节约投入，还能快速地将普通的安防监控设备接入5G RedCap 网络，实现无线化及智能化改造。3.6其他类终端其他类终端1、太阳能摄像头太阳能摄像头搭载光伏板和蓄电池，一般用于户外场景，对 IP 等级有一定要求，同时对功耗要求严格。2、无人农机农机种类较多，包括耕整地机械、种植施肥机械、田间管理机械、收获/后处理机械、搬运机械、排灌机械等。通过嵌入 RedCap 通信模组或通信单元，可以对农机实现中国电信RedCap 场景白皮书Page 53 of 54智能化管理和控制。3、安全帽建筑工地：各省市的工地监管平台要求重要人员上传定位信息考勤，重要事项（如隐蔽工程）需要录像并上传平台集中存储电网检修：电网临时作业，线路施工要对现场的作业动作进行记录，远程监控铁路巡检：铁路巡检需要对现场巡检过程进行记录，远程监控通过在安全帽摄像机嵌入 RedCap 通信模组或通信单元，实现视频的实时查看和回传。4 电信策略电信策略4.1整体策略整体策略RedCap 的产业推进将以场景方案为牵引，以生态建设为基础。RedCap 的产业推进将以场景方案为牵引，以生态建设为基础。RedCap 将作为 5G方案的重要组成部分，以满足场景客户的多样化需求。通过场景方案的牵引，RedCap可实现快速落地和规模复制，进而推动产业链加速成熟。RedCap 场景方案的规模应用需要产业界通力合作，产业链环节缺一不可，否则将无法形成全栈式解决方案。通过生态建设的夯实，RedCap 可实现芯模端网全栈式协同发展，助力场景方案规模落地。可以看到，场景方案和生态建设相互促进，共同推进产业不断演进。首先，在场景方案上，形成从场景需求挖掘到场景标杆打造，再到场景规模复制的发展路线，不断推动基于 RedCap 的端到端解决方案与场景应用深度结合首先，在场景方案上，形成从场景需求挖掘到场景标杆打造，再到场景规模复制的发展路线，不断推动基于 RedCap 的端到端解决方案与场景应用深度结合。具体而言，在 5G 数字化转型项目的基础上识别和挖掘 RedCap 需求，基于需求在重点场景打造标杆，深度淬炼 RedCap 解决方案，将终端、连接和平台形成标准化产品体系。依托重点场景的标杆效应和方案积累，快速形成规模复制能力，并持续拓展应用场景，将 RedCap更加广泛地融入到千行百业的 5G 数字化转型项目建设中。其次，在生态建设上，以检测认证、行解孵化和生态汇聚为抓手，促进产品优化和加强各方深入合作，打造双赢局面。其次，在生态建设上，以检测认证、行解孵化和生态汇聚为抓手，促进产品优化和加强各方深入合作，打造双赢局面。对于检测认证，积极制定 RedCap 模组及终端检测标准，按需发布与滚动更新规范，并依托标准组织各方开展多个实网环境下试商用模组和终端的端网兼容性测试，以及围绕重点行业应用场景开展相应终端产品的重要功能、性能试点测试和入库测试认证。同时针对 RedCap 检测展开培训和整改服务，根据测试中国电信RedCap 场景白皮书Page 54 of 54过程中发现的问题制定终端侧优化解决方案（包括并不限于产品的标准化、产品的性能）和网络侧优化解决方案，推动 RedCap 终端与平台和解决方案的适配。针对端侧认证入库测试，携手仪表和网络设备商搭建 RedCap 芯片认证和模组/终端入库测试实验室环境及勘测现网测试路线。对于行业解决方案孵化，联合生态伙伴进行模组和终端研发以及解决方案打造，形成针对重点行业的全栈 RedCap 解决方案。同时，依托场景客户需求和 5G 数字化转型项目，通过实验室、现网的测试和方案验证，支撑 RedCap 在重点场景的应用落地。对于生态汇聚，通过 RedCap 生态平台搭建和活动组织充分为生态伙伴提供交流空间，为产业界的共同发声和方向引导提供支持；通过资源对接和RedCap 能力输出为合作伙伴赋能；通过生态合作体系的构建，为集团与 RedCap生态伙伴的合作打通渠道。4.25G 能力魔方5G 能力魔方为了满足行业对于 5G 网络定制化程度高、性能差异大的业务需求，进一步释放 5G应用规模发展的潜能，中国电信发布了 5G 能力魔方，通过拉通 5G 定制网项目六个业务维度，实现行业应用可视、性能需求可读、技术方案可译、商务模式可解的灵活组合业务方案能力；同时，基于 600 余个项目的实践经验，5G 能力魔方归纳提炼远程控制、工业视觉、智能巡检等行业应用场景需求解析模型 40 余个，电子制造、港口、急救等行业及通用场景能力模型 10 余个，以及网络容量、覆盖模型等业务经验模型，可面向 5G 全连接工厂、智能交通、卫健医疗、智慧教育等行业提供更灵活的 5G 定制网项目售前服务和可推广的优秀案例经验，有力的展现出“百案千面”的规模效应。同时，5G 能力魔方积极推进 5G 与行业系统及装备的融合应用能力构建，形成 5G AGV、5G AR/VR、5G 双域专网等 5G 融合应用、网络及终端的产品方案体系，促进 5G 在实体经济和民生服务领域中更广范围、更深层次、更高水平的深度融合。5G 能力魔方包括业务需求面、技术参数面、原子能力面、标准产品面、业务方案面和商业模式面。通过六维积木式组合，实现场景精准适配、能力多维构建以及方案快捷交付，规模复制。RedCap 作为中高速 5G 物联网的重要拼图，将成为 5G 能力魔方的关键组成部分之一。

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  分析师分析师潜在市场前景广阔，我国星网计划蓄势待发卫 星 互 联 网 行 业卫 星 互 联 网 行 业 深 度深 度 研 究 报 告：研 究 报 告：证券研究报告|2023年11月12日李鲁靖李鲁靖登.

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 2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录 目录 一、卫星导航概述.1 二、卫星导航市场空间及发展现状.4 三、北斗卫星导航系统.8 四、卫星导航产业链及驱动因素.14 五、卫.

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中国电信 5G NTN 技术白皮书 天地一体、手机直连2 2023023 年年 1 11 1 月月目录目录第一章第一章引言引言.1第二章第二章5G5G NTNNTN 应用场景及生态应用场景及生态.22.12.1手机直连卫星手机直连卫星.22.22.2汽车直连卫星汽车直连卫星.42.32.3其他应用场景其他应用场景.52.42.45G5G NTNNTN 产业生态产业生态.6第三章第三章5G5G NTNNTN 技术标准进展及面临挑战技术标准进展及面临挑战.83.13.13GPP3GPP 标准进展标准进展.83.23.2CCSACCSA 标准进展标准进展.113.33.35G5G NTNNTN 当前挑战当前挑战.12第四章第四章5G5G NTNNTN 组网架构组网架构.154.14.15G5G NTNNTN 网络架构概述网络架构概述.154.24.25G5G NTNNTN 组网架构展望组网架构展望.16第五章第五章5G5G NTNNTN 技术思考及实践技术思考及实践.195.15.1芯片一体化增强芯片一体化增强.195.25.2终端模组增强终端模组增强.205.35.3无线空口增强无线空口增强.235.45.4核心网增强核心网增强.255.55.5NTNNTN 容量评估容量评估.275.65.6NTNNTN 测试验证测试验证.285.75.7手机直连演进路线手机直连演进路线.31第六章第六章总结总结.33缩略语缩略语.35联合编写单位及作者联合编写单位及作者.38中国电信 5G NTN 技术白皮书1第一章第一章引言引言5G NTN（5G Non Terrestrial Network）是面向卫星通信和低空通信等新应用场景的重要演进技术，标志着 5G 从地面走向了空间。5G NTN 基于 3GPP 开放标准，可实现卫星通信与地面通信体制兼容，借助手机直连，可充分利用和分享地面 5G 的产业链和规模经济效益，快速扩增卫星通信产业规模。5G NTN 是星地融合通信发展的主流方向，主要包括 IoT NTN 和 NR NTN 两条技术路线。前者基于 NB-IoT 技术演进而来，侧重支持物联网业务，提供低速数据传输、短消息等功能；后者基于 5G NR 技术演进而来，侧重支持宽带数据、语音和固定无线接入等功能。5G NTN 为下一代空天地一体化融合通信系统奠定了重要的技术基础，目标是达成 6G 一张网，实现统一空口传输、统一接入控制、统一鉴权认证和统一组网架构，实现星地无感切换。近年来，随着卫星互联网、手机直连和天地一体等新技术的不断涌现，国内外产业各方均加快了针对 5G NTN 的标准、能力以及应用创新的试验，成功进行了大量 5G NTN 原型试验，芯片、终端和网络设备等产业各方均大力推进 5G NTN的技术预研。中国电信作为国内同时拥有卫星移动通信和地面移动通信运营牌照的基础电信运营商，一方面，承接和组织我国“天通一号”卫星移动通信系统的民用运营，另一方面，紧跟国家“高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施建设”战略，加快推进天地一体能力构建，积极探索 5G NTN、6G 等未来网络标准技术与应用，基于高轨卫星开展了大量的 5G NTN 技术试验和应用验证。本白皮书基于国内外标准组织关于5G NTN技术体制的研究现状及演进态势，提出中国电信有关 5G NTN 的标准、架构及关键技术的展望，并结合卫星、核心网、无线网、终端、芯片等关键环节的方案论证、测试结果和性能评估，形成5G NTN 技术演进的发展建议，为中国电信未来网络及业务演进提供战略参考。中国电信 5G NTN 技术白皮书2第二章第二章5G5G NTNNTN 应用场景及生态应用场景及生态5G NTN 能提供媲美地面移动通信网的相同业务服务，包括语音、短信、物联、社交、视频等。一方面，5G NTN 技术适用于应急通信、交通、矿产、油气、电网及海事等行业场景；另一方面，5G NTN 技术借助手机直连卫星等技术，逐步拓展到普通大众消费群体，在增大存量用户黏性的同时，提升了用户 APRU 值。基于 5G NTN 技术构建的天地融合网络，通过星间链，支持高中低轨卫星资源协同，与地面组合形成一张网络，服务手持、船载、车载、机载等用户群体，如图 1 所示。图 1 5G NTN 应用场景示意图本章将介绍手机直连卫星、汽车直连卫星和卫星互联网等三大典型场景。2.12.1 手机直连卫星手机直连卫星手机直连卫星能满足人们对“永不失联、永远在线”的需求，提供全区域、全维度的泛在连接服务。经济效益与需求双轮驱动下，技术的突破推动手机直连业务成为大势所趋。其应用场景包括旅游探险、应急救灾、蜂窝补盲等。1.户外旅游探险。游客身处户外、沙漠、高山或者乘坐游轮时，经常面临地面网络无信号的窘境。如 2023 年五一期间，新疆、甘肃、青藏等边疆地区成为旅游热门地，光新疆地区接待游客超 800 万人次，手机直连卫星业务可较好满足游客在偏远地区的通信需求。2.应急救灾通信。遭遇重大灾害时，成片的基站损毁失能，造成断网停服。如今年 8 月北京、天津、河北和黑龙江等地水灾期间，地面通信一度中断，应急中国电信 5G NTN 技术白皮书3救援部门通过卫星电话实时掌控受灾区域的人员情况成为刚需。3固定及蜂窝网络覆盖补充。从全球来看，目前尚有 80%以上的陆地区域和 95%以上的海洋区域缺少地面网络覆盖，在人烟稀少的深山、森林、沙漠等区域，地面网络部署成本过高或难度过大。当地牧民、科研人员使用卫星业务是一种相对经济的通信手段。图 2 手机直连卫星主要应用场景根据中国信通院分析报告，2023年1-8月国内市场手机总体出货量累计1.67亿部，预估 2026 年将达 3.14 亿。5G NTN 属于 3GPP 标准技术，基于海量普通手机用户群体及产业规模，可以大幅降低卫星芯片、终端模组、手机的成本，使手机直连卫星具备经济可行性，三年内预估 NTN 芯片出货量有望突破 5000 万片。数据来源：中国信通院国内手机市场运行分析报告图 3 2018-2026E 国内手机出货量及预测中国电信 5G NTN 技术白皮书42.22.2 汽车直连卫星汽车直连卫星除了手机，汽车也是大众体验卫星通信服务的重要手段。国内多个汽车生厂商制定计划，要在新车型前装卫星通信模块，拉动汽车直连卫星商用进程。在沙漠、草原、戈壁、森林等越野旅游场景下提供车辆位置监控及上报、车辆救援、遇险呼救、社交娱乐等能力。图 4 汽车直连卫星主要业务基于中国汽车工业协会统计数据测算，预计 2024/2025/2026 年全国汽车出货量约为 2500/2620/2755 万台，其中高端车占比约 2%-3%。按照 NTN 卫星直连模组在高端车型前装渗透率逐步提高的趋势，2024 年预计采用 NTN 技术的汽车直连卫星的高端车型渗透率预计达 5 万台，到 2026 年约为 52.3 万台。NTN 汽车直连卫星功能前期主要搭载在高端车型为主，预计 2026 年逐渐拓展中低端车型。图 5 5G NTN 汽车 2024E-2026E 年预测数据中国电信 5G NTN 技术白皮书52.32.3 其他应用场景其他应用场景5G NTN 的 IoT NTN 路线主要应用于卫星物联网领域，一方面，集成了 NB-IoT多次重传、低功耗、长待机的优点，另一方面，兼具卫星的立体广覆盖能力，在海运、航空等领域具有广泛应用前进。而 5G NTN 的 NR NTN 路线主要应用于卫星宽带业务，解决各类场景中的图片、视频等数据传输需求。典型的应用场景如下：1.海运场景：在现代渔业、海洋监测、油气勘探、远洋运输等领域，卫星物联网主要满足轮船（如客轮、远洋船、渔船等）状态、环境和位置信息上报、视频监控，以及船内人员宽带上网、电话以及短信等需求。据2022 年交通运输行业发展统计公报 显示，全国水上运输船舶 12.19 万艘，预计 2026 年达到 12.68万艘。当前海运场景多采用 GMR、DVB 等传统技术体制提供的卫星通信服务，预计 2026 年前后将运输船舶的卫星通信技术将逐步升级为 5G NTN 体制。数据来源:交通运输行业发展统计公报图 6 2018-2026E 全国水上运输船舶数量及预测2.航空场景：涵盖民航客舱内用户上网、短信和语音等业务，以及通用航空领域的语音调度、轨迹数据回传等需求。中国民用航空局发布的2022 年民航行业发展统计公报显示，截至 2022 年底，我国民航全行业运输飞机期末在册架数 4165 架，全行业无人机将近百万。预计 2026 年支持 NTN 的机载卫星终端达7 万个。中国电信 5G NTN 技术白皮书63.智慧农业：主要包含智慧农场、智慧养殖两类典型应用场景。前者基于卫星物联网设备实现农场气象、土壤环境等监测数据的传输上报，为农业智慧化提供精确参照；后者实现对牲畜的实时状态及位置监测，提升农业养殖效率和效益。图 7 智慧农场应用示例4.资产管理：针对偏远地区企业资产（如野外林区、海上风电设备、戈壁、油气开采设备等）的监管需求，传统蜂窝基站成本代价太高，借助卫星连接将资产当前的状态、位置、照片等信息实时上报企业，可节省大量的人力巡检成本以及地面网投资。图 8 资产管理应用场景5.智慧物流：通过卫星通信模组监控和跟踪集卡、货运车辆及货物位置，优化交付和运输路线，大幅提升物流运输、仓储、包装、装卸搬运、信息服务等各环节的系统感知、统筹调度以及物流交接效率，降低行业成本。根据 Berg Insight 数据显示，全球卫星物联网用户未来几年将保持 25%以上的高复合增速，至 2026 年，全球卫星物联网用户数将达到 2120 万,市场规模将增长到 10 亿美元级别。2.42.4 5G5G NTNNTN 产业生态产业生态5G NTN 产业涉及卫星制造、卫星发射、卫星运营、地面设备等多个环节，中国电信 5G NTN 技术白皮书7我国在上述环境均已形成初步布局。卫星制造和发射是产业链价值最集中的环节，技术成熟度高。但卫星整机制造难度大、研发周期长、资金投入大、发射服务成本较高，并且上述环节存在较高的门槛和技术壁垒，中国航天科技集团、中国航天科工集团、中科院等央企在该领域实力雄厚。在卫星技术体制中引入 5G NTN 将是各大企业的重点方向。在卫星运营环节，当前具备商用服务能力的主要有航天卫通、中国电信、中交集团等企业，后续随着卫星互联网的建设到位，中国星网等卫星运营商将逐步涌现。利用现有卫星增加 5G NTN 基带、或在后续卫星系统中直接设计和实现5G NTN 技术体制，以便实现天地一体，已成为运营商的重要选项。在地面设备环节，涉及信关站在内的接入网和核心网设备，以及各类终端、芯片及模组等，吸引了众多企业参与，业界整体处于预研、测试及快速催熟阶段。芯片方面，紫光展锐、联发科、高通和海思等已开展或正推进支持 NTN 能力的芯片研发；终端方面，众多的手机终端厂商及物联网模组厂商也在规划支持 NTN 的终端产品；网络设备方面，中兴通信、中信科等网络厂商已有支持 3GPP 最新协议的 NTN 无线及核心网原型试验设备。目前，除国外卫星运营商 Skylo 已宣布推出基于摩托罗拉手机的 NTN 商用服务（APP 模式的卫星短数据）外，其他产业链参与方尚处实验阶段。国内已有多家运营商联合芯片、终端及网络设备提供商基于 3GPP R17 标准进行了多次技术试验和测试，从测试结果、设备成熟度、卫星资源冗余度来看，预计 20242025年业界初步具备支持 IoT NTN 商用的终端、芯片以及网络设备，而 NR NTN 尚需继续推进更大规模的技术试验和测试，以持续完善标准协议。未来，在海洋强国、交通强国、乡村振兴等国家战略推动下，5G NTN 产业生态将更趋完善和成熟，产生巨大的社会和经济效益。中国电信 5G NTN 技术白皮书8第三章第三章5G5G NTNNTN 技术标准进展及面临挑战技术标准进展及面临挑战3.13.1 3GPP3GPP 标准进展标准进展随着近年来卫星通信受到的关注度不断提升，3GPP 作为通信行业最重要的国际标准组织之一，开展了对非地面网络技术体制的研究和标准化。按照 3GPP的规划，5G 的技术演进分为两个阶段，R15、R16 和 R17 三个版本是 5G 的第一个阶段，之后的R18、R19和R20是第二个阶段，第二个阶段又被称之为5G Advanced，即 5G 演进。图 9 3GPP 5G NTN 演进路线1.第一阶段3GPP 在 R15 阶段首先提出将 NTN 纳入 5G 系统需求与应用前景的讨论。进入 R16 阶段，3GPP 标准组就终端、无线和核心网等方面开展了 NTN 系统性技术研究讨论。针对终端，研究了基于 S/Ka 频段的卫星通信手机功率、能耗的影响；针对无线接入，评估了面向不同的部署场景的信道模型、多普勒频移、传输时延等重要特性估，并给出支持 NTN 对现有地面通信标准的潜在增强需求；针对核心网，研究了支持卫星透明转发的组网架构，以及网元功能增强需求等。从 R17 版本开始，3GPP 启动了正式的 NTN 规范制定，并提出了 NR NTN 和 IoTNTN 的第一个基线规范版本，旨在指导 NTN 快速落地。针对卫星通信因场景距离中国电信 5G NTN 技术白皮书9远、移动快、覆盖广带来的多普勒频偏大、信号衰减大和传播时延大等问题，NTN设计了空口增强协议，引入了调度时序管理、HARQ 功能编排、时延补偿、频率补偿、空地快速切换移动性管理增强等先进技术，理论上支持手持及物联网终端具备直连卫星的通信能力，可分别以 5G NR 或 NB-IoT/eMTC 协议接入 5G 或 4G网络。在 R17 标准中，NR NTN 重点提出了以下增强技术：（1）网络架构：支持透明转发模式下手机直连卫星，解决核心网侧注册、会话建立流程中的关键问题。（2）时频同步：引入终端侧和卫星侧的时频补偿机制，参考星历信息弥补服务链路（终端-卫星）和馈电链路（卫星-信关站）引入的大时延和多普勒频偏。（3）移动性：引入基于时间和位置信息的小区选择/重选和切换机制，提高了移动性管理的准确性。（4）频谱：引入 n255（上行：1626.5-1660.5MHz，下行：1525-1559MHz）和 n256（上行：1980-2010MHz，下行：2170-2200MHz），作为支持 NTN 技术体制的卫星频段，采取频分双工模式，规范了手持终端的射频性能要求。R17 版本周期，IoT NTN 复用了 NR NTN 相对成熟的技术方案，除此之外，IoTNTN 具有特有的非连续覆盖要求，比如部分 IoT NTN 场景下卫星物联网终端不需要连续发送和接收数据，比如基于服务卫星和星座广播相关的辅助信息确保卫星物联网终端能预测即将到来的卫星、并在无卫星覆盖时段节省功率，适应部署稀疏星座的卫星物联网服务，比如超出覆盖范围的卫星物联网终端设备不需要执行接入层（AS）功能等。2.第二阶段在 R18 版标准中，NR NTN 将进一步完善 5G 卫星组网能力，重点包括：（1）支持 10GHz 以上频段部署：3GPP 将考虑相关共存场景,确保基于 NTN引入的卫星频段不影响现有规范，不会导致 3GPP 指定的与 NTN 频段相邻的地面频段网络服务质量下降。R18 指定的超过 10GHz 的 3 个新 NTN 频段是 n510、n511和 n512。中国电信 5G NTN 技术白皮书10（2）覆盖增强：考虑 NTN 时延大和卫星高速运动特性，重点增强上行信道，在 PUCCH 信道引入重复传输机制以提高信号质量，在 PUSCH 信道引入 DMRS 联合信道估计以提高信道估计准确度。（3）移动性和服务连续性增强：针对卫星小区频繁切换信令开销大的问题，引入 RACH-less 和不改变 PCI 的切换方案优化信令流程，降低切换开销，并在陆地和卫星小区边界通过广播小区覆盖范围避免对小区频点的盲目搜索。（4）基于卫星回传架构的星上 MEC，支持星上本地数据交换功能：考虑到某些边缘地区（例如：偏远农村地区或孤岛地区）的基站与核心网之间难以部署回传网络，3GPP 提出了集成卫星回传的 5G 网络架构。并针对卫星链路引入的较长数据包延迟和有限带宽等问题，通过在高轨卫星上部署 UPF 和/或 EASDF 等核心网网元，实现星上 MEC 和星上本地数据交换。在 R18 版标准中，IoT NTN 体制主要增强了：（1）移动性增强：支持无线链路失败前的相邻小区测量和相应的测量事件触发、支持适用于 eMTC 和 NB-IoT 的相邻小区星历系统信息信令，并沿用 R17 NRNTN 中引入的移动性增强方案来适应 eMTC 的移动性。并针对非对地静止星座稀疏导致的不连续覆盖问题，增强 AMF 网络功能，使其能够根据卫星的覆盖周期调整移动可达定时器和/或隐式去注册定时器的值，避免网络在无卫星覆盖时仍频繁寻呼卫星接入的物联网终端，并增设等待定时器来防止当卫星覆盖再次可用时，大量物联网终端同时向网络发起移动注册更新，产生信令风暴问题。（2）业务体验增强：通过禁用 HARQ 混合自动重传请求反馈，避免由于无空闲 HARQ 进程 ID 而无法传输新数据的情况，减轻了 HARQ 等待对物联网终端设备数据传输速率的影响。5G NTN 在 R17 和 R18 两个版本的研究均是聚焦卫星通信透明转发模式，即卫星侧不对所接收的数据进行调制、解编码等信号处理操作，相关操作均依托于信关站。这种情况下卫星网络的服务仍受地理限制（例如：在海洋等不利于建设信关站的区域），难以真正地实现的全球无缝覆盖。中国电信 5G NTN 技术白皮书11后续的 R19 版本将重点聚焦再生模式的 NTN 研究，计划攻克用户和通信链路移动性管理难题，利用星间链路加强卫星间的协同，进一步增强上行和下行覆盖，实现全球无缝覆盖、更快数据速率、更大网络容量，助力汽车、无人机等新型终端设备获得可靠连接。同时，R19 版本将增加卫星通信的新场景，包括不连续链路存储和转发的物联网应用、独立运行的 GNSS、卫星接入的定位增强、同一卫星下的 UE 组间通信等。此外，ITU 也在为 IMT-2020 技术方案的收集召集各标准化组织提交就卫星无线接口技术（SRIT）的备选方案及相关评估，将在 2023 年 12 月的 ITU WP 4B大会处理。3GPP 承接此要求在接入网侧已于 2023 年 3 月展开专项研究，该项目基于 R17 版本的 NR NTN 及 IoT NTN 按照 ITU 要求进行相关自评估，预计将于 2023年 12 月基于相关评估结果向 ITU 提交 3GPP 的卫星接入技术备选方案。3.23.2 CCSACCSA 标准进展标准进展作为国内行业标准的主要阵地，CCSA 主要参考 3GPP 规范，面向国内运营商的实际需求，在 5G NTN 标准方面，当前其主要聚焦透明转发、低轨卫星 NR 互联网、IoT NTN 等三个技术方向，基于 3GPP 标准进行国内定制化工作。具体包括：一是鉴于透传转发模式对卫星和网络运维要求低、易运维，当前主要推荐采用透明转发模式进行 NTN 初步部署。二是考虑到国内 LEO 卫星资源受限、产业链不成熟、GEO 卫星和频谱资源已初具条件，建议在无线接入层面重点关注 IoT NTN 的空口支持，在核心网层面同时支持 IoT NTN 和 NR NTN 两种业务类型，正完备 NTN 窄带物联的行标体系。三是全力推进卫星互联网技术标准化，鉴于 CCSA 覆盖无线、核心网和承载网全的优势，组织制定完整的国内卫星互联网标准，后续向 3GPP 贡献国内方案。与此同时，CCSA 充分考虑到国内运营商的高轨卫星优势，立足国内现状，推动国内标准化方案。其中无线通信技术委员会（TC5）和航天通信技术（TC12）紧跟技术发展，配合产业需求，基于国内外动态，提出首波卫星业务主要是面向IoT NTN 的物联网服务，未来演进 NR NTN，以此全面推进国内的 5G 卫星行标标准工作。中国电信 5G NTN 技术白皮书12中国电信发挥既有卫星又有地面网的优势，先行布局 IoT NTN 技术体系，牵头 NTN 窄带物联标准体系，通过基于非地面网络（NTN）的物联网窄带接入（NB-IoT）接入网总体技术要求（第一阶段）等五项接入网行业标准立项，包括“接入网总体技术要求、卫星接入节点设备技术要求、卫星接入节点设备测试方法、终端设备技术要求和终端设备测试方法”等。该系列行标主要参考 3GPP R17及 R18 的 NTN 物联网技术，将 NB-IoT 与卫星通信结合，助力我国构建天地一体的窄带物联网络。在核心网方面，通过立项基于非地面网络的物联网窄带接入（NB-IoT）核心网技术要求和测试方法（第一阶段）标准，启动配套核心网行标规范工作，明确和完善 IoT NTN 对于核心网的技术要求，推动 IoT NTN 技术在我国的应用落地。在宽带 NR NTN 行标领域，中国电信一是牵头了基于 R17 NTN 核心网总体技术的支持卫星接入的 5G 核心网技术要求（第一阶段）行标立项，主要研究注册区域分配与管理、移动性限制及基于 UE 位置的接入控制等关键技术；二是联合中国信通院提交第一阶段技术要求的测试方法立项，研究和完善测试用例；三是完成支持卫星接入的 5G 核心网技术要求（第二阶段）的行标立项，研究非连续卫星覆盖下的终端移动性管理和星上用户面边缘计算和数据交换技术等。在天地一体频率领域，中国电信在 TC5 牵头了IMT 地面网络与未来 NTN 卫星网络邻频共存兼容性研究行标立项，在 TC12 牵头了基于高低轨协同的天地一体组网技术研究、面向多种应用场景的星地融合终端技术研究等行标立项，从频率、组网、终端提升等各个维度开展科研布局，推动天地一体星地融合技术进展。3.3.3 3 5G5G NTNNTN 当前挑战当前挑战自 3GPP R15 版本开始，5G NTN 便被纳入 5G 标准体系，并将在 5G Advanced中持续演进。在 R17 基础上，NTN 覆盖增强、移动性增强、物联网增强、高低协同等技术方面尚有诸多待进一步成熟和完善之处。后续，3GPP 将兼顾 5G NTN 中的遗留问题和 6G 需求，在 5G Advanced 标准中开展持续研究，主要将聚焦：中国电信 5G NTN 技术白皮书131.时域方面。由于高低轨卫星的传播延时存在较大差异，终端需要具备大范围动态调整上行定时提前参量的能力。同时低轨卫星的快速移动，需要终端具备短时间内完成大范围的 TA 调整能力。另外，时延的大范围波动还会影响 HARQ过程，不同传播时延的链路应适配灵活的 HARQ 进程数量以满足业务要求。2.频域方面。卫星通信涉及到了多个频段的管理和协同，复杂程度远高于地面网络。针对 L/S/Ka/Ku 等卫星频段，首先应关注解决干扰共存问题，其次为提高无线频谱的利用效率，卫星频率和地面网频率间的干扰共存和资源协调具有较大挑战。3.芯片及终端方面。卫星网络要求终端提供更大的发射功率来弥补卫星上行链路信号衰减的问题。在标准演进中，需设计适应卫星环境的无线测量机制，结合位置、星历等信息有选择地切换终端的工作状态和无线测量方式。同时，考虑到语音业务对于卫星移动通信网络的重要性，以及国内星座规模及容量较小，需强化信源编解码解决方案及端网协同解决方案的研究。另外，单模 5G NTN 芯片会增加消费者购机成本，规模推广受限，采用 5G NTN 芯片与 5G 芯片的一体化设计和融合，借助 5G 产业完成 NTN 技术的快速推广是较为经济的解决途径。4.网络架构方面。未来，再生模式是将地面移动网络能力加载到卫星的基础技术，但亟需解决大量快速移动的低轨卫星给 5G 网络架构带来的影响。首先应关注和解决运动中无线网与核心网之间连接的动态变化导致的通信效率问题，其次应关注和解决 UE 不断变换连接的卫星带来的移动管理问题，最后应关注和解决星间链连接拓扑的动态变化带来的承载切换导致的 QoS 不稳定问题。在当前R17 版本下，再生网络模式暂不成熟，透传模式是更可靠的选择。故当前阶段，基于透传模式构建 5G NTN 网络，与地面 5G 网络融合，将是运营商重点关注事项。5.网络功能方面。目前较成熟的 IoT NTN 技术从 NB-IoT 演进而来，NB-IoT基于地面网络环境设计，仅支持小数据和短信业务，暂不支持语音业务。考虑到语音业务对于 NTN 进手机直连市场的重要推进作用，需重点关注通过增强 IoTNTN 核心网能力，实现对语音业务的支持。相较地面网络，卫星移动通信网络在中国电信 5G NTN 技术白皮书14传播延迟、链路预算、多普勒频偏、移动性管理和大半径小区等方面均存在较大差异，业界应关注和进一步优化时延、覆盖、移动性、调度、信令裁剪等技术。6.卫星共享方面。考虑到中低轨卫星系统重点在于全球覆盖，其商业闭环需要基于全球市场统筹考虑，为提升卫星投资效率，卫星运营商需重点解决卫星与跨国地面运营商新型组网模式下的网络、频率、承载、信关站等共建共享策略和运营主体的权益等。中国电信 5G NTN 技术白皮书15第四章第四章5G5G NTNNTN 组网架构组网架构4 4.1.1 5G5G NTNNTN 网络架构概述网络架构概述从标准组角度，5G NTN 技术适用于高轨、低轨等多种星座部署场景，是实现星地网络融合发展的可行技术路线。5G NTN 网络分为用户段、空间段和地面段三部分。其中用户段由各种用户终端组成，包括手持、便携站、嵌入式终端、车载、船载、机载终端等；空间段即星座中的所有卫星,作为通信中继站,提供用户段与地面段之间的连接，卫星可以是高轨卫星、中轨卫星或低轨卫星；地面段包含信关站、网络设备、卫星控制中心、测控站及地面支撑网等，用户通过地面段接入核心网。除此之外，地面段还包含对空间段的测控、网络运行管理及用户管理等功能。整体架构如图 10 所示。图 10 卫星网络分层架构示意图5G NTN 网络基于不同的应用场景与差异化的用户需求为，聚焦数据业务传输、短消息交互以及语音通话等功能，支持多体制融合、多形态终端、多场景漫游、灵活自主可控。针对 5G NTN，3GPP 提出了两种架构模式，透明转发和星上再生。如图 11 和图 12 所示。1.透明转发架构中，终端与地面基站之间通过服务链路和馈线链路连接，卫星提供射频中继转发功能，实体卫星和地面网关对数据流转发过程透明。该架构中国电信 5G NTN 技术白皮书16可应用于新发射卫星技术体制，也可复用现有卫星资源（具备透明转发能力），利于 5G NTN 快速商业落地。图 11 5G NTN 透明转发架构2.星上再生架构中，5G NTN 基站功能集成到卫星侧,如图 12 所示。该架构具有灵活组网、传输时延低、支持跳波束资源灵活调度的特点，但技术复杂度和卫星成本较高。图 12 5G NTN 可再生网络架构4.24.2 5G5G NTNNTN 组网架构展望组网架构展望在推进天地一体网络建设工作中，面对“天星”、“地网”体制分离的现实问题，中国电信结合地面网络和卫星网络的双重运营经验，基于 5G NTN 技术标准，提出星地漫游和星地融合两种网络架构。1 1.星地漫游星地漫游星地漫游场景下，5G NTN 网络与地面蜂窝网络之间通过国际漫游/省间漫游实现用户的自主接入，实现星地网络的能力协同。用户可在 5G NTN 网络和地面蜂窝网络间漫游，5G NTN 网络用户可根据自身需求漫入地面蜂窝网络，通过地中国电信 5G NTN 技术白皮书17面蜂窝网络使用高清语音、视频通话、数据传输等业务；地面蜂窝网络用户可在无覆盖或应急场景下漫入 5G NTN 网络，使用短信、语音、低速数据等业务。星地漫游网络架构如图 13 和图 14 所示。图 13 5G NTN 用户漫游到地面蜂窝网络架构图 14 地面蜂窝网络用户漫游到 5G NTN 网络架构2 2.星地融合星地融合星地融合是星地漫游网络架构的进一步演进，在星地融合网络架构中，卫星作为一种接入方式经信关站连接到天地一体化核心网，为用户提供无差别化的基础通信业务和增值业务，同时可为行业专网客户提供卫星 5G LAN、星上边缘计算和切片等业务。天地一体阶段的网络架构如图 15 所示。中国电信星地融合网络架构将实现 5G NTN 卫星网络与地面蜂窝网络的深度融合，提供弹性可重构的灵活组网能力，支持星地网络节点功能的柔性分割，实现星地多层网络间自适应路由，支持星地一体灵活部署及灵活迁移，通过智能网络统一管理系统，实现星地网络资源协同调度及频谱资源高效利用。以汽车直连、手机直连为代表的终端用户可以无感接入最合适的网络节点，并在星地间无缝切中国电信 5G NTN 技术白皮书18换。相比传统地面网络架构及星地漫游网络架构，星地融合网络架构提供的无处不在、无感接入、无缝切换的通信网络服务，将构建起性能更优异的独特竞争优势。图 15 星地融合网络架构对于 5G NTN 来说，受限于标准不完善、端到端产业不成熟，整体来看，其网络架构前期应以透明转发为主，构建星地漫游网络架构；后期随着卫星技术、星上再生技术的成熟，再按需调整网络架构部署形态，逐步迁移到星地融合上来，真正实现星地一体无缝切换。中国电信 5G NTN 技术白皮书19第五章第五章5G5G NTNNTN 技术思考及实践技术思考及实践中国电信在 5G NTN 技术体制演进上持续探索，联合端到端行业合作伙伴，从芯片、终端、无线网、核心网、容量评估和测试验证等维度不断推进 5G NTN技术和产业成熟，为未来 5G NTN 商用打造核心能力。5 5.1.1 芯片一体化增强芯片一体化增强5G NTN 芯片的繁荣对 5G NTN 产业发展具有重要意义。目前来看，对于 5G NTN芯片，已有 IoT NTN 单模芯片商用，但 NR NTN 芯片暂时未商用，各大芯片厂商均处于探索和实验阶段。考虑到现有 5G 技术广泛应用，5G 芯片产业成熟，因此，实现 5G NTN 与 5G芯片的一体化，借助 5G 芯片的规模效应，实现 5G NTN 技术的快速推广，将是芯片发展的必由之路。接下来，本白皮书将从射频、基带、软件、成本、功耗等几个方面来探讨 5G NTN 芯片一体化方案的可行性。1.从射频来看，5G NTN 支持的频段集中在 L/S/Ka 频段，目前 5G 芯片在 FR1（6GHz 以下）频段较为成熟，可平滑升级支持 L/S 频段；对于 Ka 频段，随着 5G芯片在 FR2（24.25GHz52.6GHz）频段的逐渐成熟，其融合进 5G 芯片也将具有相当可行性。对于 IoT 芯片，主要包括 NB-IoT、CatM、Cat1 等类型，支持 L/S频段，不支持 Ka 波段。2.从基带来看，5G NTN 要求芯片能够读取并解析星历信息、获取自身所处位置、预补偿终端和卫星之间的时延，以及纠正多普勒频偏。5G 芯片一般通过软件升级即可满足以上要求，IoT 芯片则有所区别，部分 IoT 芯片采用软架构基带，可通过软件升级，支持计算和预补偿终端和卫星之间的时延，以及多普勒频偏。3.从软件来看，对于 IoT NTN，需要芯片支持 4G/5G 协议栈，对于 NR NTN，需要芯片支持 5G 协议栈。目前 5G 芯片支持 4G/5G 协议栈，IoT 芯片目前以支持4G 协议栈为主，未来支持 5G 协议栈需要做软件升级。4.从成本来看，需要芯片支持 GNSS 能力。目前大部分 5G 芯片和部分 IoT中国电信 5G NTN 技术白皮书20芯片支持 GNSS 能力，但是对于没有集成 GNSS 能力的芯片，需要额外增加支持GNSS 能力带来的成本。5.从功耗来看，目前 5G 芯片和 IoT 芯片支持 C-DRX、eDRX 及 PSM 等蜂窝省电技术，这些技术都可以平滑迁移到 NTN 中达到省电的效果。根据上述分析，无论是 5G 芯片还是 IoT 芯片，都能平滑演进支持 L 和 S 频段的 NTN 通信，可以借助现有蜂窝通信中的省电技术节省功耗，但是面临一定的软件升级和成本增加，比如增加 GNSS 芯片组和 5G 协议栈软件升级等，后续需持续开展芯片一体化的研发及测试工作。5.5.2 2 终端模组增强终端模组增强5G NTN 网络，特别是 IoT NTN 网络，由于系统带宽小、信号衰减大，其速率、容量等性能受到限制，因此，需要终端侧适应性增强以与网络侧实现端网协同，共同保障短信、语音等业务性能。5 5.3.1.3.1 语音编码增强语音编码增强常见的语音编码方案有 AMR-NB（4.7512.2kbps），AMR-WB（6.623.85kbps），EVS-NB（5.924.4kbps）和 EVS-WB（5.9128kbps）。对于 NR NTN，其上下行速率较高，上述语音编码方案中的低速率模式可以适用，若 NR NTN 的带宽能够进一步增强，上述语音编码方案中的高速率模式也将可以应用。但是，对于 IoT NTN，因为带宽受限，如果承载语音业务，需采用 2.4kbps/1.2kbps 或者更低速的语音编码方案。低速语音编码虽然解决了带宽受限问题，但是却导致语音质量下降。因此，开展低速语音编码方案研究，在降低语音编码速率的同时，尽可能地保证语音质量，对于 IoT NTN 具有重要意义。低速语音编码方案主要有波形编码、参数编码、混合编码。其中，波形编码语音质量好，但是编码速率高；参数编码相比波形编码速率较低，但语音质量一般没有波形编码好；混合编码结合了波形编码和参数编码的优势，可在低编码速率条件下尽量实现较好的语音质量，是未来低速语音编码方案的重要方向之一。中国电信 5G NTN 技术白皮书21近年来，随着 AI 技术大力发展，通过 AI 预训练语音编解码大模型，可进一步降低语音编解码速率，其理论极限已被论证可降低至 0.1kbps。此外，在接收端通过 AI 模型亦可对语音进行降噪，从而提高语音质量，以满足高轨卫星低速率高质量语音通话需求。低速语音编解码方案如下图所示，其中，低速语音编解码器部署于终端和IMS 语音网关中。在终端和 IMS 语音网关间，语音流采用低速语音编解码方案，在 IMS 语音网关，实现低速语音编码和标准语音编码之间的转换。图 16 低速语音编解码方案网络架构5.3.25.3.2 端网协同增强端网协同增强5G NTN 网络资源有限，接入的终端数量大、种类多，为满足不同场景和不同用户的差异化服务需求，需合理规划网络资源，实现终端和网络有效协同。端网协同，即网络根据网络资源状态和相关策略，实时优化不同终端模组的资源使用情况，达到网络资源利用合理化的目的。图 17 端网协同方案中国电信 5G NTN 技术白皮书22如上图所示，端网协同策略下，网络可下发命令至终端，控制终端网络交互及数据上报。具体来说，端网协同包括拥塞控制、搜网控制和终端信息上报等需求。1.拥塞控制5G NTN 作为地面网络的补充，资源宝贵，可以为有限用户提供服务，当发生拥塞时，如何为用户合理分配资源，对某些场景如抢险救灾至关重要。中国电信 5G NTN 网络方案中，通过以下三种方式，实现基于用户，业务和拥塞程度的精准控制：划分用户优先级：对于抢险救灾，海外作业等危险场景的用户，提供高优先级服务，其他用户根据使用场景再划分为多个等级。拥塞程度判决：网络侧实时监控无线资源状态，根据无线资源使用状态判决拥塞等级，不同的拥塞等级采取不同的拥塞控制策略。划分业务优先级：将语音、短信、数据、位置上报等业务划分不同的优先级，结合拥塞程度，做进一步精准的业务控制。2.搜网控制洪水或者地震等重大灾害，会破坏地面网络通信设施，终端如果继续采用原有的搜网策略，会造成较大的搜网时延。在灾害发生时，网络检查通信设施状态，在地面网络失效区域设置电子围栏。电子围栏中的终端优先搜索并使用 5G NTN网络，同一波束下的其他区域优先搜索并使用地面网络，从而达到网络资源向灾区倾斜的目的。3.终端信息上报终端网络状态信息上报对于网络优化至关重要，网络可以动态控制上报的信息种类和时机，实现后续扩展应用。终端身份信息的上报，如 IMEI，网络可以通过此类信息核实终端是否合法，维护网络环境。无线参数的上报，如 RSRP、SINR 等，网络可以通过此类信息获取到地面的无线情况，从而实现无线网络的自动优化，如不同波束、区域的功中国电信 5G NTN 技术白皮书23率灵活调整等。5.5.3 3 无线空口增强无线空口增强为适应卫星移动通信场景的大链路延时、大多普勒频偏的特点，5G NTN 在地面蜂窝技术基础上进行了时频同步以及时序关系增强，使得地面空口技术顺利扩展到卫星移动通信场景。1.时频同步增强。频域同步方面，终端和网络均具备频率预补偿能力，可抵消多普勒效应导致的频率偏差。时域同步方面，终端可基于 GNSS 信息、系统消息下发的星历信息或轨道信息进行时间补偿，实现时间同步。2.时序关系增强。为适配卫星通信中的大尺度时延，引入 K_offset、K_mac定时参数等，优化卫星场景大 RTT 往返时延下的调度时序，同时，终端可以上报定时提前量，为基站进行时序关系增强提供基础。通过以上增强，无线空口初步具备了应用于卫星场景的能力。然而，在实际运营中，5G NTN 需面向手机直连、车联网、物联网等场景，支持短信收发、语音通话、数据上网等多种业务。为满足多样化业务需求，5G NTN 无线空口需持续推进技术迭代，并重点从无线承载、时延、覆盖、移动性、调度和信令裁剪等方面，不断优化自身性能。1.无线承载优化IoT NTN 无线数据传输支持 CP 模式和 UP 模式，CP 模式支持数据通过 NAS信令传输，可承载数据少，适合物联网突发小包业务；UP 模式通过建立正常的数据无线承载 DRB 进行数据传输，适合持续性数据业务。UP 模式支持两个 DRB，可分别用于承载语音信令和语音码流，通过为每个DRB 配置不同的属性，如 UM/AM 模式、QCI/优先级等，可以有效满足语音码流和信令两种数据对传输和承载的不同要求。例如，可以为语音码流 DRB 配置较高的优先级，保证语音数据能够得到更多的调度机会，保证语音传输的及时性。也可以为语音码流 DRB 配置 UM 模式，减少 RLC 层信令交互，有效降低系统的负荷。对于卫星移动通信而言，语音业务是一类重要业务，有必要推动 IoT NTN尽快支持 UP 模式以满足语音业务要求。中国电信 5G NTN 技术白皮书242.业务时延优化使用卫星中继会引入较大的空口时延，高轨卫星的 RTT 往返时间约 500ms。对语音业务，实时性要求较高，但可以容忍一定程度的丢包率。基于此特点，引入 HARQ 关闭功能以降低传输时延，使类似语音需求的业务可以适用于卫星通信场景。在 HARQ 关闭时，上下行调度不考虑数据错误和重传，下行调度可以在上一次下行调度的 PDSCH 发送完成之后立即开始发送，省略等待上行 HARQ 反馈的过程，节省确认时间。上行调度可以在 UE 发送完上行数据后立即开始，节省上行数据空口传输时间。3.覆盖能力优化星地大尺度传输衰落会影响无线电信号接收，特别是对于 NR NTN 系统，由于带宽较大，终端发射功率较低，造成上行信道容易受限。针对 NR NTN 技术，需要进行上行覆盖增强，可引入公共 PUCCH 重复发送功能及 PUSCH DMRS 绑定功能，基于卫星移动通信特点做针对性增强以提升覆盖能力。关于 PUCCH 的覆盖增强，传统地面网络已支持专用 PUCCH 重复发送，可以复用到 NTN 中。但对于公共 PUCCH，则没有重复发送机制，这意味着公共 PUCCH 的覆盖性能难以满足 NTN 的需求。为应对此问题，需引入公共 PUCCH 重复传输功能。PUSCH DMRS 绑定已在地面网络中已经得到了支持，但在 NTN 网络中，卫星的高速移动可能带来定时漂移，从而导致传输信号随着时间发生相位旋转。当相位旋转大于一定门限，DMRS 绑定所需满足的相位连续性会被破坏。为尽量在较长的时间窗内进行 DMRS 绑定以获取较高的增益，NTN 用户需支持预补偿能力来应对定时漂移带来的相位旋转，使其误差小于相位连续性所需门限。4.移动性优化在卫星移动通信场景中，考虑到卫星具有高动态性、LOS 信道等特点，需开展移动性（重选或切换）优化。NTN以LOS信道为主，信道衰落与用户到卫星的距离强耦合。因此，在NTN-NTN移动性场景中，可引入基于用户位置的小区重选和条件切换机制。当用户到参考中国电信 5G NTN 技术白皮书25点的距离满足一定条件的情况下，可触发小区重选或者条件切换。同时，也可基于卫星实时空间位置来触发小区重选或条件切换。此外，在 NTN 中，还要考虑馈线链路（卫星与地面网关）的切换。NTN 可以支持硬切换和软切换。在硬切换中，卫星在同一时间只能连接一个地面网关。在软切换中，卫星可以在一段时间内同时连接超过一个地面网关。馈线链路切换的时间点由 NTN 网络确定，用户的上下文信息可通过 NG 接口或 Xn 接口在基站间传递。在 NTN-地面网移动性场景中，NTN 覆盖区域周边不一定有地面网覆盖。为避免不必要的地面蜂窝小区测量，需引入新的 SIB 信息广播地面网覆盖信息。当周边无地面网覆盖时，用户无需进行地面网邻小区测量。此外，为了针对低轨卫星移动通信场景进行适应性优化，还需引入RACH-less 切换和 PCI 不变的卫星切换。对于 RACH-less 切换，在切换时无需进行 RACH 过程，减小切换时延和信令流程。对于 PCI 不变的卫星切换，可在同一覆盖区域下沿用相同的 PCI 以节省信令。5.调度优化面向卫星移动通信系统的高往返时延等特点，相比于地面网络，需重点就星地融合调度技术开展优化。5G NTN 的调度算法需从用户分布、容量分布、用户业务需求和资源使用情况等不同维度出发进行统筹优化，引入 Bachoff 拥塞控制、ExtendedWaitTime 定时器差异化、物理层调度请求、SPS 半静态调度、AMC 调度等机制，有效降低信令开销，提升资源使用效率。6.信令流程优化卫星移动通信场景下，特别是针对高轨卫星，容量受限是后续商用过程中面临的主要问题。5G NTN 系统由地面体制演进而来，充斥着大量的控制面信令交互流程，挤占了宝贵的卫星通信资源。面向卫星移动通信应用场景的特点做适应性修改，需重点针对系统广播消息、连接态管理、寻呼、测量和移动性管理等RRC 流程开展流程及内容裁剪，不断提升 5G NTN 系统容量。5.5.4 4 核心网增强核心网增强中国电信 5G NTN 技术白皮书26针对卫星通信的广覆盖、超时空、高成本特性，需面向用户接入控制及业务精细化限制等需求开展核心网能力增强，实现对有限卫星资源的高效分配。为优化对漫入用户在 5G NTN 卫星网络下的业务控制能力，需实现业务专载建立流程优化、会话策略控制优化、基于不同等级灵活控制用户 QoS 保障策略等增强。图 18 中国电信 5G NTN 网络架构示意图基于星地融合网络架构，借鉴现有地面蜂窝网络体制及建设方案，可实现5G NTN 场景下用户数据业务和短信业务互通。为满足 5G NTN 演进过程中用户语音通话的业务需求，中国电信以 IoT NTN 标准体制为基础，开展了语音增强方案研究，提出三种解决方案：方案一基于多域体制融合思路，提出基于新增信令网关的语音优化解决方案，可有效减少终端与卫星的信令交互，节约卫星资源；方案二为基于 Web-RTC 架构的语音通话解决方案，使用自定义接口实现语音协议的定制化，可大幅提升语音信令交互效率；方案三为基于 IMS 信令优化的语音增强解决方案，通过精简 SIP/SDP 协议流程及字段，可缩短终端与 IMS 网络的交互时延，提升交互效率。从当前阶段研究成果来看，优化现有地面体制，压缩星地语音交互信令开销，是 IoT NTN 实现语音业务的重要基础。现有地面 4G/5G 移动通信网络语音业务采用 IMS 架构，为实现与地面语音通信体制兼容，中国电信致力于创新基于 IMS优化的语音通话方案，在网络及芯片侧开展定制化研发，精简信令流程，优化低速语音编解码算法，以更好支持 IoT NTN 场景下的语音通话功能。与此同时，中国电信也在 NR NTN 领域进行了深入思考与实践，考虑在移动性管理等方面进行增强：中国电信 5G NTN 技术白皮书271.NR NTN 移动性管理与终端位置上报技术地面和卫星移动通信主要在时延、同步、移动性等方面存在差异。对终端位置报告进行网络验证，以满足相关监管的要求（如合法的拦截、紧急呼叫、公共预警系统等），实现无论何时何地，终端可以动态地选择地面或卫星网络，按照业务 QoS 需求智能接入网络，获得最优的用户体验。2.NR NTN 自适应网络基于 5G 接入网的分离架构，结合 5G NTN 应用场景，可考虑更加灵活的星地融合自适应网络架构，以支持更为高效的星地资源协调。位于星上的 gNB-CU-CP可以决策和执行星地间的数据分流，将星上 gNB-DU 处理完的数据交给星载gNB-CU-UP 继续处理，或者直接交给地面的 gNB-CU-UP 进行处理。这样可以以卫星载荷为中心，根据卫星载荷的负荷状况，实现星地间灵活的数据分流。3.NR NTN 多连接网络卫星间以及星地间的多连接组网，可以更好地提升用户的吞吐率，保障用户的业务连续性，满足用户业务需求。同时可以更好地平衡不同网络间的资源利用率，提升系统容量。除了卫星之间的多连接，在有地面网络覆盖的区域，也可以实现星地之间的多连接，作为 5G 通信的覆盖补充。在实践上，手机直连卫星业务取得初步应用，如华为 Mate60 手机基于我国天通卫星资源，已面向大众消费者提供卫星语音通话及短信服务。但总体上，后续需加快星地融合通信在网络架构设计、业务互联互通、技术体制演进等关键领域的协同攻关，明确天地融合技术路线及实施方案，促进星地产业链融合发展。5.5.5 5 NTNNTN 容量评估容量评估系统容量是 5G NTN 网络的重要指标，是决定 5G NTN 能否商用的关键因素。本白皮书以高轨卫星 IoT NTN 应用场景为例，结合中国电信前期试验数据，面向语音和数据两种业务类型，给出 IoT NTN 系统容量的理论评估结果。中国电信 5G NTN 技术白皮书28表 1 语音业务模型语音模型语音模型编码速率编码速率语音包语音包发包周期发包周期1800bps900bit1 包/s2600bps700bit1 包/s在评估语音业务容量时，业务模型分别考虑 800bps 和 600bps 两种典型低速编码方案。如图 19 所示，在语音业务方面，采用 600bps 语音编码速率时，可支持 29 路用户同时通话；采用 800bps 语音编码速率时，可支持 27 路用户同时通话。在数据业务方面，小区上行吞吐率可达 250kbps，下行吞吐率可达 30kbps。从理论评估结果来看，语音及下行吞吐率整体效率不高，将成为制约语音及数据业务商用发展的重要因素。后续需持续开展容量增强相关方案研究，不断提升系统容量水平。图 19 IoT NTN 容量5.5.6 6 NTNNTN 测试验证测试验证自 R17 完成了 3GPP 首个 5G NTN 技术规范以来，国内外相关单位基于该标准进行了多次星地融合通信技术试验，目前产业链参与方涵盖了卫星运营商、网络设备商、芯片终端企业及科研机构等。国外开展 5G NTN 试验较早。自 2020 年以来，Inmarsat 和联发科基于 5G NTN已经成功进行了大量双向直连卫星通信的在轨试验，目前联发科与 Inmarsat 宣布未来将基于 5G NTN 联手打造智能手机、物联网设备、汽车的双向直连卫星通中国电信 5G NTN 技术白皮书29信服务。2022 年 3 月，爱立信、高通和泰雷兹三家公司启动了首次 5G NTN 技术实验，旨在实现普通 5G 智能手机支持卫星通信。2022 年 8 月，联发科在实验室环境中实现了低轨 5G NTN 网络下智能手机接入。图 20 联发科与 Inmarsat 的试验合作国内，中国信息通信研究院在 IMT-2020（5G）推进组推动成立了 NTN 工作组，助力国内的 NTN 试验验证工作。中国移动在 2022 年携手中兴通讯、交通运输通信信息集团完成了 IoT NTN 终端直连卫星技术外场验证，2023 年联合 OPPO、中兴通讯、是德科技完成了 IoT NTN 手机直连卫星实验室验证和 NR NTN 低轨卫星场景实验室模拟验证。中信科推进的试验主要集中在 NR NTN 技术体制，2023 年6 月已完成了 5G NTN 标准宽带卫星通信试验，打通了卫星宽带业务和地面业务。中国电信也积极致力于推进 5G NTN 技术验证与应用落地。2023 年 1 月 16日，中国电信携手产业合作伙伴共同完成了全球首次 S 频段 5G NTN 技术上星验证。此次验证基于天通一号卫星移动通信系统现有的网络架构，完成了广播、接入、数据传输等通信过程，实现了多终端接入、多终端互通，通信功能正常、性能符合预期。验证结果确认了 3GPP R17 NTN 标准应用于天通一号卫星移动通信系统的技术可行性，为后续基于天通一号卫星移动通信系统的 5G NTN 商业应用奠定了技术基础。2023 年 5 月 26 日，中国电信牵头完成了国内首次 5G NTN 手机直连卫星外场验证，成功实现了基于天通卫星的 5G NTN 手机直连卫星空口上下行连接，两台手机同时接入卫星网络进行短信息业务。试验突破了现网环境下普通智能手机直连高轨卫星产生的诸多技术难关，取得了 5G NTN 技术落地的重大试验成果。中国电信 5G NTN 技术白皮书302023 年 6 月 29 日，中国电信在 2023 上海 MWC 期间发布了 5G NTN 试验应用成果，展示了手机直连卫星、环境数据监测、交通物流监控、应急通信保障等典型应用试验，对数据采集、短信、语音、位置共享等通信服务功能、性能进行了充分验证，为未来融合创新应用奠定了坚实基础。图 21 中国电信 5G NTN 试验应用成果2023 年 9 月 19 日，中国电信在舟山完成了海域场景 5G NTN 测试，测试在海域和无人岛场景实现了在轨交互和业务数据传输，完成了海洋水质监测、无人岛温湿度监测、无人岛应急求救等多终端、多场景的实时业务验证，测试效果良好。2023年10月25日，中国电信基于亚洲9号卫星完成了全球首次运营商NR NTN终端直连卫星现网环境测试验证，重点验证了终端直连卫星场景下多终端并发接入能力、数据及语音服务能力，为多场景、多能力的综合应用奠定基础。此外中国电信还完成了全球首个基于 IoT NTN 的双向语音通信功能端到端上星实测，在降低传输时延和提高链路吞吐量方面采用了系列创新性技术，实现了端到端双向语音实时通信，通话质量符合预期，标志着基于天通卫星的 NTN 语音实时通信实现了从“0”到“1”的突破。图 22 基于 GEO 的中国电信 NTN 实时语音测试中国电信 5G NTN 技术白皮书31中国电信始终致力于挖掘 5G NTN 技术的价值空间，推进 5G NTN 在手机直连卫星和天地一体物联网等场景的应用，助力构建深度融合的天地一体泛在网络。5 5.7.7 手机直连演进路线手机直连演进路线对于卫星移动通信技术，手机直连卫星将是未来五至十年内最重要的应用规模拓展场景。依托于地面蜂窝网巨大的用户规模，消费级手机直连卫星技术是快速实现商业闭环、产业生态成熟和技术持续演进动力的关键。可以说，手机直连卫星将是整个卫星移动通信产业的关键驱动力。图 23：手机直连技术演进路线示意如图 23 所示，手机直连卫星技术路线将分为三个阶段：1.第一阶段：定制化手机直连卫星。一般由卫星运营商、手机厂家、芯片厂商、卫星地面段等共同合作研发，共享卫星频谱，以定制双模手机实现手机直连卫星。例如：华为 Mate50（4G 北斗短消息）、Mate60 Pro（5G 天通语音 短信），苹果 iphone14（5G Globalstar 短消息）等系列终端均基于该路线，中国公司的进展领先业界。2.第二阶段：基于 3GPP 体制的存量手机直连卫星技术以及过渡版协议剪裁5G NTN 手机直连卫星技术。其中：（1）存量手机直连路线目前由国外新兴低轨卫星公司主导，通过与移动蜂窝网运营商合作，共享地面蜂窝网络频谱资源，以低轨卫星转发地面蜂窝网信号（或基站上卫星），支持存量手机直连卫星，美国 Starlink、AST 等公司在该路中国电信 5G NTN 技术白皮书32线上计划建设星座系统，预计未来两年提供服务。但该路线主要解决地广人稀场景下的广覆盖或孤岛覆盖。（2）协议剪裁的定制版 5G NTN 手机直连卫星技术。根据我国相关单位近期开展的 5G NTN 试验发现，高/低轨卫星均能完成模拟终端到卫星原型网络的 5GNTN 链路贯通。但国内现有或短期内新发卫星技术能力未达到 3GPP 预设条件，采用 5G NTN 技术实测的卫星系统容量和频谱效率不及 3GPP 标准组在 R17 版的预期。由于 5G NTN 标准和国内卫星大型相控阵天线技术仍需一定周期的发展追赶，因此在 5G NTN 标准实现对高/低轨卫星系统的成熟适配前、且卫星大型相控阵天线技术成熟前，从现有定制化手机直连需要先过渡经历协议剪裁后的定制版 5GNTN 手机直连阶段，终端侧天线技术、高增益低噪放的功放、精简无线协议和信令开销的 NTN 标准体系是达成该路径的关键。3.第三阶段：基于 5G NTN 体制的星地融合手机直连卫星技术。其中：（1）存量手机直连卫星技术虽然能便捷依赖4/5G技术体制和本土地面频率，但将面临两个问题。一是 4/5G 技术体制并不适合于网络拓扑快速变化下的星地网络间位置管理、切换管理等需求；二是卫星共享地面 4/5G 网络频率的跨国协调难度高，比如 AST 与 AT&T、沃达丰合作的试验频段均有不同，在一个国家不同区域、不同国家进行直连卫星时存在终端适配难题。该路线最终必将回归 5GNTN 直连卫星技术路线。（2）协议剪裁的定制版 5G NTN 直连卫星路线在国内卫星大型相控阵技术成熟、跨国频率协调取得成效后，也将最终演进宽带版的 5G NTN 手机直连卫星技术路线。直至此时，星地无感漫游，消费级终端才能降低对天线、功放、技术体制的要求。中国电信 5G NTN 技术白皮书33第六章第六章总结总结5G NTN 技术是当前星地融合通信发展的主流方向，是实现卫星移动通信应用愿景的最佳途径。通常情况下，卫星移动通信涉及的基础设施投资规模大，消费者市场受到地面蜂窝技术的挤压，运营商很难借助连接的规模效应实现盈利。为促使卫星移动通信产业健康发展，发展 5G NTN 技术，基于天地融合，借助成熟的地面蜂窝网产业生态，迅速扩大应用规模将是其成败的关键。具体而言，需要标准侧、终端侧、网络侧、卫星侧、应用侧协同推进与发展。标准侧，重点针对无线空口，加强协议剪裁、减少 SIP 信令开销、提升空口上下行承载的频率效率、载波功效、调度算法等，确保实时双向对称性业务得以高效应用。终端侧，加快实现 NTN 芯片与 5G 芯片一体化，借助 5G 芯片的常态化应用迅速扩大 NTN 芯片的规模，逐步降低 5G NTN 一体化芯片的成本，使卫星通信功能迅速从高端机型推广到中低端机型。网络侧，加快实现 5G NTN 卫星网络与地面 4G/5G 网络一体化组网，借助地面运营商成熟的运营经验和销售渠道，加速用户规模扩展。卫星侧，逐步增强卫星载荷和天线能力，改善星地链路环境，降低消费级卫星终端及终端天线成本，为全球卫星规模组网形成商业闭环创造基础条件。应用侧，探索 5G NTN 应用，深耕手机直连、车联网和物联网等垂直市场，发掘 5G NTN 价值。整体上，5G NTN 技术体制还处于初级阶段，空口效率、覆盖、移动性等关键技术能力仍需进一步完善。与技术薄弱相比，产业水平更需要引起重视，目前，5G NTN 端到端产业生态仍存在短板和急躁情绪，一方面，端到端各环节参与的厂家数量较少，另一方面，各参与厂家也缺乏成熟稳定的商用级产品。道阻且长，行则将至。面向未来，中国电信将充分发挥卫星移动通信产业链领头羊作用，立足基础通信运营商的禀赋优势，加快 5G NTN 技术的产业化进程。坚持统筹“天星、地网、枢纽港、云资源池”一体化布局，坚定场景融合、用户融合、终端融合、云网融合、全系统融合的“五融合”演进路径和形态，着力打中国电信 5G NTN 技术白皮书34造天地云网融合架构，创新引领星地云网融合发展，为国家卫星移动通信产业发展贡献力量。中国电信 5G NTN 技术白皮书35缩略语缩略语ITUInternational Telecommunication Union国际电信联盟3GPP3rd Generation Partnership Project第三代合作伙伴项目计划CCSAChina Communications StandardsAssociation中国通信标准化协会MWCMobile World Congress世界移动通信大会NRNew Radio5G 空口NTNNon Terrestrial Network非地面网络5G NTN5G Non Terrestrial Network5G 非地面网络IoT NTNInternet of Things NTN窄带 NTN 网络NR NTNNew Radio NTN宽带 NTN 网络NB-IoTNarrow Band Internet of Things窄带物联网eMTCenhanced Machine Type Communication增强型机器类通信5G LAN5G Local Area Network5G 局域网NGgNB 与 5GC 间的接口XngNB 与 gNB 间的接口IMSIP Multimedia SubsystemIP 多媒体系统UPFUser Plane Function用户面功能AMFAccess and Mobility Management Function接入及移动性管理功能EASDFEdge Application Server DiscoveryFunction边缘应用服务发现功能MECMulti-access Edge Computing多接入边缘计算PUCCHPhysical Uplink Control Channel物理上行控制信道PUSCHPhysical Uplink Shared Channel物理上行共享信道PDCCHPhysical Downlink Control Channel物理下行控制信道PDSCHPhysical Downlink Shared Channel物理下行数据信道DMRSDemodulation Reference Signal解调参考信号RACHRandom Access Channel随机接入信道NASNon Access Stratum非接入层SIBSystem Information Block系统广播消息块中国电信 5G NTN 技术白皮书36CPControl Plane控制面UPUser Plane用户面QoSQuality of Service服务质量QCIQoS class identifierQoS 等级标识DRBData Radio Bearer数据无线承载RLCRadio Link Control无线链路控制UMUnacknowledged Mode非确认模式AMAcknowledged Mode确认模式PCIPhysical Cell Identifier物理小区标识HARQHybrid Automatic Repeat reQuest混合自动重传请求SPSSemi-Persistent Scheduling半静态调度AMCAdaptive Modulation and Coding自适应调制编码C-DRXConnected Discontinuous Reception连接态不连续接收eDRXExtended idle mode DRX扩展空闲态不连续接收PSMPower Saving Mode低功耗模式FR1Frequency Range 15G 频率范围 1（5GSub6G 频段）FR2Frequency Range 25G 频率范围 2（5G 毫米波频段）UEUser Equipment用户终端IMEIInternational Mobile Equipment Identity国际移动设备识别码RSRPReference Signal Receiving Power参考信号接收功率SINRSignal to Interference plus Noise Ratio信干噪比SIPSession initialization Protocol会话初始协议SDPSession Description Protocol会话描述协议GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统SRITSatellite Radio Interface Tech卫星无线接口技术LEOLow Eearth Orbit低轨GEOGeosynchronous Eearth Orbit高轨AMR-NBAdaptive Multi-Rate Narrowband自适应多速率窄带语音编码AMR-WBAdaptive Multi-Rate Wideband自适应多速率宽带语音编码中国电信 5G NTN 技术白皮书37EVS-NBEnhanced Voice Service Narrowband增强型语音通话服务窄带语音编码EVS-WBEnhanced Voice Service Wideband增强型语音通话服务宽带语音编码AIArtificial Intelligence人工智能RTTRound-Trip Time往返时延LOSLine Of Sight无线信号的视线传输Web-RTCWeb Real-Time Communication网页即时通信APRUAverage Revenue Per User每用户平均收入中国电信 5G NTN 技术白皮书38联合编写单位及作者联合编写单位及作者中国电信股份有限公司市场部产品中心中国电信股份有限公司市场部产品中心崔冬亮、庄梦蝶中国电信股份有限公司卫星应用技术研究院中国电信股份有限公司卫星应用技术研究院刘悦、高向东、李芸、李阳、赵冬、马骏、贾慧秒、牛攀峰、商鹏程、李彦坤中国电信股份有限公司研究院中国电信股份有限公司研究院王建秀、夏旭、刘家祥、齐文、贾婧、周辉、戎琪、毛安平、赵静、郭茂文、孟凡蓉、邹昭、韩琳中兴通讯股份有限公司中兴通讯股份有限公司郝瑞晶、王刚、刁增奇、崔方宇

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证券研究报告 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份有限公司免责声明 Table_Header行业深度报告通信行业深度报告通信 20232023 年年 1111 月月 0 08 8 日日 Table_T. 

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5G产业和市场发展报告产业和市场发展报告2023年第三季度年第三季度2023TD产业联盟产业联盟Telecommunication Development Industry Alliance本期热点工信部许可中国电信将现网用于2G/3G/4G系统的800MHz频段频率重耕用于5G公众移动通信系统；批复中铁集团5G-R试验频率，支持其开展5G-R系统外场技术试验。5G NTN技术验证加速进行，多款支持NTN芯片及终端产品发布。5G RedCap政策发布，技术测试加速推进，多城市启动应用试点。“5G 工业互联网”项目累计超7000个，利好政策助推规模化应用持续升级。全球5G网络建设加速进行，5G基站达到481万，5G用户达到14.2亿。1/15最新5G相关政策工信部 关于推进5G轻量化（RedCap）技术演进和应用创新发展的通知2023.10工信部 批复中铁集团5G-R试验频率，支持其开展5G-R系统外场技术试验到2025年，5G RedCap产业综合能力显著提升，标准持续演进，应用规模持续增长；全国县级以上城市实现5G RedCap规模覆盖；5G RedCap在工业、能源、物流、车联网、公共安全、智慧城市等领域的应用场景更加丰富。在六个月过渡期内，手机生产企业需按照5G消息相关行业标准及进网检测规范，完成计划上市的5G 手机系统设计和功能升级。在过渡期后，手机生产企业新申请进网许可的5G手机需支持 5G 消息，并随附提供相关进网检测报告有利于加快5G-R系统在铁路行业的推广应用，有效解决目前基于2G技术的铁路无线通信系统（GSM-R）面临的诸多现实困难和技术难题；有利于加快形成完整成熟的5G-R产业链，进一步提升我国铁路信息化、智能化水平，提高我国铁路自主创新能力，拓展行业应用边界。2023.8上海市 5G网络近海覆盖和融合应用“5G揽海”行动计划（2023-2024年）。提出依托5G-A通感一体、50GPON（无源光纤网络）等前沿技术，赋能上海国际航运中心的高质量发展。加快打造5G赋能智慧海洋细分行业“样板间”，推进标杆项目的落地转化和规模化推广，加快实现5G融合应用“样板间”向可规模复制“商品房”转变，持续为航运业数实融合、创新发展提供新动力。2023.7工信部 关于加强端网协同助力5G消息规模发展的通知2/15全球5G频谱资源：超99个国家地区完成分配，超141个国家地区正计划分配非洲-乌干达 2023年8月底已完成5G频谱拍卖sub 1GHz700 MHz,800 MHz1-6GHz2.3 GHz,2.6 GHz,3.3 GHz,3.5 GHz,5 GHzabove 6G71 GHz,81 GHz欧洲-奥地利 计划分配5G频谱资源1-6GHz3.6 GHz(3410-3470 MHz)above 6G26 GHz(26.5-27.5 GHz)欧洲-波兰 计划分配5G频谱资源1-6GHz3.48-3.8GHz美洲-哥斯达黎加 2023年下半年计划分配5G频谱资源sub 1GHz700MHz1-6GHz2.3 GHz，3.3 GHzabove 6G26 GHz and 28 GHzn 截至2023年三季度，全球已有超过141个国家和地区计划进行5G频谱拍卖/分配，超过99个国家和地区的监管机构已完成部分或全部5G频谱拍卖/分配。3/155G NTN：进入技术研发、产品测试以及网络验证阶段n 3GPP从R15开始启动5G NTN（Non-Terrestrial Networks，非地面网络)研究，并在R17标准中正式引入NR-NTN以及IoT-NTN两项非地面网络技术内容，解决了基于5G卫星的移动宽带和低复杂性物联网用例。n 其中，NR-NTN支持5G手机与R17兼容卫星直接连接，为大众手机及行业终端用户提供手机卫星宽带业务；IoT-NTN则主要为低复杂性eMTC和NB-IoT设备提供卫星支持。运营商中国移动完成5G IoT-NTN 技术外场验证、5G IoT-NTN 手机终端直连卫星实验室验证、NR-NTN低轨卫星实验室模拟验证中国电信完成现网环境下的NR-NTN终端直连卫星测试芯片高通面向物联网场景发布两款支持3GPP R17标准的IoT-NTN芯片高通212 S以及高通9205S紫光展锐基于其5G NTN芯片V8821联合产业伙伴完成5G NTN数据传输、短消息、通话、位置共享等多种功能和性能测试联发科MT6825 IoT-NTN芯片组已在摩托罗拉等手机中实现商用终端中兴发布终端Axon 50 Ultra摩托罗拉发布搭载了MTK NTN芯片组的摩托罗拉defy 2和CAT S75移远通信发布符合3GPP R17 IoT-NTN标准的卫星通信模组CC950U-LS芯讯通发布三款支持IoT-NTN卫星通信技术的模组SIM7070G-S、SIM7080G-S、SIM7022S4/155G-Advanced：全球13家运营商联合发布首波5G-A试点商用网络n 2023年10月，中国移动、中国联通、中国电信、中国移动香港、澳门电讯、香港电讯、和记电讯、STC集团、阿联酋du，阿曼电信，沙特Zain、科威特Zain，科威特Ooredoo等13家运营商联合发布首波5G-A试点网络，5G-A从技术验证阶段逐步进入试商用部署阶段。预计全球将有多家运营商在2024年推出5G-A商用服务。5/155G RedCap：技术测试加速推进，在全球已具备规模商用条件n 截至2023年三季度，全球已有8个国家超过12家运营商完成RedCap技术验证或商用试点，包括中国移动、中国电信、中国联通、阿联酋E&、沙特STC、沙特Zain、科威特STC、科威特Zain、巴林STC、泰国AIS、澳大利亚Telstra、印度巴帝电信等，连接数有望在未来三年突破1亿。n 我国三家运营商已经在上海、杭州、宁波、深圳、佛山、宁德、济南、苏州等超过10个地市实现RedCap端到端商用部署，覆盖工业、电力、车联等多个行业。运营商中国移动发布Redcap白皮书，联合多家企业开展端到端测试验证发布5G RedCap“1 5 5”创新示范之城，建设“1”个RedCap产业集群创新中心、“5”个RedCap技术创新之城以及“5”个RedCap应用示范之城中国联通启动“5G RedCap轻联万物2025”行动计划，拟在2025年前完成150个行业客户项目的商用落地中国电信在深圳进行“RedCap城市”试点芯片高通发布5G调制解调器骁龙X35以及X32智联安发布支持3GPP R17 的5G RedCap高精度低功耗定位芯片MK8510紫光展锐完成其RedCap芯片平台V517性能测试新基讯发布商用RedCap ModemIP云豹平台，完成5G RedCap终端射频芯片测试无锡摩罗发布5G RedCap单模芯片Moru100模组与终端中国联通发布通用型5G RedCap商用模组雁飞NX307移远通信发布轻量化5G RedCap模组Rx255C系列广和通发布5G RedCap模组FG131及FG132系列中移物联发布MR880A模组利尔达发布3款NR90系列RedCap模组计讯物联发布轻量级、低功耗、低成本的5G RedCap工业智能网关四信发布支持5G RedCap的AIoT摄像机以及F-NR120、F-NR130等工业路由器产品宏电股份推出五款轻量化5G RedCap工业通信终端系列产品6/15全球5G发展：网络建设持续推进，终端市场多元化发展，手机市场持续低迷商用5G国家/地区 5G商用网络5G SA商用网络5G用户5G基站建设5G基带芯片5G SoC芯片 5G终端厂商5G终端款型智能手机出货量(Q3)1092834714.2亿481万23款90款490家2916款2.7亿（同比-8%）欧洲5G商用网络数量占比40.3%亚太地区5G商用网络数量占比23.3%中东&非洲5G商用网络数量占比20.5%北美&拉丁美洲5G商用网络数量占比15.9%全球5G网络全球5G芯片&终端7/1548156.005006002020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3全球5G基站部署量（万）全球5G基站新增量（万）环比同比全球5G发展：5G基站部署量增长放缓，5G用户规模稳步扩张n 截至2023年三季度，全球5G基站部署总量超过481万个，季度新增33万个，年度累计新增117万个，建设速度逐步放缓。预计2023年底全球5G基站将超过520万个，2025年全球将建有5G基站650万个。n 2023年三季度，全球季度新增5G用户2.0亿，年度累计新增5G用户4.1亿，全球5G用户总数超过14.2亿，5G用户规模扩张进入平稳期。14.257.786912152020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3全球5G用户总数（亿）全球新增5G用户总数（亿）环比同比全球5G基站建设速度逐步放缓全球5G用户规模扩张进入平稳期8/15全球5G发展：5G终端形态多元化发展，智能手机出货量连续九季度同比下跌CPE13%工业级CPE/模组/网关7%模组11%平板/笔记本电脑4%手机50%无线热点4%others5%照相机/警用记录仪2%车用模组/热点及车载单元4%其他11%n 全球发布5G终端的厂商达到490家，较上季度新增43家。其中，发布智能手机5G的终端厂商新增7家，发布非智能手机5G终端的厂商新增36家。n 全球5G终端达到2916款，非手机终端1449款，占比超过49.6%，5G终端呈现款型多样化发展趋势。-6%-6%-7%-9%-12%-12%-14%-11%-8000020000300002021年Q32021年Q42022年Q12022年Q22022年Q32022年Q42023年Q12023年Q22023年Q3全球智能手机出货量（万部）同比n 全球智能手机出货量连续九季度同比下跌，创十年来第三季度最低水平。2023年第三季度，全球智能手机出货量2.7亿部，同比下降8%，但环比增长2%，同比降幅逐渐放缓。全球智能手机出货同比降幅放缓，或将触底回暖全球5G终端以智能手机为重点呈多元化发展态势9/15全球5G发展：5家厂商三季度发布6款最新5G SoC芯片n 截至2023年三季度，全球累计发布5G基带芯片共23款，5G SoC芯片90款，其中5G基带芯片无新增，三星、高通、联发科、华为海思和谷歌5家厂商发布6款最新5G SoC芯片，以中高端产品为主。厂商芯片发布时间工艺其他信息高通骁龙7s Gen22023.94nm内置骁龙X62 5G调制解调器，支持5G毫米波技术联发科天玑7200-Ultra2023.94nm支持5G双载波聚合技术联发科天玑70302023.76nmSA&NSA；sub-6GHz；mmWave；Sub-6GHz；支持5G三载波聚合技术（3CC-CA）；4.6Gbps(DL)三星Exynos 24002023.10 4nm集成Exynos 5300调制解调器；10Gbps(DL)3.87Gbps(UL)谷歌Tensor G32023.10 4nm海思麒麟9000s2023.8未知10/15全球5G发展：高通和联发科5G芯片在手机市场中占优势地位n 全球累计发布1467款5G智能手机，季度新增125款，年度累计新增279款。所有手机款型中，超过825款5G手机采用高通芯片，428款5G手机采用联发科芯片。n 季度新增手机中，67款手机采用高通芯片，41款5G手机采用联发科芯片。有43款手机采用高通骁龙8系列芯片，11款采用联发科天玑9000系列芯片。040801201602020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3高通谷歌海思联发科三星紫光展锐n 从历史季度新增手机采用芯片情况来看，高通和联发科始终占据优势地位，且高通芯片所占比重始终保持在50%以上。n 825款采用高通芯片的手机主要来自小米、vivo、OPPO、三星、联想等厂商；428款采用联发科芯片的手机主要来自vivo、realme、OPPO、小米、荣耀等厂商。季度新增5G智能手机采用芯片情况全球5G智能手机采用芯片情况全球5G手机采用高通和联发科芯片的款型占比超85/15318.943.65003003502020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3中国5G基站部署量（万）中国5G基站新增量（万）环比同比中国5G发展：5G基站规模全球领先，5G用户量占全球比重过半突破7亿n 截至2023年三季度，我国新增5G基站25.2万个，年度累计新增87.7万个，总数达到318.9万个，占全球5G基站部署量的66.3%，覆盖我国所有地级市城区、县城城区，超90%的5G基站实现共建共享。n 2023年三季度，我国5G用户达7.37亿，占比全球5G用户数的51.9%，季度新增0.61亿5G用户，年度累计新增1.77亿5G用户，已发展成为全球规模最大的5G市场，5G用户规模平稳扩张。7.3744.514682021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3中国5G用户总数（亿）中国新增5G用户总数（亿）环比同比我国5G基站建设速度放缓但仍维持较高水平我国成全球规模最大5G市场，用户规模平稳扩张12/15中国5G发展：5G终端形态多元化发展，智能手机出货量连续七季度同比下跌n 我国共有296家终端厂商（新增18家）的1315款5G终端获得工信部入网许可。季度新增42款5G终端，包括18款智能手机、5款模组、4款车载无线终端、4款工业级CPE等。n 我国智能手机出货5809万部，5G手机出货占为80.5%，同比下降2.9%，连续七个季度出货量同比下跌，相较于前6个季度下降趋势有所缓和。自2022年开始各季度我国手机出货量同比降幅分别为29.4%、12.1%、19.2%、26.2%、9.4%、11.2%。580980.5%-29.4%-12.0%-19.2%-26.2%-9.4%-11.2%-2.9000400060008000020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q3智能手机出货量（万部）5G手机占比同比我国5G终端形态多元化，智能手机为主力军我国智能手机出货量跌幅有所缓和13/15中国5G发展：5G应用多领域纵深发展，商业化项目超9.4万个n 中国5G应用发展水平全球领先，逐步从“多点开花”向“多领域纵深”发展，5G应用已经覆盖67个国民经济大类，5G应用案例超过9.4万个；全国“5G 工业互联网”项目超过7000个，已形成超20个省级“5G 工业互联网”先导区项目，覆盖电子信息、装备制造、石化化工、钢铁等12个重点行业。智慧矿山签约项目540个3万个5G商业化项目智慧城市项目7000个智慧工厂项目4000余个服务医疗机构2600余家5G智慧教育示范项目2000余个智慧电力项目500余个2.05万个5G商业化项目2.4万个5G商业化项目累计落地5G专网项目超6000余个天翼工业互联网平台累计连接41个工业互联网平台、700多万家企业5G全连接工厂项目2000多个服务行业虚拟专网客户超过6800个覆盖国民经济60个大类，规模复制40个大类14/15报告目录第一章 5G标准与频谱1.5G-Adanced标准制定开始启动，部分企业启动技术测试2.全球5G频谱工作持续推进，超99个国家地区完成分配3.工信部许可800MHz频段频率重耕用于5G业务4.工信部批复铁路5G-R试验频率开展外场技术试验5.5G NTN技术验证加速进行第二章 5G网络1.全球商用网络超过283张，5G SA网络部署加速进行2.全球5G基站总量超过481万个，中国基站规模全球领先3.全球5G用户超过14.2亿，我国5G用户占比过半4.全球13家运营商联合发布首波5G-Advanced网络第三章 5G芯片1.全球5G基带芯片累计达23款2.6款5G芯片集中发布，5G SoC 芯片达90款3.5G SoC新产品主要采用4nm-6nm先进工艺制程4.超过825款5G手机采用高通芯片，428款5G手机采用联发科芯片第四章 5G终端1.全球终端生态繁荣发展，行业终端厂商增长迅速2.全球已发布2916款5G终端，终端形态多样化发展3.国内5G入网终端达1315款，智能手机占比超62%4.全球智能手机出货同比下降8%，连续九季度同比下跌5.国内手机市场出货连续七季度同比下降，下降趋势有所缓和第五章 5G应用1.工信部发布最新政策推进5G RedCap技术演进及应用2.我国5G应用多领域纵深发展，5G商业化项目超9.4万个3.我国5G行业专网持续升级，专网项目总数超过2万个4.5G RedCap技术测试加速推进，在全球已具备规模商用条件5.“5G 工业互联网”应用持续升级，项目累计超7000个附件一：5G频谱分配情况附件二：全球主要国家5G战略及政策附件三：中国国家级5G相关重点政策规划附件四：中国省市级5G政策与规划附件五：国内各省市5G基站情况汇总附件六：4G网络重点数据15/15驱动驱动商用进程商用进程 成就成就5G梦想梦想TD产业联盟产业联盟Telecommunication Development Industry AllianceTD产业联盟（TDIA）是科技部试点产业技术创新战略联盟、第一批中关村标准创新试点单位。TDIA成立于2002年，现有100余家成员单位，已成为支撑和推动我国移动通信产业发展的重要平台。TDIA致力于在全球范围内推动移动通信基于TDD制式的后续演进各代技术（包括TD-LTE、TD-LTE-Advanced、5G、6G等）、以及融合技术标准与产业的发展，整合产业资源，营造产业发展大环境，促进信息通信技术（ICT）领域的融合发展，使联盟成员在发展中达到互利共赢，为世界通信发展贡献力量。随着移动通信的迅猛发展，目前TDIA已在5G、“互联网 ”和国际拓展等方面做了很多工作，并取得显著成绩。地址：北京市海淀区花园路2号院牡丹融媒体大厦3层邮编：100191电话： 86-10-82036611电子邮箱：;

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2023 年深度行业分析研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 目录目录 一、行业概述.1 二、行业发展阶段及现状.5 三、驱动我国卫星通信发展的因素.8 四、产业链分析.12 五、卫星通信的应用.24.

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1中国联通天地一体融合通信愿景中国联通天地一体融合通信愿景白皮书白皮书中国联通2023 年 10 月1目录目录1 发展需求与现状分析发展需求与现状分析.21.1 天地一体发展需求.21.2 天地一体化的发展现状.21.3 应用场景和发展预测.31.3.1 深井型价值应用场景.31.3.2 海量型价值应用场景.41.4 标准研究现状.52 2 发展路径与愿景目标发展路径与愿景目标.8 82.1 天地一体融合通信发展路径.82.2 天地一体融合通信愿景.83 3 关键技术问题分析关键技术问题分析.12123.1 网络架构与组网模式.123.2 频率规则及频谱方案研究.143.2.1 手机直连的频率.143.2.2 频谱方案研究.153.3 无线技术.163.3.1 信道模型.163.3.2 链路预算.163.3.3 关键技术.173.4 终端技术.183.5 QoS 保障.203.6 跨国业务实现.214 4 总结与展望总结与展望.222221 发展需求与现状分析发展需求与现状分析1.1天地一体发展需求天地一体发展需求近年来，低轨（LEO）卫星互联网的迅猛发展，不仅对传统卫星通信产生了巨大的冲击，还对传统地面移动通信技术的发展提出了新的挑战。宽带卫星互联网融合卫星网络和地面网络，已经成为无线通信领域的新焦点和新赛道。为了应对低轨宽带卫星互联网的国际竞争，也为了在后续卫星互联网发展占频保轨，我国在积极推动天地一体加速发展。国家政策上，国务院立足国际竞争和国家安全，在“十四五”系列规划中提出建设高速泛在、天地一体网络，加速构建天地一体基础设施；发改委从战略新兴产业发展的角度，将卫星互联网纳入“新基建”；工信部则强调天地一体深度融合，推进卫星通信系统与地面信息通信系统深度融合。地方政府层面，国内多个省份 10余个地方政府将空天信息产业、卫星应用及卫星互联网产业划为重点，提出了具体的发展目标及相关政策举措。从技术发展上看，卫星制造、卫星发射和卫星通信技术的迅速发展，为天地一体的发展准备了条件。首先，卫星制造技术和卫星发射技术，如一箭多星、火箭回收等，极大降低了卫星制造和卫星发射技术的成本，为建设大规模低轨卫星星座提供了有力支撑。其次，星上处理、星间链路和相控阵等先进的卫星通信技术则为终端直联卫星实现宽带通信提供了技术基础。最后，3GPP 等标准组织针对卫星通信特点进行了时频同步和移动性等研究，制定了一系列的解决方案逐步推进地面网络和卫星网络形成深度融合。从通信市场与业务发展看，大众用户和行业用户对星地融合的天地一体通信需求也越来越强烈。大众用户面向个人移动通信需求不断演进，期待实现无缝覆盖与随时随地接入；行业用户面向应急、交通、海洋覆盖、泛在低空等场景，也需要通过天地一体化的网络提供泛在连接。1.2天地一体化的发展现状天地一体化的发展现状海外低轨卫星互联网应用已初具规模。当前以 SpaceX、AST SpaceMobile 和 Lynk为代表的卫星公司，纷纷部署低轨卫星互联网建设，并积极探索手机直连，与多个国家和地区的移动运营商建立合作伙伴关3系。SpaceX 与美国的 T-Mobile、澳大利亚Optus 等运营商合作，推出星链直连手机业务；AST SpaceMobile 公司与美国 AT&T 运营商合作，通过使用 BlueWalker3 卫星，实现双向语音通话；Lynk 已与全球 30 多个移动通信运营商签订了手机直连卫星服务商业协议。除运营商以外，地面终端产业链也在积 极 推 动 卫 星 应 用。苹 果 公 司 与GlobalStar 合作，为 iPhone 14 系列、15系列提供紧急 SOS 技术；高通也宣布与铱星合作，为智能手机提供卫星服务。我国尽管是世界第二大在轨有效卫星的拥有国，但低轨通信卫星和国际一流水平尚有差距，处在积极发展、积极追赶的阶段。在卫星星座建设方面，当前已有多家卫星公司提出低轨星座计划；地面运营商积极开展天地一体关键技术研究及技术验证，探索演进方向；终端产业链也在积极寻求卫星通信解决方案，目前华为Mate60 系列手机已基于高轨卫星实现卫星短报文/语音业务。1.3应用场景和发展预测应用场景和发展预测借鉴顾客价值定位理论，从市场规模和对卫星的需求刚性两个维度对天地一体各类应用场景进行评估，将其分为浅层型、海量型、深井型、低储量四个类型价值业务。运营商可重点挖掘需求刚性高、市场空间大的深井型和海量型两大类应用场景，在高价值领域打造高品质的天地一体融合通信业务。图 1-1 天地一体融合业务场景分类1.3.1 深井型价值应用场景深井型价值应用场景深井型价值应用场景对卫星通信依赖性较高，属于天地一体融合通信业务的刚需型场景，主要应用场景包括：应急救灾场景应急救灾场景应急救灾是最为刚性的应用场景之一。天地一体网络利用空天的独立通信和抗毁能力，不依赖地面通信网络和电力系统而独立工作，在应急救灾领域具有不可替代的独特优势。传统应急救灾场景主要包括为应急部门提供应急通信、灾害预警、救援等。随着低轨星座部署及终端直连技术的发展，应急通信服务对象有望从 B 端转向 C 端用户，网络通信容量的不断提升将更好的支持高并发场景的个人应急通信场景实现。2022 年全国受灾 1.12 亿人次，约占总人口的 10%，按应急通信服务费和渗透率估算，个人客户应急通信市场规模可达 140 亿元/年。大型交通工具场景大型交通工具场景大型交通工具场景主要是在民航客机、远洋游轮、国际列车等交通工具上借助天4地一体网络的全球无缝覆盖特性，让舱内用户无论在天上、海里、深山中都能随时随地通过 WiFi 接入享受通信服务，保障用户服务连续性；随着手机直连卫星技术的成熟，实现舱内与地面通信一样的服务体验。数据显示，目前我国民航机载 WIFI 普及率仅为 5%，商业化运营大有可为。2022年底，我国民航飞机架数为 4165 架，预计到 2030 年以机载 WiFi 渗透率和每架飞机流量费估算，机载通信费用规模有望超 20亿元/年。再加上远洋游轮、国际列车等卫星通信场景，大型交通工具通信需求有望为运营商带来约百亿级市场增量。海洋覆盖场景海洋覆盖场景海洋覆盖场景将是未来天地一体业务的广阔蓝海市场。当前中远海网络覆盖不足是制约智慧海洋发展的瓶颈，随着天地一体网络的成熟中远海覆盖盲区消弭，智慧海洋应用将加速普及。海洋覆盖场景涉及渔业、能源、旅游、执法、观测等多个垂直行业领域。其中近海旅游、海水养殖、海洋执法多为高并发、大带宽常态连接业务需求，而中远海风电场、油气平台、海上牧场多为基础语音和数据通信需求。在政企端市场空间最大的场景为海洋渔业及海洋能源，据估算 ICT 信息化市场规模可达百亿级。在个人客户端市场空间较大的场景主要有滨海旅游、渔民、船员通信等，这些领域也有望带来百亿级的市场增长空间。偏远陆地场景偏远陆地场景偏远陆地覆盖主要针对沙漠、森林、草原、高山等野外无人区域进行补盲，面向野外施工的工人、草原放牧的牧民、喜好户外旅行的深度驴友等对野外通信需求较高的个人用户群体，提供“无所不在”的泛在通信服务。据有关数据测算，目前野外施工人群约 500 万，牧民约 800 万，深度驴友约 600 万，天地一体个人通信刚需群体规模约 2000 万，按卫星通信流量费估算刚需群体的市场规模约为 120 亿元/年。随着技术的不断发展，卫星通信功能将融入更多的智能手机中，为更多公众客户在偏远场景提供更广泛的通信选择，将有望为运营商带来新增长级。1.3.2 海量型价值应用场景海量型价值应用场景海量型价值应用场景属于新兴市场，可扩展空间规模大，有望带来较可观的收益，主要应用场景包括：车联网场景车联网场景卫星车联网主要可应用在无人驾驶、房车旅行、部件远程管理等民用场景及战车、指挥车等军用场景。由于车联网包括车与人、路、网络等多要素的有机联系，对数据管理和网络的复杂性、灵活性、健壮性要求更高。天地一体网络广覆盖、低时延、高可靠等特点可高效无缝为车联网处理海量数据、提供高精度定位、全自动化保障，提升复杂环境的感知能力。数据显示，未来 10 年我国低轨星座 车联网的设备和运营市场整体行业规模预计可达近5三千亿元，其中运营服务超 1600 亿元。截至今年 6 月底我国汽车保有量 3.28 亿辆，预估到 2030 年以卫星车载通信渗透率和车载套餐费用估算，车联网通信费用规模可达 230 亿元/年。泛在低空网联场景泛在低空网联场景泛在低空网联场景主要包括无人机物流、娱乐直播等商业应用场景和应急指挥调度、信息采集报送等救灾民生场景。天地一体网络可有效弥补地面通信基站覆盖的不足，在偏远地区为低空飞行器提供无缝覆盖的网络，保障更加稳定的飞行服务。随着终端直连技术成熟，通过复用地面终端产业链，可解决当前终端模组成本高、体积大、功耗大的缺点，为小型无人机应用带来新发展空间。据预测，2025 年运营商可主导参与的低空市场规模达 360 亿元。截至今年 8 月，国内实名登记的民用无人机已超 110 万架，以现阶段蜂窝网物联网产品价格预估，2030 年民用无人机终端直连卫星通信费用规模约为 6 亿元/年。运营商出海国际业务场景运营商出海国际业务场景随着天地一体网络的形成，提供出海国际通信业务可成为运营商的增量应用场景。该场景不仅可面向国外旅行、海外短期工作等高价值用户提供境外漫游服务；同时可面向一带一路、非洲等欠发达地区及国家开展盲区覆盖，提供通信运营服务。2019 年出境游人数达 1.55 亿人次，预计到2030 年按单次出境流量费和手机直连渗透率比例进行估算，市场规模近百亿元。由于境外卫星业务落地权的获取是运营商出海业务发展的关键，可优先面向一带一路国家与目标落地国协调政策，突破关键环节打造示范后推动大规模应用。当前一带一路国家约 44 亿人口，以用户渗透率和通信月资费进行估算，则每年通信市场规模将达数千亿元。1.4标准研究现状标准研究现状天地一体化网络融合地面网络和卫星通信，能够提供更加广阔和多样化的通信服务。但长期以来，卫星通信与地面移动通信系统独立组网，标准体制、架构协议等方面存在高度差异性，各卫星体系之间间仍保持一定独立性，不利于未来天地一体无缝覆盖网络的建设。ITU、3GPP、CCSA、ETSI、SaT5G 等国内外标准组织或联盟纷纷投入空天地一体化网络的研究中，积极推进 5G 星地融合技术发展和相关标准制定，解决卫星网络与 5G 点网络融合的标准化问题，为卫星互联网产业的标准演进做出了巨大贡献，也将为 6G 星地融合研究奠定了技术基础。ITU国际电信联盟（ITU）是联合国主管信息通信技术事务的专门机构，主要负责全球卫星轨道和频谱资源的分配和管理，以及卫星业务、场景需求的研究。ITU-R SG1频谱管理组负责无线电频谱资源和卫星轨道的全球资源的研究和管理，探索新的可用频率，进行全球无线电频谱和卫星轨道6划分，规划和协调卫星频轨资源分配。世界无线电通信大会（WRC）由国际电信联盟（ITU）发起，对频谱分配的引领作用，并为全球的移动通信发展提供基础资源保证。在卫星标准化工作方面，主要在 ITU-TSG13 和 ITU-R SG4 两个研究组开展研究工作。ITU-T SG13 工作组 2020 年开面向IMT-2020 的固移卫网络融合课题研究，重点研究固移卫网络融合需求、框架、移动性和连接管理等方面；2023 年 4 月，启动面向 IMT-2030 的 6G 空天地一体化标准研究。ITU-R SG4（卫星业务研究组）制定卫星网络覆盖的业务类型及典型应用场景、定义卫星通信与 5G 结合需解决的核心问题等。在 2015 年发布的 5G 愿景建议书中明确提出了 5G 地面网络与卫星网络相互协同合作，为用户提供随时随地服务的愿景；2019 年 7 月发布的 Report ITU-R M.2460“卫星系统融入下一代接入技术的关键因素”中阐明了 5G 卫星网络的常见应用场景包括中继到站、小区回传、动中通或者混合多播；2022 年 9 月，ITU-R 发布“5G 卫星无线电接口愿景与需求报告书”并制定5G 卫星的三大主要应用场景要求：增强移动宽带，海量机器类通信和高可靠通信，5G 卫星标准化相关工作稳步推进。3GPP3GPP 是 5G 标准化组织，聚焦于 5G 地面移动技术和卫星通信系统的融合，开展NTN 标准化的研究，把卫星通信纳入 5G 网络，解决 5G 空口支持 NTN 的关键问题。3GPPR14正 式 启 动 对 NTN（non-terrestrial network，非地面网络）的研究，R14 版本的 TS 22.261 中，将卫星作为5G 接入技术的一个分支，探讨卫星在 5G 系统的应用。R15 定义了 NTN 网络部署场景及信道模型，评估了卫星相关接入网协议和架构，并在 SA2 定义了卫星接入 5G 网络的3 类用例，即连续服务、泛在服务和扩展服务。R16 在 RAN1/RAN2/RAN3 研究 NR 支持非地面网络的解决方案，包括架构、物理层 设 计 和 高 层 协 议。R17 版 本 发 布5GNTN 第一个标准规范，制定基于新空口技术的终端与卫星直接通信技术，重点研究在透明转发网络架构下的终端直连技术；包括 IoT NTN 和 NR NTN 两个工作组，IoTNTN 侧重支持卫星物联网业务，NR NTN 则研究 5G NR 框架下的手机直连，提供低速率数据服务和语音服务。R18 阶段，3GPP进一步对 NTN 增强技术进行研究，研究内容包含 UE 位置管理、移动性增强、覆盖增强、UPF 上星等。基站与核心网上天的星上处理、跳波束等技术将在 R19 进一步研究，面向 6G 统一空口体制的研究也将在后续阶段逐步展开。CCSACCSACCSA 中国通信标准化组织主要负责卫星通信的行业标准制定，天地一体化标准体系建设主要在 TC5（无线通信技术工作委员会）和 TC12（航天通信技术工作委员会）两个工作组开展，致力于卫星系统与地面7蜂窝系统的融合，实现广域、连续和泛在接入服务。TC12 成立于 2019 年，研究内容涉及基于 5G 的卫星互联网总体要求、天地一体化协同组网系统架构、基于光交换的空间组网技术研究、卫星网络与边缘计算网络融合组网技术等。TC5 聚焦产业需求，先后通过核心网、物联网和卫星终端多项立项研究，全面推进 5G 卫星互联网标准制定。其中 5G 非地面网络的核心网技术要求(第一阶段)行业标准立项，研究卫星核心网与地面核心网的互联互通要求；基于非地面网络(NTN)的物联网窄带接入(NB-IOT)等五项系列行业标准立项，包括接入网总体技术要求、卫星接入节点设备技术要求、卫星接入节点设备测试方法、终端设备技术要求和终端设备测试方法，为我国构建天地一体的窄带物联网络奠定了重要的基础；卫星终端方面，通过了“Ka 频段卫星通信地球站相控阵天线技术要求”及配套的测试方法两项行业标准立项，开展对卫星相控阵天线标准的研究。ETSIETSI 欧洲电信标准化协会是欧盟批准建立的一个非赢利性的电信标准化组织，下设 13 个技术委员会，TC SES 卫星地面站及系统技术委员会负责卫星通信领域研究，致力于为全球范围内的卫星通信提供标准化的解决方案。2020 年 6 月的 ETSI TR103 611 技术报告对于将卫星网络和高空通信平台 HAPS 无缝融入到 5G 网络架构进行了研究，并对进行必要的标准化活动。SaT5GSaT5GSaT5G 成立于 2017 年，成员单位涉及卫星行业生产厂家、运营商和高校，包括AVA、SES、空客、iDirect、BT、萨里大学等 16 家单位，重点研究卫星网络体系架构、关键技术及仿真验证等与 5G 网络的融合通信技术。参与研究卫星与 5G 融合的国际标准制定工作，在 3GPP 和 ETSI 中，推动多项卫星 5G 融合的标准化工作。2019 年6 月成功进行 5G 卫星系列业务演示，如通过卫星和地面传输路径接入 5G 网络，为4K 视频用户提供了增强的质量体验。82 发展路径与愿景目标发展路径与愿景目标2.1天地一体融合通信发展天地一体融合通信发展路径路径天地一体融合通信逐步向更深层次的融合阶段发展，大体可划分为三个阶段的融合层次。第一阶段是业务融合阶段，该阶段主要特征是星地网络相互独立，核心网间通过网关互联，实现业务互通。卫星网络与地面蜂窝网络的架构、体制、频率相互独立，卫星核心网与蜂窝核心网通过网关对接，实现两张网络业务的互联互通，用户需要使用卫星网络专用终端接入卫星网络，或者通过卫星中继模式使用 WIFI 接入卫星网络。卫星网络主要作为地面网络的补充，或中继链路。第二阶段是体制融合阶段，该阶段主要特征是星地网络在空口体制和频率融合。不同类型单模/多模终端可分别或者同时通过天基/地基接入网络，卫星提供蜂窝空口转发，实现超远覆盖，从用户角度实现一部终端能够接入卫星网络和地面网络，实现星地网络的体制融合。第三阶段是深度融合阶段。该阶段主要特征是星地网络深度融合，构建全球无缝覆盖、网元按需分布式部署、满足随遇接入、为用户提供星地一致性业务体验的立体网络。卫星网络和地面网络在空口，架构等进一步深度融合，实现天地一体组网，网元按需分布式部署。卫星网络与地面实现产业深度融合，星地在芯片、终端实现产业链共享。卫星网络与地面网络在服务保障实现深度融合，用户实现星地网络漫游，获得一致性业务体验。2.2天地一体融合通信愿景天地一体融合通信愿景2.2.12.2.1 总体愿景总体愿景中国联通以构建地基网络为基础，天基网络（含通信/导航/遥感卫星）为补充的立体网络结构为目标，建设蜂窝网络和卫星网络一体发展、全域无缝覆盖、通导遥有机结合、全场景泛在连接的天地一体深度融合通信基础设施，面向公众、行业提供数据、语音等宽带通信业务，追求“永远在线、永不失联”的服务和应用体验。9天地一体融合通信总体愿景以“两全两融合”为基本特征，即海陆空全域覆盖、全场景泛在连接、高中低融合发展、星地间有机融合。天地一体将进一步提升网络覆盖的广度和深度，提供跨地域、海域、空域、天域的多维立体网络覆盖，用户使用统一终端在陆地、空中、海洋等不同区域之间接受各类应用服务，享受无缝切换、无缝漫游，真正实现永远在线、永不失联。天地一体将充分扩展业务场景多样性，满足人、物联网设备、飞机、无人机、船舶等各类服务主体，随时随地享有安全可靠、无限泛在的网络连接和应用服务的需求，天地一体融合可以将业务场景全面扩展到陆海应用和空间应用，提供全场景泛在连接。天地一体充分融合卫星网络能力，广泛利用和发挥卫星作用，不同类型、不同功能、不同轨道高度的卫星与蜂窝网络多种网络节点实现互联互通，实现通信、导航、遥感等数据和业务有机融合，为用户提供融合创新应用。天地一体深度融合地面蜂窝网络和卫星网络，以地基网络为基础，天基网络为补充，建设天地一体深度融合通信基础设施，使用统一的网络架构，遵循统一的技术体制，在网络架构、无线接入、终端能力、智能管理等方面实现统一融合，形成统一融合、多维立体的天地一体深度融合系统。2.2.22.2.2 网络架构愿景网络架构愿景天地一体融合通信系统基于分层立体架构建立，由地面基础设施、陆海应用层、空间应用层和空间基础设施组成。同时采用高低频协同组网，多站型混合部署等方式，满足不同区域的差异化覆盖需求，打造全域无缝一张网，提供业务应用服务和基础设施服务。在地面基础设施层，主要包括两种类型的基础设施，一类是支持不同技术的接入设备：如卫星信关站、地面蜂窝基站、Wi-Fi 接入设备、LAN 接入设备、ATG 基站等；另一类是核心网、承载网、数据中心、控制中心等通用共享传输和管理设施。地面接入设备根据不同区域的场景条件和业务需求进行部署。在陆海应用层和空间应用层，主要包括天地一体提供服务的应用场景，按照不同区域可以分为陆地/海洋区域和空间区域。在空间基础设施层，主要包括组成天基网络的各类型卫星，按照运行轨道可以分为低轨卫星 LEO、中轨卫星 MEO、高轨道卫星 GEO；按照卫星类型和功能可以分为通信卫星、导航卫星和遥感卫星。各类卫星在卫星网络中发挥不同作用，融合接入、协同覆盖，为不同场景的陆海应用和空间应用提供相应的服务。2.2.32.2.3 应用场景愿景应用场景愿景天地一体面向应用分为两类，分别是陆海应用和空间应用。陆海应用是为陆地和海洋区域的用户10和设施提供服务，通常集中在海拔高度 150米以内的区域，陆海区域可以分为偏远地区、农村地区、城镇地区、海洋地区、跨国地区等五大类型，各类区域分别提供多种具体应用场景，如野外作业、智慧农业、智慧城市、远洋运输、一带一路、国际漫游等。空间应用是为空中各类飞行器提供服务，通常集中在海拔高度 150 米到 100千米的区域，主要包括无人机、热气球直播、直升机警用安防、应急救援、民航飞机等不同应用场景。各类应用场景共同发展，相互结合，也可能复合交叉应用，共同服务于天地一体无缝覆盖、广泛连接的要求。如在前述七大典型应用场景中，大型交通工具宽带通信、海洋覆盖、偏远陆地覆盖、车联网、运营商出海国际业务等属于陆海应用，泛在低空网联属于空间应用，而应急救灾则可能两类应用同时存在，如应急通信车属于陆海应用，而应急通信无人机属于空间应用。2.2.42.2.4 融合发展愿景融合发展愿景天地一体融合通信系统以天基网络和地基网络的深度统一融合为必然趋势和发展目标，其主要内涵和特征包括统一融合的网络架构，统一融合的空口技术、统一融合的终端能力和统一融合的智能管理。其中统一融合的网络架构是指融合地面网络和卫星网络架构，采用统一的系统逻辑架构和具体实现架构，将天基通信网络和地基通信网络进行一体化的设计和部署；统一融合的空口技术是指卫星通信和地面移动通信共享同样的空口接入技术架构，兼容多样化的无线接入方式，为终端统一智能接入提供条件；统一融合的终端能力是指基于统一空口构造一体化终端，终端天线技术和射频技术具备适应多频段的能力，用户可以在不同网络中自主切换和漫游，具有连续一致的业务体验；统一融合的智能管理是指统筹调度系统无线资源，统一进行业务管理、运营管理、应用管理，实现跨网络跨业务的优质高效管理。11图 2-1 天地一体融合通信发展愿景123 关键技术问题分析关键技术问题分析天地一体网络的业务类型分为卫星中继模式和手机直连模式，卫星中继模式主要面向固定卫星、通过卫星中继设备进行转接；手机直连面向大众用户提供应急等场景的泛在连接，是天地融合演进方向。手机直连能够促进地面与卫星产业链的融合，推动卫星网络的快速规模化发展，但手机直连卫星受限于手机发射功率、天线尺寸，需要解决远距离、高动态传输的链路损耗问题。本章节关键技术将重点聚焦手机直连方向，探讨一系列技术方案。3.1网络架构与组网模式网络架构与组网模式天地一体网络架构主要分为卫星中继和终端直连卫星两种典型方式，其中，终端直连卫星模式包括基于私有协议的传统终端直连、3GPP NTN 终端直连、存量商用终端直连，实现分场景覆盖及网络互补。卫星中继模式卫星中继模式卫星中继模式由用户终端、特定场景设备、天基网络、陆基网络，用户接入地面基站/WiFi 组成，通过专用的卫星用户站连接卫星，卫星是作为链路回传。适用于用户集中、行动路线明确的场景部署，来替代有线光纤回传，目前已成熟应用在特殊场景覆盖、应急通信等行业领域。图 3-1 卫星中继网络架构卫星中继方案相对来说产业成熟，卫星及配套设备商较多，地面运营商主要是卫星资源的租赁者，虽然前期成本较高，时延及容量受限，但随高通量及低轨卫星的发展，成本逐渐降低，规模性应用会增13多。传统终端直连模式传统终端直连模式蜂窝手机联合在轨已商用星座，在手机侧增加卫星通信芯片来连接卫星，卫星与蜂窝核心网通过网关对接，实现互联互通，卫星与蜂窝网架构、体制、频率相互独立。图 3-2 传统终端直连架构传统终端直连主要与在轨卫星合作，频率牌照无需申请，蜂窝基站与核心网无改动，终端侧通过多模形式升级及部署互通网关，具有部署快的优势，能快速解决蜂窝盲区应急通信以及偏远地区的小包物联数据采集需求。但目前受限于在轨卫星的能力，仅能解决短信、话音和窄带业务，难以满足宽带业务要求，产业方面也受限于封闭的通信体制，规模小，成本高。3GPP3GPP NTNNTN 终端直连模式终端直连模式3GPP NTN 组网场景是未来天地一体融合通信的重要组网模式，包括透明转发和再生转发两种网络架构。基于透明转发的基于透明转发的 NTNNTN 网络架构网络架构透明转发 NTN 网络架构下，透明转发载荷可以看作是网络侧的中继节点，它改变上行射频信号的频率载波，在下行链路传输之前对其进行滤波和放大，但所负载的信号波形不发生变化，而信关站只是透传信号，不同的透传卫星可以连接相同的地面基站。图 3-3 透明转发 NTN 网络架构基于再生转发的基于再生转发的 NTNNTN 网络架构网络架构再生转发 NTN 网络架构下，再生转发载荷是在上行射频信号在下行链路上传输之前对其进行转换和放大的有效载荷，相当于在卫星上拥有部分基站及核心网功能，主要包括 DU 上星、基站上星、UPF 上星、简化核心网上星等几种模式。同时，卫星有效载荷还可提供卫星间的星间链路，UE 可以通过星间链路接入核心网，不同卫星上的 gNB 可能会连接到地面上相同的核心网。图 3-4 再生转发 NTN 网络架构NTN 网络架构下，卫星与蜂窝空口体制融合、频率融合，具有统一的通信协议，可以复用蜂窝通信产业能力，潜在发展前景较好。结合低轨宽带星座，能提供宽带通信能力，面向公网用户（toC）实现广域连续覆盖，面向特殊场景（toB）提供航空、海洋等场景全球宽带接入以及宽带物联等14应用。其中，两种模式特点如下：透明转发模式下，UE 可通过直连卫星接入地面基站与核心网，适用于信关站辐射范围内的偏远地区个人用户应急通信、无地面覆盖地区补充覆盖等场景。但受地理因素或者政治因素的限制，部分地区无法部署信关站，进而无法实现全球覆盖。再生转发模式下，UE 通过星载基站、星载核心网接入地面网，可在无信关站地区通过星间链路进行转发，实现灵活路由全球无缝覆盖。存量手机终端直连模式存量手机终端直连模式存量手机终端直连模式是不改变手机终端，通过定制卫星和基站来适配蜂窝终端和空口协议，实现存量手机接入卫星网络。图 3-5 存量手机终端直连网络架构存量终端直连模式无法利用在轨星座，需使用地面蜂窝频率，解决频率许可及牌照问题，同时需定制化星座设计及卫星基站设计，实现难度较大，成本高，但适用于网络建设初期，NTN 业务渗透率低时，能快速推广卫星业务。未来，天地一体融合通信网络将逐步发展成天基多层子网和地面蜂窝多层子网等多个异构网络的融合，并从多体制逐步实现统一，具有多层立体、动态时变的特点。构建融合的天地一体化信息网络需解决多层复杂跨域组网导致网络架构设计问题，大尺度空间传播环境导致的传输效率低问题和卫星的高速运动会导致的网络拓扑高动态变化等问题；并根据业务需求和网络状态，智能生成组网策略，完成选路等功能配置和优化，实现星地网络的无缝切换，保障业务连续性与可靠性，实现资源高效调度和智能管控。3.2频率规则及频谱方案研究频率规则及频谱方案研究从卫星频率使用规则看，卫星频率和轨道资源属全世界共有，其使用权的获取不由一个国家单方面决定。世界各国须遵守国际电信联盟（ITU）的有关规则，以卫星网络资料为基本管理单元，主要依照“先登先占”的原则竞争使用。目前，可用于卫星移动通信的业务的频率资源有限，需要对新增卫星移动通信系统的频谱方案进行研究。3.2.13.2.1 手机直连的频率手机直连的频率根据频率规则，手机直连所用频率根据不同体制下的不同解决思路，形成目前三条频率技术路径：专用卫星移动通信系统技术体制的使用频率15主要使用 ITU 为卫星移动业务划分的 L和 S 频段频段，代表公司有代表的包括铱星、全球星，海事卫星、天通等。海事卫星 等 系 统 使 用1525-1559/1626.5-1660.5MHz，1610-1626.5/2483.5-2500MHz，铱 星、全 球 星 等 系 统 使 用 1610-1626.5/2483.5-2500MHz 频段，天通系统使用 1980-2010/2170-2200MHz。现有地面蜂窝系统的使用频率该方案面向低轨道通信系统，主要使用地面基础电信运营商频率。通过无线电规则4.4 条款申报卫星网络资料，并承诺不干扰现有无线电业务，也不寻求无线电干扰保护。主要典型代表包括 AST、Lynk以及 Space X 等。AST 公司采用 UHF（663-960MHz）、S 频段（1710-2360MHz）作为用户 链 路，Lynk 公 司 则 使 用 UHF（617-960MHz）频段在美国以外地区开展相关业务，Space X 与 T-Mobile 合作使用其 PCS（1910-1915/1990-1995MHz）频段。3GPP NTN 技术体制的使用频率基于 3GPP NTN 技术方案既支持低轨道通信模式也支持静止轨道通信模式，其卫星通信频段使用在 3GPP 标准化的卫星移动频段，目前主要为 L 和 S 频段，而对于 FR2频段，3GPP 正在讨论和评估 Ka 波段优先级最高，其上行链路为 17.7-20.2GHz，下行链路为 27.5-30GHz。该频段较高，不适合用于手机直连卫星。表 3-1 NTN FR1 卫星频段NTN 卫星频段UL 上行频段（卫星接入点接收/UE 发射）DL 下行频段（卫星接入点发射/UE 接收）双工方式n2561980MHz-2010MHz2170MHz-2200MHzFDDn2551626.5-1660.5MHz1525-1559MHzFDD注释：NTN 卫星频段从 n256 开始降序编号3.2.23.2.2 频谱方案研究频谱方案研究发展天地一体手机直连卫星系统，最关键的是需要解决频率资源的问题，目前可用于卫星移动通信的业务的频率资源有限，需要进行新的可用频率研究。主要途径为新增卫星移动业务的频率资源和借用地面蜂窝系统的频率资源。新增卫星移动业务的频率需要世界无线电大会的研究与论证；借用地面蜂窝系统的频率资源方面，则存在着合规性以及干扰问题。对于借用地面蜂窝系统的频率资源的合规性，最合适的方式是通过设立新的 WRC 议题的方式修改无线电规则，使其合法化。对于借用地面蜂窝系统的频率资源的干扰问题，则需要进行星地频谱共享和干扰规避的研究。减少干扰最直接的方法是空间隔离，即把相同的频率资源分配给地理上相距较远的地面蜂窝和卫星系统使用，通过一定的物理空间隔离实现干扰规避。如地面蜂窝基站周围标记“电子16围栏区域”，此区域内不允许卫星波束照射，进行两者的空间隔离，实现地面与卫星网络的互补覆盖。3.3无线技术无线技术与地面网络不同，手机直连无线技术面临更多的挑战，需要对传输信道模型特征、链路预算，以及时频增强、HARQ 增强和波束管理增强等关键技术进行研究。3.3.13.3.1 信道模型信道模型天地一体通信传输距离远，空口链路损耗较大，较难满足建筑内通信需求，主要考虑室外环境。根据频段不同，将考虑几种用户环境：开放、农村、郊区、城市和密集的城市。在 3GPP TR 38.811 研究报告中给出了非地面网络信道的频率和运动范围定义，即支持 0.5GHz 至 100GHz 频率范围，典型的频率包括 6GHz 以下频率和 Ka 频段，对于 Ka 频段，上行链路频率约为 30GHz，下行链路频率约为 20GHz；应对可进行卫星通信的飞行器，需支持 1000 公里/小时移动速率。通常卫星轨道几百公里至几万公里高，与地面蜂窝通信信道相比，非地面网络信道具有超大路径损耗、超高时延等特征，特别对于低轨卫星还存在超大频偏等特征。此外，相比地面信道，地空通信中波束几乎无角度扩散，且反射径相对较少。3GPPTR38.811 定义了 CDL 和 TDL 模型表征非地面网络空间链路。3.3.23.3.2 链路预算链路预算利用链路预算可分析天地一体网络空口环境上行/下行覆盖性能评估，得到地空通信环境下的链路性能。在手机直连卫星通信模式，影响链路性能的关键因素包含：工作频率，影响传播损耗，随工作频率升高，传播损耗增大，链路性能变差。此外，不同频率受到大气影响（如雨衰）差异大，面向手机直连卫星通信时宜采用Sub6GHz（如 L 或 S）频段。卫星轨道，影响传播损耗，随着轨道高度升高，空间传播损耗增大，链路性能变差，面向手机直连卫星通信时宜采用低轨卫星。卫星发射/接收，影响上下行接收能力，增大卫星天线口径是提升手机直连卫星通信链路性能的有效手段。手机发射/接收，影响上下行接收能力，优化终端天线方案，可提升终端接收能力，但受限与手机终端尺寸，提升空间较小。表 3-2 链路预算参数SET1 Option2DLUL链路LEO-600LEO-1200GEOLEO-600LEO-1200GEO频点/MHz2100.002100.002100.002100.002100.002100.0017带宽/MHz10.0010.0010.000.360.360.36发射功率/dBm44.0050.0048.0023.0023.0023.00发射天线增益/dB30.0030.0051.000.000.000.00EIRP/dBm74.0080.0099.0023.0023.0023.00轨道高度/Km600.001200.0035768.00600.001200.0035768.00路径损耗/dB154.41160.43189.91154.41160.43189.91接收天线口功率/dBm-85.81-85.83-96.31-136.81-142.83-172.31噪声系数/dB7.007.007.004.004.004.00G/T-31.60-31.60-31.601.101.1019.00CNR11.1911.170.697.331.31-10.28如表 3-2，参考 3GPP TR38.821 卫星参数和信道指标，利用链路预算评估在 S 波段频率下，手机直连不同类型卫星时的链路性能。手机与低轨卫星直接通信具备可行性，理论上可支持话音、数据业务等，但手机直连静止轨道卫星通信时，链路质量较差。3.3.33.3.3 关键技术关键技术天地一体通信相对地面蜂窝网络覆盖具有超大时延、超高运动速度，以及超大链路损耗等特征，原有蜂窝空口无法兼容地空通信，需对无线链路性能增强。时频增强时频增强天地一体通信超远距离带来较大空口传输时延，此外，低轨卫星围绕地球超高速运动，引起较大频偏，对用户接入、链路性能造成较大的影响，时频补偿是天地一体通信需解决的重要问题。3GPP R17 提出了增强方案，用户终端需具备 GNSS 能力，同时卫星广播自己的星历信息。这样可以计算用户到卫星的时延及频率补偿。时间同步，由于用户难以知道地面信关站位置，无法单方实现全链路时延的时间提前，协议引入公共定时提前量和参考点，根据 GNSS 获取的用户自身位置和卫星星历确定用户与卫星间的传输时延，再以公共定时提前量修正，即为用户需要补偿的定时提前，参考点到信关站部分的时延由网络侧补偿。对于频偏补偿，用户终端利用 GNSS获取自身的位置信息，同时网络侧通过网管获取卫星星历信息并广播给用户。根据星历信息可以对卫星的位置和速度进行估计，然后就可以计算用户到卫星的时延和频偏，并进行上行频率预补偿。对于卫星到地面信关站链路，由网络侧自行完成频率补偿。HARQHARQ 增强增强HARQ 即混合自动重传请求是一个蜂窝通信中重要功能，提升了链路自适应工作18模式下的链路可靠性。地面蜂窝网 HARQ 往返时间通常低于 10 毫秒，而天地一体地空通信环境因距离带来的传播时延较大，甚至高达上百毫秒，所以地空通信时 HARQ 过程时间较长，影响链路性能，目前主要有两种解决方案，一种是增加 HARQ 进程，补充 HARQ 往返时间过长造成的等待，该方案主要用于时延相对较短的低轨卫星通信；针对与 GEO 卫星通信时百毫秒以上的超长往返时延，可以采用禁用 HARQ 反馈流程方案避免停等，依赖更高层重传提升可靠性。波束管理增强波束管理增强现有的卫星通信系统大多使用固定的波束来覆盖。例如传统 GEO 通信卫星，铱星、OneWeb 等 LEO 通信星座等。但地球表面海洋、陆地地形多样，用户分布不均，传统固定波束覆盖资源利用率较低，此外，固定波束覆盖也难以满足天地一体网络融合共存时的天地网络间的干扰协调。采用灵活可调的非固定波束覆盖设计可精细化波束管理，如覆盖范围可变的点波束或者按需覆盖的跳波束方案等，优化卫星网络资源利用率。宽窄波束设计宽窄波束设计为了提高波束效率，可使用星载相控阵天线赋形技术，参考地面 5G 的天线赋形技术，将控制数据与业务数据分别承载在不同波束上，如宽波束负责窄带控制信令接入，窄波束用于业务数据收发，提升业务数据传输能力。此外，利用星载相控阵天线的赋形能力，也可以根据地面用户地面用户分布、业务需求等实时调整覆盖波束，按需调整覆盖区域的波束增益，采用大半径波束广域覆盖卫星通信需求低的区域，集中波束覆盖卫星业务需求较高的区域。跳波束设计跳波束设计卫星波束是功率受限系统，面对不均匀的卫星用户分布，恒定波束覆盖造成大量的卫星功率浪费，可采用按需服务的跳波束方案提升卫星效率。利用星载相控阵少量点波束轮询，周期性扫描卫星需覆盖的全部波位，卫星功率可集中在少量点波束按需覆盖，减少功率浪费。跳波束的轮询模式可能会造成部分用户无法的到实时服务，卫星波束轮询和资源调度还需要深度结合，保证业务质量。3.4终端技术终端技术终端是天地一体系统与用户连接的关键环节。随着天地一体应用的拓展，天地一体终端将呈现泛在化、多样化的特点。根据应用场景的不同，天地一体终端形态主要有三种：手持式如消费类智能手机、物联网终端及 VAST 终端（甚小口径终端）。消费类智能手机可进行数据业务及语音业务；物联网终端以低成本低功耗为特征，进行窄带数据连接；VAST 终端可作为卫星宽带接入节点提供一定范围内的通信如车载卫星通信、船载卫星通信、机载卫星通信。为实现卫星通信，终端除了支持 NTN空口基本接入协议，还可在终端节能、天19线、AI 等方面进行增强。终端节能终端节能卫星通信的应用场景多为偏远地区，尤其是智能手机和物联网设备电池续航能力有限，对终端功耗极其敏感。低轨卫星通信涉及卫星超高速运动下的小区频繁切换，进一步增加了终端功耗。因此，终端节能技术研究对于用户体验意义重大。天地一体终端功耗优化可从硬件设计之初对整机硬件方案进行优化，通过提升电路集成度来降低整机功耗。在软件层面上，天地一体终端通信模块可以沿用地面蜂窝通信的常用功耗优化思路来实现终端节电，如非连续接收（DRX）、节电模式(PSM)、唤醒信号(WUS)或 RRM 测量放松。由于R17 阶段 NTN 终端默认支持 GNSS，应考虑GNSS 定位对终端功耗的影响，尤其在非连续卫星网络覆盖的场景下，包括改进长连接时间内的 GNSS 运行以及降低空闲时段的GNSS 功耗。天线优化天线优化天线增强天线设计与用户体验直接相关。随着智能终端越来越轻薄化、小型化，留给天线设计的可用空间也在逐渐缩小，这也进一步影响了天线的性能。智能手机受设备体积的限制，通常采用线极化天线，天线增益小于 0dbi。要提升天线性能，除了传统的提升天线效率，还可以考虑使用圆极化天化来减少极化损失；或根据不同的手握场景进行动态调整天线参数；此外还可在天线方向性追踪能力等方面进行突破。而对于 VAST 终端，由于不受天线体积的影响，可采用抛物面和相控阵天线实现定向增益，且可以实现 33dbm 以上的发射功率，因此能实现较高的通信性能。发射机性能增强：发射功率的大小影响着卫星通信上行链路质量。目前 FDD 频段手机的最大发射功率为 23dbm，如研发更大发射功率的终端将会带来 PA 体积的增加，并且需要对手机天线、功放等关键器件进行较大的技术创新。需要关注的是，增大发射功率也会带来终端功耗的增加，同时也需要考虑对 SAR 值的影响。总体来说，要在智能手机上做天线技术和发射功率的增强，对手机研发来说难度极大，也是终端厂家技术突破的重要方向。AIAI 增强增强人工智能技术的加速发展正在逐渐改变终端用户体验。在天地一体场景下，终端的人工智能增强可以在以下方面展开探索：1)网络选择/切换：终端根据用户模型及网络性能，智能地选择可用的网络进行连接和切换，如 4G、5G、卫星通信等，以确保获得最佳的网络性能。2)智能网络加速：终端通过数据压缩、缓存和预取等技术来优化网络性能，提高数据传输速度和效率。3)智能电源管理：终端能够智能地管理电池，延长电池寿命，包括自动休眠、应用程序能源优化和屏幕亮度控制等。204）智能天线优化：AI 智能侦测用户手部使用习惯，配合机器学习以及算法的不断优化，可以更准确地侦测使用场景，判断天线的使用状态，动态调谐天线，提升用户体验。5)其他：智能感知、智能语音和图像识别、位置感知、自动更新、远程管理和自动连接其他智能设备等。3.5QoSQoS 保障保障星地异构网络存在拓扑高动态、星地能力高差异、资源强受限等特征，难以保障低时延、高可靠、一致性的差异化网络服务，需要从星地融合 QoS 流统一编排管理、星地融合 QoS 指标参考体系、星地融合 QoS 保障技术等方面探索星地异构联合QoS 保障系统架构及关键技术，建立灵活管控、按需适变、高效保障 QoS 保障方法。星地融合星地融合 QoSQoS 指标指标随着星地异构网络高度融合发展，为满足高差异性业务承载、一致性业务体验的需求，星地异构网络需要提供端到端全局一致性 QoS 保障机制及 QoS 指标体系，以保证业务传输及用户体验，实现业务需求面向网络资源需求的准确描绘及映射。长期以来卫星系统和地面移动通信系统具有独立网络架构和功能实体。由于两者承载业务类型差异，卫星系统和地面移动通信系统具有独立的业务质量保障体系及指标，如何合理描述端到端一致性 QoS指标存在体系融合难题。同时，星地异构网络架构复杂、具有多层多域网络特性，如何进行全局 QoS 指标定义并向多层多域网络分解、实现业务指标向网络资源映射存在极大挑战。星地融合星地融合 QoSQoS 流统一策略编排管理流统一策略编排管理星地异构网络具有星座拓扑高动态、卫星节点资源受限、星间链路异构等特征，为星地融合 QoS 流统一策略编排管理带来了挑战。一方面在时间尺度上，卫星节点的高速移动，导致相对地面用户的天基资源类别、数量等随时间呈现高动态性；另一方面在空间尺度上，星间、星地链路跨度大，物理资源的动态变化，难以实时在虚拟资源池中实时更新，进而影响控制器资源调度的精确性。基于星地融合 QoS 流统一策略编排管理，首先针对业务流进行流分类、流行为识别，将流行为和流动作进行统一编排，如流量统计、流量过滤、重标记等，将流分类和流行为绑定起来，形成完整的流策略编排。星地融合星地融合 QoSQoS 保障技术保障技术星地融合网络中，涉及到不同卫星、地面站和用户终端之间的通信，需要进行跨系统星地融合 QoS 保障。跨星地系统融合 QoS 保障技术可实现：1)资源共享与调度：跨星地系统的全面打通使得不同星座之间的资源可以进行共享和调度；从而优化整体网络资源的利用效率，提高整体性能；2)QoS 协调与保证：不同星座之间的21QoS 需求可能存在差异，并且星地融合网络需要统一的 QoS 协调机制来满足用户的服务质量要求。通过跨星地系统的全面打通，可以实现 QoS 参数的统一协调和调整，确保网络中各个星座之间的服务质量得以平衡，提升用户体验。3.6跨国业务实现跨国业务实现不同于地面蜂窝网络，卫星星座可实现全球组网，具备提供全球服务的能力。但卫星业务在海外的实现，受限于各国不同频率许可、运营许可和数据出境管理等政策，需获得当地政府卫星业务许可。卫星小区的覆盖大，可能跨越个国家地区，难以通过卫星网络确定 UE 的可靠位置，甚至难以确定 UE 所在的国家，对网络接入限制、数据出境、计费和紧急呼叫及公共预警等服务上形成挑战。3GPP 研究了通过 AMF 进行 UE 位置验证的方案，为 NTN 跨境服务等提供标准技术支持。在初始 PLMN 接入过程中进行 UE 位置验证，确定 UE 所处的国家，接入与 UE所处国家相同的网络中，保障天地一体化网络提供适用于 UE 所处国家或地区监管要求的卫星网络服务。224 总结与展望总结与展望天地一体是未来网络发展的重要目标，是移动通信和卫星通信融合发展的必然趋势，当前天地一体发展以网络融合和业务融合为主，随着技术的发展和需求的深化，未来将向网络、业务、终端、资源、管理等全面深度融合，地海空天全域覆盖的天地一体融合通信网络演进，广泛满足多种陆海应用和空间应用需求。天地一体目前还处于较为初级的发展阶段，面临多方面的挑战，包括网络架构、频率资源、空口传输、终端能力等技术方面的问题和产业协同、运营挑战、产业链共同发展等产业方面的问题，还需要产业各方广泛动员，积极投入，尽快实现体术和产业双突破。面向未来，中国联通将携手产业合作伙伴，服务国家推进天地一体新基建战略大局，共同推动天地一体加速发展，体系化开展关键技术研究、标准化推进、科研环境构建、技术试验验证、国产化引领等方向布局，形成完备的天地一体技术体系和研发实力，构建真正意义上的立体全域覆盖的天地一体网络，为用户提供天基地基网络共享、随时随地任意接入的一体化通信体验，实现天地一体全面深入融合的远景目标。23中国联通天地一体融合通信愿景白皮书编写委员会中国联通天地一体融合通信愿景白皮书编写委员会总策划：总策划：魏进武、周澄华、刘化雪主编：主编：周晶、王泽林、李福昌、谢鹰、张作凤、杨锦州、石玉龙编委员会成员：编委员会成员：高一维、刘会、朱斌、崔航、黄娅、郝芸霞、熊雄、刘煜、赵欢、朱子园、丁志东、温锋、刘湘华、肖征荣、金明星附录附录更新记录更新记录版本号主要修订内容更新日期V1.0分析天地一体发展需求和现状，制定中国联通天地一体融合通信愿景，分析关键技术问题2023.10略语列表略语列表缩略语英文全名中文解释LEOLow Earth Orbit低轨道MEOMedium Earth Orbit中轨道GEOGeostationary Earth Orbit同步轨道3GPP3rd Generation Partnership Project第三代合作伙伴计划24ITUInternational TelecommunicationUnion国际电信联盟ETSIEuropean TelecommunicationsStandards Institute欧洲电信标准化协会CCSAChina Communications StandardsAssociation中国标准化协会WRCWorld RadiocomunicationConferences世界无线电大会IMTInternational MobileTelecommunications国际移动通信NTNNon-Terrestrial Networks非地面网络HARQHybrid Automatic Repeat-reQuest混合自动重传请求DUDistributed Unit分布单元UPFUser Plane Function用户面功能AMFAuthentication Management Function认证管理功能WUSWake Up Signal唤醒信号GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统DRXDiscontinuous Reception不连续接收RRMRadio Resource Management无线资源管理PAPower Amplifier功率放大器SARSpecific Absorption Ratio比吸收率QoSQuality of Service服务质量

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敬请参阅最后一页特别声明 1 核心观点 通信行业通信行业总体业绩稳中向好，总体业绩稳中向好，盈利能力盈利能力持续持续回升回升。2023 前三季度通信板块总体营收 23586 亿元，同比增长 3.0%.

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 前前 言言自第三代合作伙伴计划（3rdGeneration Partnership Project,以下简称“3GPP”）于 2017 年开始制定第一个版本的 5G 技术标准以来，5G 标准制定工作持.

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2 0 2 3 年深度行业分析研究报告3XiXmWjWcZnVmQrNnQ6MbP7NmOrRtRsRlOoPpPeRmNoR8OqQxOuOmOoQwMoNmM目录3第一部分第一部分 行业概述：天地.

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中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）中国联通中国联通 5G5G RedCapRedCap 终端终端白皮书白皮书（20232023 版）版）中国联通2023 年 10 月中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）目目录录前言前言.11.概述.22.RedCap 产品分类.22.1.RedCap 模组.22.2.RedCap 终端.23.RedCap 技术要求.33.1.RedCap 基本通信功能要求.33.1.1.制式及选网要求.33.1.2.通信协议要求.33.1.3.频段和带宽要求.33.1.4.基本能力要求.43.1.5.峰值速率要求.43.1.6.接入控制与终端识别要求.53.1.7.BWP 要求.53.1.8.移动性要求.63.1.9.功率等级要求.73.1.10.节能特性要求.73.1.11.5G 切片要求.83.1.12.IP 协议栈要求.93.1.13.终端一致性测试要求.93.2.RedCap 增强功能要求.93.2.1.5G LAN 要求.93.2.2.SIB9 高精度授时.93.2.3.URLLC 功能要求.103.2.4.定位要求.113.2.5.小数据包传输.113.2.6.覆盖增强功能.113.2.7.NPN 功能要求.123.2.8.SUL 要求.123.2.9.语音能力要求.123.2.10.短信能力要求.124.RedCap 模组要求.124.1.元器件要求.124.1.1.应用处理器和存储单元.134.1.2.USIM/eSIM 卡.134.2.封装要求.134.3.尺寸要求.134.4.接口要求.134.5.功耗性能要求.184.6.平台接入要求.18中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）4.7.Open CPU 要求.184.8.应用场景需求.185.5G RedCap 终端要求.195.1.工业控制终端.195.1.1.工业 DTU.195.1.2.工业 CPE.205.1.3.工业网关.215.1.4.工业路由器.215.2.电力终端.225.2.1.产品分类.225.2.2.硬件要求.225.2.3.软件要求.225.3.视频监控终端.235.3.1.产品分类.235.3.2.硬件要求.235.3.3.软件要求.235.4.车载终端.245.4.1.产品形态.245.4.2.硬件要求.245.4.3.软件要求.245.5.可穿戴设备.255.5.1.硬件要求.255.5.2.卡槽要求.256.RedCap 发展展望.25附录.28更新记录更新记录.28略语列表略语列表.28中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）1前前言言5G 发展至今，我国已经建成全球规模最大、技术最先进的 5G 网络，5G 移动电话用户近 7 亿户，5G 连接数全球占比超 60%，5G 赋能行业应用已经初见成效。然而，我们仍然面临着 5G 模组价格高、功耗大、行业需求碎片化严重、应用规模化发展缓慢的问题。RedCap轻量化 5G 终端技术作为 3GPP R17 版本中最先商用、最具市场发展前景的新技术，通过减少终端带宽、天线数量、调制阶数等方式大幅降低了 5G 终端成本和功耗，同时也可继承 5G 高可靠低时延、网络切片、5G LAN 等 5G 原生能力，是当前 5G 产业规模化发展的迫切需求。2023 年，为推动 RedCap 产业加速商用，中国联通围绕标准、试验、应用、生态等方面开展系列工作，取得了诸多成效：在标准方面，联动布局 RedCap 国际标准、行业标准，为 RedCap 技术研发提供依据；试验方面，开展覆盖全频段、全部厂商的 RedCap 功能、性能、网络优化、网管、端网协同等技术验证，推动 RedCap 端到端成熟；应用方面，基于商用模组雁飞 NX307，面向工业、电力、车联网等重点行业开展应用示范；在生态方面，携手行业伙伴重磅成立业界首个 5GRedCap 产业联盟，启动“轻联万物 2025”行动计划，推动 RedCap 产业链生态成熟完善。为进一步推动 RedCap 产业成熟及规模化商用，中国联通结合产业发展现状，深度调研产业需求，针对 RedCap 芯片/模组/终端提出最新的技术及产品要求，为 RedCap 产品商用提供研发依据。未来，中国联通将根据产业发展需求，迭代更新此白皮书。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）21.1.概概述述本白皮书规定了中国联通 5G RedCap 终端设备在制式、频段、基本功能、基本业务及增强功能方面的要求。本白皮书应用于中国联通 5G RedCap 模组和终端产品，自发布之日起生效。除本白皮书所列相关要求外，5G RedCap 产品还应遵循相关国家和行业要求。2.2.RedCapRedCap 产品分类产品分类RedCap 产品主要分为模组类产品和终端类产品。2.1.2.1.RedCapRedCap 模组模组RedCap 模组主要分为基础型模组和定制型模组。RedCap 基础型模组以基本通信功能为主，无明显行业属性，聚焦碎片化应用场景，应支持 3.1 章所述的 RedCap 基本通信功能要求；RedCap 定制型模组，根据行业属性，应以 3.1 节基本通信功能为基础，并根据行业特性需求，定制叠加 5G LAN、高精度授时、URLLC 等增强功能。2.2.2.2.RedCapRedCap 终端终端RedCap 终端根据其具体的应用场景主要分为工业控制终端、电力终端、视频监控终端、车载终端、可穿戴设备。RedCap 终端应至少满足 3.1 章所述的 RedCap 基本通信功能要求和第 5 章所述的其他非通信类要求。除此之外，RedCap 终端产品可基于模组能力，定制中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）3叠加 5G LAN、高精度授时、URLLC 等增强功能，以满足特定细分行业需求。3.3.RedCapRedCap 技术要求技术要求3.1.3.1.RedCapRedCap 基本基本通信通信功能要求功能要求3.1.1.3.1.1.制式及选网要求制式及选网要求RedCap 产品应至少支持 SA/LTE 双模。RedCap 产品的 5G 模式，应支持 SA（option2）模式。RedCap 产品开机接入模式优先级顺序为：5G SA LTE。3.1.2.3.1.2.通信协议要求通信协议要求RedCap 产品应支持 3GPP R17 h20 及以后协议版本。3.1.3.3.1.3.频段和带宽要求频段和带宽要求RedCap 产品在 NR 模式的频段和带宽要求如表 1 所示。表 1 5G NR 工作频段和带宽要求工作工作频段频段上行频段上行频段（MHzMHz）下行频段下行频段（MHzMHz）信道带宽信道带宽（MHzMHz）子载波间隔子载波间隔（kHzkHz）双工双工模式模式要求要求n783300 38、15、2030TDD必选n11920 19802110 21705、10、15、2015FDD必选n8880 915925 9605、10、15、2015FDD必选n-8945、10、15、2015FDD必选RedCap 产品在 LTE 模式下的频段要求如表 2 所示。表 2 LTE FDD 模式下的工作频段要求工作频段工作频段频段（频段（MHzMHz）要求要求B31800必选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）4B5850必选B12100必选B8900必选3.1.4.3.1.4.基本能力基本能力要求要求RedCap 产品应支持如下基本能力要求：表 3 RedCap 基本能力要求技术技术要求要求调制方式调制方式上行 256QAM对于速率需求高的产品，二选一必选下行 256QAM上行 64QAM必选下行 64QAM必选MIMOMIMO1T2R必选（视频监控、车联网、工业/电力数传类等速率需求高的场景）1T1R可穿戴及其他速率需求低场景1212比特比特PDCPPDCP SNSN长度长度必选1818比特比特PDCPPDCP SNSN长度长度可选1212比特比特RLC-AMRLC-AM SNSN长度长度必选1818比特比特RLC-AMRLC-AM SNSN长度长度可选支持支持8 8个个DRBDRB数数必选SRSSRS天线轮发天线轮发支持下行2流的TDD频段必选能力上报能力上报必选3.1.5.3.1.5.峰值速率要求峰值速率要求RedCap 产品峰值速率要求如下：表 4 RedCap 理论峰值速率RedCapRedCap制式制式配置配置峰值速率峰值速率中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）5终端类型终端类型1T2RTDD2.5ms 双周期特殊时隙配比10：2：2下行：64/256QAM,20M 带宽105/140Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽26/35MbpsFDD下行：64/256QAM，20M 带宽170/226Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽90/120Mbps1T1RTDD2.5ms 双周期特殊时隙配比10：2：2下行：64/256QAM,20M 带宽52/70Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽26/35MbpsFDD下行：64/256QAM，20M 带宽85/113Mbps上行：64/256QAM，20M 带宽90/120Mbps3.1.6.3.1.6.接入控制与终端识别要求接入控制与终端识别要求RedCap 产品应支持基于系统消息 cell barred 的驻留与接入控制：应支持系统信息中对 1Rx/2Rx 的 RedCap UE 的 cell barred 设置的驻留与接入控制。RedCap 产品必选支持基于 4-Step RACH 的 Msg1 和 Msg3 的RedCap UE 识别；RedCap 终端可选支持基于 2-step 的 MsgA 识别RedCap。3.1.7.3.1.7.BWPBWP 要求要求对于初始 BWP，应支持如下要求：表 5 初始 BWP 要求功能功能要求要求RedCap 终端和 non-RedCap 终端共享初始上行下行 BWP必选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）6独立下行初始包含 CD-SSB必选独立下行初始不包含 CD-SSB必选独立上行初始 BWP必选禁 用 common PUCCH 传输的跳频必选独 立 common PUCCH 资源配置可选对于专用 BWP，应支持如下要求：表 6 专用 BWP 要求功能功能要求要求上行/下行专用 BWP必选下行专用 BWP 支持 NCD-SSB必选3.1.8.3.1.8.移动性要求移动性要求应支持空闲态和连接态下 NR RedCap 小区系统内同频/异频移动性过程，包括小区重选、切换和重定向，其中切换功能具体要求如下：1)在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。2)在原小区上工作于包含CD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含NCD-SSB的BWP。3)在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区中包含CD-SSB的BWP。4)在原小区上工作于包含NCD-SSB的BWP，切换到目标小区包中含NCD-SSB的BWP。应支持空闲态和连接态下 NR RedCap 到 LTE 异系统的移动性过程，包括小区重选、重定向和切换；中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）7应支持空闲态和连接态下 LTE 到 NR RedCap 异系统的移动性过程，包括小区重选、重定向和切换。3.1.9.3.1.9.功率等级要求功率等级要求RedCap 产品，应支持功率等级如表 7 所示。表 7 功率等级要求（SA）功率等级功率等级最大输出功率最大输出功率要求要求Class 3 23 dBm必选Class 2 26 dBm推荐3.1.10.3.1.10.节能特性要求节能特性要求RedCap 产品应支持基于 R17 的节能特性：1)必 选 支 持 RRC_IDLE 态 下 e-DRX 功 能；推 荐 支 持RRC_INACTIVE态下e-DRX功能；2)必选支持RRC_IDLE 态下测量放松 功能，推荐支持RRC_INACTIVE态下测量放松功能；3)推荐支持PEI、PDCCH skipping、搜索空间组切换(SSSG)、RRC_CONNECTED状态RRM测量放松、RLM测量放松、寻呼分组功能、辅助TRS。注：对于可穿戴等2C场景和视频类长时间不间断传输需求的场景，e-DRX和测量放松功能要求可适当放宽。RedCap 产品应支持如下 R15/R16 的节能特性：1)支持连接态下的 C-DRX（R15）；2)支持enhancedskipUplinkTxDynamic（R16）；中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）83)支持Wake Up Signal（R16）；4)支持终端辅助信息（R16）上报：RRC状态转换、下行MIMO层数。3.1.11.3.1.11.5G5G 切片要求切片要求5G RedCap 产品应具备同时接入两个及以上网络切片的能力，支持按应用选择网络切片的功能；支持 5G 切片业务的 5G RedCap 产品应支持网络切片选择辅助信息（NSSAI）配置和存储，并携带切片标识（S-NSSAI）传递给网络，支持 NAS/RRC 网络切片过程；支持 5G 切片业务的 5G RedCap 产品应支持和处理网络切片选择策略（NSSP）：支持由网络侧下发和模组预配置的策略规则。当网络切片订阅发生更改，支持通过更新配置信令完成策略规则的更新。必选支持以 DNN、IP 三元组业务特征属性进行网络切片选择，推荐支持 APP ID、FQDN 等业务特征属性进行网络切片选择。为了保持后续能力扩展、“上层-底层”标准化适配、业务属性感知、灵活可演进等原因，RedCap 产品推荐使用调制解调器中心化（Modem-Centric）架构设计，即业务属性与网络切片的匹配等过程在调制解调器中实现，通过新增加切片相关的 SDK 或者软件中间件的方式，由 Modem 依据 URSP 实现终端业务应用的特征属性与切片之间中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）9的匹配对应。3.1.12.3.1.12.IPIP 协议栈要求协议栈要求RedCap 产品应支持 IPv4 单栈、IPv6 单栈以及 IPv4/v6 双栈，默认打开 IPv4/v6 双栈。在同时获得 IPv4 和 IPv6 地址时，需能够正常访问仅兼容 IPv4 的业务应用、仅兼容 IPv6 的业务应用以及同时兼容 IPv4 和 IPv6 的业务应用。3.1.13.3.1.13.终端一致性测试要求终端一致性测试要求RedCap 产品应符合 3GPP 射频、协议、无线资源管理一致性要求。其中，终端射频一致性应满足 3GPP TS 38.521-1（FR1），TS 38.521-2（FR2）及 TS 38.521-4（性能）要求，终端协议一致性应满足 3GPP TS38.523-1 要求，终端无线资源管理一致性应满足 TS 38.533 系列规范要求。3.2.3.2.RedCapRedCap 增强功能要求增强功能要求对于定制类模组和终端产品，RedCap 产品增强功能的具体特性要求如下：3.2.1.3.2.1.5 5G G LANLAN 要求要求支持 5G LAN 的 RedCap 产品，应支持基于支持基于层三 IP 类型会话和层二以太网类型的 5G LAN 会话管理过程。3.2.2.3.2.2.SIBSIB9 9 高精度授时高精度授时支持 SIB9 高精度授时的 RedCap 产品，应支持基于 R16 的 SIB9中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）10高精度授时功能，包括 UE 接收 SIB9 时钟参考信息，UE 支持对外提供时钟接口。3.2.3.3.2.3.URLLCURLLC 功能要求功能要求支持 URLLC 功能的 RedCap 产品应支持表 8 所示具体功能:表 8 URLLC 要求技术特性技术特性要要求求注释注释上行免调度传输（上行配置授权）第一类配置授权的PUSCH 传输（configured grantType 1）二选一基于 R16 协议，UE 有上行数据传输时，立即使用基站配置的 Type 1 的配置授权资源进行传输第二类配置授权的PUSCH 传输（configured grantType 2）基于 R16 协议，UE 有上行数据传输需求时，根据基站配置的 Type 2 的配置授权资源传输上行数据低码率 MCS 表格/CQI 表格高可靠 CQI 表格必选UE 支持上报的 CQI 索引和目标误块率0.00001 相应的表格（即 3GPP TS38.214的 Table 5.2.2.1-4）对应，即 cqi-Table参数table3PDSCH 传输采用低码率 MCS 表格必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table5.1.3.1-3 所给的低码率 MCS 表格（Table 5.1.3.1-3:MCS index table 3for PDSCH）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PUSCH 传输采用低码率 MCS 表格（采用CP-OFDM 波形）必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table5.1.3.1-3 所给的低码率 MCS 表格（Table 5.1.3.1-3:MCS index table 3for PDSCH）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PUSCH 传输采用低码率 MCS 表格（采用DFT-S-OFDM 波形必选UE 支持 3GPP TS38.214 的 Table6.1.4.1-2 所给的低码率 MCS 表格（Table 6.1.4.1-2:MCS index table 2for PUSCH with transform precodingand 64QAM）（具体 UE 配置场景见 3GPPTS38.214）PDSCH/PUSCH 时隙级重复发送PDSCH 时隙级重复发送推荐根据系统在多个（N=2、4 或 8）连续时隙中给 UE 分配的相同的时域资源，UE在多个时隙上重复发送 PDSCH中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）11PUSCH 时隙级重复发送推荐根据系统在多个（N=2、4 或 8）连续时隙中给 UE 分配的相同的时域资源，UE在多个时隙上重复发送 PUSCHPDCCH 高聚合等级PDCCH CCE AL=16必选PDCCH 可支持更高的聚合等级，即 CCEAL=16基于逻辑信道优先级(LCP)的映射规则PUSCH 资源映射推荐UE 支持 lcp-Restriction 能力，系统支持基于 LCP 映射规则，为不同承载配置独立的 PUSCH 调度控制参数（参考 3GPPTS 38.321 的 5.4.3.1)3.2.4.3.2.4.定位要求定位要求支持定位功能的 RedCap 产品，如属于室内固定型产品，应支持获取 CELL-ID 进行基站定位的能力；对于室外移动型产品，应支持基于 GNSS 和 A-GNSS 的定位能力（如果支持 GNSS，则需包含 GPS 和北斗支持能力，且应支持北斗独立和北斗优先）。支持定位增强功能的RedCap产品，推荐支持UL-TDoA定位、E-CID定位功能。3.2.5.3.2.5.小数据包传输小数据包传输支持小数据包传输功能的 RedCap 产品应支持基于 4-step RACH的小数据包传输及基于 Type 1 PUSCH 配置授权的小数据包传输，可支持小数据包传输关联的独立下行初始 BWP 包含 NCD-SSB，支持基于Type 1 PUSCH 配置授权的小数据包传输的 RedCap 产品可支持 PUSCH的重复传输。3.2.6.3.2.6.覆盖增强功能覆盖增强功能中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）12支持覆盖增强的 RedCap 产品应支持基于 R17 的 PUCCH 信道重复传输增强，PUSCH 信道重复传输增强，可选支持多时隙承载传输块(TBoMS)。3.2.7.3.2.7.NPNNPN 功能要求功能要求支持 NPN 功能的 RedCap 产品应支持基于 CAG 的接入控制。3.2.8.3.2.8.SULSUL 要求要求支持SUL功能的RedCap产品应支持SUL_n78-n81及SUL_n78-n84频段。3.2.9.3.2.9.语音能力要求语音能力要求支持语音业务的 RedCap 产品，应支持 VoNR 和 EPS Fallback 流程，EPS Fallback 流程应支持当通话结束后应能基于网络或自主的方式快速返回 NR。3.2.10.3.2.10.短信能力要求短信能力要求支持短信业务的 RedCap 产品 SA 模式下，应支持 SMS over NAS 的短信业务，可支持 SMS over IP(IMS)短信方式。4.4.RedCapRedCap 模组要求模组要求如无特殊说明，RedCap 基础性和定制型模组在满足第三章所述的基础功能及增强功能外，还应支持如下要求。4.1.4.1.元器件要求元器件要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）134.1.1.4.1.1.应用处理器和存储单元应用处理器和存储单元RedCap 模组推荐满足下表配置：表 9 RedCap 应用处理器和存储单元要求RAMFLASH1Gb1Gb4.1.2.4.1.2.U USIM/eSIMSIM/eSIM 卡卡支持中国联通发布的物联网卡，包括普通插拔式 USIM 卡或嵌入式 UICC 卡，嵌入的 M2M 卡的技术参数要求参见中国联通 M2M UICC卡技术规范 v2.0和中国联通 M2M UICC 卡生产技术规范 v2.0。推荐支持 eSIM 功能，eSIM 技术要求参见中国联通 eSIM 总体技术规范 v4.0。4.2.4.2.封装要求封装要求模组封装方式为 LGA/LCC LGA 或 M.2 或 mini PCIe。4.3.4.3.尺寸要求尺寸要求要求 LGA/LCC LGA 封装方式的 5G RedCap 模组尺寸长宽为32mm*29mm，厚度不大于 2.8mm；要求 M.2 封装方式的 5G RedCap 模组尺寸长宽为 30mm*52mm，厚度不大于 3.8mm；要求mini PCIe封装方式的5G RedCap模组尺寸长宽为30mm*51mm，厚度不大于 4.9mm。4.4.4.4.接口要求接口要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）14RedCap 模组接口要求见表 10：表 10 5G RedCap 模组接口要求接口名称接口名称接口说明接口说明接口特性接口特性接口要求接口要求VBAT电源接口外接直流电源I必选VRTC模组时钟供电输入I可选VDD_EXT标准电压输出接口O对于LGA/LCC LGA 封装必选USIM_DETSIM 接口SIM 检测脚I必选*USIM_RSTSIM RESET 信号OUSIM_CLKSIM CLK 信号OUSIM_DATAUSIM DATA 信号I/OUSIM_VDDUSIM 卡供电O5G_ANT0射频接口5G 天线 0I/O必选5G_ANT15G 天线 1I/O4G_ANT0/5G_ANT44G 天线 0/5G 天线 4I/O推荐4G_ANT1/5G_ANT54G 天线 1/5G 天线 5I/O推荐WIFI_ANT0WIFI 天线 0I/O可选WIFI_ANT1WIFI 天线 1I/O可选GNSS_ANTGNSS 天线I可选PCIE_CLK_REQPCIePCIe 时钟请求信号O可选PCIE_HOST_RSTPCIe 重置信号OPCIE_HOST_WAKEPCIe 唤醒信号IPCIE_CLK_PPCIe 参考时钟信号OPCIE_CLK_MPCIe 参考时钟信号OPCIE_TX_PPCIE_数据发送信号OPCIE_TX_MPCIE_数据发送信号OPCIE_RX_PPCIE_数据接收信号IPCIE_RX_MPCIE_数据接收信号IGPIO数据通信接通用输入输出接口I/O对于中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）15口LGA/LCC LGA 封装必选I2C_SCL单向时钟线I/O可选I2C_SDA双向数据线I/OSPI_CSSPISPI 接口片选信号O对于LGA/LCC LGA 封装推荐SPI_MISOSPI 接口 MISO 信号ISPI_MOSISPI 接口 MOSI 信号OSPI_SCLKSPI 接口时钟信号OUSB_DETECTUSB*USB 热插拔信号I可选USB_VBUSUSB 插入检测信号；有效电压范围：3.3V5.25VIUSB_DNUSB 高速差分信号负极I/OUSB_DPUSB 高速差分信号正极I/OUSB_IDUSB 的 ID 检测信号IUSB_OTG_EN外部升压 DCDC 使能；当USB_ID 被拉低时，这个脚输出高电平OUSB_SS_TX_PUSB 超速发送端正极OUSB_SS_TX_MUSB 超速发送端负极OUSB_SS_RX_PUSB 超速接收端正极IUSB_SS_RX_MUSB 超速接收端负极IDBG_UART_RX调试用串口调试 UART 数据接收I可选DBG_UART_TX调试 UART 数据发送OFORCE_BOOT控制及状态接口强制下载，防变砖I必选PWRKEY电源开关，用于模组上电/下电I必选STATUS模组当前工作状态指示：低电平：关机；高电平：上电且模组系统工作正常O可选FLIGHTMODE模组飞行模式控制：低电I可选中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）16平：飞行模式 高电平：正常模式NETLIGHT模组网络状态指示O可选RESET_N用于模组复位，低电平使能I必选STATUS指示模块的运行状态O可选AP_STATUS指示 AP 的运行状态I可选IRIG_B授时接口用于输出 IRIG-B 码参考信号O推荐PPS_OUT用于输出 1PPS 参考信号O推荐ADCAD 转换接口AD 转换I/O可选PCM_SYNCPCM 音频PCM 同步信号O可选PCM_DINPCM 输入数据IPCM_DOUTPCM 输出数据OPCM_CLKPCM 时钟II2S_WSI2S 音频I2S 字选信号O可选I2S_DINI2S 输入数据II2S_DOUTI2S 输出数据OI2S_CLKI2S 时钟OI2S_MCLKI2S 系统时钟OSDIO_DATA0SDIOSDC 数据位 0 或 eMMC*数据位 0IO可选SDIO_DATA1SDC 数据位 1 或 eMMC*数据位 1IOSDIO_DATA2SDC 数据位 2 或 eMMC*数据位 2IOSDIO_DATA3SDC 数据位 3 或 eMMC*数据位 3IOSDIO_DETSD 检测脚或 eMMC 数据位 5ISDIO_CLKSDC 时钟或者 eMMC 时钟O中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）17SDIO_CMDSDC 命令或者 eMMC 命令OWL_SW_CTRL控制接口WLAN 开关控制DO可选WL_PA_MUTING用于 PA 停止工作的WLAN XFEM 控制DOWL_LAA_AS_ENWLAN LAA ASS 使能信号DOWL_LAA_RX用于 LAA 接收器的 WLANXFEM 控制DIOTG_ENUSB 的 OTG 功能使能引脚DOUSB_SS_SWUSB 的 Type-C 开关控制信号DORFFE0_CLK天线调谐器 MIPI CLKDORFFE0_DATA天线调谐器 MIPI DATADIOANT_CTRL0天线调谐器控制 0DOANT_CTRL1天线调谐器控制 1DOSGMII_TX_PSGMIISGMII发送差分信号O对于LGA/LCC LGA 封装,RGMII 和SGMII接口2选1支持SGMII_TX_NSGMII发送差分信号OSGMII_RX_PSGMII接收差分信号ISGMII_RX_NSGMII接收差分信号IETH_INT_NEthernet PHY中断信号IETH_RST_NEthernet PHY重置信号OMDIO_DATA管理数据传输接口I/OMDIO_CLK管理数据时钟接口OVMDIO电源提供ORGMII_MD_IORGMIIRGMII MDIO管理数据信号I/ORGMII_MD_CLKRGMII MDIO管理时钟信号ORGMII_RX_CTLRGMII 接收控制信号IRGMII_RX_CLKRGMII接收时钟信号IRGMII_RX_0RGMII接收数据信号IRGMII_RX_1RGMII接收数据信号IRGMII_RX_2RGMII接收数据信号IRGMII_RX_3RGMII接收数据信号IRGMII_TX_CTLRGMII发送控制信号ORGMII_TX_CLKRGMII发送时钟信号ORGMII_TX_0RGMII发送数据信号ORGMII_TX_1RGMII发送数据信号ORGMII_TX_2RGMII发送数据信号ORGMII_TX_3RGMII发送数据信号O中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）18RGMII_INT_NRGMII PHY中断信号IRGMII_RST_NRGMII PHY重置信号O*1 对于 eUICC 卡内置于模组中的情况不要求支持 USIM 相关接口。*2 要求 USB 接口至少支持 USB 2.0。4.5.4.5.功耗性能要求功耗性能要求RedCap 模组应满足如下功耗性能要求：表 11 5G RedCap 模组接口要求用例名称用例名称最大功耗参考值最大功耗参考值5G SA 网络下待机40mA5G SA 网络下数据传输450 mA4.6.4.6.平台接入要求平台接入要求要求支持通过雁飞 SDK 接入联通雁飞格物 DMP 平台，实现模组上电自注册、数据采集、物网协同安全管理等功能。4.7.4.7.OpenOpen CPUCPU 要求要求RedCap 模组如具备 OpenCPU 能力，推荐硬件至少具备以下能力：（1）CPU 频率不低于 1GHz；（2）DMIPS 不低于 1500DMIPS；（3）模组采用 Linux 系统；（4）至少具备 1Gb 以上 DDR 与 1Gb 以上 Flash 配置。4.8.4.8.应用场景需求应用场景需求对于应用于不同细分行业的 RedCap 定制模组产品，在支持 3.1节基础通信功能要求的同时，应根据其应用场景类别支持下表所对应的增强功能要求。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）19表 12 5GRedCap 定制模组增强要求场景类别场景类别增强技术增强技术工业控制工业控制/电力电力（控制类）（控制类）视频监控视频监控/电力电力（采集类）（采集类）可穿戴可穿戴车载车载/车联网车联网5G LAN必选高精度授时必选推荐URLLC推荐推荐推荐定位推荐推荐必选必选小数据包传输推荐覆盖增强推荐推荐强烈推荐NPN推荐SUL推荐推荐语音必选推荐短信必选推荐5.5.5G5G RedCapRedCap 终端要求终端要求如无特殊说明，RedCap 终端除第三章所述的基础功能外，还应根据其所属终端类别支持下述章节的软、硬件要求。同时，建议根据其搭载模组面向的应用场景，支持相应 RedCap 增强功能。5.1.5.1.工业控制终端工业控制终端5.1.1.5.1.1.工业工业 DTUDTU5.1.1.1.5.1.1.1.产品分类产品分类根据使用场景 5G DTU 分为室内型、室外型和野外型。按照安装形式，DTU 分为桌面型和上架型。5.1.1.2.5.1.1.2.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）20电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。可选支持定位能力。物理接口应至少支持以太网口、串口及 Wi-Fi 其中一种。5.1.1.3.5.1.1.3.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持数据透传。5.1.2.5.1.2.工业工业 CPECPE5.1.2.1.5.1.2.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。支持Wi-Fi 5能力2.4GHz 和5GHz双频段接入,推荐支持Wi-Fi 6能力，2*2 MIMO，80 MHz 带宽，2.4GHz 和 5GHz 双频段接入。物理接口应至少支持以太网口、串口。5.1.2.2.5.1.2.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）21支持 Wi-Fi AP 工作模式。5.1.3.5.1.3.工业网关工业网关5.1.3.1.5.1.3.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。物理接口应至少支持以太网口、串口及 Wi-Fi 其中一种。5.1.3.2.5.1.3.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持协议转换、数据处理、数据存储等边缘计算能力。5.1.4.5.1.4.工业路由器工业路由器5.1.4.1.5.1.4.1.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持 Nano SIM 卡。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。应至少支持以太网接口。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）225.1.4.2.5.1.4.2.软件要求软件要求支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持 VPN 接入能力，如 IPSec、L2TP 等。5.2.5.2.电力终端电力终端5.2.1.5.2.1.产品分类产品分类根据电力行业的应用场景，可分为控制类、视频类、数传类。5.2.2.5.2.2.硬件要求硬件要求至少支持 RS232 或 RS485 其中一种接口，推荐两种接口都支持。室内型 RedCap 终端防护等级必选支持 IP30 级以上；室外型RedCap 终端防护等级必选支持 IP65 级以上。5.2.3.5.2.3.软件要求软件要求支持加密存储终端设备存储的密码、密钥等重要数据，防止信息泄露。推荐支持安全启动功能，保障固件的完整性和合法性。推荐支持安全升级功能，保障待升级固件完整性和合法性。推荐支持安全调试功能，对物理或逻辑调试接口应配置为受限使用（禁用或授权后打开）。推荐支持具有国密算法的 IPSEC 安全加密。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）235.3.5.3.视频监控终端视频监控终端5.3.1.5.3.1.产品分类产品分类根据使用场景分为室内型、室外型、防爆型等类型。5.3.2.5.3.2.硬件要求硬件要求电源接口支持在额定电压-25% 25%范围内正常工作。采用 PoE 供电的终端符合 IEEE Std 802.3af、IEEE Std 802.3at或 IEEE Std 802.3bt 标准。可选支持有线网络接口，符合 IEEE 802.3 标准。支持控制接口、音频输入输出接口、报警输入输出接口、存储接口中的一种或多种接口。电磁兼容(EMC)性能满足 GB/T 17626电磁兼容 试验和测量技术系列国标要求。室外型终端应至少支持 IP65 防护等级。防爆终端本安型应符合 GB/T 3836.1-2021、GB/T 3836.4-2021国标规定；隔爆型应符合 GB/T 3836.1-2021、GB/T 3836.2-2021、GB/T 3836.31-2021 的规定。5.3.3.5.3.3.软件要求软件要求支持音视频参数（如图像分辨率、帧率等）的远程调节功能。可选支持根据 5G 链路状态自适应动态调整视频码率。音频要求支持 G.711A、G.711mu、AAC 中的一种或多种编码格式。视频要求支持 H.264(High Profile、Main Profile、Basic中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）24Profile)编码格式；可选支持 H.265、MJPEG 编码格式。支持输出两路或两路以上的视频码流。支持云存储、SD 卡存储、FTP 存储、NAS 存储的一种或多种存储方式。支持终端固件远程升级 FOTA 功能。如果发生升级失败，终端应支持退回到原有版本并正常工作，或者正常重启并重新发起升级。可选支持人脸识别算法，对运动人脸进行检测、识别、抓拍、比对功能。5.4.5.4.车载终端车载终端5.4.1.5.4.1.产品形态产品形态根据使用场景 T-BOX 车载终端分为前装和后装。5.4.2.5.4.2.硬件要求硬件要求支持内置天线，可按需安装外置。支持车规级认证。推荐支持 C-V2X，并支持 Uu 和 PC5 接口的业务并发。支持 Open CPU，提供丰富的 Telematics SDK 支持开发 TSP 应用。支持 Wi-Fi 5 能力 2.4GHz 和 5GHz 双频段接入。支持双频 GPS。推荐支持高精度定位。5.4.3.5.4.3.软件要求软件要求中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）25支持本地网络管理功能。支持远程管理能力。支持固件升级，含本地升级、远程升级。支持数据透传。5.5.5.5.可穿戴设备可穿戴设备5.5.1.5.5.1.硬件要求硬件要求应支持定位功能。推荐支持 NFC 功能、蓝牙功能。5.5.2.5.5.2.卡槽要求卡槽要求应采用可插拔式、贴片式和嵌入式三种卡槽中的一种。对于可插拔式的儿童手表，应支持大小为 4FF 的 USIM 卡对于贴片式的儿童手表，应满足中对“消费电子级贴片卡”的相关要求对于嵌入式的儿童手表，应满足中国联通 eSIM 总体技术规范、中国联通 eSIM 下载服务器技术规范、中国联通基于 eUICC 的 eSIM 终端技术要求6.6.RedCapRedCap 发展展望发展展望随着工业、电力、视频、车联网等中高速物联网场景需求的不断增长，以及以 2G/3G/4G 为主的物联网应用迭代走向 5G 化，5G RedCap将迎来非常广阔的市场空间。中国联通将携手 RedCap 产业合作伙伴中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）26共建产业生态，在标准、测试、网络、终端、应用、生态等方面全面发力，构建完备标准体系，积极开展场景化试验，适当超前构建网络能力，全面推进 RedCap 产品研发和孵化，真正实现 5G 万物互联的“有根生长”，高质量赋能行业数智化转型。中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）27中国联通中国联通 5G5G RedRedC Capap 终端白皮书编写委员会终端白皮书编写委员会策划策划:梁 鹏|刘北阳|周澄华|魏进武|范济安|李 研主主编编:周 晶|陈 丹|范 斌|王明会|闵爱佳|辛荣寰|周光涛编委成员编委成员:师 瑜|邱 学|肖 羽|傅成龙|梁 辉|朱子园|仇剑书|谢仁艿|刘启锋|白钰|方培森|王运付|刘 霞|王海静|姜元山|杜部致|孙会芳|丁志东支持单位：支持单位：鼎桥通信技术有限公司联发科技股份有限公司高通无线半导体技术有限公司翱捷科技股份有限公司紫光展锐(上海)科技有限公司上海移远通信技术股份有限公司深圳广和通无线股份有限公司维沃移动通信有限公司上海新基讯通信技术有限公司归芯科技(深圳)有限公司中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）28附录附录更新记录更新记录版本号主要修订内容更新日期V1.0制定了 RedCap 产品技术要求、模组要求、终端产品要求2022.12V2.0更新 RedCap 产品基本能力要求、增强功能要求、终端要求2023.10略语列表略语列表缩略语英文全名中文解释ANTAntenna天线BWPBandwidth Part部分带宽CACarrier Aggregation载波聚合CAGClosed Access Group封闭接入组Cat 1/1bisCategory 1/1 bis终端等级 1/1 bisCD-SSBCell-Defining SynchronizationSignal Block小区定义的同步信号块CLKClock时钟CPECustomer Premise Equipment客户前置设备CPUCommunications Processor Unit通讯处理器单元CQIChannel Quality Indicator信道质量指示DCIDownlink Control Information下行链路控制信息e-DRXExtended Discontinuous Reception扩展非连续接收eMBBEnhanced Mobile Broadband增强移动宽带eSIMEmbedded-Subscriber Identity Module嵌入式用户身份模块FDDFrequency Division Duplexing频分双工FQDNFully Qualified Domain Name完全限定域名IMSIP Multimedia SubsystemIP 多媒体子系统IPInternet Protocol国际互连协议IPv6Internet Protocol Version 6第 6 版国际互连协议GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统GPSGlobal Positioning System全球定位系统LANLocal Area Network局域网LGALand Grid Array栅格阵列封装LPWALow Power Wide Area低功耗广覆盖中国联通 5G RedCap 终端白皮书（2023 版）29LTE-MTCLong Term Evolution-Machine TypeCommunication长期演进机器类型通信MCSModulation and Coding Scheme调制与编码策略MIMOMultiple-Input Multiple-Output多入多出NASNon-Access Stratum非接入层NB-IoTNarrow Band-Internet of Things窄带物联网NCD-SSBNon Cell-Defining SynchronizationSignal Block非小区定义的同步信号块NPNNon-Public Network非公共网络NRNew Radio新空口NSSAINetwork Slice Selection AssistanceInformation网络切片选择辅助信息NSSPNetwork Service Support Point网络业务支持点PCIePeripheral Component Interconnectexpress高速串行计算机扩展总线标准PDCCHPhysical Downlink Control Channel物理下行链路控制信道PDCPPacket Data Convergence Protocol分组数据汇聚协议PEIPaging Early Indication寻呼早期指示PUCCHPhysical Uplink Control Channel物理上行链路控制信道PUSCHPhysical Uplink Shared Channel物理上行链路共享信道QAMQuadrature Amplitude Modulation正交振幅调制RACHRandom Access Channel随机接入信道RAMRandom Access Memory随机存取存储器RRCRadio Resource Control无线资源控制SAStandalone独立组网SDKSoftware Development Kit软件开发工具包SIBSystem Information Block系统信息块SMSShort Message Service短信息服务TDDTime Division Duplexing时分双工TSNTime-Sensitive Networking时间敏感网络UCIUplink Control Information上行链路控制信息UEUser Equipment用户设备UICCUniversal Integrated Circuit Card通用集成电路卡UL-TDOAUplink Time Difference of Arrival上行到达时间差uRLLCUltra-reliable and Low LatencyCommunications超可靠低延迟通信URSPUser Equipment Route SelectionPolicy用户路由选择策略USIMUniversal Subscriber IdentityModule全球用户识别模块UTDOAUplink Time Difference of Arrival上行链路到达时间差定位VoNRVoice over New Radio基于 NR 的语音通话

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北京稻壳科技有限公司Beijing Rice Hull Technology Co.,Ltd.地址：北京市朝阳区九住路 188 号IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2023 年年 10 月月版权声明版权声明 Copyright Notification未经书面许可未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播禁止打印、复制及通过任何媒体传播2023 IMT-2030（6G）推进组版权所有IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group前言随着 6G 技术研究的深入开展，无线通信技术在新的业务和需求的引导下，将联合新技术和新功能，引领万物智联的新浪潮。目前，全球 6G 愿景需求的达成标志着6G 标准化的正式启航，为 6G 技术指标与评估准备阶段奠定基础。感知作为 6G 移动通信系统关键的新能力之一，将极大的丰富网络可提供的业务范围，搭建物理世界与数字世界的桥梁。通信感知一体化技术作为 6G 的新能力之一，赋予了 6G 内生感知的能力，是 6G感知的最重要的一环。但 6G 和感知的关联不止于此，其他感知技术如雷达、摄像头、传感器、蓝牙、Wi-Fi 等也经历了多年的发展，通信感知一体化技术与这些感知技术在 6G 中协同互助，将极大的丰富 6G 感知的服务范围，并提供更精确的感知结果。在 IMT-2030（6G）推进组的统一安排下，需求工作组结合无线技术工作组通信感知一体化任务组发布的通信感知一体化技术研究报告（第二版）中涉及的感知应用场景，对其指标进行了分析，并进一步丰富了感知的应用场景。本研究报告从感知技术的原理、研究现状和发展趋势出发，针对 6G 感知的应用场景和需求进行深入研究，总结了 6G 感知业务的需求和感知对 6G 系统的需求，为下一阶段 6G 感知及通感一体化技术的研究及相关标准制定提供参考。IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group目录第一章研究背景及发展现状.11.1 感知技术的介绍.11.1.1 通信感知一体化技术.21.1.2 其他感知技术.21.1.3 多模态感知.31.2 感知技术的研究现状和应用.31.2.1 通信感知一体化技术.31.2.2 其他感知技术.51.2.3 多模态感知.61.3 感知技术的发展趋势.7第二章6G 感知的应用场景和需求.102.1 交通领域.102.1.1 应用场景一：车联网.102.1.2 应用场景二：无人机.142.2 工业领域.182.2.1 应用场景一：园区管理.182.2.2 应用场景二：车间内生产环节.202.2.3 应用场景三：产品质检.222.3 农业领域.232.3.1 应用场景一：智慧大棚.232.3.2 应用场景二：智慧放牧.262.3.3 应用场景三：智慧水产养殖.282.4 仓储物流领域.292.4.1 应用场景一：货物输送.292.4.2 应用场景二：货物分拣.312.4.3 应用场景三：货物搬运.332.4.4 应用场景四：货物堆垛.342.4.5 应用场景五：仓储管理.352.5 医疗和健康领域.362.5.1 应用场景一：生命体征监测.362.5.2 应用场景二：疾病监测与诊断.38IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2.5.3 应用场景三：疾病康复训练.402.6 娱乐领域.422.6.1 应用场景一：智能交互娱乐.422.6.2 应用场景二：虚拟环境构建.432.7 社会服务领域.452.7.1 应用场景一：公共安防.452.7.2 应用场景二：客流统计.472.7.3 应用场景三：生态环保.482.8 智慧家庭领域.502.8.1 应用场景一：实时室内环境重构.502.8.2 应用场景二：入侵检测.522.8.3 应用场景三：人机交互.55第三章6G 感知业务的需求.573.1 存在检测业务需求.573.2 定位业务需求.573.3 测速业务需求.583.4 成像业务需求.593.5 识别业务需求.603.6 监测业务需求.60第四章感知对 6G 系统的总体需求.624.1 对 6G 网络的需求.634.2 对 6G 终端的需求.66第五章6G 感知面临的挑战.68总结和展望.70参考文献.72贡献单位.73IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图目录图 1-1 通信感知一体化范畴2.2图 1-2 6G 感知解决方案概览.8图 1-3 通信感知一体化技术的发展趋势.8图 1-4 媒介知识辅助通信.9图 2-1 障碍视觉辅助示意图.11图 2-2 目标车辆获取周围高精地图示意图.12图 2-3 无人机避障和路径管理示意图.15图 2-4 无人机非法入侵机场.16图 2-5 移动通信网络感知示意图.16图 2-6 智慧大棚实现示意图.24图 2-7 智慧放牧实现示意图.26图 2-8 环境监测的实现示意图.49图 2-9 一种利用终端自发自收链路执行入侵检测的示意图.53IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group表目录表 1-1 IMT2020（5G）推进组发布的通信感知一体化研究报告系列.4表 3-1 存在检测业务指标总结.57表 3-2 定位业务指标总结.58表 3-3 测速业务指标总结.58表 3-4 成像业务指标总结.59表 3-5 识别业务指标总结.60表 3-6 监测业务指标总结.60表 4-1 6G 无线感知典型指标.62表 4-2 非无线感知指标.631IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第一章研究背景及发展现状1.1 感知技术的介绍感知是人类与物理世界交互不可或缺的重要组成部分。一方面，随着物联网技术、计算机技术、信息通信技术的发展，机器逐渐被赋予智能化的感知能力。基于雷达、传感器、摄像头、Wi-Fi、蓝牙、超声波等设备的感知技术目前已在工业、农业、娱乐、医疗、教育等领域发挥重要作用。这些感知技术在特定应用场景具有各自的优势，但也存在一定的不足。另一方面，随着移动通信技术的发展，无线系统会向更高频率（如毫米波、太赫兹等）演进，且有大量可用频谱，通信系统将具备与感知系统相似的能力，利用广泛覆盖的移动通信信号实现通信感知一体化，成为有效地节约成本，促进通信与感知的互利互惠有效途径。在未来 6G 时代，通信感知一体化技术将依托太赫兹、甚至可见光等新频段，以及空天地一体化、内生 AI 等新技术，赋予 6G 系统内生的感知能力。此外，以通信感知一体化技术为核心，且集成上述其他感知技术的多模态感知将极大的增强 6G 系统的感知能力，扩展 6G 感知的业务范围，提升 6G 感知的性能，助力不同领域感知技术发展。感知的分类方式有多种：1）从感知原理的角度来讲，可以分为非射频感知和射频感知两个维度1。射频感知：发送射频信号，然后通过接收和处理反射信号来了解环境，主要包括雷达感知、Wi-Fi 感知和蓝牙感知等。非射频感知：通过从周边（如相机）获取的信号、图片和视频等来了解环境，主要包括接触式传感器感知、光感知和声波感知。2）从感知方式的角度来讲，可以分为主动式/被动式与交互式/非交互式两个维度2。被动感知：感知者（网络侧或终端）通过获取目标对象发射的电磁波（如太赫兹波）或反射来自感知者和目标对象之外的电磁波进行感知，比如射电天文中国的无源成像类感知技术。主动感知：感知者（网络侧或终端）发送电磁波，经过目标对象反射后，感知者接收回波进行感知，比如发射探测信号的雷达类感知技术。其中接收反射波的节点不一定就是发送探测信号的节点，即感知方的多个节点之间可以通过某种形式的联合处理实现主动感知。交互感知：感知者（网络侧或终端）与目标对象（网络侧或终端）之间通过信息交互，对电磁波发送的主体、时间、频率、格式等内容进行约定（含实时通过握手交2IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group互方式约定，以及通过标准规范等方式的事先约定），感知者对接收到的电磁波进行感知，比如现有通信系统实现定位的方式可以认为是交互感知。非交互感知：感知者（网络侧或终端）与目标对象之间不进行信息交互。1.1.1 通信感知一体化技术在 6G 移动通信系统中，感知将不只是通信网络的优化或辅助工具，而是 6G 网络中的内生能力，被认为是实现 6G 网络内生智能的数据入口，与通信能力互助共生，并为 6G 开辟新的应用前景。通感一体化技术将利用无线信号实现对目标的检测、定位、成像、识别等感知功能，获取周围物理环境信息，挖掘通信能力，增强用户体验。通过内生的一体化频谱资源共享、硬件架构设计、空口设计、多点协作和信息的全方位交互，能在实现通信和感知能力的同时实现绿色节能，提升频谱效率，高精度感知和全网的性能提升。一方面，通信系统可以利用相同的频谱甚至复用硬件或信号处理模块完成不同类型的感知服务。另一方面，感知结果可用于辅助通信接入或管理，提高服务质量和通信效率。面向 2030 年的信息社会，通信感知一体化技术将成为 6G 系统中的基础性核心技术，为 6G 创造千万价值应用，实现万物感知、万物互联、万物智能的新时代。图 1-1 通信感知一体化范畴21.1.2 其他感知技术其他感知技术主要包括应用于中远距离感知的雷达、传感器、摄像头和声波/超声波等感知技术，以及应用于近距离感知的 Wi-Fi、蓝牙和 UWB 等感知技术。在中远距离感知技术中，雷达感知是通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。传感器感知是通过敏感元件及转换元件把特定的被测信号按一定规律转换成某种可用信号的实现数据采集。摄像头感知是利用是光谱感知技术实现感知成像，通过接收目标辐射和反射的可见光来获取目标相关信息。声波/超声波感知是利用声波/超声波对目标进行照射并接收其回波，依据不同材质目标对声波/超声波反射特性不同而对3IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group目标进行识别。在近距离感知技术，Wi-Fi 感知利用 Wi-Fi 信号传播过程中发生的反射、折射、散射等现象，通过分析在接收端的多径叠加信号，实现对 Wi-Fi 感知范围内目标信息以及环境信息的感知。蓝牙感知是通过在接收端获取的信号强度，估算发送端和接收端距离，实现对目标位置信息的感知。UWB 感知是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来实现感知，主要用于定位和成像业务。1.1.3 多模态感知随着传感器和计算机技术的发展，大量不同模态的感知信息经过数据提取、分类和信息融合，从而协作或辅助完成某一个业务需求。多模态感知是指通过多种感知制式以不同的方法或视角来进行信息的采集。广义上来讲，多模态感知不仅包含描述同一对象的多传感器感知，如无人机追踪时用到多个不同采样周期的雷达传感器进行观测定位；也包含文本、声音、图像、视频等不同模态信息的协同感知，如车联网场景的定位、监控等应用需要联合车载摄像头、车载雷达、无线感知等不同制式的感知信息共同完成3。多模态感知作为未来感知技术的重要演进方向，融合多种感知数据，主要涉及移动通信信号、雷达、传感器、摄像头、Wi-Fi、超声波、蓝牙、RFID 等。利用不同感知技术的特点和各自独特的优势，结合数据融合技术，可以使得检测、定位、识别、估计等性能更加准确、安全，从而提高整体系统的性能，满足不同应用场景的需求。相较于单一的感知技术，多模态感知技术有以下优势：1）识别精确度更高。多模态感知技术并非单一数据特征的简单叠加，而是通过设计高效的融合算法，实现无线信号、图像等数据特征的结合，可以实现信息互补，进一步提高识别的精确。2）应用范围更广。单一的感知技术往往存在一定的功能局限性，只适用于部分特定场景，而多模态感知能够较大程度上补齐单一感知技术存在的应用缺陷，扩大感知的应用场景。1.2 感知技术的研究现状和应用1.2.1 通信感知一体化技术早在通信感知一体化概念提出以前，蜂窝移动通信网络已经具备基础的感知定位能力。在 4G 时代，网络的定位技术主要包括 E-CID、DL-TDOA、UL-TDOA 等；在5G 时代，3GPP 从 R16 版本开始标准化基于 NR 的定位技术，引入了 E-CID、Multi-CellRTT、DL-TDOA、UL-TDOA、DL-AoD 和 UL-AoA 定位技术，标志着 3GPP 对 5G 的4IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group感知开始了初步的研究。但目前 5G 的感知主要用于对通信设备的定位，且定位业务只是感知业务中的一个分支，对于未来网络而言，实现对非通信设备的感知可以进一步拓宽网络的业务范围，将是未来网络的创新性变革之一，所以 3GPP 也开始了对通信感知一体化技术的研究，以实现网络内生感知能力的增强。通信感知一体化技术在 3GPP 尚处于研究的起步阶段。2022 年 2 月 3GPP 在 SA1工作组通过了首个通信感知一体化的研究项目“Feasibility Study on Integrated Sensingand Communication”，主要面向 5G-A 的通信感知一体化典型的应用场景和潜在的需求进行研究，侧重基于 NR 标准的通感融合感知，也包括其它非 3GPP 的感知(例如雷达、摄像等)4。该项目的研究工作已经完成，共梳理了不同应用场景下的目标检测和跟踪类业务、环境监测类业务和动作监测类业务等 32 个用例。通信感知一体化技术在 3GPP的研究工作将继续进行，潜在的研究方向包括 RAN 侧需求和应用场景、信道模型、网络功能增强等。虽然通信感知一体化技术尚未在 3GPP 完成标准化，已经有许多组织和机构同步开展了通信感知一体化技术的研究：1）IMT-2020（5G）推进组在 2021 年 7 月成立“通感任务组”，对 5G-A 通信感知一体化应用场景、网络架构、无线空口技术和仿真评估展等方面进行研究。在 2021年 12 月，IMT-2020（5G）推进组完成全球首个面向 5G-Advanced 通信感知一体化测试验证，为相关行业突破发展瓶颈带来了全新的可能。此外，IMT-2020（5G）推进组也发布了一系列通信感知一体化技术研究报告，如表 1-1 所示。表 1-1 IMT2020（5G）推进组发布的通信感知一体化研究报告系列时间时间事事件件2022 年 7 月发布5G-Advanced 通感融合场景需求研究报告 V1.02022 年 11 月发布5G-Advanced 通感融合网络架构研究报告2023 年 6 月发布5G-Advanced 通感融合仿真评估方法研究报告2023 年 9 月发布5G-Advanced 通感融合场景需求研究报告 V2.02）IMT-2030（6G）推进组无线技术组在 2021 年 4 月成立了“融合技术子组”，包括通感一体化任务组和 AI 任务组。2021 年 9 月，IMT-2030（6G）推进组发布了第一版通信感知一体化技术研究报告，对 6G 通信感知一体化进行了全方位的研究和阐述，主要的内容包括通感一体化的研究现状和发展趋势、通信感知一体化应用场景、通信感知一体化基础理研究和通信感知一体化关键技术等。IMT-2030（6G）在 2022年 11 月发布了第二版通信感知一体化技术研究报告，并同步开展了基于全频段的通信感知一体化测试。5IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group1.2.2 其他感知技术除了蜂窝移动通信网络中的感知技术外，其他感知技术和感知设备也在持续的发展，不断的进行更新和迭代，具备更加多样的感知功能和更加精确的感知性能。基于雷达感知基于雷达感知雷达经历了近百年的发展，现代雷达的应用场景已逐渐从军事领域向民用领域扩展，而雷达的功能也从早期简单的无线电探测和测距不断进行了丰富和增强，使得目标成像和目标识别成为了可能。目前雷达在民用领域广泛的应用于交通场景，如车载雷达中的毫米波/激光雷达具有短距分辨率高的特点，在辅助驾驶和无人驾驶方面已经有很多的商用案例，而在新兴的无人机市场中，雷达也可以用于对无人机的探测和无人机跟踪等业务。基于传感器感知基于传感器感知传感器大体上经历了三代发展，第一代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号；第二代是 1970 年代发展起来的固体型传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成；目前的第三代传感器整体上呈现出集成化和智能化的特点。集成化是指把多种传感器重组集成到同一个传感器里面，能够实现从对力、热、声、电、磁等单一维度物理量感知，扩展到向化学、生物信息的新型感知。例如：把很光、压力、温度等多种传感器集成在一起，新的指纹传感器就诞生了，目前被广泛应用在各类带有触摸屏的设备中。智能化是指传感器和微型计算机技术的结合，对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力。第三代智能传感器具备与移动蜂窝网络的结合能力，两者的结合能够实现互惠互助，将传感器推广到更多的应用领域，也能丰富蜂窝移动通信网络的感知能力。基于摄像头感知基于摄像头感知传统的摄像头通过获取对象或周围环境的视觉信息，广泛用于监控和录像等领域，但其工作过程中往往离不开人工操作和辅助。近年来随着感光材料和检测算法的发展，基于摄像头的感知技术自动化和智能化程度大大提升，可以提供更加准确、丰富的信息，增强用户体验。新一代摄像头感知技术具有实时性、高精度（高图像分辨率）、多维度（色彩、形状等）等特点，可以实现目标检测、物体/人脸/动作识别和跟踪等业务，在车联网、无人机、智能安防和智能家庭等领域应用非常广泛。此外，基于单目、立体、广角、RGB 深度等多种摄像头传感器的视觉同步定位与地图绘制（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）技术可以对自动驾驶车辆、无人机、家用机器人等智能体进行定位建图，目前在大规模导航定位、高精度地图构建，环境识别和理解等方向具有广泛应用。基于基于 Wi-Fi 感知感知6IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group基于 Wi-Fi 信号的感知技术的研究和应用领域涉及广泛，主要可概括为检测、识别、数量估计、位置轨迹四个方向。具体来说，检测可包括人体存在检测、跌倒检测、入侵检测、久坐检测、睡眠检测、吸烟检测等，识别主要涉及手语识别、手写字母识别、手势识别、活动识别、身份识别等，数量估计可包括呼吸速率估计、心率估计、人群计数等，位置估计主要包括定位和跟踪。这些应用涉及了人们日常生活中的各种粗粒度和细粒度的行为活动，可以广泛的应用于智能家居远程监控、医疗健康监护、安全监控、残疾人辅助沟通、虚拟现实、个性化推荐服务以及基于位置的服务等场景。基于 Wi-Fi 信号的感知目标对象从粗粒度向细粒度发展，感知效果从定性向定量发展，感知信号度量方式从粗粒度的接收的信号强度指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）过渡到细粒度的信道状态信息（Channel State Information,CSI），感知方法中的信号特征提取技术从传统的手动特征提取发展到自动的深度特征提取。IEEE 802.11bf工作组正在积极推进 Wi-Fi 感知的标准化工作。基于蓝牙感知基于蓝牙感知基于蓝牙的感知技术主要用于定位业务，包括接近解决方案和定位系统两类应用场景。最常用的蓝牙定位技术是基于蓝牙 4.0/5.0 的低功耗蓝牙技术，即蓝牙信标Beacon 定位，其具有低功耗、连接速度更快、传输速率高、信号传输稳定安全无干扰等特点，但定位精度比较低，大约在 1 米至 10 米左右。随着蓝牙 5.1 的到来，蓝牙收发机增强多天线阵列能力，信号的传输距离、传输速率、稳定性都有了可观的提升，同时引入了蓝牙寻向功能，即 AoA 和 AoD 定位，预期可实现厘米级的高精度定位。蓝牙也经常与 Wi-Fi 组合应用来实现室内定位小范围区域定位的增强。基于基于 UWB 感知感知基于 UWB 信号的感知技术的优点是待感知目标无需携带定位标签，在许多应用和研究领域得到了广泛关注。除了能够实现室内环境下的高精度定位外，基于 UWB信号的感知还可用于生命体征监测，无需在人体表面附着任何传感器即可实现呼吸和心跳信号的检测，该技术推动了几种潜在应用领域，例如震后搜救、人体目标识别以及人体目标身份辨识等。目前基于 UWB 感知的研究热点还涉及步态识别、手势识别、目标物体的检测识别等。1.2.3 多模态感知多模态的概念最早在计算机视觉领域提出并得到广泛应用，与信号处理和机器学习的多源信息融合技术密切相关5。多模态感知层面的研究在多个模态的细粒度上进行关联融合，从而提升网络的识别准确性和全面性。随着传感器数量的增加和技术成熟，多模态感知技术在不同场景下迅速发展，已经在人机交互、工业环境、机器人和车联网领域得到广泛应用。7IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group在智慧工业和生产领域中，多模态感知和协作应用具有广阔的前景。通过将来自不同传感器的多模态数据融合在一起，可以提高对复杂交互场景的应对能力，从而为人们提供更加智能和便利的服务。例如，智能机器人可以通过整合视觉、触觉等多种感知信息和无线控制网络来处理遮挡与噪声、运动相似性等场景，从而提升人机交互体验6。在交通领域，单一的传感器信息辅助的车联网不足以有效的处理复杂场景下的交通工具控制和交通信息管理。例如在自动驾驶场景中，暴雨、沙尘暴等极端恶劣天气下能见度极低，图像感知的信息反馈有限，此外在某些复杂的道路交通环境（如红绿灯的切换和车辆拥堵路段等）下，仅依靠声音传感器或激光雷达车辆检测器感知的信息难以实现准确有效的识别。因此，多模态感知信息融合和车联网的协作调度可以自动驾驶系统更加准确、高效地处理的环境信息，以适应各种不同类型的驾驶场景7。在医疗健康方面，由于生物特征的复杂性和实际应用的感知误差，单一生物特征感知存在信息准确性和覆盖全面性的问题8，因此迫切需要借助多模态、多制式感知信息的融合应用。比如疾病的监测治疗需要综合电子计算机断层扫描（ComputedTomography，CT）、核磁共振等多种图像感知网络判断病灶位置和病变程度，借助多种参数监护仪、心血管系统装置辅助移动互联医疗系统进行实时或远程的病情跟踪。在社会服务领域，多模态感知信息融合技术也具有日益增长的应用领域和需求，例如面容、声纹等生物传感技术和物联网、无线通信网络等网络技术广泛应用于身份识别、远程业务和风险防控等多个实践领域，在保障信息安全的同时优化用户体验。多模态感知为通感一体化提供诸多便利的同时也带来许多关键技术的挑战，未来针对多粒度、多模态感知信息进行先进融合方法的探索、深度强化学习等工具的协作和多源感知信息的协同利用将成为十分有潜力的发展方向，多模态感知信息的协同感知将为 6G 系统能力的广域拓展提供有效支撑。1.3 感知技术的发展趋势6G 系统将具备更高的工作频段、更大的带宽和更大的天线规模，为实现通信与感知的融合提供了技术基础。典型的 6G 感知解决方案如图 1-2 所示，该方案以通信感知一体化技术为核心，并协同其他感知技术，可能会逐渐取代传统的各系统（如5G NR、GNSS、无源目标感知系统等）独立运作的方案。而随着 6G 的进一步发展，包括超材料、可重构智能天线和人工智能技术的引入，驱动感知、通信量大业务的新型使能技术的持续演进，6G 感知的方案也将不断完善。8IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图 1-2 6G 感知解决方案概览在 IMT-2030（6G）推进组发布的第二版通信感知一体化技术研究报告中提到，在通信感知一体化的技术发展过程中，通信与感知将分阶段、分层次融合演进，其技术趋势主要包括“业务共存、能力互助、网络共惠”三个阶段，如图 1-3 所示2。首先，业务共存作为起始阶段，原先分立的通信系统与感知系统已经集成在同一物理平台中，通信业务与感知业务作为两种业务形态共同存在，技术方案重点关注干扰管理和资源分配等。然后，能力互助作为发展阶段，通信能力与感知能力互助配合，实现感知辅助通信或通信辅助感知，技术方案重点关注波形设计、收发处理算法等。最后，网络共惠作为成熟阶段，通信与感知将实现频谱资源、硬件设备、波形设计、信号处理、协议接口、组网协作等全方位、多层次的深度融合，通信网络与感知网络共惠双赢，技术方案重点关注多点感知、协作组网等。基于以上三个阶段的发展，最终构建 6G 的内生感知能力。图 1-3 通信感知一体化技术的发展趋势在通信感知一体化的技术发展初期阶段，通信与感知业务以消除干扰和单方面提升通信或感知系统性能为主要研究方向。因此，在通感一体化技术研究初期，主要从单一的系统为基础出发进行技术研究，逐步向一体化系统研究。1）以通信系统为基础的技术演进路线9IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group以通信为基础的技术路线要求从通信系统出发进行通感一体化设计，系统性能衡量指标以频谱效率、信道容量、SINR 以及误码性能等通信性能指标为主，在保证通信性能最大化的前提下支持感知功能。2）以感知系统为基础的技术演进路线以感知为基础的技术路线是从感知系统出发进行通感一体化设计，系统性能衡量指标以感知指标为主，重点考虑目标的参数估计精度、检测、识别概率等，研究重点是最小化对感知性能的影响的前提下引入通信功能。通信与感知两种功能在中后期发展阶段将实现能力互助，网络互惠，这就要求通信感知一体化研究还要考虑兼顾通信和感知的技术路线，即：网络架构，硬件架构，系统设计，波形设计等方面要同时考虑通信需求和感知需求。虽然感知在未来将作为一项单独的业务引入，但研究如何在通信利用感知获取的信息还是十分有价值的。感知至少可以使环境特征化，而随着任信道的确定性和可预测性不断提升，这可以便能媒介知识辅助通信。图 1-4 展示了感知辅助通信的几个示例，证明了通过感知获取的环境知识能够改善通信。示例 a 展示了如何利用环境知识来优化终端的媒介感知波束赋形；示例 b 展示了如何利用环境知识来解锁传播信道中所有潜在自由度（媒介感知信道秩提升）；示例 c 展示了媒介感知可以降低或抑制终端间干扰。于通信而言，感知不只是用来提升吞吐率、抑制干扰的，它还有更多价值等待挖掘。同时，感知子模块如何取代传统通信系统的功能也是个值得研究的课题。总体来说，通过感知获取的信息可以节省通信开销，也可以降低通信的时延。图 1-4 媒介知识辅助通信10IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第二章 6G感知的应用场景和需求2.1 交通领域2.1.1 应用场景一：车联网2.1.1.1 应用场景描述车联网 C-V2X 场景是交通领域的重要构成之一，通过车联网技术可实现车与云平台、车与车、车与路、车与人、车内等全方位网络连接，进而实现交通的智能化管理、交通信息服务的智能决策和车辆的智能化控制。当前的车联网技术主要包括 LTE-V2X和 NR-V2X，前者主要用于支持辅助驾驶以及部分低要求的自动驾驶应用，后者则用于面向自动驾驶的高级应用。随着第一版 NR-V2X 标准（3GPP R16）的冻结以及终端、路侧设备、通信网络等设备的逐步成熟，车联网产业正在加速发展，由于车联网场景中主要是以行驶中的汽车作为信息感知对象，感知能力的提高是车联网技术的重要方面之一，IMT2020（5G）推进组已经基于现有通信网络加入感知技术提出了基于 5G-A的车联网应用场景及相应指标要求9。由于 6G 通信感知一体化不再受限于现有通信网络架构和布局，通信与感知可进行更深层次的融合，未来车联网不仅能获得比现有车联网更优越的性能，同时大量的环境信息也将进一步辅助具体的车联网应用。综合考虑车联网场景下的应用需求，未来车联网场景中的典型用例包括：实时监控、高精地图构建等。实时监控实时监控车联网场景中，为了更大限度地保证驾驶的安全，需要对车辆行驶过程中的道路情况、车辆的行驶状况进行实时监控，其中，道路状况是指道路上的环境信息，包括道路上是否存在障碍物（行人、动物、自然物体如石头等）、障碍物数量、障碍物的位置/速度、道路空间的天气状态等，车辆的行驶状态包括车辆的速度、车辆的位置、车辆的行驶方向、车辆的大小/高度/形状、车辆数量等。在正常情况下，车联网可基于实时监控信息对车辆行驶进行指挥、规划或建议；在发生异常情况时，比如山体滑坡、人或动物闯入、车辆异常驾驶等，车联网能够及时感知，并将其传递给相关车辆修正驾驶行为或进行紧急避让。感知信息的获取可通过路边设备发送无线信号获取，也可以通过各路口或车站的监控摄像头拍摄的图像进行图像处理后获取，还可以通过车载激光雷达或其他传感器获取。考虑到摄像头感知会受限于光线、激光雷达感知会受限于雨雾天气、车载传感器存在遮挡盲区的问题，基于通信感知一体化的无线信号感知将是未来车联网进行实时监控的重要感知方式，这是因为新一代无线网络将具有更宽的频谱资源，借助于网络的高低频频谱资源，可以实现高分辨率成像，并具有透视、全天候的感知能力，而且基站具有更高的视角，能获得更大的感知范围、多角度感知、11IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group更高感知精度的优势。因此可以有效结合车载传感器，路边单元和基站侧的传感器，以及通信网络的无线感知能力，获得更加丰富的感知信息，感知信息汇聚在网络侧进行处理，实现基于多维感知信息的实时监控，并借助通信网络的通信连接能力，使得车联网用户获得更高的驾驶安全保证。特别地，实时监控可以用于自动驾驶场景进行障碍视野辅助。在传统车辆驾驶中，驾驶的动作都是通过人观察到的信息判断的结果。但是，由于人坐在车里，视野受限经常会受到路边障碍的影响，无法掌握较多的路面信息，做出合理的判断。随着自动驾驶等级越来越高，人参与驾驶活动越来越少，自动驾驶将不再主要依赖于人的观察。但是，单车雷达还是存在感知覆盖有盲区、瞬时感知误差大、遮挡影响大、感知距离短等缺陷，影响自动驾驶的安全。如图 2-1 所示，基于无线感知技术，利用通信感知融合基站对路口周边环境进行检测，定位并跟踪路口的车辆、人员等。同时，还可以第一时间将相关信息通知路口范围的车辆帮助车辆掌握更大的视野范围。此外，车辆之间也可以分享检测到的其他人员和车辆，并向其他车辆分享信息。通过多维度的感知信息，可以克服视觉障碍的影响，做出合理的驾驶决策。图 2-1 障碍视觉辅助示意图高精地图构建高精地图构建车联网场景中，借助于通信网络中终端、路侧设备（Road Side Unit，RSU）和基站，通过多节点协作感知，也可以对现有的地图进行补盲或者更新，其中，补盲指的是对有遮挡的区域内的地图信息进行补充，更新是指对发生变化后的区域内的地图信息进行更新。地图信息主要包含三类，分别是道路属性（车道数、施工状态等）、交通设备（交通信号灯、斑马线、停止线等等）、车道模型（车道线、曲率/坡度、中心线、车道属性变化等），还需要对周围可能变化的树木、障碍、周围建筑（施工、危险等）,完整的地图在基于初始地图（如现有基于 GPS 获得的地图）的基础上可通过补盲或更新获得完整区域内的全部地图信息。与实时监控业务类似，地图补盲及更新业务的感知信息也可通过车载传感器、路边单元和基站侧的传感器、以及通信网络的无线感知能力多者结合进行获取，但由于地图是一个范围更大的概念，因此还需通过多站协同12IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group来扩大感知范围、获得更精确的感知信息，从而构建精度更高的车联网地图。总的来说，该业务旨在为车联网用户提供全天候、更加精确的实时高分辨率地图，车联网用户能获得道路的实时情况，并且不受光线、遮挡等限制，辅助用户驾驶。图 2-2 目标车辆获取周围高精地图示意图利用 6G 的全频段（低频、毫米波、太赫兹、甚至可见光等）和 6G 系统的广域覆盖，为高精地图构建提供重要帮助。利用无处不在的基站，时刻对周围环境进行感知，并将多基站、多模态（无线感知、雷达、摄像头）的信息进行融合，在网络侧进行高精地图构建，并将构建的高精地图给车辆，用于车辆的自动驾驶。2.1.1.2 感知的 KPI1）车辆网数据采集的 KPI在实时监控业务中，为便于对车辆管理或引导，以及为增强车辆驾驶的安全性，该业务的感知精度相对较高，异常检查的检测成功率和虚警率要求相对较高，感知实时性较强；当监控到异常情况时，对感知数据传输的可靠性和时延也要求较高；由于每个实时监控业务针对的是一段道路中的道路状况和车辆行驶状况，因此该业务的通信/感知范围相对较小，并且对平台的计算能力要求较低，部分场景（如堵车）下存储能力要求高，整体存储能力要求中等。在地图补盲及更新业务中，为便于对地图进行实时补盲及更新，该业务对感知实时性要求相对不高；为了满足所构建地图的高精度性，对感知的精度和分辨率的要求较高；由于地图构建可以多站协同，因此感知范围较大；并且所获得的感知数据需高效、准确地传递到网络侧进行处理，对通信速率要求较高，对平台的计算能力和存储13IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group能力也提出较高要求。以下所列的指标要求基于 99%的置信水平，车联网场景下的业务都需要连片覆盖的组网环境，所以对感知距离没有特别的考虑。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率实时监控Outdoor0.02s50ms存在（有无）N/A99%1Hz95%1Hz200 ms园区重要管线设备故障的存在（有/无）N/A99%N/A20m1-10Hz100 ms生产设备运行状态和故障状态N/A99%N/A200m1-10Hz100 ms湿度、气体等浓度N/AN/A1Hz50 ms距离0.5-1m0.5-1mN/A速度0.5m/s0.2-0.5m/s车辆管理300m10Hz200 ms车牌的识别N/AN/A99%距离1-3m1-3mN/A速度1m/s1.5m/s人员管理1m60s 一次N/A识别N/AN/A99 0-1000mN/A1s距离水平 2m垂直 1-3mN/AN/A速度0.1-0.3m/sN/A2.2.1.3 对 6G 系统的需求综上分析可以看到，园区基础管理场景下，主要是对园区的环境进行实时感知，相应的对 6G 网络和终端能力需求如下：1）覆盖范围：园区管理中对覆盖的距离要求不一，最高要求 1000m 的感知范围2）网络带宽：网络带宽需要满足对应的感知分辨率和精度的要求。综合考虑下，应用需提供千 MHz 级带宽3）时延：感知时延要求在 50ms-1s 之间20IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group4）可靠性：检测概率在 95%-99%，虚警概率需2%，识别准确率要求在 99%5）移动性：主要是对静止物体、行人行为的感知；对车辆的定位与导航业务中，需要支持 30m/s 的移动速度物体的测量6）网络架构：具备数据在园区本地处理的能力2.2.2 应用场景二：车间内生产环节2.2.2.1 应用场景描述车间内生产环节是工业生产中的最重要的一环，主要包括厂内物流和智能制造等。厂内物流厂内物流厂内物流主要是指工厂内物料或零部件的搬运，以及产品的包装和存储，具体包括智能分拣、资产盘点、智能堆垛、自动导引小车（Automated Guided Vehicle，AGV）调度、AGV 搬运（智慧避障、自动驾驶覆盖）、产品包装和存储等操作。在智能分拣、资产盘点和智能堆垛中，需要对物料、零部件或者产品进行识别、计数，还可以利用电子标签对物品进行识别和标记。通过高精度定位技术为货物进行最近最优 AGV 匹配和调度，AGV 搬运过程中需要通过定位技术进行智慧避障、自动驾驶和最优路径计算，还可以通过定位技术对 AGV 的速度进行感知和控制。在产品包装和存储过程中，同样需要通过感知技术对产品进行识别、计数，对产品进行智能堆垛。智能制造智能制造智能制造是在未来智慧工厂中将自动化技术、感知定位技术与工业制造技术融合在一起的一种新型工业制造与产品装配解决方案。而感知定位技术包括有以 6G 感知定位为基础的无线高精度有源定位技术和无源定位技术。在智能制造场景中，具有三维移动能力的生产线机器人将成为未来智慧工厂中的主要劳动者。这些机器人装备有能够灵活移动并且能够完成各种预设动作的机械臂，而这些机械臂的移动和动作由无线信号进行控制，并且具有高精度三维定位能力。这些机器人和机械臂的实时位置和姿态可以通过 6G 有源定位或无源定位的方式进行感知，从而可以精准地移动到指定地点完成预设的各种精细的制造与装配工作。当采用有源定位方式时，在机器人本体以及它的机械臂上，都会装配有源定位专用器件，这些器件通过接收或发送定位参考信号，来实现机器人和机械臂的三维高精度定位，这些有源定位专用器件的小型化与低功耗化是实现智能制造的关键。当采用无源定位方式时，可以利用 RFID 等技术进行辅助，例如在机械臂或者操作台特定位置贴上 RFID 反射标识，通过雷达感知获得机械臂与操作目标的高精度的相对位置，从而控制机械臂进行智能生产制造活动。同时，也可以将有源和无源定位方式相结合，弥补无源定位作用范围相对较小的不足，发挥其实现简单、功耗低的优势。21IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2.2.2.2 感知的 KPI1）车间内生产环节数据采集的 KPI在厂内物流中，需要对 AGV 进行控制，感知其位置和轨迹。在智能制造中，根据 3GPP 研究结论，5G-A 垂直行业的系统需求分析中智能工厂相关的定位需求基本为分米级。随着室内定位技术的提升，更多精细化工作智能化的需求也会不断涌现，面向 6G 的智能制造场景的定位需求将会进一步提高，下表中给出了工业领域智能制造场景中高精度低功耗柔性模块化装配具体用例下的感知 KPI，要求电池寿命不少于 18 个月。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率厂内物流500m1-10Hz500ms距离水平0.5m垂直1-3m5-10cmN/A速度0.5m/sN/A智能制造N/AN/AN/A距离水平0.03m垂直0.3mN/AN/A角度0.10.12.2.2.3 对 6G 系统的需求综上分析可以看到，车间内核心生产环节场景下，主要是对 AGV 以及机器人/机械臂进行实时感知，当基站进行感知时，基站就要具备直接获得机器人或机器臂的位置的感知能力，同时基站需要具备通过空口将相关控制命令及时传递给机器人/机器臂的通信能力(这部分属于低时延高可靠的通信能力)；当机器人/机器臂作为终端进行感知时，就要自身具备感知能力，同时需要具备将所获得的感知信息通过空口及时上传到基站的通信能力(后者属于低时延高可靠的通信能力)。对 6G 网络和终端能力需求总结如下：1）覆盖范围：生产环节主要在厂房内，厂内物流满足单个感知节点覆盖距离 500m2）系统带宽：网络带宽需要满足对应的感知分辨率和精度的要求。综合考虑下，应用需提供千 MHz 级带宽3）时延：厂内物流中对 AGV 位置的感知时延需小于 500ms4）移动性：AGV 移动速度通常不超过 10m/s5）网络结构：园区具备本地低时延处理能力22IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group6）终端需求：需具备通信能力，以及本地感知数据、图像处理能力2.2.3 应用场景三：产品质检2.2.3.1应用场景描述对产品的质量检测是通信感知一体化技术在工业领域中最重要和最典型的应用场景之一。太赫兹波光子能量低，在穿透物质时不易发生电离辐射，可用于无损检测，针对复合材料、高分子材料的表面与内部缺陷进行检测。太赫兹成像技术分辨率高，能够检测内部微小缺陷，成像速度快，且不会对人体造成辐射，在工业领域用于无损质量检测。利用基于太赫兹的高分辨率成像技术采集产品信息，然后通过 6G 网络传输至部署在 MEC 上的专家系统，专家系统基于人工智能算法模型进行实时分析，对比系统中的规则或模型要求，判断物料或产品是否合格，实现缺陷实时检测与自动报警，并有效记录瑕疵信息，为质量溯源提供数据基础；同时可进一步将数据聚合，上传到企业质量检测系统，根据周期数据流完成模型迭代，通过网络实现模型的多生产线共享。2.2.3.2感知的 KPI产品质检场景下的感知 KPI13如下。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率产品质检N/AN/AN/A成像1mm1mm99.9%N/A2.2.3.3对 6G 系统的需求在产品质检场景下，主要是对零部件或者产品的缺陷进行感知，需要 6G 系统具备成像的功能，对 6G 网络和终端能力具体的需求如下：1）系统带宽：如果图像感知由通感成像实现，则对系统带宽的需求在千 MHz 级以上；如果图像感知的数据由摄像头等采集，则对系统带宽的需求在百 MHz 级2）可靠性：检测概率需达到 99.9%3）移动性：移动性较低，3m/s 满足绝大多数场景4）网络结构：园区具备本地低时延处理能力以及数据本地处理的能力23IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2.3 农业领域2.3.1 应用场景一：智慧大棚2.3.1.1 应用场景描述智慧大棚场景是农业领域重要的构成部分之一。我国传统大棚所面临的关键问题是生产效率低、生产质量差、生产收益低。传统大棚农作物的种植、浇水、施肥和打药全凭经验，无疑不利于农业生产现代化进程。而解决这些问题只能依靠科技创新，即通过科技创新，改变生产环节的科技生产手段和程度，提高生产效率，提高产量，提高大棚整体收益。通过搭建农作物追溯管理信息平台，对各类农作物种苗来源、等级、培育场地和具体实施人员等进行有效、可识别的实时数据存储和管理；通过感知技术，可以实现农作物状态信息、大棚环境信息、人员和设备信息的采集，并控制智能机器人精准采摘大棚农作物；基于所采集的信息，通过农业大数据强大的分析处理能力、数据挖掘能力和辅助决策能力，实现对大棚内农作物的生长过程全程监控和数字化管理。在现阶段，智慧大棚设计方案依托 4G 或 5G 技术，结合传统农业传感器感知大棚农作物生长状态。这些方案虽然可满足大部分大棚生产场景的需求，但是严重依赖农业传感器，但异厂家生产的农业传感器在分辨率、精度、性能、功耗和稳定性方面差别很大，不同厂家生产的农业传感器很难互相兼容。未来 6G 将在 5G 的基础上，由万物互联向万物智联跃迁，6G 通信感知一体化技术给智慧大棚带来了新的技术解决方案，如通过太赫兹技术感知温湿度、图像和位置信息，可取代部分农业传感器。潜在的 6G 智慧大棚方案需涵盖数据采集、6G 网络和管理控制平台等多个子系统。系统功能包括：采集大棚监测数据；大棚生产现场视频、生产过程监控；生产过程中使用大数据分析功能；智能调度系统能实现智能灌溉、智能调节空气二氧化碳浓度和光照等。24IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图 2-6 智慧大棚实现示意图2.3.1.2 感知的 KPI1）智慧大棚数据采集的 KPI智慧大棚所需要采集的数据种类较多，主要由特定的传感器进行采集，通信感知一体化技术可实现部分数据的采集，如位置、农作物个体大小等。数据类型功能感知距离感知频率感知时延精度分辨率环境土壤含水量1-20m每半小时 200 ms0.1g0.1土壤养分1-20m每半小时 200 ms0.1g0.1土壤酸碱度1-20m每半小时 200 ms0.1PH0.1光照1-20m每半小时 200 ms1lux1二氧化碳浓度1-20m每半小时 200 ms0.1ppm0.1气象感知光照度和紫外线等1000m每半小时 200 ms-位置1、感知大棚内人员、智能机器人和农机设备位置2、感知大棚内工作设备之间的安全距离100m实时50 ms0.1m0.1m农作物个体大小感知农作物个体大小、成熟度等1-5m每一天200ms1cm1cm农作物密度感知农作物生长密度1-10m每一天200ms10cm10cm2）智慧大棚数据传输的 KPI通信类型功能通信链路速率传输时延可靠性陆地通讯大棚内数据通讯终端-基站10Gbps200ms99%IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group视频监控大棚内视频监控终端-基站500Mbps*16 路20ms99%传感器采集数据上报传感器-基站100Mbps200ms99%智能机器人控制智能机器人正常工作机器人-基站500Mbps10ms99%2.3.1.3 对 6G 系统的需求根据感知 KPI 的要求，可以得到智慧大棚场景对 6G 系统的具体需求主要集中在终端侧，由于大部分数据的采集需要借助特定的传感器，所以需要关注传感器和终端的集成，对 6G 终端的需求包括：1）辅助终端供能方式:微型电池和太阳能2）终端形态：标签或农业传感器3）终端体积：较小，一至几厘米4）终端材质：耐腐蚀、防水、胶合材料5）终端瞬时功耗：低功耗需求，约为数十微瓦至百微瓦量级6）终端电源需求：无源/半有源，终端需较少涉及更换电池、充电等相关维护问题7）终端成本：几十块到上百元区间通信感知一体化技术可以对位置、农作物个体大小和农作物密度等进行感知，但要实现对农作物个体大小的感知需要非常高的分辨率和精度，大棚中的农作物密度较大需要感知的数量较多，初步来看通过通信感知一体化技术比较难实现，所以智慧大棚场景下通信感知一体化技术主要用于对大棚内人员、机器人和设备等的位置进行探测。对 6G 网络的需求包括：1）覆盖范围：智慧大棚覆盖范围较大，一般面积在 2000-5000 平方米，单个感知节点覆盖距离要求为大于 100m2）网络带宽：系统带宽需要同时满足通信和感知的需求，此场景下带宽的需求受限于感知。综合考虑业务的感知分辨率和精度的要求，需提供千 MHz 级带宽。例如，对于 0.1m 的感知距离分辨率，要满足约 1500M 带宽需求；对于 0.1m 的感知距离精度，在 10dB 信噪比条件下，需满足约 300M 带宽需求3）时延：对于感知时延的要求为 50ms-200ms，数据传输时延的要求为 10ms-200ms4）可靠性：对于数据传输的可靠性要求为 99%5）接入方式：终端设备可以直接接入 6G 网络，也可以先接入其他中继终端再接26IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group入网络6）多模态感知：6G 系统需具备同时处理通信感知一体化感知数据和其他感知数据处理和融合的能力2.3.2 应用场景二：智慧放牧2.3.2.1 应用场景描述放牧是家畜饲养方式之一，是使人工管护下的草食动物在水草茂盛处采食并将其转化成畜产品的一种饲养方式。放牧环境一般为草原自然环境或乡村自然环境，在草原自然环境中，需要对牧群进行定位跟踪，以防止牲畜走丢或跨过管辖范围；需要对牲畜进行个体识别，掌握其生长发育情况；需对放牧环境数据收集，掌握各牧区牧草的情况，合理规划在不同区域放牧的天数，避免频繁在同一区域放牧。在乡村自然环境中，需要避免将牲畜放养到有农作物的地方；需避免到公路上放养，尤其是高速公路；需防风雨袭击，夏季雷阵雨较多,牧群一旦遭到雷阵雨袭击很容易伤体掉膘；雷雨季节需防止在陡坡放牧,以防牧群受惊摔伤。4G 和 5G 时代的放牧系统，牲畜位置、个体标识和所处环境数据需通过放牧项圈传感器获得，存在项圈易损坏、难维护和 4G/5G 网络在偏远地区无信号覆盖等问题。6G 系统将构建空天地一体化网络，可以解决移动通信覆盖盲点，同时通信感知一体化技术可以部分替代传统传感器进行采集数据，有效的降低放牧成本，有利于智慧放牧的推广。6G 智慧放牧实现方案由感知系统和放牧管理两大部分组成，其中感知系统需要采集的数据包括牲畜位置、个体标识、生物状态、温度、湿度、牧草质量、电子围栏、危险感知、入侵感知等，个体标识需与其他 6G 技术相结合，例如无源物联网。图 2-7 智慧放牧实现示意图2.3.2.2 感知的 KPI1）智慧放牧数据采集的 KPI27IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group数据类型功能感知频率感知精度感知时延感知距离位置感知家畜所在位置每半小时1m1s1000m个体标识家畜个体识别感知实时个体标识准确率99.9%1s1000m生物状态感知家畜生长变化情况每天体积误差1%1s1000m牧草质量感知牧草质量、消耗情况每天N/A1s1000m温、湿度感知牧区的温度小时0.195%0-100m 20 ms高度确保货物高度，防止皮带上物流堵塞30mm0.0025mm0.1-6m 3 ms体积货物检测，防止体积过大卡住闸口10mm 1mm1-3m 2 ms位置保障货物安全距离0.2mm 0.05mm0-150mm10ms特殊需求：均需满足测量物品在 6m/s 移动速度下的测量精度2）货物输送数据传输的 KPI通信类型速率传输时延可靠性存在（有无）2.3Mbps2ms有线(IO-links)31IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group高度2.3Mbps2ms有线(IO-links)体积10 Mbps200ms有线(Modbus TCP)位置10 Mbps5ms有线(Profinet)2.4.1.3 对 6G 系统的需求在货物输送场景下，传感器为固定感知，且数据量较小，但对于信息及时性要求极高，一旦异常信息未能及时传达至 PLC 或中控，则会引起输送口拥堵从而导致整条传送带停工整理。所以，此应用场景对于 6G 系统的要求主要集中在确定性通信和传输时延上。整体的传输时延要求小于等于 2ms，可靠性按有线连接要求需达到 99.99%以上。2.4.2 应用场景二：货物分拣2.4.2.1 应用场景描述分拣系统主要应用于货物输送过程中的中转节点，在各个节点对货物进行分类并分拣到对应的输送设备中。在此过程中需要精确识别货物与分拣设备的距离、货物是否放置妥当（放置判断、掉落判断）、货物的体积、货物的重量、以及本身的物流信息。分拣过程主要由各类分拣设备提供，其分拣方式多种多样，但其分拣速度基本在25003500 件/小时之间，因此分拣设备对于货物感知的精度及反应速度要求较高，任何细微的差错都可能导致分拣设备的损坏或货物的破损。同时，分拣过程中的快速反应也体现在数据采集的时延，以及传感器与分拣设备间的通讯时延上，均保持在毫秒级别。当前的感知方案以压力传感器及图像传感器为主，压力传感器负责确认货物的存在有无及重量，图像传感器负责测距及扫码，如有需要分拣线上还会部署 RFID 读写器以进行货物的 RFID 标签识别。而货物的重量、条码和 ID 等无法通过 6G 通信感知一体化方案采集，且此场景下距离测量需要的精度非常高，综合来看此场景可能很难采用 6G 通信感知一体化方案替代。2.4.2.2 感知的 KPI1）货物分拣数据采集的 KPI141516数据类型功能分辨率精度感知距离感知时延存在（有无）监测分拣装置是否准确的讲货物放置正确位置可辨认厚度 17mm 以上不透明物体检测概率95%0m-100m 20 ms32IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group距离保障货物安全距离，为分拣设备提供参考0.1mm 2 mm0.1-100m 1ms（测量全白表面 物 体 时 20ms）体积帮助快递公司进行测量计费1mm 1mm1-3m 2 ms重量帮助快递公司进行测量计费5g1gN/A 2 ms物流信息(RFID)对分拣线上货物芯片识别，实现精准分拣-75 dBm支持 200 以上个标签同时读写，识别率 99.998%0-15m 3ms物流信息（条码/二维码)对分拣线上货物条码识别，实现精准分拣距离 10cm 时 0.1mm距离 4m 时 2mm检测概率 99%0-4m15ms2）货物分拣数据传输的 KPI通信类型速率时延可靠性存在（有无）2.3Mbps2ms有线(IO-links)距离20Kbps1ms有线(RS232)体积10Mbps200ms有线(Modbus TCP)重量20Kbps1ms有线(RS232)物流信息40Kbps30ms99.99%2.4.2.3 对 6G 系统的需求在货物输送场景下，传感器为固定感知，且数据量较小，但对于信息及时性要求极高，一旦异常信息未能及时传达至 PLC 或中控，则会引起输送口拥堵从而导致整条传送带停工整理。所以，此应用场景和货物输送场景相似，对于 6G 系统的要求主要集中在确定性通信和传输时延上。整体的传输时延要求小于等于 2ms，可靠性按有线连接要求需达到 99.99%以上。此外，由于需要在狭窄的分拣通道部署或与分拣设备绑定，因此 6G 终端体积需要保持较小体积，且作为无线设备其功耗需要保持较低水平。33IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2.4.3 应用场景三：货物搬运2.4.3.1 应用场景描述货物搬运是指货物在工厂或仓库内部移动,以及货物在仓库生产设施之间或仓库与运输车辆之间的转移。在物流过程中，装卸与移动不断交替进行，其出现频率高于其他各项物流活动，是决定物流速度的关键。此外，装卸、运输时，货物经常与环境及载具进行接触，是物流运输中造成货物损坏、散失、损耗的主要环节。因此。货物搬运环节对载具的稳定性、导航精度、装卸精度、避障能力要求就高，导致其相关感知精度要求也高于其他环节。当前在物流领域中，AGV 已逐步取代传统人工搬运，成为物流搬运系统中的主要运输方式，AGV 在运输过程中需要实时感知自身与周围环境物体的距离、角度，自身与地面导轨的磁感，以及自身的速度、角度，以保证运输过程中的精准避障及导航。采用 6G 通信感知一体化方案的毫米波雷达有望作为现有激光雷达、超声波雷达以及地磁的替代，但目前来看毫米波的感知精度性能只能满足一般的性能要求，可以满足在快递、工业、冷链等精度要求较低场景。但在高价值货运场景下，对距离的分辨率及精度要求一般达到了 0.2mm 级别，此类场景目前很难通过通信感知一体化方案实现。2.4.3.2 感知的 KPI1）货物搬运数据采集的 KPI数据类型功能分辨率精度感知距离感知时延距离监测 AGV 前方障碍物，帮助 AGV及时减速或停止；对接输送带，承取货物5-10cm5-20mm0-15m 1ms角度监测 AGV 前方障碍物，帮助 AGV及时转向0.5 0.051-15m 1ms磁感监测地面磁导带或磁钉，辅助导航1mm(感应磁场强度2mT)0.5mm0-150mm 0.1msAGV 速度监测 AGV 速度，防止超速2g 1mgN/A 0.5msAGV 角度根据自身角度及前方障碍角度进行转向0.01 0.005N/A 0.5msAGV 位置/AGV 机械臂位置监测自身坐标，以及辅助搭载机械臂对货物的识别1.5mm 0.001mmN/A 25ms34IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2）货物搬运数据传输的 KPI1718通信类型速率时延切换时延可靠性距离16Mbps200ms最优时延建议20ms200ms最优时延建议20ms99.99%角度磁感AGV 速度AGV 角度AGV 位置2.4.3.3 对 6G 系统的需求在货物搬运场景下，6G 毫米波有望作为 AGV 雷达为 AGV 提供导航，同时将 AGV位置及状态信息上传平台。因此，6G 网络需要考虑时域双工等方案，使通信和雷达功能独立运行，以尽量减少相互干扰。AGV 本身状态及预设路径大部分情况下不会轻易改变，因此从 AGV 到平台的信息上报对于传输时延要求较低，少于 20ms 即可。但随着厂区范围不断扩大，6G 网络需在此场景下支持不同区域间的网络稳定连续地切换，业务面与控制面的切换总时延不高于 200ms。由于需要与 AGV 绑定，因此车载 6G 终端体积需要保持较小体积，且作为无线设备其功耗需要保持较低水平。2.4.4 应用场景四：货物堆垛2.4.4.1 应用场景描述货物堆垛是 AGV 运送物品到暂存点位或立体仓库后的环节，主要是利用堆垛机在立体仓库的巷道间穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格或将货格中的货物取出运送到巷道口。在堆垛过程中，如距离判断失误，可能会导致重心失衡、货物散落或货柜倾倒。同时，货物摆放时还需注意垛距、墙距、顶距、柱距和灯距，以避免贴墙、挨柱、碰顶、近灯导致碰撞、挤压产生的货物破损或高温产生明火，因此距离感知是货物堆垛环节中最重要的感知参数。2.4.4.2 感知的 KPI1）货物堆垛数据采集的 KPI1516数据类型功能分辨率精度感知距离感知时延35IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group存在（有无）堆垛上货监视、货架占用情况监视、货物凸出监视可辨认厚度 17mm 以上不透明物体检测概率95Pm 20 ms距离保障堆垛机与货柜的安全距离0.1mm2mm300m 8ms区域扫描巷道货物掉落监测角分辨率 0.1距离分辨率 1mm0.0010.01mm360 度扫描60m 5ms物流信息（RFID）堆垛机自寻轨道辅助、空间定位、抓取识别-75 dBm支持 200 以上个标签同时读写，识别率 99.998!0mm 3ms2）货物堆垛数据传输的 KPI通信类型速率时延可靠性存在（有无）2.3Mbps2ms有线(IO-links)距离20Kbps200ms有线(Modbus TCP)区域扫描10Mbps1ms有线(RS232)物流信息（RFID）40Kbps30ms99.99%2.4.4.3 对 6G 系统的需求6G 通信感知一体化技术有望代替传统激光雷达以实现区域障碍物感知，此场景下对传输时延要求较高，其时延需要保持 200ms 以下，防止堆垛机因信息不及时导致碰撞。2.4.5 应用场景五：仓储管理2.4.5.1 应用场景描述仓储管理主要面向仓储货物的监控与管理，一是对对易变质、易受损的货物进行温湿度监控，保证货物质量在出库时维持原样；二是对仓储安全进行监控，对仓库内火情或可疑人员入侵及时探知并报警；三是通过 RFID 标签为堆垛机提供识别信息，方便抓取出库。2.4.5.2 感知的 KPI1）仓储管理数据采集的 KPI1517数据类型功能分辨率精度感知距离感知时延36IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group温度保障冷藏类货物质量，防止变质0.1C0.2C5m 1s湿度保障货物干爽清洁，防止受潮1%RH2%RH5m 1s烟雾/火焰保障仓库消防安全、避免火灾1.060.26%FT（烟雾浓度）30m 20ms入侵监测（存在探测）探测异常入侵人员，保障货物安全N/A0.5-2m6m 5s物流信息（RFID）堆垛机自寻轨道辅助、空间定位、抓取识别-75 dBm支持 200 以上个标签同时读写，识别率 99.998!0mm 3ms2）仓储管理数据传输的 KPI通信类型速率时延可靠性温度250Kbps10s99.99%湿度烟雾/火焰入侵监测（存在探测）物流信息40Kbps30ms99.99%2.4.5.3 对 6G 系统的需求仓储管理场景下传感信息多为周期性上报，时延要求较低，所以 6G 系统可利用冗余重传机制以满足高可靠性传输需求。此外，仓储环境属于长期无人场景，因此 6G 终端需要具备一定的防尘、防水、防霉能力，以保障在长期无人的情况下，终端依旧可以正常运作。2.5 医疗和健康领域2.5.1 应用场景一：生命体征监测2.5.1.1 应用场景描述呼吸和心跳等生命体征与人体身体健康状况息息相关，这些信号提供了医学问题的重要线索，例如睡眠障碍或异常，呼吸急促或呼吸不畅等症状都反映了身体的非健康状况，常见的感冒、流感、肺部病毒感染等疾病，也会引发咳嗽、鼻塞等呼吸问题，由于上呼吸道堵塞引起的呼吸暂停症状更是会威胁到患者的生命健康。心率变化往往由活动引起，在睡眠或休息时，节奏较慢，但心率往往会随着身体活动、情绪反应、37IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group压力或焦虑等因素而加快，心率超出正常范围可能表明存在诸如心动过缓（心率过低时）或心动过速（心率过高时）等疾病。对呼吸和心跳等生命体征进行监测对于医疗保健以及日常生活等领域具有重要意义。在临床医学上，现有医疗设备都是通过有线连接技术获取高精度的呼吸信号，接触式检测在医院病床监护场景下被广泛使用，但在居家生活中对日常睡眠进行长期不间断的检测则不适用，一方面影响被测试者的睡眠舒适度，不便于人体自由活动，且购买专门的设备以及维护等增加了额外的成本开销；另一方面佩戴的检测设备对于部分患者可能产生皮肤刺激，例如婴儿或有皮肤烧伤的病人等。常见的非接触式呼吸检测技术例如：1）谐振电路调频法对于电流过于敏感，电路中本身存在的电路噪音会产生干扰，检测准确度存在问题；2）涡流检测方法则会带来一定的副作用；3）红外热成像检测法会因为周围环境的温度导致一定程度的误差；4）机器视觉检测方法通过摄像头收集人体的视频信息间接获取呼吸信息，但是该方法受到光照条件的影响，并且不能有遮挡，应用场景进一步受到了限制。常用的心率监测技术例如光电法、心电信号法等，通常也需要专门的测量仪器或穿戴式设备。相比较之下，利用无线信号检测能够克服以上不足，通过对接收到的无线信号的分析获取信道状态信息，进而能够得到呼吸以及心跳的特征信息，且由于无线信号在绝大部分场景中广泛存在，该方式具有无接触、低成本的优点。2.5.1.2 感知的 KPI利用无线感知技术进行生命体征监测主要是对胸腔起伏运动带来的信号反射路径变化特征进行检测，主要反映在信道的多普勒特征上，对于实时监测应用，考虑到人体典型呼吸频率范围（0.10.5Hz）以及心率范围（0.82Hz），保证 110s 的感知数据刷新时间间隔可以满足异常呼吸检测需求。另外，由于生命体征监测主要针对室内场景，且一般为病房、卧室或驾驶室，因此对感知覆盖的要求较低。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率生命体征监测10m0.1-1Hz（间隔 1-10s）1s多普勒0.05Hz10m0.01-0.1Hz100-300ms存在（有无）和识别N/A99%距离0.2m0.3-0.5mN/A角度11-2速度0.1m/s0.2-0.5m/s2.5.2.3 对 6G 系统的需求根据感知 KPI 的要求，可以得到疾病监测与诊断场景对 6G 网络和终端能力的具体需求包括：1）覆盖范围：疾病监测主要用于室内环境，无论患者处于室内的何种位置，需提供尽可能无死角的覆盖能力。单个感知节点覆盖距离需达到 10m 以上2）系统带宽：系统带宽需要同时满足通信和感知的需求，此场景下以感知的需求为主。综合考虑业务的感知分辨率和精度的要求，需提供百 MHz 级带宽。例如，对于 0.3m 的感知距离分辨率，要满足约 500M 带宽需求；对于 0.2m 的感知距离精度，在 10dB 信噪比条件下，需满足约 170M 带宽需求3）时延：疾病监测过程中，若患者疾病发作将威胁生命安全，需立即通知家属并报警，对于感知时延的要求较高，整体时延控制在 100ms-300ms4）可靠性：疾病监测涉及患者生命安全，对于网络的可靠性要求较高，首先要能够精准检测出患者出现疾病发作，检测概率需达到 99%；其次，要能够判断疾病发作40IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group的类型，后续将有医生再次进行诊断，所以识别准确率要求不高，识别准确率需达到90%5）移动性：疾病监测场景中，患者移动速度较慢，通常不超过 3m/s，网络可以灵活配置资源来支持不同移动速度的检测6）安全性：用户疾病数据属于非常隐私的数据，需要 6G 网络提供极高的数据安全保障，需支持终端接入授权和信息加密7）连接密度：居家环境的疾病监测场景通常小于 4 人，医院、养老院等疾病监测场景通常小于 10 人8）终端功能：终端需具备感知数据采集、感知需求处理、感知结果计算、感知信息传输等能力2.5.3 应用场景三：疾病康复训练2.5.3.1 应用场景描述帕金森病是全球第二大神经退行性疾病，尤其在老年人群中发病率较高。患者主要表现为静止性震颤、肌肉强直、动作迟缓、动作减少、姿势平衡障碍等运动症状，以及睡眠障碍、嗅觉障碍、自主神经功能障碍、认知障碍等非运动症状。这些症状导致患者行动迟缓，降低了生活参与度，严重影响了生活质量，给患者身心带来极大痛苦。目前，药物治疗和康复训练是主要的治疗方法。康复训练可以激活大脑的可塑性机制，促进神经康复，有效缓解运动障碍症状。然而，帕金森病康复训练需求巨大，但我国专业康复医疗中心数量不足，专业康复人才短缺，难以满足不断增加的康复治疗需求，也难以保障患者获得专业的康复训练指导。智能机器人辅助康复技术相比传统的人工辅助康复训练具有灵活、量化、适度、可重复的优势，可能成为解决上述问题的有效方案。然而，这种方案也存在成本高、涉及患者隐私和需要大量可穿戴设备的使用等弊端。针对现有临床康复方法的弊端，我们提出基于 6G 无线感知信号的无接触康复训练方法。该方法可以作为独立的或者辅助的帕金森疾病康复方法，并可以与常规的临床方法相结合使用。具体来说，患者根据系统软件示范的动作进行躯体运动功能康复训练，包括关节活动范围训练、肌力训练、姿势训练、平衡训练、步态训练、转移训练、手功能活动训练等。在患者进行康复训练时，无线信号会产生干扰。通过分析接收信号，我们可以判断患者重复的训练动作是否标准，挖掘出患者可能存在的问题，并提供改进方向。除了特定康复训练，系统还可以分析患者的日常行为，全天候监测患者的运动功能恢复情况，并据此制定个性化的康复训练计划，帮助患者更快、更高效地恢复到疾病前的运动水平。医生可以根据患者的恢复情况调整药物治疗方案，以41IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group加速患者的康复过程。2.5.3.2 感知的 KPI1）疾病康复训练数据采集的 KPI在帕金森疾病的康复训练过程中，需要对患者的行为活动进行感知。具体地，康复训练功能主要在室内进行，参考常规室内面积，要求感知覆盖距离大于 10m。由于康复训练过程中，系统会给出训练动作示范样例，根据患者的模仿情况给与相应的判断与反馈，一般情况下患者需要在 5-10s 内完成一个动作，所以对感知时延的要求不高。在对患者的康复训练进行监测的过程中，首先需要进行粗感知，感知患者的位置和移动速度。然后进行细感知，识别康复训练肢体活动的细节。因此，需要监测系统具有测距、测角、测速功能。进一步的，在获取患者活动信息后，对患者模仿情况进行分析，判断患者模仿是否准确，给出康复训练评分。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率疾病康复训练10m0.01-0.1Hz500ms存在（有无）和识别N/A99%距离0.2m0.3-0.5mN/A角度11-2速度0.1m/s0.2-0.5m/s2.5.3.3 对 6G 系统的需求根据感知 KPI 的要求，可以得到疾病康复训练场景对 6G 网络和终端能力的具体需求包括：1）覆盖范围：疾病康复主要室内环境或室外环境中进行，无论患者处于何种位置，需 6G 网络提供尽可能无死角的覆盖能力，单个节点覆盖距离大于 10m2）系统带宽：系统带宽需要同时满足通信和感知的需求，此场景下以感知的需求为主。综合考虑业务的感知分辨率和精度的要求，需提供百 MHz 级带宽。例如，对于 0.3m 的感知距离分辨率，要满足 500M 带宽需求；对于 0.2m 感知距离精度，以 10dB信噪比为例，需要满足约 170M 带宽需求3）时延：康复训练过程中，感知的整体时延控制在 500ms 以内4）可靠性：要求当患者有动作产生时检测概率达到 95%以上，康复动作识别的准确率达到 99%5）移动性：康复训练场景中，感知目标移动速度较慢，通常不超过 3m/s，需要网络资源灵活配置来支持不同目标移动速度检测42IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group6）网络安全：支持终端接入授权，支持加密；用户疾病数据属于非常隐私的数据，需要 6G 网络提供极高的数据安全保障7）连接密度：居家环境的康复训练场景通常小于 4 人，医院、养老院等康复训练场景通常小于 10 人8）终端功能：终端需具备感知数据采集、感知需求处理、感知结果计算、感知信息传输等能力2.6 娱乐领域2.6.1 应用场景一：智能交互娱乐2.6.1.1 应用场景描述人的动作会对无线信号产生不同的扰动，通过分析无线信号扰动结合机器学习，可以识别目标不同行为动作。未来 6G 通信感知一体化系统根据工作频段和带宽的不同可以对不同大小粒度的动作进行识别，实现更加方便和智能的人机智能交互娱乐，从而更好支持交互式游戏娱乐。当通信感知一体化系统工作在较高频段时(例如 60GHz 及以上频段)，可以实现对目标细微动作的识别，例如手指的移动和手势。现在较为成熟的手势识别技术都是基于图像的,它们有着一些限制与缺点。传统基于图像的手势识别技术的识别率受到光线条件的限制。相比之下，通信感知一体化系统更具优势：一方面不受光线限制，即使在黑暗条件下也能进行识别，没有隐私泄露的隐患；另一方面可以使用既有的毫米波或太赫兹通信设备进行识别，不需要额外部署如摄像机或雷达等设备。基于通信感知一体化技术的手势识别，可广泛应用在可穿戴设备和终端设备上，实现更便捷和高效的人机智能交互。例如，可以通过手势识别控制智能设备，替代触摸屏；游戏的操作控制不再局限于键盘、鼠标或面板等传统设备，而是通过肢体或者手势动作能完成游戏娱乐操作，带来更加沉浸的游戏体验感和更加丰富的游戏操作感。2.6.1.2 感知的 KPI1）智能交互娱乐数据采集的 KPI智能交互娱乐涉及到 XR 娱乐中人物动作的生成，如果想让人们在进行游戏体验时不产生眩晕感，沉浸式 XR 的端到端时延必须低于 MTP 要求，即小于 20ms19。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率智能交10mN/A20ms识别N/AN/A99CIMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group互娱乐距离1cm0.2-2mN/A角度13速度0.1m/s0.1m/s2.6.1.3 对 6G 系统的需求从感知 KPI 的需求可以看出，智能交互娱乐场景对于 6G 系统最主要的要求是感知时延，感知时延要求小于 20ms 甚至更低，才能保证娱乐交互流畅。此外，手势识别和姿态识别需要一定算力的支持，而且较多识别算法由 AI 完成，所以 6G 系统需要内生算力和内生 AI。此场景下对 6G 网络和终端能力的具体需求包括：1）覆盖范围：大多智能交互娱乐场景发生在室内，更多考虑视距场景，单个感知节点覆盖距离需求为 10m2）系统带宽：系统带宽由交互业务的需求决定，要达到 0.01m 的距离精度和 0.2m的距离分辨率需求，则系统带宽需达到千 MHz 级左右3）时延：感知时延需要控制在 20ms 以支持较好的交互体验4）可靠性：为保证良好的用户体验，感知准确率需大于 99%5）移动性：室内场景，需支持移动速度最高不超过 3m/s 的目标测量6）接入需求：终端设备可以直接接入基站，也可以先接入其他终端再接入网络7）网络安全：室内场景涉及到个人隐私，支持安全加密8）连接密度：支持连接个位数用户9）终端能力：终端需具备感知数据采集、感知需求处理、感知结果计算、感知信息传输等能力2.6.2 应用场景二：虚拟环境构建2.6.2.1 应用场景描述元宇宙的兴起可以让人经历虚拟的数字世界，同时也能连接数字世界和物理世界，而感知是支持元宇宙实现的核心技术。元宇宙虚拟世界和物理世界一样需要逐步增长和扩展，显然这种增长不仅是依赖于程序代码，也取决于物理世界中的人和物在虚拟世界中的表现。6G 感知能精准识别物理世界环境，包括周围的物体、动物和人，并在虚拟世界中呈现，随着用户的移动，用户周围的物理世界环境在实时变化，这种变化也将同步在虚拟世界中进行。感知是从物理世界通往虚拟世界的大门，而感知的精度和时延是元宇宙虚拟环境构建的最根本保障。通信感知一体化系统可以实现对环境的精准描绘以及对于环境变化的识别，从而更好的支持虚实互动的娱乐和元宇宙等的体44IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group验。2.6.2.2 感知的 KPI1）虚拟环境构建采集的 KPI虚拟环境构建涉及到 XR 娱乐中物品、NPC 和地图等的生成，如果想让人们在进行游戏体验时不产生眩晕感，沉浸式 XR 的端到端时延必须低于 MTP 要求，即小于20ms。此外娱乐中的虚拟环境可通过算法等进行扩展生成（即非按照 1：1 比例），对精度的要求可以不需要太高。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率虚拟环境构建100mN/A20ms识别N/AN/A90%距离0.1m0.2m-2mN/A角度132.6.2.3 对 6G 系统的需求从感知 KPI 的需求可以看出，虚拟环境构建场景对于 6G 系统最主要的要求是低感知时延（20ms，甚至更低）。此外，还有需要一定的算力支持，用来支持周边环境人和物的识别，以及虚拟环境的生成，对于 6G 系统需要内生算力和内生 AI。此场景下对 6G 网络和终端能力的具体需求包括：1）覆盖范围：大多 XR 类娱乐主要在室内场景，但考虑未来室外更丰富的应用，单个感知节点覆盖距离需求为 100m2）系统带宽：带宽由交互业务的需求决定，要达到 0.1m 的距离精度和 0.2m 的距离分辨率需求，则系统带宽需达到百 MHz 级3）时延：感知时延控制在 20ms 以支持较好的视觉体验4）可靠性：感知准确率需大于 90%5）移动性：室内场景，需支持移动速度最高不超过 3m/s 的目标测量6）接入需求：终端设备可以直接接入基站，也可以先接入其他终端再接入网络7）网络安全：室内场景涉及到个人隐私，支持安全加密8）连接密度：支持连接个位数用户9）终端能力：终端需具备感知数据采集、感知需求处理、感知结果计算、感知信息传输等能力45IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2.7 社会服务领域2.7.1 应用场景一：公共安防2.7.1.1 应用场景描述公共安全防护是社会服务体系的重要组成部分，也是实现社会治理创新的关键领域。公共安防的主要目的对居民生命、个人或公共财产和生态环境等的保护，为了达到较为理想的保护效果，首先需要能够实现大范围的监控，覆盖尽可能多的区域；其次也需要保证监控能够在全天候服务。公共安全场景主要包括危险入侵检测和安全检测等。危险入侵检测危险入侵检测危险入侵检测主要应用于园区、铁路/高铁和机场等场景，被检测的对象主要包括为人、动物、落石、鸟类等。在工业园区、学校校园等场景下，需要对园区边界进行检测，防止小偷、动物等入侵园区，在检测到入侵后能够及时发出告警；在铁路或高铁等场景下，轨道异物入侵问题会严重影响列车的安全行驶，例如山体滑坡和巨大落石等将威胁个人的生命和列车的安全，需要对铁路轨道沿线进行监控，在发现入侵轨道的异物后及时告警、通知驾驶员采取紧急预案并及时清理；在机场等场景下，鸟类或无人机的空中入侵将会影响航班次序，严重者甚至会造成巨大的生命和财产破坏，每年因鸟类入侵造成的碰撞事件有数千起，造成数百亿美元的巨大损失，而未来随着无人机的兴起，也对空中入侵的监测也提出了更大的挑战。安全检测安全检测安全检测主要应用于大型商场、车站、机场等人员密集场所的安检，被检测的对象主要包括刀具、武器、炸药等。大量的人口流动带来的经济活动是推动经济快速发展的重要因素，但大量的人口流动也会伴随着巨大的安全隐患，进行严格的安防检测尤为重要。目前，世界各国正处在突发公共安全事件高发期，此类事件每年带来的经济损失高达 6000 多亿元，其中社会治安事件造成的损失超过 1500 亿元，且呈现逐年增涨的趋势，公共安全事件的高发已引起国家和各级政府的高度重视。目前的安检设备如手持安检仪、安检门等，只能检测金属等物品，无法排除陶瓷刀具、液体、炸药等非金属种类的危险品，存在较大的漏洞。而太赫兹具有分辨率高、穿透性好、物质鉴别性等特点，而且对人体无伤害，利用太赫兹成像进行危险物品的鉴别是一种非常理想的安检手段，在公共安全和反恐领域有着广阔的应用前景。2.7.1.2 感知的 KPI1）公共安防数据采集的 KPI：在危险入侵检测中，需要对入侵者进行检测，更进一步的可以识别入侵者属性（石46IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group头、动物、人等）、以及入侵者的位置信息和速度。在安全检测中，需要对人体或行李携带的物品进行检测和识别，判断是否为违禁品，并实现对其的成像，辅助安检人员进行安全检查。用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率危险入侵检测1000m10-20Hz500ms存在（有无）和识别N/A99.9%（铁路/高铁周遭）95%（其余）90%距离0.5-1m0.5m-1mN/A速度0.5-1m/s0.5m/s-1m/s安全检测100m10-20HzN/A存在（有无）和识别N/A990m0.01-0.1Hz200-500ms存在（有无）和识别N/A95%距离0.2m0.3-0.5mN/A角度11-22.7.2.3 对 6G 系统的需求对 6G 网络和终端能力的需求：1）覆盖范围：流量统计通常用于公共的室内外场所，单个节点覆盖距离大于 100m2）系统带宽：系统带宽需要同时满足感知的需求，综合考虑业务的感知分辨率和精度的要求，需提供百 MHz 级带宽。例如，对于 0.3m 的感知距离分辨率，要满足 500M带宽需求3）时延：客流统计对于时延的要求相对较低，整体时延控制在 200ms-500ms4）可靠性：该场景需要的检测概率为大于 95%，虚警率小于 5%，识别准确率大于 95%5）移动性：该场景中感知目标移动速度较慢，通常不超过 3m/s6）连接密度：客流统计场景的人员密度通常较大，通常大于 50 人7）终端功能：终端需具备感知数据采集、感知需求处理、感知结果计算、感知信息传输等能力2.7.3 应用场景三：生态环保2.7.3.1 应用场景描述随着城市现代化进程的加快，大气污染问题也趋于严重，对民众的日常生活造成了一定阻碍。环境监测中的大气监测控制与保证是降低城市碳排放水平的关键，准确监测样品与可靠的数据分析，能够准确判断大气质量情况，监测温室气体浓度，为大气质量及碳排放改善措施提供指导。大气环境监测数据主要包括：风速风向、温度、湿度、温室气体、空气颗粒度和气态污染物等与大气污染相关的气象要素。其中空气颗粒污染物包含 PM2.5/10 悬浮颗粒、飘尘以及降尘等；温室气体包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等；大气中的气态污染物包括臭氧、氮氧化物、一氧化碳、硫氧化物以及碳氢化合物等。为了更好的对大气环境及温室气体排放实行监管，落实国家低碳战略，需要将监测区域划分为网格化管理模式，针对于城市、乡村、郊区、工业园区、建筑工地等存在污染排放源的区域，进行全面、精准“布点”，将监测区域按 1000ml000m 格点部署，然后对于每个网格监测点安装大气环境监测设备，通过水平、垂直监测构建领先的“点一面一域”三位一体49IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group的大气立体网格监测系统，形成全面的覆盖整个区域的监测网络。传统自动环境空气质量监测装置需部署在离地 320m 的范围内，存在部署难，传感器及数据传输成本高的问题。而利用 6G 通信感知一体化系统，依托城市内运营商站点密集分布的优势，基于太赫兹吸收谱特性以及对化学信息的“指纹谱”特性，在基站之间发送感知信号，通过在不同气候环境下接收端感知信号的变化来实现广域、高精度和实时的温度、降雨量、大气湿度等气候指标的测量，能够实现对城市大气质量和碳排放的网格化精准监控。图 2-8 环境监测的实现示意图2.7.3.2 感知的 KPI1）生态环保数据采集的 KPI20：数据类型功能感知频率精度感知时延感知距离温度感知环境温度小时0.5C1s1m湿度感知环境湿度小时10%1s1m风速感知环境风速小时1m/s1s1m气压感知大气气压小时1hPa1s1m降雨感知环境降雨量小时1mm/h1s1m温室气体感知环境二氧化碳、甲烷等温室气体浓度小时x1s15m噪声感知噪声强度小时0.5dB1s3.5m空气颗粒度感知 PM2.5/10 悬浮颗粒、飘尘以及降尘等浓度小时3%1s1m空气气态污染物感知臭氧、氮氧化物、一氧化碳、硫氧化物以小时x10mN/A10ms存在（有无）N/A99%N/A位置5cm1cmN/A成像5mm1mm2）高精度实时室内环境重构数据传输的 KPI数据类型速率传输时延可靠性自身定位200Mbps10ms99.9RIMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group物体存在（有无）10Mbps10ms99.9%物体位置及形状500Mbps10ms99.9%2.8.1.3 对 6G 系统的需求从场景描述中可以看出，感知的主体应该为家庭服务机器人（终端），需要终端具备实时感知、实时定位、实时数据处理的能力，同时需要具备将所获得的感知信息通过空口及时上传到基站的通信能力（低时延高可靠的通信能力）。对 6G 网络和终端的需求为：1）覆盖距离：主要用于室内场景，对单个感知节点覆盖距离的要求为 10m2）系统带宽：如仅需终端进行感知结果的传输，则网络带宽的需求为百 MHz 级；如需通过通感一体辅助环境重构，根据成像业务的精度和分辨率的需求，则系统带宽的需求为千 MHz 级3）时延：感知时延小于 10ms，传输时延小于 10ms4）可靠性：感知检测概率需大于 99%，通信可靠性需满足 99.9%5）多模态感知：需要具备同时处理 SLAM 感知和通信感知一体化感知数据处理和融合的能力2.8.2 应用场景二：入侵检测2.8.2.1 应用场景描述智慧家庭领域是室内、局域感知的一类典型应用场景。通常人们大部分的生活时间都在室内活动，因此如何提高室内场景的用户体验是非常重要的。如今，室内家庭场景中存在着各种各样的移动通信终端设备，如可穿戴设备、传感器、智能手机、客户终端设备（Customer Premise Equipment，CPE），甚至包括 picocell、femtocell 等接入网设备。为了给 6G 用户提供更舒适便捷的室内生活，这些各种设备将通过 6G 网络彼此连接，共同构建一个智能家居平台。基于室内部署的智能家居平台，除了实现通信目的之外，6G 无线信号还可用于感知功能。随着 6G 网络的持续发展和广泛部署，利用 6G 无线信号支持智慧家庭领域感知业务，将为 6G 系统带来丰富的新垂直应用。本节描述了智慧家庭领域中感知帮助改善智能家居体验的典型用例入侵检测。传统的入侵检测方法主要包括视觉方案、红外感应、超声波、UWB 等技术，此外还有激光雷达技术，以及专用传感器技术，例如光感应传感器、声感应传感器、温度传感器、气体传感器等。视觉方案应用最为广泛，主要利用在室内部署的监控摄像头，通过基于图像背景差分原理等经典图像识别方法或基于机器学习方法的视频图像分析来检测并识别入侵者。基于经典图像识别方法的视觉方案普遍存在误报率高、抗53IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group干扰能力差等问题，无法满足现场实际需求；基于机器学习的视觉方案虽能在一定程度上改善上述问题，但依赖在室内家居环境部署监控摄像头的视觉方案仍然存在视觉盲区问题，以及不可忽视的用户隐私泄露问题等。其他基于红外感应、超声波、UWB、声光传感器等的入侵检测方法主要依靠在合适的位置部署专用传感器，通过将环境的红外线、声音、可见光等转变为电信号，并分析环境中各种上述物理量的变化，来检测是否有入侵者存在。其同样存在误报率高、抗干扰能力差的问题；并且由于其工作距离较短，往往需要大量部署专用传感器，这提升了安装成本，在智慧家庭领域实用性较差。近年来，激光雷达入侵监控系统基于激光雷达 3D 点云，有望在一些场合下替代传统视频入侵检测系统，实现对监控区域实现实时监测，还能自动识别目标物的位置、大小、尺寸等信息，动态抓取入侵物体轨迹信息等。然而，除了安装成本高之外，该系统需要发射激光信号，激光被组织吸收后，存在容易对人员的皮肤和眼角膜造成伤害的风险，在智慧家庭场景中实用性受限较大。因此，上述传统的入侵检测方法往往并不适合智慧家庭领域。基于6G无线信号的入侵检测可以较好地避免现有传统入侵检测方法的这些问题。利用了无线通信信号覆盖广，不受光照条件影响，且无线通信设备分布广的特点，具有全天候、覆盖广的优势；此外，由于不需要专门安装监视器，或者专用传感器，也降低了使用成本；并且，利用无线通信信号进行入侵检测，还能够保护用户隐私不受侵犯，大大降低隐私泄露可能性。通过 6G 无线信号对家庭环境或者特定的室内区域的持续监控，检测可能出现的入侵者，以最大程度地避免人身财产威胁隐患。由于室内物体或人的活动，终端或网络设备测量的无线信号会受到影响。通过对多普勒频移、幅度变化、相位变化等感知信息的采集和分析，可以检测到室内是否有人的存在，图 2-9 给出了一种利用终端自发自收链路执行入侵检测的示意图。图 2-9 一种利用终端自发自收链路执行入侵检测的示意图接下来通过一个案例详细阐述基于 6G 无线信号如何在家居环境监测入侵者。用户 A 有在家中享受高速数据通信服务的需求，与此同时，由于家庭所在的社区不稳定，用户 A 担心他的财产安全。考虑到保护个人隐私和节省成本，用户 A 在家里的每个房间都设置了一些支持感知功能的 6G 终端设备（如 CPE 等）或者接入网设备（如室内小基站等），这些设备在为用户提供数据通信服务的同时，也可以用于执行一54IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group些感知业务。当室内无人的时候，用户 A 启动家中 6G 设备的入侵检测功能。用户 A 在客厅里的 CPE 被激活进行感知操作。在 CPE 传输 6G 信号为家庭提供通信服务的同时，其反射信号也作为感知信息在 CPE 上被接收和测量。CPE 将感知信息上报 6G 网络或在本地进一步处理。通过分析发送的 6G 信号与接收的反射信号之间的差异，即可检测潜在的入侵者。客厅里的 CPE 也可以与相同或不同房间的其他 6G 设备一起工作。如果 CPE 发现客厅有另一个 6G 设备可以通过 Sidelink 作为辅助设备辅助感知行为的执行，CPE 和6G 设备可以执行终端间 A 发 B 收的感知行为。接收侧的终端测量 6G 信号（例如，检测到的信号多径数量），然后将感知信息上报 6G 网络或在本地进一步处理。同样，通过分析 6G 信号与接收到的反射信号的差异，即可检测潜在的入侵者。此外，当在室内部署有室内基站等接入网设备的情况下，也可以支持通过终端和室内基站之间的空口上下行链路执行上述感知行为。当入侵者闯入用户 A 家里时，6G 系统通过执行上述某种感知行为，获知采集到的 6G 信号变化与室内人类活动的已知特征相符合，确认检测到入侵者的存在，并将入侵者的警报发送到用户 A 的智能手机，以便用户 A 保护其家庭财产。2.8.2.2 感知的 KPI入侵检测自身对感知技术的 KPI 需求主要包括最大感知距离、感知距离精度、最大感知速度、感知速度精度、感知角度精度等方面。利用无线感知技术进行入侵主要是检测信道信息的变化，对于实时监测应用，考虑到人类活动的速度特征，保证小于1s 的感知数据刷新时间间隔可以满足对室内入侵的监测。对于室内场景，感知覆盖范围的要求较低。为了保证满足实际应用需求，减少漏报、误报的情况发生，室内入侵检测需要具有高检测概率和低虚警概率。6G 系统支持智慧家庭领域的入侵检测业务，需要考虑如下的数据采集 KPI 要求：用例感知距离感知频率感知时延数据类型感知精度感知分辨率可靠性检测概率虚警概率识别准确率入侵检测10m大于 1Hz（间隔95%0.5m2Hz（间隔95%2.8.3.3 对 6G 系统的需求该场景下，感知方式包括上行/下行感知，基站/UE 自发自收感知或 Sidelink 感知，需要网络设备和终端支持收发感知信号，传输感知信息，计算感知结果，尤其是手势、动作的识别需要支持 AI 计算能力。对于频段无特殊要求，高频、低频均可，感知测量以多普勒测量为主，检测不同手势、动作的微多普勒特征，因此通常情况下对带宽要求较低，若需要时延/距离或角度测量以提供更多感知信息，则带宽需要满足对应时延/距离分辨率要求，且天线阵列需要满足角度分辨率要求。人机交互主要针对室内场景，因此对感知覆盖的要求较低，满足室内覆盖即可。本场景对设备的移动性无要求，为满足交互的实时性和准确性要求，需要能够及时、准确识别出对应的手势或动作，因此感知信号的收发、感知结果的计算和感知信息的传输需要保证低时延和高可靠特性。57IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第三章 6G感知业务的需求在具体的业务应用中，一般需要同时感知多个维度信息，例如同时对物体的存在和位置进行探测，所以在进行感知业务的描述时有多种考虑方式，3GPP 将感知业务进行了分类，包括目标检测和跟踪、环境监测和动作监测三类，不同类型之间感知业务不存在交集。本研究报告基于第二章对感知应用和需求特点的分析，并根据感知数据采集的侧重点不同，从存在检测业务、定位业务、测速业务、成像业务、识别业务和监测业务六个方面进行了总结。3.1 存在检测业务需求存在检测业务主要用于对被感知物体是否存在进行检验，是基础感知业务之一，也是实现其它感知业务必不可少的一环，在用于检测是否有入侵者的场景下也称为入侵检测。存在检测业务的评估一般通过检测概率、虚警概率和漏检概率等来表征，表 3-1 对存在检测业务进行了总结，并根据检测概率的要求划分为 3 档：一般的定义为检测概率的要求在 95%以上，严格的定义为检测概率的要求在 99%以上，非常严格的定义为检测概率的要求在 99.9%以上。表 3-1 存在检测业务指标总结检测概率等级检测概率要求应用场景一般95%交通-无人机工业-园区管理（智能安防）仓储物流-货物输送、货物分拣、货物堆垛社会服务-公共安防、客流统计智慧家庭-入侵检测严格99%交通-车联网工业-园区管理（园区智能巡检）医疗和健康-疾病监测与诊断、疾病康复训练社会服务-公共安防（安全检测）智慧家庭-室内环境重构非常严格99.9%工业-产品质检社会服务-公共安防（高铁周遭检测）存在检测业务作为最基础的感知业务，通常还可进一步的进行增强，常见的增强包括：1）对被感知目标进行定位；2）对被感知目标进行测速；3）对被感知目标进行成像；4）对被感知目标进行识别；5）对被感知目标进行监测。3.2 定位业务需求定位业务主要用于获得被感知物体的位置信息，是基础感知业务之一，也是感知58IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group业务中比较常见和重要的一项，也可以将定位业务表达为距离测量和角度测量的组合。从第二章可知，定位业务在各个领域中都有非常广泛的应用，表 3-2 对定位业务进行了总结，并根据定位的精度要求划分为 4 档：一般的定义为精度要求在米级，中等的定义为精度要求在分米级，严格的定义为精度要求在厘米级，非常严格的定义为精度要求在毫米级及以下。表 3-2 定位业务指标总结定位精度等级精度要求应用场景一般m 级工业-园区管理（车辆管理、人员管理）农业-智慧放牧交通-无人机中等dm 级交通-车联网工业-园区管理（智能安防、园区智能巡检）、车间内生产环节（厂内物流）农业-智慧大棚医疗和健康-疾病检测与诊断、疾病康复训练娱乐-虚拟环境重构社会服务-公共安防（危险入侵检测）、客流统计智慧家庭-入侵检测严格cm 级工业-车间内生产环节（智能制造）农业-智慧水产养殖娱乐-智能交互娱乐智慧家庭-实时室内环境重构非常严格mm 级仓储物流-货物输送、分拣、搬运、堆垛3.3 测速业务需求测速业务主要用于获得被感知物体的速度信息，是基础感知业务之一，测速业务可以和定位业务结合应用，用于对被感知物体的实时跟踪。从第二章可知，测速业务在工业、仓储物流、交通等领域应用的较为广泛。表 3-3 对测速业务进行了总结，并根据测速的精度要求划分为 4 档：一般的定义为精度要求在 10m/s 级，中等的定义为精度要求在 m/s 级，严格的定义为精度要求在 dm/s 级，非常严格的定义为精度要求在cm/s 及以下。表 3-3 测速业务指标总结测速精度等级精度要求应用场景一般10m/s 级交通-无人机（无人机入侵监控）59IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group中等m/s 级交通-无人机（无人机路径管理和避障）工业-园区管理（车辆管理）严格dm/s 级交通-车联网工业-园区管理（智能安防、园区智能巡检、人员管理）、车间内生产环节医疗和健康-疾病检测与诊断、疾病康复训练娱乐-智能交互娱乐社会服务-公共安防（危险入侵检测）智慧家庭-入侵检测非常严格cm/s 级仓储物流-货物搬运3.4 成像业务需求成像业务主要涉及对室内和室外的环境成像，以及细粒度对物或人的目标成像，是扩展感知业务之一。利用太赫兹成像技术获得高分辨率成像效果，在工业领域可用于无损质量检测；在智慧交通、家庭领域可获得高分辨地图、实现环境重构，从而辅助智能决策调度；对物体目标的成像可以获得目标的属性，例如识别目标是人、小轿车或公交车等；通过对人体目标的成像也可以获得更细粒度的人体行为活动特征，实现更精准的手势/动作识别。对于成像业务，可以通过定位的精度来进行初步评估，也可以通过 Chamfer 距离、F-score 等机制进行精细评估，但目前业界尚未有明确统一的标准，还需进一步探讨。所以表 3-4 根据成像目标的不同，仅对其所在应用场景进行了分类总结。注：本研究报告中涉及成像的定位精度要求一般在 mm 级别。表 3-4 成像业务指标总结成像类型应用场景物工业-园区管理、产品质检社会服务-公共安防人社会服务-客流统计医疗和健康-疾病监测与诊断室内环境娱乐-虚拟环境构建智慧家庭-实时室内环境重构室外环境交通-车联网娱乐-虚拟环境构建60IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group3.5 识别业务需求识别业务主要包括目标识别、手势识别、动作识别等，是扩展感知业务之一，识别业务一般需要结合特定的算法，可以为 6G 网络提供更加丰富的感知能力，对识别类业务的评估一般通过识别准确率来判断，识别准确率可以理解为对手势、动作、姿态、目标属性/身份等判断的正确概率。表 3-5 对识别业务进行了总结，并根据识别准确率的要求划分为 2 档：一般的定义为识别准确率的要求在 1 个 9，严格的定义为识别准确率的要求在 2 个 9。表 3-5 识别业务指标总结识别类业务等级识别准确率要求应用场景一般90%娱乐-虚拟环境构建医疗和健康-疾病监测与诊断社会服务-公共安防、客流统计智慧家庭-人机交互严格99%工业-园区管理（车辆管理、人员管理）农业-智慧放牧娱乐-智能交互娱乐医疗和健康-疾病康复训练备注：智慧家庭人机交互场景的识别准确率要求为 95%。3.6 监测业务需求监测业务需要对被感知目标进行持续一段时间的探测，具体的监测对象包括人、物、环境等，是扩展感知业务之一。对人进行监测场景主要包括：对人的活动如呼吸、睡眠、运动等进行监测；对物进行监测场景主要包括：对车辆、无人机、生产设备等进行持续监控，例如在工业生产中对设备进行运行状态识别和故障检测等；环境监测场景主要包括：气体类型及浓度监测，土壤含水量、养分、酸碱度监测，气象、水质等环境变化情况监测。由于不同环境参数的量纲差异较大，无法选择统一的评估标准进行表征，需根据不同场景具体分析，表 3-6 提供了监测类业务的概况总结。表 3-6 监测业务指标总结监测类型应用场景人工业-园区管理（智能安防、人员管理）医疗和健康-生命体征监测、疾病监测与诊断、疾病康复训练娱乐-智能交互娱乐、虚拟环境构建社会服务-客流统计物工业-园区管理（智能安防、园区智能巡检、车辆管理）、车间内生产61IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group环节仓储物流-货物堆垛环境工业-园区管理、车间内生产环节农业-智慧大棚、智慧放牧、智慧水产养殖仓储物流-仓储管理社会服务-生态环保62IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第四章 感知对6G系统的总体需求在实际的应用需求中，感知业务需要采集的数据十分丰富，其中一部分感知数据的采集只能借助特定的感知技术来实现。例如在社会服务领域的生态环保应用场景中，对环境进行监测的感知业务需要采集噪声、空气颗粒度、空气气态污染物等信息，这些信息的采集只能通过相应的传感器来实现。6G 系统在这些需要特定感知技术的场景下主要完成感知数据采集后的回传，所以在这些场景下感知的性能与 6G 系统的能力并无直接关系，但感知数据采集后的传输对 6G 系统的通信能力存在一定需求，主要和带宽、传输时延等相关。另一部分感知数据的采集既可以借助通信感知一体化技术来实现也可以借助其他感知技术来实现，例如距离、角度、速度、识别、成像等，在这些场景下感知的性能与 6G 系统的频段、带宽、算力、时延等能力息息相关，通过对这些感知关键指标的分析可以得到感知对 6G 系统的需求。本研究报告基于第二章对感知应用和需求的分析对 6G 感知的关键指标进行了梳理和总结，在梳理的过程中，我们发现有部分指标的要求在特定的场景下十分严格，主要集中在仓储物流领域，经过初步的分析，使用通信感知一体化技术来实现这些指标的代价太大或甚至难以实现，目前来看还是由特定的传感器来满足应用需求的可行性较高。所以本报告将感知的指标整理为表 4-1 和表 4-2 两张表，其中表 4-1 中给出的指标是 6G 无线感知关键指标，可以通过 6G 通信感知一体化技术以内生感知的方式来实现，而表 4-2 中给出的指标难以通过 6G 通感一体实现，但在实际的业务中存在这样的需求，无法被忽视，所以作为非无线感知指标进行了保留。表 4-1 6G 无线感知典型指标感知能力指标范围感知距离10m-1000m感知时延1000ms-10ms距离精度10m 1cm速度精度10m/s 10cm/s角度精度2-0.1距离分辨率10m 1cm速度分辨率10m/s 0.2m/s角度分辨率3-0.1检测概率95%-99.9%虚警概率5%-1cIMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group识别准确率90%-99%需要特别指出的是，表 4-1 中列出的 6G 无线感知的典型指标是基于第二章所讨论的应用场景而得出的，涵盖了 6G 感知的典型感知能力及其指标范围。然而，本报告所讨论的应用场景并不能涵盖所有的 6G 感知业务，因此仍存在一些感知业务的感知能力和指标不在该表格所述范围内。此外，不同的 6G 业务对感知能力的要求有所侧重，需要根据具体的需求和场景确定其中某个或某几个感知能力的指标。这意味着应用于某一特定场景下的 6G 感知技术并不需要满足表 4-1 中列出的全部指标范围的限制。因此，在具体的 6G 业务中，感知技术的选择和应用需要综合考虑业务需求、场景特点和技术可行性等因素，并根据具体情况来确定所需的感知指标要求范围。表 4-2 非无线感知指标感知能力指标感知距离N/A感知时延0.1ms距离精度0.05mm速度精度N/A角度精度0.001距离分辨率0.1mm速度分辨率N/A角度分辨率0.01检测概率N/A虚警概率N/A识别准确率N/A表 4-2 中的指标对应的具体应用场景如下，信息的采集由特定的传感器实现：1）感知时延 0.1ms 的需求在仓储物流领域货物搬运应用场景；2）距离精度 0.05mm 的需求在仓储物流领域货物输送应用场景；3）角度精度 0.001的需求在仓储物流领域货物堆垛应用场景；4）距离分辨率 0.1mm 的需求在仓储物流领域货物堆垛应用场景；5）角度分辨率 0.01的需求在仓储物流领域货物搬运应用场景。4.1 对 6G 网络的需求6G 感知对网络的需求主要集中在频段和带宽要求、时延要求、覆盖要求、算力要64IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group求、安全要求、移动性要求、多模态感知和纳管要求等方面。频段和带宽方面频段和带宽方面大部分感知业务的精度和网络的带宽正相关，所以足够大的网络带宽是获得高精度感知结果的保障。由于不同频段的无线电磁波的传播特性的差异性、频谱带宽的可获得性以及设备实现的规格和设备形态的差异等，基于不同频段进行无线感知的能力也会存在差异，进而可获得的感知的性能以及可满足业务能力也是不同的2。一方面，6G 网络支持广覆盖还是需要靠低频支持，低频在满足通信业务需求的同时，为 6G 网络提供广域感知打下了基础。但低频的频谱资源有限，通常无法提供足够多的频谱资源以满足高精度的感知需求。因此，高精度感知对 6G 网络频段的需求将向可以提供连续大带宽的毫米波频段、太赫兹频段和光频段发展。但这些频段的无线信号的有效传播距离比较短，使得感知的范围会受到限制。另一方面，为最大化运营商所拥有频谱的利用效率，需要根据不同频段的频谱特性进行综合分析，制定合适的感知策略来适配不同的业务场景。综合来看，6G 感知对频谱的需求应是全频段的，但同时也要结合不同频段的频谱特性和可用带宽资源，来分析和评估不同频段可达到的感知性能指标和可满足的感知业务能力。6G 感知对带宽的需求和所提供的业务相关，一般千 MHz 级的带宽即可满足大部分业务的需求，若需要提供成像业务，则带宽的需求将更高。时延方面时延方面根据第二章的分析不难发现，不同场景下的感知业务对时延的需求差异较大，如在交通的车联网场景、部分医疗健康场景等对感知时延的要求较为严格，而在某些（比如入侵检测等）场景对感知时延的要求较为宽松。所以，6G 网络应具备根据业务感知时延的需求，快速和动态的调整感知资源配比的能力。在感知时延要求宽松的场景减少感知资源的配比，提升网络的通信效率，而在感知时延要求严格的场景增加感知资源的配比，以满足感知业务时延的需求。另一方面，为了支持不同的感知需求、网络架构应灵活具有弹性。在部分应用场景，要求感知数据的获取频率高、时延低、感知精度高，此时，需要在网络边缘侧具备一定的存储、计算能力，快速地完成对感知数据的融合与处理。覆盖方面覆盖方面6G 感知的性能表现主要依赖于 6G 网络的覆盖水平。为了能够获得无时无刻、无处不在的感知能力，感知对 6G 网络的覆盖需求是全广域覆盖的。考虑到在草原、沙漠等开阔但用户密度较低的场景下，通过陆基系统来实现感知的全覆盖成本过于高昂，也难以覆盖极偏远地区等地理区域，可借助空基系统、天基系统、空地基系统和海洋网络，通过空天地海一体技术来提升感知的覆盖范围，打破各自独立的网络系统之间数据共享的壁垒，实现感知的全域覆盖。除此外，许多 6G 感知的典型业务场景存在65IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group于室内环境，所以 6G 感知在覆盖深度方面也同样提出了需求。6G 网络需要具备深度覆盖能力，在室外环境或室内环境都可以获得良好的感知效果，这对部分特殊的场景如灾害救援等场景具有重要意义。算力方面算力方面感知和算力的融合是 6G 网络发展的必然趋势。一方面，感知的应用涉及业务类别广泛，包括识别类业务（如动作识别、身份识别、情绪识别等）、基于位置的服务类业务（如定位、跟踪等）、实时检测类业务（如入侵检测、呼吸检测等）等，这些业务均需要较高的感知准确度以满足商用的要求，需要借助不同的识别算法、估计算法、检测算法以满足各类场景的性能要求，因此算力资源必不可少。此外，算力资源的分布也在很大程度上影响感知时延。另一方面，自动驾驶、智能机器人和无人机等的感知应用，都需要借助感知、通信和算力的多维协同，借助实时共享的分布式算力可对感知数据进行定制化的特征抽取及信息融合处理，借助先进算法模型将原始感知信息转化为可被终端或用户直接理解的意图及语义信息，实现从环境感知到环境认知的能力增强。安全方面安全方面在未来 6G 感知网络中，由于物联网、车联网、智能制造等应用场景的不断涌现，网络中的设备数量和种类将会大幅增加，网络中涉及到庞大的感知数据传输，这将给网络安全带来更大的挑战。因此感知业务对 6G 网络安全提出以下几个方面的能力：首先，对不同类型的数据隐私进行分类和保护，数据传输过程中采用先进的加密算法和技术，保证传输的安全性，防止敏感信息被泄露或被滥用；第二方面，建立可信的通信环境，提供可靠的端到端安全保障，包括身份认证、访问控制、数据备份等，确保通信感知一体化系统的安全可靠。第三，6G 感知网络需要提供自动化的安全防御和强大的威胁检测和应对能力，以及时发现并应对各种新型攻击手段。移动性方面移动性方面由于感知目标涉及人、车、无人机等移动目标。根据通信感知一体化的工作模式，感知应用场景可以是基站发 UE 收，UE 可以与感知目标统一。此时，随着感知目标的移动，6G 网络需要根据感知目标的速度，有效克服多普勒频偏，保证通信性能。可通过增强的系统参数设计来降低系统的时频敏感性，如增大子载波间隔、加大参考信号的时域发送密度等。同时，也要有效利用多普勒信息，提升动态目标高精度感知性能。此外，6G 网络需要根据感知目标的位置，实现感知主设备的智能切换，当感知目标处于多个基站同时覆盖范围内时，选择最佳感知设备，以满足感知性能的要求。此时需要从网络层面考虑，加强站间协作。多模态感知融合与纳管方面多模态感知融合与纳管方面66IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group在现有的感知应用中，存在雷达、摄像头、传感器、蓝牙、Wi-Fi 和 RFID 等多种感知方式，将产生大量异构的感知数据。而在未来 6G 感知中，为了获取更加全面的业务信息、更加精确的感知结果，适应不同的感知场景，通感一体的感知将与传统的感知方式长期共存，因此 6G 系统需要设计新的边缘网络架构，统一纳管多种制式的感知方式与设备，在网络边缘可以灵活的纳入新的感知设备与数据，并支持不同感知能力和结果的快速融合。4.2 对 6G 终端的需求5G 终端主要面向增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）三类应用场景，以满足通信需求为主。未来的 6G 系统有望提供各种高精度的感知服务，为支持各种复杂的感知应用场景，6G 终端除了通信能力的增强，还需要具备满足特定需求的感知能力，具体体现在以下几方面。感知需求处理感知需求处理感知需求处理，能够判断终端的感知能力是否能够满足从感知业务发起方获得的感知需求。在终端的感知能力能够满足感知需求的情况下，能够将感知需求映射为执行感知业务的参数配置，包括：通信感知一体化无线信号的时频资源、功率和波束等参数，各类传感器的测量配置。在终端的感知能力不能完全满足感知需求的情况下，能够触发多设备感知或多链路感知协作的请求。为满足多样化的感知需求处理，终端需要具备一定的资源协调和调度能力。感知信息采集感知信息采集感知信息采集，基于各类传感设备或无线信号获取感知信息，包括基于终端上部署的温/湿度计，气压计，陀螺仪，加速度计、磁力计、GNSS 模组等传感器采集特定感知信息，或者通过光、声或无线电波等作为感知传导的媒介，例如利用摄像头、麦克风或者雷达模组完成感知信息的采集。除了上述传统的感知信息获取方式，6G 终端还具备通过接收无线信号获取环境信息的能力，即通信感知一体化的能力，通过对接收信号的分析，不仅能够得到所承载的信源信息，还能够提取出反映传播环境特征的感知信息。为满足高精度感知需求，终端需要支持更高频段、更大带宽，结合各频段的特性进行联合感知，同时尽可能减小与网络设备或其他终端的同步误差。感知结果计算感知结果计算感知结果计算，基于采集到的传感信息或无线信号测量信息计算得到感知结果，终端通过各类传感设备或无线信号获取感知信息后，需要进行多维度感知信息的融合或计算，从而得到满足需求的感知结果，尤其是基于无线信号的感知，需要终端通过感知信号处理技术，对接收到的无线信号进行测量计算，得到时延、多普勒、角度、信号强度等基本感知信息，并进一步根据感知需求计算得到目标位置，运动轨迹，手67IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group势动作，生命体征，天气情况，物体形状、材质，环境地图等感知结果。为满足不同感知应用的时延和精度要求，6G 终端需要具备更强的计算能力用于完成感知数据的分析和处理，端侧 AI 能力的加持也将使得终端能够支持更加丰富的感知业务。感知信息传输感知信息传输感知信息传输，将终端计算的感知结果传输至感知应用方，或者将采集到的感知信息传输至感知结果计算节点，为支持海量感知数据的传输，终端的通信能力需要进一步增强，向着更高速率、更低时延、更高可靠性的方向发展，从而满足各类感知业务的实时性和准确性的需求。68IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第五章 6G感知面临的挑战6G 系统的整体设计原则包括可持续性、安全性、连接未连接的用户和泛在智能，将试图构建人、机、物、智能之间的广泛互联和协作，助力全人类迈入全频谱、全覆盖、全应用和虚拟与现实深度融合的全新时代。除了进一步提供极致的速率、时延、可靠性等传统通信业务性能外，6G 系统还需为更丰富、更高价值的潜在应用提供网络能力和服务支撑。目前，业界探讨热烈的新场景和新技术包括：全息通信、内生智能、数字孪生和通感融合等，这些新场景应用都需要先进的感知技术的支持。例如：沉浸式云 XR 需要进行用户动作的捕捉和手势交互等，数字孪生则依赖于各种领先的感知技术在物理世界和虚拟世界之间搭建起逻辑映射和连接互动的桥梁。因此，感知技术将在 6G 系统中扮演着至关重要的角色，实现通信感知一体化原生感知，结合多种感知技术进一步丰富网络的感知能力，推动全新时代的到来，但机遇与挑战并存。一方面，6G 系统需要考虑无线感知和通信的原生融合，从硬件、软件、频谱资源到系统架构等不同层面进行一体化设计，使感知成为 6G 系统的原生功能，从而让通信和感知能够相互增益，最终使整个系统的性能和效率达到最佳。为了使得感知成为6G 系统的原生能力需要进一步解决如下问题：1）波形设计：6G 网络将在提供极致通信体验的同时，还将充分利用无线信号实现对目标对象的检测、定位、识别、成像、重构等感知功能，为用户提供丰富的感知服务。所以在 6G 系统初始设计中，和感知能力相关的因素应被充分考虑，以保证感知的性能可以满足实际的应用需求。信号的波形设计是影响感知性能的主要因素之一，目前业界讨论较多的潜在波形包括 LFM、OFDM 和 OTFS 等，每种波形都有其独特的优点和适用场景。在 6G 系统中，是设计一种波形满足所有场景，或是设计多种波形根据不同的场景进行适配还有待于进一步的研究和验证；2）感知和通信资源的分配：通信和感知资源可以在时域、频域、空域等多个维度进行复用，6G 系统需要具备灵活的资源配置能力，可以根据不同应用场下的感知和通信需求进行通信和感知资源分配，实现感知和通信资源的协同优化，从而提高频谱资源的利用效率和系统性能。所以，相比于 5G 只需要考虑通信的资源分配，6G 的资源分配需要同时考虑通信和感知，在进行资源分配算法设计时将面临更大的挑战；3）信道建模：信道模型将直接影响通感系统的性能评估和标准化。由于感知主要依赖的是反射信号，而目前 3GPP 标准中设计的信道模型主要是收发双方直接链路建模，尚未制定被测目标反射后的信道建模。现有 3GPP 标准中定义的信道模型在感知场景将不再适用，需要进一步增强或进行全新的设计，对反射信道的大尺度信道模型和小尺度信道模型进行定义。同时也需要搭建新的信道模型以适应定位类、成像类和环境重构类以及模式识别类的感知仿真、校准和方案对比；69IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group4）多频段、多模式、多节点的感知协同：感知的落地部署需要重点考虑部署的频段和感知的协同。未来 6G 系统将充分利用全频段资源，包括 sub-6G、毫米波、太赫兹和可见光等频段，所以在感知的频段选择方面，需要综合考虑不同频段的优势和特点，为感知的应用提供全方位的优化解决方案。另外，在感知的协同方面，由于基站和终端都具备感知和计算的能力，使得感知的实现多样化，多模式（自发自收、A 节点发 B 节点收）和多节点（多基站、多 UE、基站和 UE）之间的融合将成为后续需要研究的重点；另一方面，无线感知作为连接物理世界和虚拟世界的重要桥梁，在感知领域发挥着关键作用。然而，它并不是唯一桥梁，也不能完全解决所有问题。在构建强大的感知能力方面，需要考虑与其他制式（摄像头、雷达、红外等）的协同工作，多种方式的协同可以极大地提升感知精度或扩大感知范围。不同感知技术有着各自的特点和优势，通过它们的结合，可以互相弥补彼此的不足，从而增强整体感知能力。然而，多种方式的协同也带来了一些待解决的问题。其中一些潜在的问题包括：1）感知信息的融合和选择：以环境重构为例，利用摄像头、无线信号等多种方式同时采集感知信息。首先需要挑选出可用的数据源，部分场景下可能会出现临时遮挡等原因，导致某些数据源的数据无法使用。所以，需要对数据进行筛选和处理，以确保使用的数据是有效和可靠的。进一步的，需要解决不同制式的数据源采集的数据如何进行融合的问题。在融合数据时，必须明确融合方式和融合数据格式，使其能够协同工作，以提供更全面、准确的环境重构结果；2）不同制式间的同步：这里的同步包含两个维度的含义，时间同步和空间同步。首先，不同制式间的感知需要是对同一时刻的物理世界进行感知，其感知结果才具有融合的意义；其次，不同制式的感知需要保持空间一致性，对物理世界的刻画需要在同一坐标系下。不同制式感知融合需要保证时间同步和空间同步，如何实现不同制式间的同步是亟待解决的问题；3）算力支撑：多种制式的感知方式将不可避免地涉及大量的感知数据收集和处理工作，为了使这些感知数据能够发挥最大的价值，给具体应用提供更加精确和全面的感知结果，需要庞大强有力的算力资源进行支撑，及时进行计算，并将结果响应给具体应用；4）跨行业标准统一：6G 感知涉及多种制式，关联不同的领域和行业，各自的感知技术和标准可能不一致。要使感知能力能够在整个 6G 网络中得到协作，则需要制定跨行业不同制式感知间接口标准和规范，使得感知数据的交互更加便捷和有效。70IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group总结和展望6G 将真正开启万物感知、万物互联、万物智能的新时代。为了使 6G 网络能够更好地赋能千行百业，实现 6G 愿景，移动通信网络需要在信息传递的基础上向信息采集、信息处理发展，以供网络进行智能地分析和决策。在这个背景下，通信能力与感知能力的结合，成为 6G 未来网络的关键基石。现有的感知技术的种类非常丰富多样，包括基于雷达、Wi-Fi、蓝牙、蜂窝等的无线感知技术，传感技术，计算机视觉技术等。将这些感知技术与未来的 6G 系统融合在一起，将极大增强 6G 的感知能力。其中，基于蜂窝网络的 6G 通信感知一体化技术将赋予网络内生感知能力，实现信息传输和感知能力的高度融合，使得 6G 网络不仅仅是一个通信平台，还具备感知目标的能力，从而能够更好地理解和适应周围时变的环境。这种感知能力将使 6G 网络能够实时获取大量的数据，包括环境信息、用户行为、设备状态等，为智能决策提供更加全面、准确的依据，为用户提供更加个性化、智能化的服务。6G 通信感知一体化技术在诸如工业领域、交通领域、医疗健康领域、智慧家庭领域的领域中都具有广泛的应用价值，推动各行业迈向智能化、自动化，并带来更多的便利和效率提升。通信感知一体化在未来的 6G 时代有着广阔的发展潜力。随着技术方案的不断成熟与演进，6G 网络将以更高的速度、更低的时延和更大的容量连接着整个世界，通信感知一体化将成为 6G 网络发展的重要方向和关键支撑技术。以下是通信感知一体化技术在 6G 时代的展望：在智能网络方面，通信感知一体化将使 6G 网络能够实时感知网络状况、用户需求等信息。通过对这些数据的分析和理解，网络可以自动优化资源分配，提供更高效、稳定的网络连接和服务质量，从而满足不断增长的通信需求。此外，6G 网络通过通信感知一体化技术，可以实现根据不同环境和使用场景实时调整通信参数。无论是在高密度城区还是偏远地区，网络都能自动适应不同的信道条件和传输需求，实现更加灵活和智能的通信体验。在感知服务方面，通信感知一体化在各领域应用前景广泛。在工业领域，6G 网络可以实时感知工业设备的状态和生产数据，实现智能制造和设备预测性维护，提高工业生产的智能化水平。在农业领域，6G 网络可以实时感知农作物、家畜，及农耕环境、天气的监测，实现智能化农业生产全程监控和数字化管理。在智慧交通和物流领域，通过对动态运输目标和静止环境目标的监控，6G 网络可以实现车辆之间的实时通信和协同，提高交通安全性和物流运输效率，推动自动驾驶技术的发展。在智慧城市、智慧家庭、智慧医疗领域，通过感知城市中各种设施、资源和环境，网络可以优化城市管理和公共服务，实现城市的智能化和可持续发展；通过对用户的位置、动作的感知71IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group为增强现实和虚拟现实应用提供了更好的支持，实现智能人机交互；通过更精细的生命体征监测、行为姿态监测实现疾病的诊断与防治；通过感知患者的健康数据和病情变化，6G 网络可以实现远程医疗和个性化治疗，提高医疗服务的质量和效率，挽救更多生命。目前 3GPP 标准尚未启动通信感知一体化关键技术的制定。产业界通过搭建通感原型样机进行各种通感技术的验证，为后续 3GPP 通感标准的制定提供重要参考。统一标准也可以促进技术走向产业，加快产业链的成熟。下一步的重点工作需要探究该技术初步适用的场景，进行试商用验证，循序渐进的做好商业推广，孵化相关产业链，为通信感知一体化在 6G 大放异彩做好产业铺垫和准备。72IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group参考文献1 姜 大 洁,姚 健,李 健 之 等.通 信 感 知 一 体 化 关 键 技 术 与 挑 战 J.移 动 通信,2022,46(05):69-77.2 IMT-2030（6G）推进组,通信感知一体化技术研究报告R，20223 Z.Wang,Y.Wu and Q.Niu,Multi-Sensor Fusion in Automated Driving:A Survey,inIEEE Access,vol.8,pp.2847-2868,2020,doi:10.1109/ACCESS.2019.2962554.4 3GPPTR 22.837,Feasibility Study on Integrated Sensing and Communication5 C.Zhang,Z.Yang,X.He and L.Deng,Multimodal Intelligence:RepresentationLearning,Information Fusion,and Applications,in IEEE Journal of Selected Topics inSignalProcessing,vol.14,no.3,pp.478-493,March2020,doi:10.1109/JSTSP.2020.2987728.6 J.Hu et al.,GelStereo Palm:A Novel Curved Visuotactile Sensor for 3-D GeometrySensing,in IEEE Transactions on Industrial Informatics,vol.19,no.11,pp.10853-10863,Nov.2023,doi:10.1109/TII.2023.3241685.7 M.A.Altahrawi,N.F.Abdullah,R.Nordin and M.Ismail,Multi-Radio AccessSoftware-DefinedVehicularNetwork,inIEEETransactionsonIntelligentTransportationSystems,vol.23,no.8,pp.10030-10048,Aug.2022,doi:10.1109/TITS.2021.3115155.8 Y.Fang,N.Hettiarachchi,D.Zhou and H.Liu,Multi-Modal Sensing Techniques forInterfacing Hand Prostheses:A Review,in IEEE Sensors Journal,vol.15,no.11,pp.6065-6076,Nov.2015,doi:10.1109/JSEN.2015.2450211.9 IMT 2020(5G)推进组，5G-Advanced 通感融合场景需求研究报告S，2023.10F.Liu et al.,Integrated Sensing and Communications:Toward Dual-Functional WirelessNetworks for 6G and Beyond,in IEEE Journal on Selected Areas in Communications,vol.40,no.6,pp.1728-1767,June 2022,doi:10.1109/JSAC.2022.3156632.11IEEE P802.11 Wireless LANs，WiFi Sensing Uses CasesS.2020.12李海啸.面向智能工厂的无线传感器网络定位技术研究D.中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所),2021.DOI:10.27587/ki.gksjs.2021.000001.13Tong,W.,&Zhu,P.(Eds.).(2021).6G:The Next Horizon:From Connected People andThings to Connected Intelligence.Cambridge:Cambridge University Press.73IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group14YZ/T 0191-2023 邮政业交叉带式自动分拣系统技术规范15BS ISO 17364:2013 Supply chain applications of RFID Returnable transport items(RTIs)and returnable packaging items(RPIs)16BS ISO 18186-2011 Freight container RFID cargo shipment tag system17T/SSITS 502-2021 物流分拣用移动机器人 技术规范18GB/T 41402-2022 物流机器人 信息系统通用技术规范19IMT 2030(6G)推进组，6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书S，2021.20中华人民共和国国家环境保护标准，HJ 6642013 环境空气质量监测点位布设技术规范21Chen W,Niu K,Zhao D,et al.Robust dynamic hand gesture interaction using LTEterminalsC/2020 19th ACM/IEEE International Conference on Information Processingin Sensor Networks(IPSN).IEEE,2020:109-120.贡献单位序号序号主要贡献单位主要贡献单位1中国电信集团有限公司2中国移动通信集团有限公司3中国联合网络通信集团有限公司4中兴通讯股份有限公司5华为技术有限公司6中信科移动通信技术股份有限公司7OPPO广东移动通信有限公司8维沃移动通信有限公司9上海诺基亚贝尔股份有限公司10中国信息通信研究院11中国铁塔股份有限公司12广东美的制冷设备有限公司13广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院联系方式邮箱：COPYRIGHT2023 IMT-2030(6G)PROMOTION GROUP.ALL RIGHTS RESERVED.

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北京稻壳科技有限公司Beijing Rice Hull Technology Co.,Ltd.地址：北京市朝阳区九住路 188 号IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2023 年年 10 月月版权声明版权声明 Copyright Notification未经书面许可未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播禁止打印、复制及通过任何媒体传播2023 IMT-2030（6G）推进组版权所有IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group目录1 1引言引言.62 2通感融合系统设计的范围与目标通感融合系统设计的范围与目标.63 3通感融合系统设计相关标准组织进展通感融合系统设计相关标准组织进展.73.13.13GPP3GPP.83.23.2ITUITU.83.33.3IEEEIEEE.93.43.4IMT-2020IMT-2020 推进组和推进组和 IMT-2030IMT-2030 推进组推进组.103.53.5NextNext G G AllianceAlliance.113.63.6Hexa-XHexa-X.123.73.7IETFIETF.124 4通感融合系统设计的关键性能指标通感融合系统设计的关键性能指标.134.14.1潜在的感知关键性能指标潜在的感知关键性能指标.134.24.2潜在的计算关键性能指标潜在的计算关键性能指标.145 5通感融合的应用场景通感融合的应用场景.155.15.1通感融合应用场景通感融合应用场景.165.1.15.1.1 应用案例应用案例 1 1：高精度定位与追踪：高精度定位与追踪.165.1.25.1.2 应用案例应用案例 2 2：同步成像、制图与定位：同步成像、制图与定位.175.1.35.1.3 应用案例应用案例 3 3：人类感官增强：人类感官增强.175.1.45.1.4 应用案例应用案例 4 4：手势及动作识别：手势及动作识别.185.1.55.1.5 应用案例应用案例 5 5：无人机飞行路径管理：无人机飞行路径管理.195.1.65.1.6 应用案例应用案例 6 6：无人机监管：无人机监管.205.1.75.1.7 应用案例应用案例 7 7：智能工厂：智能工厂.205.1.85.1.8 应用案例应用案例 8 8：环境降雨监测：环境降雨监测.215.1.95.1.9 应用案例应用案例 9 9：智慧电网安全监测和预警：智慧电网安全监测和预警.225.1.105.1.10 应用案例应用案例 1010：发送端波束配置：发送端波束配置.245.1.115.1.11 应用案例应用案例 1111：UEUE 感知数据处理的算力辅助感知数据处理的算力辅助.255.25.2小结小结.266 6通感融合系统设计的关键技术问题通感融合系统设计的关键技术问题.276.16.1感知信息的分级定义感知信息的分级定义.276.26.2感知任务参与节点的选择感知任务参与节点的选择.286.36.3感知功能逻辑归属问题感知功能逻辑归属问题.296.46.46G6G 网络内的感知服务质量参数的使用与映射网络内的感知服务质量参数的使用与映射.296.56.5通感安全隐私问题通感安全隐私问题.306.66.6更高性能的终端计算服务更高性能的终端计算服务.316.76.7通感算节点的协作通感算节点的协作.327 7通感融合系统设计潜在的技术方案通感融合系统设计潜在的技术方案.337.17.1通感融合端到端的功能阐述通感融合端到端的功能阐述.337.27.2计算节点辅助的感知测量量处理计算节点辅助的感知测量量处理.357.37.3感知信息的分级定义方案感知信息的分级定义方案.367.47.4感知节点选择方案感知节点选择方案.377.57.56G6G 网络内各功能间的感知服务质量参数定义方案网络内各功能间的感知服务质量参数定义方案.38IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group7.67.6通感安全隐私方案通感安全隐私方案.397.77.7对于传统非对于传统非 3GPP3GPP 感知设备的控制感知设备的控制.407.87.8基于基于 5G5G 演进的通感融合系统功能和接口分析演进的通感融合系统功能和接口分析.407.8.17.8.1 感知功能逻辑上属于核心网感知功能逻辑上属于核心网.417.8.27.8.2 感知功能逻辑上属于接入网感知功能逻辑上属于接入网.417.97.9感知结果开放感知结果开放.437.107.10感知基本流程感知基本流程.457.117.11通算融合方案通算融合方案.477.127.12通感算节点协作方案通感算节点协作方案.497.12.17.12.1 通感协作通感协作.497.12.27.12.2 通算协作通算协作.507.12.37.12.3 感算协作感算协作.508 8总结和展望总结和展望.51术语定义.53缩略语简表.54参考资料.56贡献单位.58IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图目录图 2-1 通信感知融合系统功能框架.7图 5-1 通信和感知融合共赢.15图 7-1 通感融合系统网络架构示意图.34图 7-2 通感算融合控制的 3 种方式.35图 7-3 感知节点的选择方案.38图 7-4 基于核心网感知的网络架构.41图 7-5 SF 逻辑上属于基站.42图 7-6 SF 逻辑上属于基站外的节点或实体.42图 7-7 感知基本流程图.45图 7-8 通算融合示意图.47图 7-9 计算信息收集流程示意图.49图 7-10 计算服务流程示意图.49IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group表目录表 4-1 感知服务体验相关能力的定义.13表 4-2 计算服务的性能指标.15表 5-1人类感官增强的性能指标.25表 5-2智慧电网安全的性能指标.26表 5-3 发送端波束配置的性能指标.25表 5-4 计算服务的性能指标.26表 6-1 典型的无线感知用例与应用场景.29表 7-1 不同层次的感知信息.36表 7-2 感知信息描述字段.43表 7-3 感知请求描述字段.446IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group1 1引言引言更先进的下一代移动通信系统 6G 将提供超越通信的多维服务，构建自由连接的物理与数字融合世界。6G 网络服务将以人为中心向智能体为中心扩展，从物理世界向虚拟世界延伸，实现通信、感知和计算等多维服务和功能的融合。在传统通信网络中引入感知能力，一套系统可以满足多种需求，通信和感知的融合成为 6G 潜在的技术趋势。未来 6G 系统的频段更高（例如毫米波和太赫兹）、带宽更大、大规模天线阵列分布更密集，因此通过 UE（User Equipment，终端）或 BS（Base Station，基站）发送的无线电波的传输、反射和散射等能力可以更好地感知物理世界，提供高性能的感知服务。同时，6G 感知提供的高精度定位、成像和环境重构等能力有助于更精确地掌握信道信息，可用于提高波束赋型准确性或降低信道状态跟踪开销等，从而提升了通信性能。进一步考虑当 6G 引入计算能力时，感知数据处理将不受限于各节点的本地计算能力，有助于借助先进算法进行特征抽取，达到更好的感知性能。本报告围绕 6G 通感融合系统设计对 6G 网络架构和功能的影响等方面进行了分析，探讨通感融合系统设计的范围与目标、应用场景需求、关键性能指标、关键技术问题和通感融合系统架构。本报告旨在触发支持通感融合的 6G 网络架构探索，对未来的 6G研究工作提供思路和起到一定的借鉴作用。2 2通感融合系统设计的范围与目标通感融合系统设计的范围与目标从感知的实现方式上可以将感知分为射频感知和非射频感知，雷达作为典型的射频感知方式已经得到了广泛的应用。无线通信信号在传播过程中受到周围环境的影响，会引起信号幅度、相位等特征的变化，接收端通过无线信号处理不仅能够得到发送端的通信信息，还能够提取出反映传播环境特征的感知信息1。因此，通过无线通信设备（如 BS、UE）对目标物体、事件或环境进行感知也是射频感知方式之一。非射频感知即利用各式各样的传感器采集环境信息从而得到感知结果，典型的方式包括基于摄像头采集的图像或视频信息，或者通过其他特定传感器获取的特定感知信息，例如温度传感器、气压计、加速度计、陀螺仪等。本研究报告侧重基于 6G 的感知，旨在从资源和功能层面支持通过无线通信设备（例如终端/基站）对目标物体、事件或环境的感知。考虑一些用例还可能包括非终端/基站的传感器（例如雷达、摄像头等），因此本报告不仅包括基于终端/基站收发信号进行感知，也考虑综合利用包括雷达、摄像头等不同类型感知设备的感知数据。从而，6G 系统可以提供更加丰富和更加精准的感知服7IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group务和应用。考虑部分情况下需采用高复杂度算法进行感知数据处理，例如 MUSIC（MultipleSignal Classification，多重信号分类）算法、AI（Artificial Intelligence，人工智能）模型等。然而，6G 核心网的网络功能、基站和终端等单个节点处理能力有限。因此，当 6G 引入计算能力后，本报告也包括感知和计算的协作。图 2-1 通信感知融合系统功能框架6G 通感融合系统设计的研究目标是通过端到端通感融合系统功能设计实现通信感知多维度业务创新。6G 系统通过合理设置网络功能和高效组织，提升网络性能、提高网络资源效率和改善用户体验2。具体研究内容包括通感算融合相关标准组织进展，感知和计算的关键性能指标，通感融合应用场景和需求分析，通感融合系统设计的关键技术问题梳理，以及潜在技术方案探讨。3 3通感融合系统设计相关标准组织进展通感融合系统设计相关标准组织进展本章介绍全球多个标准化组织和研究机构关于通感融合研究的进展，包括 3GPP（3rdGenerationPartnershipProject，第 三 代 合 作 伙 伴 计 划）、ITU（International Telecommunication Union，国际电信联盟）、IEEE（Institute of8IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupElectrical and Electronics Engineers，电气与电子工程师协会）、IMT-2020（5G）推进组、IMT-2030（6G）推进组、Next G Alliance、Hexa-X、和 IETF（InternetEngineering Task Force，互联网工程任务组）。上述标准化组织在通感融合的场景用例、技术挑战和技术趋势等方面开展了研究。3.13.13GPP3GPP3GPP SA1 Feasibility Study on Integrated Sensing and Communication 对通感融合的可行性研究侧重于基于 NR（New Radio，新空口）的感知3，某些用例可能会利用 EPC 和 E-UTRA 中已有的信息（例如蜂窝/UE 测量、位置更新），一些用例还可能包括非 3GPP 类型的传感器（例如雷达、摄像头）。目前研究报告中包括 32 个用例，如住宅入侵检测、高速公路和铁路入侵检测、降雨监测、非 3GPP 传感器透明感知、睡眠监测、手势识别、旅游景点交通管理、工厂自主移动机器人冲突避免、无缝 XR（Extended Reality 扩展现实）流、无人机入侵检测、无人机轨迹跟踪、无人机冲突避免等。从感知结果潜在的 KPI（Key Performance Indicator，关键性能指标）角度来看，SA1 通感研究项目将上述用例的场景分为目标检测与追踪、环境监测和运动检测三类。进一步地，该研究报告提出了 KPI 表格，包括定位精度、速度精度、感知分别率、最大感知服务时延、刷新率、虚警概率和漏检概率。其中，并不是每一个用例都涉及前述所有 KPI，通常一个用例仅涉及其中的一部分。另外，该研究报告还考虑了感知的机密性、完整性、隐私、监管等方面内容。目前 3GPP SA2 和 RAN（Radio Access Network，无线接入网）也在讨论潜在的感知立项，潜在的内容可能包括架构增强支持感知，感知服务管理流程，感知服务质量管理，感知安全隐私，感知计费，通感信道模型，感知模式，以及感知信号、测量和控制等对协议影响等。3.23.2ITUITU2023 年 6 月 ITU-R 完成了IMT 面向 2030 及未来发展的框架和总体目标建议书5，提出了 6G 的典型场景及能力指标体系。在典型场景方面，5G 三大场景增强为沉浸式通信、超大规模连接和极高可靠低时延，6G 在 5G 三大场景基础上进行了增强和扩展，包含沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延、人工智能与通信的融合、感9IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group知与通信的融合、泛在连接等 6G 六大场景。感知与通信的融合指利用 IMT-2030 提供的广域多维感知，为未连接的物体和连接设备提供运动和周围环境的信息。典型的用例包括 IMT-2030 辅助导航、活动检测和运动跟踪（例如姿势/手势识别，跌倒检测，车辆/行人检测）、环境监测（例如雨水/污染检测）以及为 AI、XR 和数字孪生应用提供对周围环境的感知数据/信息。除了提供通信能力外，这些使用场景还需要支持高精度定位和感知相关能力，包括距离/速度/角度估计、目标检测、存在检测、位置、成像和制图等。ITU 技术趋势报告6将通信和感知系统之间的交互级别分为：（1）共存，其中感知和通信系统在物理上分离的硬件上运行，使用相同或不同的频谱资源并且不共享任何信息，彼此视为干扰；（2）合作，其中感知和通信系统在物理上分离的硬件上运行，而信息可以相互共享（例如，感知/通信的先验知识可以共享，减少系统之间的干扰或在某些情况下增强另一个系统）；（3）集成设计，其中两个系统被设计为一个单一系统，在频谱使用、硬件、无线资源管理、空中接口以及信号传输和处理等方面具有信息共享和联合设计。通感融合系统在未来 IMT 的重点是（3），感知和通信之间开发高效协调，以尽量减少彼此之间的干扰，更进一步地可在频谱、硬件、信令、协议、组网等更多维度上进行协调和协作，实现互利共赢。人工智能与通信的融合的典型用例包括 IMT-2030 辅助自动驾驶、辅助医疗应用中设备间的自治协作、设备和网络之间计算卸载、数字孪生创建和预测以及 IMT-2030 辅助协作机器人。这些使用场景将需要支持服务区域内高通信容量和用户体验数据速率，同时还需要低延迟和高可靠性。除了通信能力外，这种使用场景预计还将需要将与人工智能和计算功能相关的新能力集成到 IMT-2030 中，具体包括不同数据源的数据获取、准备和处理，分布式 AI 模型训练、共享和推理，以及计算资源编排等功能。3.33.3IEEEIEEEIEEE 针对 WLAN 感知（WLAN sensing）在 IEEE 802.11 内成立了 802.11bf 任务组（task group）。WLAN 感知主要指的是具备 WLAN 感知能力的站点，通过接收 WLAN 信号以检测环境中目标对象的特征。其中环境（Environment）包括房间，房屋，车辆，公司等；目标包括物品，人体，动物等；特征（Feature）包括范围，速度，角度，动作，存在或接近，姿态等。802.11bf task group 定义了对 IEEE 802.11 MAC 层以及10IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupDMG（Directional Multi-Gigabit,定向多吉比特）和 EDMG（Directional Multi-Gigabit，增强型定向多吉比特）PHY 层的修改，以增强 1GHz 至 7.125GHz 以及 45GHz以上免许可频段的 WLAN 感知，使能站点通知其他站点其 WLAN 感知能力，请求和设置传输以便执行 WLAN 感知测量，交换 WLAN 感知反馈和信息。802.11bf 任务组一系列文档范围包括用例、功能要求、信道模型、评估方法和仿真场景等。802.11bf 提出的 WLAN 感知用例7包括房屋内感知、手势识别、健康监护、3D 视角、汽车内感知等几个类别，并对各个用例从最大距离、距离精度、最大速度、速度精度、角度精度、分辨率、安全、鲁棒性和最大网络负荷等方面参数进行了描述。3.43.4IMT-2020IMT-2020 推进组和推进组和 IMT-2030IMT-2030 推进组推进组IMT-2020 推进组成立通信感知任务组，从场景需求、网络架构、仿真评估方法、空口技术方案和演示验证等多方面开展研究。已发布的5G-Advanced 通感融合场景需求研究报告8阐述了智慧交通、智慧低空、智慧生活和智慧网络四大典型应用场景的十五个典型用例，并展开了需求分析。各用例需求通过感知距离范围、感知速度范围、感知高度范围、感知距离分辨率、感知速度分辨率、感知多普勒分辨率、感知多普勒精度、感知距离精度、感知角度精度、感知速度精度、感知数据刷新率、检测概率、虚警概率、感知数据传输速率、感知时延、安全隐私高/低、识别准确率、感知雨量分辨率、感知降雨空间分辨率进行说明。已发布的5G-Advanced 通感融合网络架构研究报告提出了 11 个关键技术问题和多种不同的通感网络架构，分别从接口、协议、功能和端到端业务流程等方案展开了研究设计。已发布的5G-Advanced 通感融合仿真评估方法研究报告对基于 3GPP TR 38.901 的通感融合信道建模方法进行了研究，涵盖了通信感知融合系统仿真大尺度衰落和小尺度衰落模型建模方法，通感融合信道空间一致性和移动特性，以及链路级 CDL（clustered Delay Line，集群延迟线）通感融合建模方法。IMT-2030 推进组发布了通信感知一体化技术报告9。该技术报告对通感一体化的范畴、研究现状、发展趋势、应用场景、基础理论、关键技术和原型验证进行了阐述。在基础理论方面，介绍了无线感知的基础理论与评价指标，以及通信感知一体化基础理论框架，提出了通信与感知的互信息以及感知速率极限。在关键技术方面，该报告对空口技术、信号处理技术、网络架构与组网设计、硬件架构与设计、协同感11IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group知五个方面开展研究。其中，空口技术方面主要评估了基于 OFDM（OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用）和 OTFS（Orthogonal TimeFrequency Space，正交时频空调制）两种典型波形下的测距测速等性能；信号处理技术方面分别从干扰消除、定位与环境重构、信号融合、参数估计等方面进行研究；在组网设计方面，基于业务连续性和 QoS（Quality of Service，服务质量）保障为目标，提出感知节点和感知方式的切换场景；在硬件架构方面，提出通信感知一体化硬件设计，需要解决高性能全双工等带来的干扰和设备电路等设计问题；在协同感知技术中，通过实例提出多模式协同感知、多节点协同感知、多频段协同感知用例和关键技术研究方向。3.53.5NextNext G G AllianceAllianceNext G Alliance 推出的 6G 技术报告10里总结了 4 类用例，包括：（1）网络支持的机器人和自主系统（Network Enabled Robotics and Autonomous Systems），使用 GPS（Global Positioning System,全球定位系统）、LiDAR（Light Detection andRanging，光探测和测距）、声纳、雷达和测程法等传感器感知周围环境。（2）Multi-sensory XR（Multi-Sensory Extended Reality，多 感 官 扩 展 现 实），包 括 VR（Virtual Reality，虚拟现实）和 AR（Augmented Reality，增强现实）等。（3）分布式感知和通信（Distributed Sensing and Communications），包括与通信紧密集成以支持自主系统的传感器。（4）个性化用户体验，基于用户个人资料和上下文信息（例如，用户的偏好、趋势和生物识别）对设备、网络、产品和服务进行实时、全自动和安全的个性化。该报告分析了 JCAS（Joint Communications and Sensing，通信和感知一体化）在通信和感知两方面功能的益处：共存以改善频谱共享、硬件重用和干扰管理；通信辅助感知，有助于实现多感知节点之间环境可视化；感知辅助通信，以提高通信性能；此外，JCAS 可以通过 standalone 蜂窝和非蜂窝技术增强定位性能。Next G Alliance 提出的 JCAS 研究领域涵盖了感知与通信性能的 trade-off 研究与评估、感知信道建模、波形波束成形设计、感知与通信功能之间的共存、协作与协同设计、资源分配、协同感知、JCAS 产生的硬件要求、杂波抑制、UE 定向、多雷达联合处理、基于 AI/ML（Machine Learning，机器学习）的感知融合、全双工无线电等多个方面。其中全双工无线电是单站感知的关键推动因素，也是高功率 BS 和低功耗 UE12IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group的重要研究领域。在蜂窝系统中，基于不同的感知能力，JCAS 操作可基于 BS，基于 UE，或者同时基于 BS 和 UE。关于 JCAS 存在的挑战包括以下方面：（1）考虑到通信和感知共享频谱，支持在不同的通信和感知性能折中下的灵活设计成为关键挑战之一，波形设计、波束成形设计和资源复用是该挑战的核心。（2）感知的空间方向可能不同于通信链路传输的空间方向，需要在感知和通信功能的 QoS 之间进行权衡。（3）多节点协同感知方面，感知节点之间的同步成为主要挑战。（4）干扰管理不仅需要考虑通信系统之间的干扰和感知系统间的干扰，还需要考虑通信系统和感知系统之间的干扰管理。3.63.6Hexa-XHexa-XHexa-X 将通信、定位、成像和感知的融合（Convergence of communications,localization,imaging and sensing）作为未来连接技术的趋势之一11。随着更大带宽信号和更高频段频谱（如大于 100GHz）的应用，以及 SLAM 技术与较低频谱通信的结合，未来网络将集成高精度定位（具有厘米级精度）、感知（类似雷达和非类似雷达）和成像（毫米级）功能。为此，需要开发新算法来共同优化通信、感知和定位的功能。除了为应用层提供服务，还可以优化网络性能，例如通过主动无线电资源分配和管理，并确定波形设计，实现具有超高数据速率的连接性能和完整的 6D 环境地图。6D 环境地图包含了所有三个空间维度（纬度，经度，高度）和三个方向维度（俯仰、横滚、偏航）的信息。通过通信连接和 6D 地图与运动预测和 AI 的结合，基于新沉浸式 XR 体验的新应用和用例将变为现实。SaaS（Sensing-as-a-Service,感知服务）被认为将对 6G 架构产生影响12，包括服务化架构为感知能力定义新服务和新接口，以及增强和修订现有的定位功能等。由于感知和定位在大部分用例中都具有重要作用，因此 Hexa-X 组织了 Work Package 3（WP3）-“6G High-Resolution Localization and Sensing”。在 6G 端到端网络架构设计中，需要考虑仅通信、仅感知、通信感知定位联合这三种能力的灵活切换和优先级。定位和感知应被设计为基本功能或微服务，并需要考虑开放框架、安全、低时延、QoS 等多个方面的问题。3.73.7IETFIETFIETF 定义了 CFN（Compute First Networking，算力网络），CAN（Computing-13IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupAware Networking，算力感知网络），SRv6（Segment Routing over IPv6，基于 IPv6的段路由）和 APN6（Application-aware IPv6 Networking，基于 IPv6 的应用感知网络）等技术，这些技术基于 IP 协议或路由协议支持路由信息、算力状态信息和应用信息的及时扩散与同步，实现有线传输和算力的良好匹配。2023 年 3 月，由中国移动主导的 CATS（Computing-Aware Traffic Steering，“算力路由”工作组）在 IETF 成功获批，标志着算力网络“算网一体”原创技术体系取得了里程碑式的进展，算力和网络两大学科的交叉融合形成了广泛的国际共识。当前，许多服务需要创建多个服务实例，这些实例通常在地理位置上分布在多个站点。CATS 工作组定位在路由域，主要致力于解决网络边缘节点如何引导服务的客户端和提供服务的站点之间的流量的问题。目前，场景和需求文稿已经立项，包括计算感知的 AR/VR、智慧交通、数字孪生、SD-WAN（Software Defined Wide Area Network，软件定义的广域网）等场景，以及支持动态选择服务节点、支持计算资源表示、合适的计算资源分发和应用、业务连续性等需求。4 4通感融合系统设计的关键性能指标通感融合系统设计的关键性能指标4.14.1潜在的感知关键性能指标潜在的感知关键性能指标为了提供更好的感知服务，需要对网络提供的感知结果进行关键性能指标进行定义，3GPP SA1 定义的感知关键性能指标定义如表 4-1 所示。其中，精度性能指标的量化定义通常需与置信度（Confidence level）关联定义，通过置信度描述了所有可能测量的感知结果中期望包含真实感知结果的百分比，因此 SA1 提出了在 95%置信度情况下的定位精度（包括水平精度和垂直精度）和速度精度（包括水平精度和垂直精度）需求。由于漏检概率和虚警概率均适用于二元判断的感知结果，因此对于多元判断的感知结果（例如手势识别等），还可以引入检测/识别准确率作为感知关键性能指标。表 4-1 感知服务体验相关能力的定义参数参数含义含义定位精度（包括水平精度和垂直精度）描述目标物体的测量感知结果（即位置）与其真实位置值的接近程度。它可以进一步衍生为水平感知精度和垂直感知精度，前者指的是二维基准面或水平面上的感知结果误差，后者指的是垂直轴或高度上的感知结果误差。14IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group速度精度（包括水平精度和垂直精度）描述目标物体速度的测量感知结果（即速度）与其真实速度的接近程度。感知分辨率描述目标物体测量量级（如距离、速度）的最小差异，以允许检测到不同量级的物体刷新率描述生成传感结果的速率。它是两个连续传感结果之间时间间隔的倒数。漏检概率描述系统尝试获取感知结果的任何预定时间段内，获取传感结果的漏检事件与所有事件的比率。它仅适用于二元判断的感知结果。虚警概率描述尝试获取感测结果时，在任何预定时间段内检测到不代表目标对象或环境特征的事件与所有事件的比率。它仅适用于二元判断的感知结果。最大感知服务时延描述从触发所需感知结果到感知系统接口处提供感知结果之间的时间。4.24.2潜在的计算关键性能指标潜在的计算关键性能指标当 6G 引入计算能力后，本报告也包括感知和计算的协作。感知和计算协作包括基于 6G 计算能力对感知数据进行处理产生所需感知结果。当终端请求网络辅助感知数据处理时，由于需要将待处理感知数据传输到合适的网络节点进行处理，因此涉及通信、计算和感知的融合。所述计算包括基于 AI 的计算和非基于 AI 的计算。AI 服务的性能指标涵盖多个方面，包括可达性能（包括 AI 性能如归一化均方误差、余弦相似度等，通信性能如数据速率、覆盖、误块率等）、AI 模型复杂度、收敛速度（或训练时间）、泛化能力、数据依赖性、推理时间、训练的算力开销、模型的传输开销和模型的存储开销等。AI 服务的性能指标取决于 AI 算法和大数据技术等计算机领域相关技术在2030 年及以后的发展水平。传统上计算性能指标通常从系统资源维度进行定义，例如通过 FLOPS（Floating-Point Operations Per Second，每秒浮点运算次数）等表征计算性能，通过持续内存带宽等表征内存访问性能，通过 IOPS（Input/Output Per Second，单位时间内能处理的最大 IO 频度，一般指单位时间内能完成的随机 IO 个数）等表征存储性能，通过通信时延和带宽等表征网络性能。而 6G 融合计算相关的性能指标将由 6G 系统中部署的计算和通信相关资源以及性能综合决定。在定义 6G 系统的计算性能指标和用户的计算性能指标时，需要考虑 6G 计算的典型业务用例（例如计算辅助感知等），以及相关的用户密度、业务模型等因素，指标的具体定义请参考表 4-2。15IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group表 4-2 计算服务的性能指标融合计算的性能指标融合计算的性能指标定义定义系统性能指标算力密度移动通信网络单位覆盖面积能提供的算力计算连接密度移动通信网络单位覆盖面积能提供的计算服务连接数量用户性能指标峰值算力单用户可获得的峰值计算性能计算时延从用户发起计算服务请求到接收到计算响应的整体时延5 5通感融合的应用场景通感融合的应用场景通感融合的核心理念是要让无线通信和无线感知两个独立的功能融合在同一个系统中，并实现互惠互利。一方面，通过基于移动通信网络进行位置、速度、角度等信息的探测感知，构建低成本、高精度、无缝泛在的广域感知网络，即通信服务感知。另一方面，感知信息可以辅助基站或终端进行波束训练、波束跟踪，能耗优化等，从而提升通信系统性能，即感知辅助通信。图 5-1 通信和感知融合共赢网络感知创造了一种通信之外的新型应用场景，涵盖一系列用例，例如，基于设备甚至无设备的目标定位、成像、环境重构和监控、手势和活动识别等13。这些应16IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group用为全球移动通信系统的研究和讨论增加了新的性能维度，如检测准确率、感知分辨率和感知精度（包括距离、速度、角度）等，这些维度的性能要求因应用而异。未来在定位和重构应用中需要高感知精度和高分辨率；在成像中应用需要超高分辨率；而对手势和活动识别，检测准确率则至关重要。通感融合系统用例可以根据不同维度进行分类。根据面向的用户群体不同，通感融合系统用例可以分为：面向传统业务用户体验增强的场景、面向 ToB 领域新业务的场景以及面向 ToC 领域新业务的场景。根据用例实施的环境不同，通感融合系统用例可以分为：室内环境（局部空间）场景和室外环境（开放空间）场景。根据感知目标是否具备通信能力，通感融合系统用例可以分为：无源感知场景和有源感知场景。根据是否具有标识的明确感知目标，通感融合系统用例可以分为：per-area 场景和 per-object 场景。根据对感知测量数据的不同处理方式，通感融合系统用例可以分为：检测类场景、估计类场景和识别类场景。本报告侧重于梳理各类用例对系统设计的共性需求，不再对用例进行分类。5.15.1通感融合应用场景通感融合应用场景5.1.15.1.1 应用案例应用案例 1 1：高精度定位与追踪：高精度定位与追踪案例描述案例描述6G 网络将具备感知功能,可以为通信对象提供有源定位（Positioning）服务（类似 5G），也可以为非通信对象提供无源定位（Localization）服务（类似雷达）。通过处理散射和反射的无线信号的时延、多普勒和角度谱信息,6G 网络可以提取出三维空间中物体的坐标、方向、速度和其他地理信息。这种高精度的 3D 定位与追踪将达到厘米级的精度，可以通过在网络信息和物理实体位置之间建立必要的关联,进一步在工厂、仓库、医院、零售店、农业、采矿业等各行业使能不同的应用。例如，自动化工厂中的机器人可以轻松地检索仓库货架上的零件,并进行正确的安装14。在 6G 网络中，AGV（Automated Guided Vehicle，自动导向车）可以作为感知服务的请求者，将预处理的感知信号发送到感知处理节点，感知处理节点最终到 AGV 的定位信息返回给 AGV，连续性的低延时、高精度定位可以避免 AGV 在导航期间内发送碰撞。此外，10cm 级精度的连续感知可实现器件级放置，1cm 级精度连续可以进一步实现狭小空间中的模块级安装和放置，从而提高集成芯片、小型金属部件等小尺寸期间的存储效率14。17IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group高精度定位与追踪在车路感知中也起着重要的作用，即对道路本身和道路环境进行识别和感知，对道路参与主体的位置、速度以及运动方向进行识别，对道路上发生的异常事件进行识别，进而为自动驾驶车辆和智慧交通管理提供数字化的道路基础。通过利用道路周边广域覆盖的通感融合基站，可以实现对整条道路的全域感知。业务需求业务需求以 AGV 为例相关指标需求的数值范围参考详见 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究。5.1.25.1.2 应用案例应用案例 2 2：同步成像、制图与定位：同步成像、制图与定位案例描述案例描述成像、制图与定位是三种可以互补的感知功能。成像功能用于捕获周围环境的图像,定位功能用于获取周围物体的位置,制图功能则利用这些图像和位置信息构建地图,并进一步提升定位功能的位置推理能力。毫米波和太赫兹中的 SLAM（SimultaneousLocalization And Mapping,同步定位与制图）应用有助于感知设备在未知环境中构建3D 地图。在 6G 时代，感知设备可以是 6G 基站或终端,如汽车、无人机和机器人等。与传统的激光雷达（Lidar）和光学摄像头系统相比，基于 6G 无线信号的 SLAM 应用使自动驾驶汽车能够以超高的分辨率和精度在任何天气条件下“看清”周围各个角落。SLAM 通常是连续性感知，实现同步成像与制图。室内场景也类似，即使在拥挤的环境中，机器人、自动导引运输车等感知服务的请求者也能够依赖 SLAM 自由移动。在室内场景下，为了保证非视距定位的精度，要求环境重建结果的误差控制在 5%之内。举例来讲，假设室内走廊宽度为 2m，5%的误差相当于 10cm 的环境测绘精度。业务需求业务需求以 SLAM 为例的相关指标需求的数值范围参考详见 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究。5.1.35.1.3 应用案例应用案例 3 3：人类感官增强：人类感官增强案例描述案例描述人类感官增强旨在提供比人眼更安全、更精确、更低功耗的感知能力。太赫兹通感一体化技术利用毫米波频段，可以将超越人体感官的增强感知能力集成到便携式设备、可穿戴设备乃至可植入式设备中。“超越人眼”（See Beyond Eyes）的概念依赖于18IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group超高分辨率成像技术，可以应用于日常生活，例如发现水管中针孔大小的漏水点，也可以应用于智慧工厂中，实现零接触的缺陷检测和质量控制,借助电磁波的穿透特性，只需一台便携式设备甚至智能手机,就能完成包裹安检、墙内线缆检测等任务，人类作为这类“超越人眼”感知应用的使用者。6G 将探索更大的射频范围,可透过皮肤、皮下脂防、手提箱、家具等材料看见人眼所看不见的东西即“超越人眼”。由于无线信号的穿透性取决于频率和发送功率，像皮肤（0.5cm-4cm）、皮下组织（12mm-20mm）、手提箱（0.5cm）和家具（2cm）等非电离材料非常适合无线信号穿透式成像。光谱图识别也是“超越人眼”的一部分，它通过光谱图感知目标的电磁或光子特性来识别目标,利用太赫兹信号来区分不同材料的独特吸收特性，典型应用包括食物的卡路里检测和环境 PM2.5 分析15。光谱识别是基于目标的电磁或光学特性，对目标进行识别的频谱感知技术，这类光谱图识别通常是一次性感知应用。这类应用依赖分子震动效应，与材料独特的吸收曲线有关。为了获得分子震动中的所有吸收峰频段，需要 2GHz-8GHz的频谱带宽。此外，在 1THz 下进行光谱识别时，频率抖动必须小于 10GHz。业务需求业务需求相关的指标参考 3GPP SA1 研究课题和 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究,其指标概括表 5-1 所示：表 5-1 人类感官增强的性能指标指标名称指标名称指标参数指标参数定位精度0.5cm感知服务最大时延1ms（远程医疗）100ms（谱识别）分辨率1mm5.1.45.1.4 应用案例应用案例 4 4：手势及动作识别：手势及动作识别案例描述案例描述基于机器学习的无源手势及动作识别是推广人机接口（Human-ComputerInterface）的关键，用户仅使用手势和动作就能与设备进行交互。这种识别分为“大动作识别”和“微动作识别”两种。大动作是指身体运动,例如,未来智慧医院将会自动监督患者的安全,包括检测患者是否跌倒以及监控患者的康复训练等。相对于传统的摄像头监控，其最大优势是对隐私的保护。微动作识别则是通过连续性的感知信号来识别用户的微小动作，如手势、手指动作和面部表情等。可以想象一下，我们只需在19IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group空中舞动手指，XR 就能立即播放美妙的音乐或呈现动人的画作,真正实现随时随地的艺术创作。为了精确捕捉人的手势，距离分辨率需要达到 1cm，速度分辨率要达到0.05m/s，检测概率要大于 99%，覆盖距离要大于 8m（即大客厅的范围）。此外，为了区分不同人的手势，横向距离分辨率的理想取值在 5cm 以内。通过对目标进行室内跟踪、定位和动作识别，可以对室内人员的行为进行分析和监测。并可以利用感知网络可以分析成员不同活动的时间比例，活动区间以及睡眠质量等。业务需求业务需求相关指标需求的数值范围参考详见 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究。5.1.55.1.5 应用案例应用案例 5 5：无人：无人机飞行路径管理机飞行路径管理案例描述案例描述借助于 6G 网络，低空无人机发展正迈向全新的阶段。无人机具备全天候、全空域执行侦察、预警、通信等多种任务的能力，同时无人机也可以广泛应用于航拍、警力、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾等多个垂直行业。随着无人机的广泛应用，大量无人机同时工作时的航线规划和安全性保障成为一个极大的挑战。无人机在飞行过程中，可以通过基站对无人机位置、高度、航向、速度等信息进行感知。基于感知信息，如果发现无人机偏离原计划的飞行轨迹，则无人机管理平台引导无人机回归正确航迹。同时，基站可以对无人机周围环境进行感知，例如障碍物的位置、形状和其他无人机的飞行速度等，从而基于这些感知信息构建 3D 地图或进行障碍物的识别，当无人机接近障碍物（例如楼宇、山体），无人机管理平台引导无人机调整飞行路线，避免碰撞；当同一区域存在多个无人机时，根据各无人机的位置、高度、航向、速度等信息，无人机管理平台预测其航迹，若预计无人机间将发生冲突，则给出冲突告警。例如，在某一物流无人机在根据预定的飞行路线执行飞行任务时，无人机管理部门发起对该无人机的感知请求，该请求携带了无人机标识 UE ID 和无人机周围环境的范围（如，距离该 UE ID 1000 米）。网络收到感知请求后，可以利用定位技术获得无人机的位置，结合无人机位置和感知范围再对无人机周围环境进行感知。根据周围环境的感知结果，无人机管理部门可以动态调整无人机的飞行路径。当飞行任务结束时，20IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group无人机管理部门终止对该无人机的感知请求。业务需求业务需求相关指标需求的数值范围参考详见 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究。5.1.65.1.6 应用案例应用案例 6 6：无人机监管：无人机监管案例描述案例描述轻小型民用无人机在航拍、农业、测绘等领域大显身手，同时也会干扰民航飞行，造成事故。为实现对无人驾驶航空器的依法管理，中国民航局发布了无人驾驶航空器飞行管理暂行条例。条例明确，除空中禁区、机场、军事禁区、危险区域等周边一定范围内，微型无人机无需批准可以在真高 50m 以下空域飞行，轻型无人机可以在真高 120m 以下空域飞行。此外，按照相关规定，无人机飞行前需要向空管部门申请飞行空域和计划，获得批准后方可行动。除此之外，任何飞行都被称为“黑飞”。但是，当前很多无人机飞行并未严格遵守国家相关规定，导致未经许可闯入公共及敏感区域、意外坠落、影响客机正常起降、碰撞高层建筑等“黑飞”事件时有发生。在实践中，通过技术手段限制非法违规飞行是防止“黑飞”的主要手段。比如，主流无人机厂商均推出了电子围栏功能，无人机接近禁飞区域时会自动发出警报，并无法操控进入该区域。目前，机场附近已经得到了较严格的电子围栏保护，然而一些重点区域，如轨道交通沿线、高铁站、码头等依然是一些电子围栏的盲点8。业务需求业务需求相关指标需求的数值范围参考详见 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究。5.1.75.1.7 应用案例应用案例 7 7：智能工厂：智能工厂案例描述案例描述生产现场环节是工业生产中的最重要的一环，主要包括核心生产制造、生产过程溯源、机器视觉质检等。核心生产制造核心生产制造在核心生产制造中，远程设备操控员可以通过生产现场视频画面和各类数据，远程实时对现场工业设备进行精准操控。现场人员可以利用 AR/VR 眼镜等智能终端获取21IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group增强图像叠加，进行装配可视化呈现，以辅助完成复杂精细的设备装配。在这个过程中，可利用视觉、触觉、蜂窝感知等多种多模态感知和目标识别等感知技术。通信感知一体化技术可以对多台设备进行协同控制。例如，结合定位技术对工厂内的 AGV 小车进行协同控制，实现厂内所有 AGV 小车的合理调度，以达到全局最优，并对 AGV 小车进行最优路径规划。配合定位系统，可以精确测量大型机械的位置以及偏转角、俯仰角等姿态数据；配合高分辨率成像技术或基于全息通信输出 3D 图像的表面测量，可以精确测量生产对象的高度、位移、角度等数据。在柔性生产制造中，“柔性”特征要求要能够感知加工对象或者原材料的变化，以便于根据实际情况做出工艺或者流程上的调整。例如，柔性上料系统可以利用高分辨率成像、通信感知等技术调整机器翻转、拾取、抓取的姿势，或者进行识别和分拣，以应对不同物料或者零部件在体积、几何形状和类型上的变化。质检质检太赫兹波光子能量低，在穿透物质时不易发生电离辐射，可用于无损检测，特别适用于对复合材料和高分子材料的表面与内部缺陷进行检测。可以利用基于太赫兹的高分辨率成像技术采集产品信息，并通过 5G 网络传输至感知数据处理系统，感知数据处理系统基于人工智能算法模型对产品信息进行实时分析，对比系统中的规则或模型要求，判断物料或产品是否合格。如果有缺陷，可以实时进行缺陷检测与自动报警，同时有效记录瑕疵信息，为质量溯源提供数据基础；同时，可以对数据进一步聚合，并上传到企业质量检测系统，根据周期数据流完成模型迭代，通过网络实现模型的多生产线共享。业务需求业务需求相关指标需求的数值范围参考详见 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究。5.1.85.1.8 应用案例应用案例 8 8：环境降雨监测：环境降雨监测案例描述案例描述降雨监测在农业、天气预报、气候模拟等方面具有重要的应用意义。传统的降雨监测使用位于特定位置的雨量计，也是目前应用最广泛的测量方法。但是在广泛区域内使用雨量计进行监测是非常昂贵的。利用无线基站的广域覆盖和远程感知的特点，可以通过基站监测降雨情况，获得更广泛区域的检测结果。当无线电信号在大气中传22IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group播时，大气成分会使其信号强度降低。其中，氧气和水蒸气是吸收信号的两大主要成分。在降雨天气中，雨水会导致额外的信号衰减，并进一步增加信号的传播路径损失。降雨引起的信号衰减取决于水滴的大小和分布，因此，通过量化和模拟基站的信号测量，能够服务于大规模降雨量的监测。本案例可能存在两种应用场景：1.国家气象局发起感知需求并使用感知数据：国家气象局希望通过基站监测广泛区域的降雨量，辅助气象卫星监测结果，以提高气象预测结果的准确性和全面性。2.个人发起感知需求例如，某个人需要根据手机 app 上获得的降雨预测信息来制定出行时间计划。又如，某位农场管理者需要根据降雨量对农作物进行不同程度的灌溉，因此需要知道实时了解降雨量。这种情况下需要个人通过应用来发起感知需求并使用感知数据。在感知方式上，感知任务发起方可以向基站发送定时测量降雨量的请求，并携带测量频率。基站会定时获得 NR 感知的测量数据，并通过感知和计算节点对基站的测量数据进行量化和分析得到感知结果。感知结果可以向应用开发，以得到与位置相关的实时降雨量。如果感知任务需要较高的测量频率，可以视为连续性感知。需要注意的是，降雨量信息属于公共信息，不涉及具有标识的明确感知目标。因此，不涉及个人安全隐私。业务需求业务需求相关指标需求的数值范围参考详见 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究。5.1.95.1.9 应用案例应用案例 9 9：智慧电网安全监测和预警：智慧电网安全监测和预警案例描述案例描述随着未来无人机、自动驾驶汽车等自动驾驶设备的普及。这些设备对周围环境的影响能力将变得非常强大。在电网行业中，这些设备可能会对电网运行设备造成影响，例如导致无人机干扰输电、发电、变电多环节运行的安全，或者导致工程车辆钩落或破坏输电线路引发相关事故。目前，在电网行业中，输电和变电等多个场景与通感存在潜在的结合点。其中，输电环节可能会发生由施工引发的交通工具钩落或破坏输电线路引发的相关事故，因此输电站存在识别交通工具并预警的需求。在变电环节，存23IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group在无人机偷拍与袭击、人员靠近易触电等安全隐患，变电站需要进行周界入侵检测及无人机侦测。为了满足电网行业在无人机侦测、周界入侵、交通工具挂断预警等安全监管领域的多种场景需求，需要考虑场景化的多维感知与灵活部署能力，充分结合通信、感知和计算能力。在本案例中，感知需求的发起者和使用者皆为国家电网，所感知的位置信息不涉及具有标识的明确感知目标，对隐私安全没有要求。在无人机侦测和周界入侵场景中，感知可以分为主动感知和被动感知两种方式，都属于连续性感知。主动感知是将无人机作为装备传感设备的 UE，在被感知的同时，也配合多个基站定时上报位置信息，进行无人机与变电站之间距离的探测，以确保在安全区域内飞行。被动感知可以利用通感网络中无线基站的区域覆盖和远程感知，实现对无人机和行人位置信息的实时感知，对特定区域内的无人机和行人进行定位和跟踪。如果感知到无人机或行人入侵相关区域，则发出告警。或者在特定范围内设置电子围栏，实施触碰告警。将感知到的无人机或行人的位置传给核心网，感知节点和计算节点可以根据大量数据对无人机或行人的路径做出分析和预测，提前预警有可能发生的安全隐患。其中，一些计算任务可以直接在感知节点上完成。根据感知任务需求、计算复杂度和算力资源部署情况，计算节点可以辅助感知节点进行定制化的感知信息处理。计算节点之间可以支持多点协作，借助 AI 算法模型为感知提供信息分析和预测能力。在预防交通工具破坏输电线路场景中，感知也同样可以分为主动感知和被动感知两种方式，都属于连续性感知。将装备传感设备的交通工具作为感知 UE，配合基站进行位置和距离的主动感知。此外，也可以通过无线基站进行实时被动感知、定位和跟踪交通工具，并将感知数据传给核心网的感知和计算节点，以预测交通工具行进路线。在输电线路周围一定区域内部署电子围栏，对接近电子围栏可能引起触碰的具体工具进行预警。业务需求业务需求相关的指标参考 3GPP SA1 研究课题和 IMT-2030 需求组6G 感知的需求和应用场景研究,其指标概括如表 5-2 所示：表 5-2 智慧电网安全的性能指标指标名称指标名称指标参数指标参数24IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group感知服务最大时延5ms距离分辨率0.5m-2m角度分辨率3速度分辨率0.5m/s刷新频率10Hz置信度95%5.1.105.1.10 应用案例应用案例 1 10 0：发送端波束配置：发送端波束配置案例描述案例描述在当前的无线通信系统中，广播信道、控制信道、数据信道、参考信号等都采用基于波束的方式进行发送和接收，为了保证基于波束传输的准确性和健壮性，基站和终端需要在传输过程中相互进行波束测量和确定，以确保使用正确的波束进行控制和业务信道的传输。然而，现有的波束训练和波束跟踪方法存在一些问题，这些方法需要基站频繁发送训练序列并进行测量反馈，导致空口时频资源开销过大。同时，这些方法还存在较高的时延，波束跟踪时效性较差，难以及时与无线信道实时匹配，从而造成较高的波束失败和通信中断概率。在通感融合系统中，移动通信系统将更智能化、更节能化。由于无线通信系统具备一定的感知能力，使系统在完成通信目的同时，能够及时感知无线信道（目标）的状态，这为改善波束训练和跟踪的效果，同时降低其资源开销提供了可能。在通感融合系统中，可以利用感知技术获取小区内终端位置信息等，从而缩小波束扫描范围，并缩短波束训练时间。例如，当感知工作模式为终端发送上行感知信号时，在基站测量过程中，第一步，基站基于终端发送的参考信号做感知，确定终端的位置信息，但是仅仅获取终端的位置信息只能确定终端工作在 LOS（Line of Sight，视距）径时的最佳波束，终端工作在 NLOS（Non Line of Sight，非视距）径时的最佳波束还需要考虑信号的反射等因素；第二步，终端发送的参考信息经过了周围环境的反射等到达基站，可以辅助基站感知获取通信信道的环境信息，进而确定终端工作在LOS 还是 NLOS 环境，以及对应的更精确的波束信息，辅助缩小通信波束训练范围。还可以利用感知技术获取通信信道环境信息等进行波束预测，降低波束测量反馈开销，并提升波束跟踪时效性。例如，当感知工作模式为终端发送上行感知信号时，在基站测量过程中，第一步，基站基于终端发送的参考信号做感知，确定终端的位置信息、移动速度、运动方向等信息，基于此基站可以预测终端的运动轨迹等；第二步，终端发送的参考信息经过了周围环境的反射等到达基站，可以辅助基站感知获取通信25IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group信道的环境信息，基站可以基于预测终端运功轨迹以及感知的信道环境可以进行波束预测，提升波束跟踪时效性。本案例中，感知结果被用于网络优化，基站是最终感知结果的使用者。由于感知结果包含通信信道环境信息等基站周围环境信息，并不包含特定 UE 的身份信息，因此不会涉及安全隐私问题。然而，如果基站侧实现感知功能，并针对特定用户进行感知以进行波束调整和资源调度，基站则需要知道 UE 的身份信息，可以通过采取给 UE 分配内部标识等手段来保护用户的隐私。业务需求业务需求参考 IMT-2020 的5G-Advanced 通感融合场景需求研究报告，其感知需求如表5-3 所示：表 5-3 发送端波束配置的性能指标指标名称指标名称指标参数指标参数感知速度范围3km/h-500km/h感知距离精度1m感知数据刷新率0.01Hz-0.1Hz5.1.115.1.11 应用案例应用案例 1 11 1：UEUE 感知数据处理的算力辅助感知数据处理的算力辅助案例描述案例描述未来随着沉浸式业务的发展，手势识别和轨迹追踪等感知是重要的使能技术。然而，这类技术的应用面临着一些挑战，一方面对感知数据处理和交互的实时性要求较高，另一方面可能涉及用户隐私问题。针对这些挑战，UE 进行感知测量、感知数据（即感知测量量）处理和感知结果应用可以作为解决方案。在面向手势识别和轨迹追踪等感知数据处理方面，可能涉及到 AI 模型或 MUSIC 等高复杂度算法的使用。在考虑到终端功耗和计算能力的情况下，某些场景可能需要低时延、高性能的计算服务来提供算力辅助。潜在的服务流包括如下情况：终端按需对感知数据进行部分处理后，终端向网络计算功能请求 6G 网络算力，网络计算功能将计算结果发送给终端；终端按需对感知数据进行部分处理后，终端向网络计算功能请求 6G 网络算力，网络计算功能将计算结果发送给应用功能；26IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group终端按需对感知数据进行部分处理后，终端向网络计算功能请求 6G 网络算力，网络计算功能将计算结果发送给目标终端；以轨迹追踪为例进行初步测算，通过 MUSIC 算法对行人 10s 时间内的轨迹进行追踪。假设单个终端每 5ms 进行一次多普勒估计，每次估计采用 50 个感知参考信号的感知测量数据。对于车辆、无人机等速度和距离不同的情况，可能需要使用几百个感知参考信号的感知测量数据。根据初步估算，计算需求预计不小于 108FLOPS，该计算需求超过了大多数智能终端的能力。实时交互体验要求语言动作的反馈的总时延不超过200ms，去掉传输时延等其它开销，预计 6G 系统中的计算时延要求在 10ms 到 100ms。集中的云计算服务可能较难满足需求，需要 6G 系统提供低时延计算服务。以活跃用户密度每 5m2一个人、每人每天使用数字人的平均时间为 30 分钟、忙时集中率为 10%、小区覆盖面积为 10000m2为例，支持该应用场景所需的性能指标如表 5-4 所示。因不同计算用例需求的差异性，运营商的 6G 计算能力需根据业务需求合理部署规划。表 5-4 计算服务的性能指标融合计算的性能指标融合计算的性能指标基于虚拟数字人用例的需求值基于虚拟数字人用例的需求值系统性能指标算力密度1012FLOPS/km2计算连接密度10000/km2用户性能指标峰值算力108FLOPS计算时延10ms-100ms5.25.2小结小结以上从不同角度给出了多个通感融合的应用案例，覆盖了室内环境（局部空间）场景、室外环境（开放空间）场景、无源感知场景、有源感知场景、面向区域的感知场景和面向目标的感知场景等。下面分别从三个方面梳理各个应用案例对网络架构设计的潜在需求：-5.1.1 至 5.1.9 阐述了 9 个对网络外部功能提供感知服务的用例，考虑感知性能需求，6G 网络架构和功能需要支持根据感知链路情况选择合适的感知模式（即终端/基站自发自收，终端和基站间收发，终端/基站间收发）或者多个终端/基站协同感知。同时，考虑潜在的感知需求请求方和感知结果信息的敏感程度，6G 网络架构和功能需要支持感知授权、鉴权和感知数据隐私管理等。27IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group-5.1.10 则属于感知辅助通信类用例，相比于前述 9 个用例，其特殊之处在于感知数据处理可能位于基站。因此，需要 6G 网络架构和功能支持感知数据灵活终结在无线接入网节点。-5.1.1-5.1.10 应用案例还需要 6G 网络架构和功能支持大量感知数据收集和传输，感知数据复用，以及感知数据灵活终结于移动通信网络内任意节点。-5.1.11 则聚焦于单个 UE 处理能力有限，当 6G 引入计算能力，感知和计算协同可以按需支持 UE 侧所请求的 MUSIC/AI 等高复杂感知算法。因此，需要 6G网络架构和功能具备计算能力，并支持 UE 请求计算服务，进而满足网络提供算力辅助 UE 进行感知数据处理的需求。-综上所述，不同感知场景对于业务需求（包括感知速度范围、感知距离精度、感知数据刷新率等）有很大的差异，因此本包括后续进一步对通用感知系统框架、感知安全隐私等进行研究，形成通感融合系统设计的关键技术问题和潜在技术方案。6 6通感融合系统设计的关键技术问题通感融合系统设计的关键技术问题通感融合利用无线信号感知周围环境的目标或状态，无线侧终端或基站采集所接收的无线信号强度、时延、相位和多普勒频移等变化信息，经计算处理后输出结果，如目标大小、位置、速度等。该过程中，网络需根据业务需求触发、修改或结束感知流程，调度无线资源，处理数据，开放结果。此外，由于感知可能涉及用户隐私安全，核心网需执行鉴权或授权，处理敏感的感知测量数据。因此，本章从端到端网络系统架构角度出发，提出为了满足多样化通感场景和业务要求所面临的关键技术问题，包括感知控制、感知数据传输和处理等，从而作为网络架构设计的基本依据。6.16.1感知信息的分级定义感知信息的分级定义感知的基本过程可以阐述为网络接收感知服务请求，根据感知服务请求确定所需的感知测量量，并选择合适的感知节点。然后，终端或基站接收感知信号并进行测量，产生感知测量结果，即测量所获得的感知测量量的数值。相应地，根据终端或基站所上报的感知测量结果，产生感知结果，并响应感知服务请求。在某些场景下，有些观点认为可以将感知测量结果提供给感知服务请求方。目前，感知结果和感知测量结果28IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group之间的界限需要进一步讨论。感知测量量也包括多种，其中越接近空口原始信号的测量量潜在包含的信息量越多。因此，需要考虑的问题包括：如何定义感知结果；如何定义感知测量量；感知结果或感知测量量如何分层定义。6.26.2感知任务参与节点的选择感知任务参与节点的选择移动通信网络为了向外部提供通感融合的感知服务，需要从外部接收感知需求，选择合适的感知节点，对感知节点获取的数据进行分析和计算，从而将感知结果向外部提供。为了从外部接收感知需求，根据感知需求设定感知任务，考虑核心网中包括感知任务管理节点。感知节点一般包括基站和终端设备，为了选择合适的感知节点，需要考虑感知节点的能力/意愿信息和感知节点的位置信息等。需要考虑的问题包括：感知任务管理节点在核心网中的位置和作用，例如靠近外部网络用于从外部接收感知需求（类似 5G 网络中 NEF（Network Exposure Function，网络开放功能），还是靠近接入网用于管理感知节点（类似 5G 网络中 AMF（Accessand Mobility Management Function，接入和移动性管理功能）。感知任务管理节点的选择：需要考虑网络中可能部署了多个任务管理节点，例如服务于不同的感知业务类型。另外根据任务管理节点在核心网中的位置和作用，如果靠近外部网络，则可以根据感知业务类型直接将感知需求发送到感知任务管理节点。如果靠近接入网，则代表在一种感知业务类型下需要进一步设置多个服务于不同区域的感知任务管理节点，需要进一步考虑哪个网元负责选择感知功任务管理节点，以及是否会设置多级感知任务管理节点。感知节点的选择：感知节点一般包括基站和终端设备，网络需要根据感知需求的类型、潜在的感知节点的位置、能力、意愿、负载状况等因素选择合适的感知节点。在移动网络中，基站和终端的位置信息、负载状况、能力信息等通常可以由移动性管理节点获得。关于感知节点的选择，可以考虑由感知任务管理节点直接选择感知节点，还是由移动性管理节点选择感知节点，以及感知节点之间是否可以互相选择，例如基站选择辅助自己进行感知任务的另外一个基站/UE，或者 UE 选择辅助自己进行感知任务的另外一个 UE/基站等。感知任务管理节点及感知节点的能力定义及维护，以辅助上述感知任务参与29IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group节点的选择。用于感知任务管理节点及感知节点选择的信息可能是静态的，也可能是动态改变的，例如感知任务管理节点及感知节点支持的感知类型可能是相对静态，不经常变化的，而负载状况则是动态改变的。需要考虑用于感知任务管理节点及感知节点选择的静态、动态信息维护方式是否相同。6.36.3感知功能逻辑归属问题感知功能逻辑归属问题根据感知应用的不同目的（即感知结果给谁用），感知功能的生成策略或控制执行主体可以是核心网功能，感知功能在逻辑上的位置可以在核心网，也可以在接入网。目前产业界比较普遍的一种看法是仍然沿用现有的移动通信系统架构，把感知功能作为核心网的一个功能。但在某些应用场景中，如感知辅助通信场景中的波束调整和动态调度，其应用目的仅涉及到接入网相关功能，感知功能在逻辑上属于接入网是一种更合理的架构方式。感知功能在接入网：适用于感知辅助通信场景，即感知数据或感知结果用作网络优化使用，只在无线接入网内部形成闭环。核心网不关心感知结果，所以无需涉及核心网，架构简单。但这种架构的应用场景有限，且不对外能力开放，也没有计费。感知功能在核心网：适用于不同的应用场景，提供统一的架构且支持对外能力开放。但在感知辅助通信场景中，牵扯到核心网，会导致资源的浪费和感知效率的降低。6.46.46G6G 网络内的感知服务质量参数的使用与映射网络内的感知服务质量参数的使用与映射如表 6-1 所示，潜在的通感融合用例的感知服务信息和应用场景丰富多样，表示不同感知业务性能的服务质量参量在种类和数量上均存在较大差异。例如智能交通、高精地图等感知通常以感知范围、距离分辨率、角度分辨率、速度分辨率和时延等参数来表达；飞行入侵检测感知通常以覆盖高度、感知精度、感知时延来表达；呼吸监测以感知距离、感知实时性、感知分辨率和感知精度来表达；室内入侵检测以感知距离、感知实时性、检测概率和虚警概率来表达；手势/姿态识别以感知距离、感知实时性、感知精度来表达。表 6-1 典型的无线感知用例与应用场景通信感知类别通信感知类别感知服务信息感知服务信息应用场景应用场景30IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group宏观感知类天气情况、空气质量等气象、农业、生活服务车流（路口）、人流（地铁口）智能交通、商业服务目标定位、目标跟踪、测距、测速、外形轮廓等传统雷达的诸多应用场景环境重构智 能 驾驶 和 导 航（汽 车/无 人机）、智慧城市（3D 地图）、网规网优微观感知类动作/姿势/表情识别智能手机的智能交互、游戏、智能家居心跳/呼吸等健康、医护成像、材料探测、成分分析等安检，工业，生物医药等如果 6G 网络内各功能（例如感知功能、BS、UE 等）间的感知服务质量参数仍然沿用面向感知业务定义的服务质量参数集，随着感知业务的增加，感知功能、基站和 UE可能需要随之不断升级以匹配理解新增的感知业务服务质量要求。并且，部分面向感知业务定义的服务质量参数可能会涉及安全隐私信息，基站和 UE 处已知该信息可能会增加安全风险。因此，需要考虑的问题包括：6G 网络内哪些功能适合接收和使用感知业务的服务质量参数/性能指标；6G 网络如何进行感知服务质量参数映射，将感知业务的性能指标映射为适合网络功能理解和执行的服务质量参数；如何定义 6G 网络内各功能间的感知质量参数。6.56.5通感安全隐私问题通感安全隐私问题从感知的实现方式上可以将感知分为射频感知和非射频感知，雷达作为典型的射频感知方式已经得到了广泛的应用，并与移动通信网络独立发展和演进。在 6G 系统中，通过基站和 UE 的射频信号收发是另一种实现射频感知的方式。根据潜在应用场景讨论，6G 感知包括物体检测、测距、定位、跟踪、成像等。6G 系统通过引入新功能的支持，例如从毫米波到太赫兹的更高频谱、更宽的带宽、更大的天线阵列、更密集部署的基站/UE，以及人工智能和通信节点/设备之间的协作，有望实现更大范围和更高精度的感知服务。与摄像头等方式相比，6G 通感可以避免不必要的隐私信息采集，但是 6G 通31IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group感的一个主要特征是可以感知请求区域环境中不具有信号发送或接收能力的物体和人。在考虑敏感区域和用户健康检测信息等因素时，6G 通感应当避免感知带来的安全隐私风险。因此，需要研究的内容包括：感知设备、感知目标和感知区域的多维度授权和鉴权机制，从而保障 6G 通感所支持的感知需求是经过相关方许可的，以及防止拥有感知信息的网络功能等滥用感知信息或收集不必要的感知信息。感知数据传输的机密性和完整性，根据感知数据的分层定义，具体包括感知测量数据和感知结果两部分数据在传输和交互中的机密性和完整性。最小化信息收集和防止敏感信息泄露，潜在包括感知目标、感知基站/UE 等的标识信息保护，避免不必要的信息收集和关联；支持感知信息不出用户指定范围，防止敏感信息泄露。6.66.6更高性能的终端计算服务更高性能的终端计算服务算力是数字化经济时代的新生产力，算力包括网络、计算和存储等多维度资源。在基于 5G 移动连接的数字化系统中，应用业务所需的计算通常在终端和云端执行，5G系统提供终端侧和云端服务器的连接通道辅助完成计算任务。现有云服务通过集中度高的中心云在满足高计算量需求的同时获得较高的资源复用率，通过分布式的边缘云在满足部分低时延需求的同时也减少部分网络传输开销。然而在 6G 时代，面向沉浸式XR、交互型 3D 虚拟数字人、协作机器人、无人驾驶、多感官互联等服务用例，对终端侧提出了通信、感知和计算多维度的要求，部分场景将面临终端侧算力、存储、智能等能力不足、云端因距离远而时延不满足需求的挑战。面向本项目中的感知场景，网络功能和终端均可能需要请求外部辅助进行计算处理。考虑到终端计算能力更为受限以及潜在的标准影响，本节将重点阐述终端的计算需求。从通感融合系统设计角度分析，一方面可能需要终端进行感知测量和产生所需的感知测量数据，另一方面用户考虑隐私问题需要支持感知数据不出终端等情况，因此终端在通感情况下可能需要外部算力来支持终端低时延的灵活算力扩展需求。同时，感知手势及动作识别等场景中感知测量数据到感知结果的计算通常需要引入 AI 算法，故 UE 所需的感知计算既包括 AI计算需求也包括非 AI 计算需求。因此面向低时延或需要网络辅助提供计算所需的数据时，根据算力服务请求的发送方和服务响应的接收方，可以将与终端相关的算力服务32IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group流分为如下几种情况：终端 A 请求，服务结果返回给终端 A 的终端算力卸载；终端 A 请求，服务结果提供给终端 B 的终端间通信和计算融合；终端 A 请求，服务结果提供给应用功能/应用服务器的终端和应用功能/服务器间的通信和计算融合；应用功能/应用服务器请求，服务结果提供给终端 A 终端和应用功能/服务器间的通信和计算融合。相应地，更高性能的终端计算服务需要考虑的关键技术问题包括：获取实时的计算服务和计算状态信息识别终端计算服务请求选择合适的计算节点和建立数据传输通道动态调度资源保障终端所需的计算服务质量6.76.7通感算节点的协作通感算节点的协作通感融合系统功能的实现将以通信技术为承载，以感知和计算为需求导向通感算协作网络中的节点将承载通信、感知和计算等多种功能，单一功能节点往往无法充分发挥通感算协作网络架构的潜力。一方面，单一节点只能支持有限区域的业务需求，难以做到跨区域协调和优化；另一方面，在缺乏节点间协作能力的情况下，通信和感知性能也会受到影响。此外，计算赋能下的通感算协作网络的数据应当是交融共享的，亟需打通局部数据之间的壁垒。因此，跨节点、跨功能协作在通感算协作架构设计中尤为重要，不同节点之间的协作将从原先的通信域延展到感知域和计算域，跨域多节点通感算协作也将推进虚实相生下的数字孪生网络建设。具体地，感知任务的执行过程包括对感知测量结果的处理。在不同的通感算场景中，根据感知任务的需求，不仅需要选择执行感知任务的节点，还可能需要选择计算节点对感知节点收集的感知测量量进行处理。目前，通信、感知和计算的融合需要进一步讨论，包括以下问题：如何跨通信功能、感知功能和计算功能的实现通信传输、感知数据处理和计算处理等的多点协作；33IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group执行计算任务的节点包括哪些；如何根据感知任务选择计算节点；通信、感知、计算的交互流程。7 7通感融合系统设计潜在的技术方案通感融合系统设计潜在的技术方案7.17.1通感融合端到端的功能阐述通感融合端到端的功能阐述如前述研究报告范围所述，本报告涉及通感融合系统中的通感算协作。具体来讲，通感算协作包括通感协作、感算协作和通算协作。前述应用案例 1 至 10 的技术需求主要侧重于通感协作。进一步地，当 6G 具备的计算能力用于辅助感知数据处理时则侧重于感算协作。其中，特别需要指出的是如应用案例 11 所述当终端请求网络辅助其进行感知数据处理时，从显性功能和交互流程上可以主要涉及通算协作。因此，通感融合系统端到端功能包括：通感算融合编排管理、感知功能、感知节点、计算控制功能、计算节点等。通感算融合编排管理作为网络控制中心，可以进行全局感知，并通过分析业务需求将其映射到网络资源上，实现通信、感知和算力资源的部署管理和业务编排通感算融合编排管理可以通过收集各感知功能和计算控制功能上报的节点状态信息（例如移动性、感知数据、算力资源等），借助 AI 算法模型库对网络拓扑进行动态预测，并向感知/计算控制功能下发资源部署和业务编排策略，例如感知、计算节点的选择以及各节点通信、感知、计算资源的分配。感知功能负责感知业务调度，实时向通感算融合编排管理上报感知数据，并基于通感算融合编排管理下发的资源部署策略实施感知资源的调度。其中，感知数据包括对网络环境（例如信道状态、频谱质量等）、外部物理世界（例如道路环境、障碍物的状态等）、业务需求（例如传输时延、速率、算力等要求）、以及网络实体状态（例如节点资源使用情况、AI 算法模型库等）的感知。相较于通感算融合编排管理对全局范围的集中控制，感知功能侧重于对某个区域的分布式控制。感知功能负责控制感知节点执行感知信息采集、感知信息处理、感知能力开放等。感知节点之间支持多点协作，为通信和计算节点提供信息感知能力。本方案可以对应 6.2 中的一种感知节点选择方案：将 SF 拆分成一个靠近 NEF 部署的集中管理节点和一个靠近 AMF 部署的分布式管理34IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group节点。计算控制功能负责计算能力调度，实时向通感算融合编排管理上报网络节点（计算节点）的算力，并基于通感算融合编排管理下发的资源部署策略实施计算资源的调度。这里的计算能力主要指分布式泛在智能化计算能力。这些实时共享的分布式计算节点可以辅助感知节点进行定制化的感知信息处理，借助离线训练得到的 AI 算法模型将原始感知信息转化为网络/用户需要的信息。计算节点之间支持多点协作，为通信和感知节点提供信息处理能力。如图 7-1 所示，通感融合系统网络架构包括通感算融合编排管理、通信控制功能、感知功能、计算控制功能、通信节点、感知节点、计算执行节点等资源实体。通感算融合编排管理负责全局资源信息收集和资源分配，并借助感知信息和 AI 算法的预测结果进行业务编排管理。感知/计算控制功能向通感算控制中心汇报其负责区域的节点信息，并根据通感算控制中心下发的资源部署和业务编排策略为感知/计算执行节点调度感知/计算资源。图 7-1 通感融合系统网络架构示意图通感算管理编排负责业务到任务的编排。通感算控制功能根据任务的编排结果，进行参与节点控制（例如 UE、BS 等）、感知采集方式控制（例如采集起止时间、采样周期等）、传输控制（例如传输延时、带宽、QoS 等）、计算处理控制（例如原始感知信号、数据清洗、数据脱敏等）。通感算控制之间的融合控制可以通过上层的管理编排功能完成，也可以通过总线接口的方式进行相互协同，甚至可以融合成一个控制功能。35IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group如图 7-2 所示，通感算融合控制存在 3 种方式：图 7-2 通感算融合控制的 3 种方式选项 1：通信控制、计算控制、感知功能三个控制功能可以通过通感算融合编排管理来实现彼此协同，从而支持通感算资源的整体优化，以及感知服务的性能保障。这种方案的好处是允许通感算融合编排管理覆盖范围内的大规模的通信控制功能、感知功能、和计算控制功能之间进行协调，部署方式更灵活，运营商可选择范围更大。选项 2：通信控制、感知控制、计算控制三个控制功能可以通过标准接口来实现彼此协同，从而支持通感算资源的整体优化，以及感知服务的性能保障。这种方案的好处是接口实现性能较好，且通信资源、感知资源和计算资源的独立控制、按需调用，便于依据资源特性设计专用控制流程，也便于统计资源状态，通感算资源协同的实时性性能相比于通感算控制中心协同好。选项 3：通信控制、感知控制、计算控制三个控制功能可以融合成一个通感算控制功能，从而支持通感算资源的整体优化，以及感知服务的性能保障。这种方案的好处是同时决定通信、感知执行和计算执行的控制决策，资源控制的协同和实时性最佳，但联合控制机制的设计较复杂。7.27.2计算节点辅助的感知测量量处理计算节点辅助的感知测量量处理基于 7.1 所述的通感融合系统端到端功能，本节面向不同通感算场景中感知任务对计算（感知测量量的处理）的需求，根据感知任务对时延、精度、分辨率和更新频36IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group率等性能指标的要求，选择计算任务的执行节点。计算任务的执行节点可能为基站、终端设备、核心网用户面、核心网控制面功能中的一种或多种。在本方案中，通感算控制中心作为感知任务的控制中心，接收感知需求生成感知任务，并根据各感知/计算节点（或感知/计算控制功能）上报的节点状态信息（例如移动性、支持的感知类型、感知意愿、算力资源等），综合决策感知/计算节点的选择，或向感知/计算控制节点下发策略来选择感知/计算节点，并向感知/计算节点下发感知/计算任务。其中，计算任务可能在基站、终端设备、核心网用户面或核心网控制面功能中执行，而核心网控制面功能也可能仅负责路由控制，不执行数据处理任务。7.37.3感知信息的分级定义方案感知信息的分级定义方案为支持上述丰富的感知业务，感知信号的接收节点首先需要接收来自发送节点发送的感知信号，根据接受到的感知信号得到信道响应；然后根据接收信号或信道响应得到基本测量量，基本测量量包括时延、多普勒、角度、强度，及其多维组合表示；感知信号的接收节点或者感知计算节点根据基本测量量确定感知目标的基本属性/状态，包括基本属性/状态距离、速度、朝向、空间位置、加速度等；感知信号的接收节点或者感知计算节点根据感知目标的基本属性/状态确定感知目标的进阶属性/状态，感知目标的进阶属性/状态包括目标是否存在、轨迹、动作、表情、生命体征、数量、成像结果、天气、空气质量、形状、材质、成分等。值得注意的是，感知信号的接收节点或者感知计算节点也可以直接根据基本测量量确定感知目标的进阶属性/状态。表 7-1给出了不同层次的感知信息。表 7-1 不同层次的感知信息不同等级的感知信息不同等级的感知信息感知信息的内容感知信息的内容接收信号或原始信道信息接收信号或信道响应的复数结果，幅度/相位，I路/Q 路及其相关运算结果。感知测量量时延、多普勒、角度、强度及其多维组合表示。感知结果/感知中间结果目标是否存在、距离、速度、朝向、加速度、位置、轨迹、动作、表情、呼吸频率/心跳频率、成像结果、天气、空气质量、材质与成分等。37IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group7.47.4感知节点选择方案感知节点选择方案如图 7-3 所示，本方案中在核心网靠近外部网络的位置设置感知任务管理节点，用于接收感知需求，并根据感知需求设定感知任务。因此根据感知任务管理节点所支持的感知类型，感知需求可以直接发送到感知任务管理节点。由于感知节点的选择需要综合考虑潜在感知节点的能力（即所支持的感知类型）、执行感知任务的意愿、当前所处的位置以及当前的负载状况等因素进行综合决策。本方案建议在相同核心网网元内对用于感知节点选择的动态、静态信息进行维护，其中移动性相关的信息获取遵循现有 3GPP 网络中的原则和流程。因此，对潜在感知节点的移动性信息与感知信息进行融合管理，也就是在靠近接入网侧设置移动与感知融合管理节点。该节点既维护潜在感知节点的位置、负载等信息，也维护感知能力、感知意愿等信息。因此感知任务管理节点可以不直接对感知节点进行管理，而是将感知任务下发给分区域的移动与感知融合管理节点。移动与感知融合管理节点进一步根据潜在感知节点的能力、意愿、位置、负载等综合信息选择合适的感知节点。根据感知任务需要，感知节点选择需支持全部 6 种感知模式和协同感知情况下选择合适的节点参与感知。感知节点一般包括基站和终端设备，在一个基站下的多个终端设备中，位置的差异和执行感知测量的信号强弱等会影响感知任务的执行情况，而这些信息核心网无法获知，因此可以由基站进一步选择其覆盖范围内的辅助执行感知任务的终端。另外终端设备之间可以通过近距离通信方式直接相连，终端设备之间的距离和信号强度等信息都是实时变化的。而且，某些终端设备可能处于网络覆盖范围以外，由此一个终端设备可以进一步考虑选择其相邻的终端设备来辅助执行感知任务。因此感知节点在收到感知任务之后，可以进一步选择其他感知节点来辅助执行感知任务。38IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图 7-3 感知节点的选择方案7.57.56G6G 网络内各功能间的感知服务质量参数定义方案网络内各功能间的感知服务质量参数定义方案考虑感知业务的多样性，从感知服务维度表示不同感知业务的服务质量时，感知QoS 参数的数量和参数的具体含义均存在多样性。如果网络内部功能间的感知服务质量控制采用上述感知服务质量参数，那么网络内部的感知功能、基站和 UE 可能需要随着感知业务的增加而不断升级以匹配新增的感知业务服务质量参数要求。类比现有 5G 通信中面向多样化业务的数据传输需求，通信 QoS 通过用户面数据传输质量这一网络易于理解和使用的通用维度来进行定义。一种潜在的网络内各功能间感知服务质量参数定义的方式是，网络内部将前述感知服务 QoS 参数映射为与感知服务解耦的感知 QoS 特征参数。不同感知业务所请求的感知服务在网络中一般是通过对空口感知信号进行测量，然后对测量结果进行处理得到所需的感知信息。因此，网络内部的感知 QoS 控制可考虑从对感知信号的质量要求、对感知测量量的质量要求或对感知测量结果的传输质量要求等维度定义，例如感知信号最小带宽、感知信号最大重39IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group复周期、感知信号最小时域长度、需测量的最小感知信号数量或最短时间、最小感知测量时间（例如接收感知信号与可上报测量结果之间的时间间隔）、最大感知测量结果上报的时间、感知测量结果最大传输时延等特征参数。7.67.6通感安全隐私方案通感安全隐私方案现有移动网络面向通信进行 UE 和网络之间的双向鉴权，认证和密钥协议过程的目的是实现终端和网络之间的相互认证，并提供在后续安全过程中终端和服务网络之间使用的密钥。面向 6G 通感移动网络还需解决感知授权和鉴权，包括：（1）感知区域的授权和鉴权；（2）感知目标的授权和鉴权；（3）UE 和基站等网络功能作为感知设备的授权和鉴权。感知区域是网络进行感知的区域，例如无人机监管应用场景中的禁飞区域等。感知目标是移动网络进行感知的对象，例如手势及动作识别应用场景中的人等。感知区域和感知目标的授权信息可以由对应区域和目标所有者或管理者提供，可以包括是否允许感知、允许被感知的内容（例如距离、速度、呼吸等）、允许的感知请求方、允许的感知结果接收方和允许的感知精度等信息。感知区域和感知目标的授权由网络功能维护，可按照感知地理位置范围或感知业务属性等由多个网络功能实例进行维护和使用。感知设备可以是用户设备（UE）、基站、网络功能等。当感知设备参与感知时，感知设备可以进行感知信号发送、感知信号接收、感知信号测量、感知辅助和感知结果生成等一项或多项感知功能。感知设备的授权和鉴权可以考虑在现有通信授权和鉴权基础上扩展感知相关的信息，例如是否允许参与感知、允许参与的感知功能等。从感知区域、感知目标、感知结果、感知性能指标等维度分析，不同的感知数据对应的安全隐私需求又存在较大差异。例如，对于某一公共区域如景区的降雨感知，其安全隐私要求较低。相比之下，对于某一私人场所的手势及动作识别，其安全隐私要求则较高。因此，感知安全隐私方案应支持按需定义和识别不同的安全隐私等级，并根据不同的安全隐私要求来判断是否允许感知请求方使用网络的感知能力进行所请求的感知业务，以及根据授权信息进行鉴权、感知节点选择、感知数据传输配置、感知数据处理和感知结果开放等操作。40IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group7.77.7对于传统非对于传统非 3 3GPPGPP 感知设备的控制感知设备的控制传统的感知设备，例如摄像头和传感器，已经在大量实际部署和使用中，运营商网络可以考虑将这些传统感知设备作为感知节点，对传统感知设备进行控制，以获取感知数据，从而降低感知节点的部署成本。运营商网络还可以将从感知节点（例如基站或者 UE）获取的感知数据与从传统感知设备获取的数据一起进行分析，以提升运营商网络的感知能力。举例来说，运营商网络可以利用从感知节点获取的感知数据进行某个区域的降雨监测，在该区域中可能还部署有传统的感知设备，如雨量计。运营商网络将该区域中基站上报的感知数据与该区域中雨量计上报的数据一起进行分析，得出最终的该区域的雨量监测结果。这样可以提高该区域降雨监测的准确性，并弥补该某些位置无线信号覆盖不好情况下可能存在的监测盲区。传统感知设备不具备蜂窝网络的接入能力，目前运营商网络也无法对这种设备进行识别和管理。为了支持对传统感知设备的控制，将传统感知设备作为感知节点，可以在核心网中设置传统感知设备控制功能。该功能负责以下操作：通过应用层对传统感知设备进行管理。例如，传统感知设备控制功能与摄像头等传统感知设备之间建立 IP 连接，通过应用层开启、关闭摄像头，从摄像头获取数据等。将传统感知设备控制功能的感知能力注册到核心网，例如将其注册到感知功能。传统感知设备控制功能的感知能力，也就是传统感知设备控制功能所管理的传统感知设备的感知能力，例如传统感知设备控制功能可以管理摄像头和电量传感器，则传统感知设备控制功能的感知能力为图像采集和电量感知。接受来自感知功能的感知指令，并根据感知指令通过应用层对传统感知设备进行控制。从传统感知设备获取感知数据并上报给感知功能。7.87.8基于基于 5G5G 演进的通感融合系统功能和接口分析演进的通感融合系统功能和接口分析感知功能分别在接入网和核心网都有其适用场景和合理性，通感融合系统需要考虑同时支持这两种功能和接口选项。41IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group7.8.17.8.1 感知功能逻辑上属于核心网感知功能逻辑上属于核心网感知功能可以通过 AMF 和感知节点（即基站、UE）进行通感控制信令的交互，并且通过信令面或者用户面从基站获取感知数据并进行计算。核心网感知的架构如图 7-4所示。图 7-4 基于核心网感知的网络架构7.8.27.8.2 感知功能逻辑上属于接入网感知功能逻辑上属于接入网感知功能逻辑上属于接入网，可以进一步再逻辑上被认为是属于基站内部的一个功能（如图 7-5 所示），或者是独立于基站之外的一个单独节点或实体（如图 7-6 所示），通过 N2 接口与 5GC（5G Generation Core Network,5G 核心网络）交互。该架构可以通过接入网感知功能辅助 RAN 侧实现对空口的动态控制，满足感知功能的实时性要求，架构简单，传输节点少，易于部署。42IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图 7-5 SF 逻辑上属于基站图 7-6 SF 逻辑上属于基站外的节点或实体43IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group7.97.9感知结果开放感知结果开放由于感知应用场景的多样性和不同应用场景下性能指标要求的差异性，需要通感融合系统的架构和关键性能指标的设计必须支持未来新出现的感知场景。由于感知结果信息并不一定只用于单一感知业务，在同一区域范围内可能存在多个感知业务需要相同的感知结果信息，所以为了提高效率可能多个感知业务会复用某个感知结果信息。网络架构需要抽象感知结果信息的统一描述而不是对于不同感知场景分别描述，而开放出来的感知结果信息可以在网络中流动分享，用于不同的感知场景。当感知结果信息能在网络中流动分享用于不同的感知场景时，感知测量量的采集和采集频率的确定尤为重要。当测量信号缺失或者采样频率不够时候，可能感知数据不能适用于部分感知场景或感知应用，而如果一直维持高频率采集所有感知测量量会导致较大的资源开销，甚至影响通信业务。所以合适的感知测量量和频率的选择对于权衡通感融合的资源开销和性能起决定性作用。对于感知测量量的需求可以分为两类：持续性感知需求和触发性感知需求。持续性感知要求连续性感知测量，比如入侵检测、气象检测等。由于持续性感知有持续的资源开销，通常事先通过签约等方式约定采样频率、结束时间、周期等。而触发性感知是在特定要求下启动感知测量，可能是在持续性感知测量中检测到异常后进一步的测量，比如当安防监控检测到入侵后可以触发更多信号采集或者更高频段的感知，进一步检测获取入侵者的行为。感知数据时间戳可以认为是感知数据从采集到失效的时间，不同的感知业务对于感知数据的时效性要求是不同的。以车路感知信息为例，由于车辆的高速移动性和实时性要求，如果有秒级以上的时延，对于自动驾驶用例几乎完全失效，因为在 1 秒钟内汽车能行驶十余米甚至几十米。在感知结果描述中加入时间戳特性，可以用于选择感知数据的传输方式和时延。感知数据可以对内（网络）和对外（第三方）开放，网络需要定义接口以支持数据开放。感知测量量作为原始数据不具备感知特性描述，不需要开放。而感知结果用于支持不同的感知场景和应用，网络需要定义接口以支持感知结果开放。表 7-2 感知信息描述字段感知描述字段感知描述字段描述描述感知类型 ID用于指示不同感知结果类型，比如位置、速度、功率等44IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group感知量感知测量值感知精度真实结果和实际感知结果之间的偏差程度的描述（检测概率、虚警概率等均可以放在这里描述）感知时效感知信息的采集时间感知时延感知功能节点接收到感知服务请求到响应该请求的时间间隔表 7-2描述了感知信息获取，也就是感知节点收到请求后上报的感知测量。表 7-3 感知请求描述字段感知请求字段感知请求字段描述描述感知请求者 ID发起感知请求的 AF（Application Function，应用功能）ID 或 UE ID感知目标标识用于标识感知目标，如 UE ID 或区域标识UE 周围环境的范围感知目标为 UE ID 时，指定该 UE 周围环境，如以某个 UEID 为中心，线性距离 1000 米内做感知。感知对象范围设置感知对象过滤条件，如动态对象、静态对象、人、动物等感知上报内容设置感知上报过滤条件，如大小、速度、位置、材质感知业务类型感知请求的业务类型，如高精地图、天气监测等感知 QoS对感知结果的 QoS 需求，包括感知精度、响应时间等感知优先级感知请求的优先级感知请求生效时间开始和结束时间感知上报类型感知结果上报类型，包括立即上报、周期性上报、事件上报事件类型感知事件类型，如入侵检测事件、家居安全事件上报次数针对周期性上报和事件上报，设置上报次数上报时长针对周期性上报和事件上报，设置上报时长最小上报时间间隔针对事件上报，设置两次上报的最小时间间隔最大上报时间间隔针对事件上报，设置两次上报的最大时间间隔。超过最大时间间隔，无条件上报感知结果。上报周期设置周期性上报的周期采样频率针对周期性上报和事件上报，设置采样周期表 7-3 是感知请求描述字段，定义了感知业务申请时候的测量和上报的要求，包45IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group括感知目标、范围、QoS、上报频率等。感知节点根据感知需求进行测量和上报。基于感知结果描述，例如信号的位置、速度、强度等可以进一步生成业务层感知信息，以回应感知业务需求。例如较高频段时（例如 60Hz 及以上）获取的回波信号的时延、多普勒等信息,从而实现对目标细微动作的识别，例如手指的移动和手势。通过分析毫米波信号衰减情况，可以预测天气变化。通过位置感知信息的变化，可以实现高铁周界入侵检测等应用。应用感知类型非常丰富，和应用服务相关，不在本文稿中讨论。7.107.10 感知基本流程感知基本流程图 7-7 感知基本流程图1）感知业务请求方（例如 AF、UE）发起感知业务请求，请求中可以携带感知业务类型、感知区域标识、感知对象移动网络标识、感知模式、感知节点标识、感知识别准确率、感知识别虚警率、感知距离、感知区域、感知速度范围、46IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group感知距离分辨率、感知测角精度、感知速度分辨率、感知服务质量 QoS 要求、感知数据更新频率、感知反馈方式、感知业务请求者类型、感知业务请求者标识、感知应用标识等。2）感知任务管理节点对感知业务请求进行鉴权：-针对 UE 触发的感知业务请求，感知任务管理节点可以根据用户签约对 UE请求进行鉴权；-针对 AF 触发的感知业务请求，感知任务管理节点可以根据本地配置对 AF请求进行鉴权。3）感知任务管理节点依据感知业务请求中的感知区域标识或感知对象移动网络标识进行感知功能的选择。具体地，-如果请求中携带了感知区域标识（即 per area 感知），则根据该感知区域选择出服务于该区域的感知功能。如果携带的是 3GPP 外部区域标识，则先将该外部区域标识转换为 3GPP 内部区域标识；-如果请求中携带了感知对象移动网络标识（即 per object 感知），则根据该感知对象所在区域选择出服务于该区域的感知功能。4）感知任务管理节点将感知业务请求发送给选定的感知功能。5）感知功能根据感知业务请求中指定的感知模式以及携带的感知区域/感知对象所在区域，选择合适的具备感知能力的感知节点。如果感知业务请求中未指定感知模式，则由感知功能确定感知模式。-如果感知业务请求中的感知业务类型表明为静态类区域感知（如 5.1.9 章节所述环境监测），则感知功能根据感知区域选择感知节点后，该感知节点相对稳定；-如果感知业务请求中的感知业务类型表明为动态类区域感知（如 5.1.6 章节所述无人机飞行路径管理），则感知功能需要根据感知对象当前位置信息来动态调整感知区域，从而动态选择感知节点。6）感知功能向选中的感知节点下发感知请求。7）感知节点执行感知测量任务。8）感知节点将感知数据上报给感知功能。这里的感知数据可以是感知测量数据，或是感知结果。47IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group9）感知功能接收来自感知节点的感知数据，如有必要，进行二次加工，计算出最终的感知结果。10）感知功能将感知结果发送给感知任务管理节点。11）感知任务管理节点将感知结果转发给感知业务请求方。7.117.11 通算融合方案通算融合方案如图 7-8 所示，6G 通算融合聚焦于将 6G 系统内的通信功能与计算功能相融合，为有计算需求的用户提供融合计算服务，包括常规计算和 AI 类的计算服务。6G 系统能够通过统筹计算时延和通信时延来更好地支持计算数据传输和计算服务处理，实现二者的实时动态适配。6G 网络功能节点具有更强的分布式特征，利用广泛分布的通信和计算融合节点来实现计算服务，从而缩短计算数据传输时延并降低骨干网络的传输负载。图 7-8 通算融合示意图为了便于阐述，可以将计算功能进一步分为计算服务和计算控制，CSN（Computing Service Node,计算服务节点）是执行所需计算处理功能的节点，而 CCN（Computing Control Node，计算控制节点）是基于计算服务和负载信息确定 CSN 的节48IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group点。6G 通算融合既支持集中式模式，也支持分布式模式。集中式模式是指计算服务均向某一个集中的 CCN 请求确定合适的 CSN。例如，可以通过一个集中式的 CCN 负责控制某一区域内的计算服务，为用户从潜在的多个 CSN 中选择较优的 CSN 提供计算服务。分布式模式是指计算服务由多个分布式的 CCN 确定合适的 CSN。例如，每个计算节点均是 CCN 和 CSN 集成节点，任何计算节点均可为接入该节点的用户选择较优的 CSN 提供计算服务。基于 UPF 下沉、基站和 UE 地理位置的分布式特性，6G 通算融合的计算功能相比于MEC 将具有更强的分布化特征。相应地，单个计算功能节点的计算资源比较有限，并具有更高的动态变化性。然而，现有基于管理功能的计算服务和负载更新方式可能难以满足实时性需求。因此，6G 通算融合可以在网络功能层面上支持计算服务和负载信息的实时更新。如图 7-9 所示，为了应对计算服务和负载的高动态性，6G 通算融合支持计算服务与计算服务节点的解耦。在 CSN 服务注册时提供两个标识，分别是计算服务标识和计算服务节点标识。同时，CSN 会周期性或基于负载变化更新计算负载信息，CSDTN（Computing Service Data Transport Node，计算服务数据传输节点）或 CSDTN对应的控制功能按需提供计算服务所需的移动网络拓扑和状态（如带宽和时延等）信息。如图 7-10 所示，以 UE 请求计算服务为例，为避免 UE 所需的计算服务过早与计算服务节点绑定，UE 可不预先通过控制消息获取和确定 CSN，而是直接基于计算数据传输通道发起计算服务。UE 所发送的计算服务数据只需指示所需的计算服务，而无需指示提供服务的计算服务节点。移动网络中的 CSDTN 负责识别该数据为计算服务数据，并向 CCN 请求确定合适的 CSN。CCN 根据 UE 所指示的计算服务，以及可提供该计算服务的 CSN 的最新计算负载信息和网络状态信息等，最终确定合适的 CSN，并发送给CSDTN。CSDTN 会将计算服务数据转发给所确定的 CSN，并保存该计算服务流和 CSN 的映射关系。当该计算服务流的后续数据包到达 CSDTN 时，CSDTN 均基于同一映射关系进行转发，以确保服务性能的一致性，并避免重复的节点选择开销。49IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图 7-9 计算信息收集流程示意图图 7-10 计算服务流程示意图7.127.12 通感算节点协作方案通感算节点协作方案通感算中的节点协作包括通感协作、通算协作、感算协作等。针对不同的应用场景和业务需求，面向 6G 的通感算协作架构需要支持不同的协作模式。7.12.17.12.1 通感协作通感协作通信感知领域之间的两两结合，在通感融合网络的多节点协作中已经得到了广泛的研究。通感节点的协作将围绕通信感知融合网络展开，而现有的多节点之间的感知协作依赖于多模态感知数据的收集。RAN 感知协作需具备异构网络数据整合、边缘计算、AI 智能等网络功能与软硬件资源的支撑。在此基础上，感知协作的过程需要经过数据获取、单节点感知、感知聚合、感知融合、感知结果分发等步骤。通信赋能下的感知的主体是感知，而通信也将服务于感知，感知中的互信息、均方误差以及虚警误警概率将作为主要性能指标。通信赋能下的感知将考虑使用 FMCW50IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group（Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续波）和 MIMO（Multiple-InMultiple-Out，多输入多输出）雷达等作为主体承载，面向更多小而热的区域覆盖、室内定位以及医疗检测等精确要求更高的场景，这些场景对于探测、感知和定位有着极高的需求，同时环境中存在着丰富的感知数据信息可以服务于通信。感知赋能下的通信的主体是通信，在保证通信频谱效率、能量效率、时延等通信性能指标的同时，可以允许牺牲一部分感知性能来换取通信性能的提升。感知赋能下的通信可以采用 OFDM 和 OTFS 等波形，适用于大范围的通信环境，且存在感知需求的应用场景，诸如无人机监测和控制这一应用场景中，在通信和感知之间的折衷中，明显保证总控制台与无人机的通信更加重要。7.12.27.12.2 通算协作通算协作由于算力不断增强，未来泛在计算成为可能。未来的通信网络可以实现大规模、快速计算，并进行多模态数据融合分析，为通信和感知融合提供了架构和计算基础。现有的云无线接入网络以及雾无线接入网络都是算力和无线通信网络的深度结合。与此同时，无小区大规模 MIMO 网络和数字孪生等新型网络中的大量用户设备也需要更强大的算力支撑。如何有效的实现对于每一个用户设备的数据进行计算卸载是一个值得深思的问题，这涉及到局部处理还是卸载到基带池统一处理，其中的能效和时延是需要考虑的指标。节点之间的计算过程主要分为两种，一种是对于基站与终端之间的计算卸载；而另一种是基站与云服务器之间的计算卸载，参照已有的泛在计算网络，计算任务最好能在局部实现处理，随着计算任务的复杂性将考虑上传到基站，乃至云服务器中进行处理，当然这种传输也会带来更多的计算负担，伴随着产生更高的能量损耗和计算时延。与此同时，算力资源的日益充盈推动着人工智能在边端层级的应用，有助于实现边缘智能在通感算协作资源的管控。7.12.37.12.3 感算协作感算协作在面向智能网联、车路协同等应用场景下，感知和计算协同将成为一个普遍的需求。面向感知需求的分层处理将成为可能的潜在方案。例如，智能车辆将采集到的多模态传感数据，根据业务需求和计算能力进行预处理，获得局域范围内的感知结果；多个车辆将预处理结果传输到边缘计算节点，进行大范围的感知结果增强，获得全域道路的数字化感知表征。具体而言，感算协作的流程包括：1 1）感知业务触发感知业务触发51IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group当客户端向系统请求感知结果时，将发送包括感知性能要求，标识和鉴权信息在内的业务请求，触发对应的感知算力协同过程。感算控制设备根据感算业务请求内容，综合调度对应节点算力完成整个感知业务。2 2）感知能力规划与算力分配感知能力规划与算力分配针对不同业务的感知性能要求，感算控制设备将在节点间进行感知能力规划和算力部署，包括单节点的感知算力需求约束，整体感知性能约束下的算法分配方案。感知控制设备向对应的节点发出信号，节点根据信号指示进行相应的算力分配。3 3）感知结果生成感知结果生成感知结果生成阶段，各个节点将根据第 2 步中的感知能力规划与算力分配结果，进行相应的感知处理，获得对应感知结果。例如在车路协同场景下，车辆利用自身算力对来自包括视觉、毫米波雷达、激光雷达的数据进行融合感知，获得车辆局部视角下的感知结果；并将响应感知数据和结果发送至中心算力节点，中心算力节点利用各车辆感知信息，生成全域道路感知结果。4 4）感知结果分发感知结果分发在多级算力与感知的架构下，不同层级的节点将获得不同能力的感知结果。客户端将根据自身业务需求，向对应节点请求相应层级的感知结果。经过感知结果的按需分发，实现感算架构中所有参与节点的感知需求保障。8 8总结和展望总结和展望本报告围绕 6G 通感融合系统设计，侧重基于终端/基站收发信号进行感知。与此同时，也考虑 6G 系统综合利用包括雷达、摄像头等不同类型感知设备的感知数据。进一步地，面向高复杂度的感知测量数据处理，当 6G 引入计算能力后，通过感知和计算的协作可提升感知性能。报告从通感融合系统设计相关标准组织进展出发，分别阐述了通感融合系统设计的关键性能指标，11 个应用案例和 7 个关键技术问题。然后，报告提出了关键技术问题的潜在技术方案。从系统设计角度，提出了通感融合系统设计端到端的功能，通感融合系统设计的逻辑架构功能、接口和基本流程，以及通感算协作方案。根据本课题研究分析，6G 通感融合系统将具有全感知模式、通用感知框架、感知与 AI 等计算能力融合、多设备感知融合等特征。其中，全感知模式全感知模式包括 652IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group种基本感知模式及其组合，6 种基本感知模式分别是（1）基站自发自收；（2）基站 A发基站 B 收；（3）终端发基站收；（4）基站发终端收；（5）终端自发自收；（6）终端 A发终端 B 收。全感知模式还包括非 3GPP 感知模式，非 3GPP 感知是指利用通信网络中存在 IoT（Internet of Things，物联网）设备，如传感器，摄像头、雷达设备等，捕捉到海量感知数据，可以与 3GPP 感知测量数据进行融合，从而辅助提升感知结果的维度和精度。通用感知框架体现在通过通用的感知测量量、通用的感知中间结果和通用的感知数据传输来提供丰富多变的感知业务。感知与 AI 等计算能力融合即借助 6G 内生的 AI 能力来处理海量的感知业务数据，AI 可用于辅助网络进行感知数据处理、分析、计算、隐私保护等方面。多设备感知融合则是 6G 可考虑利用通信网络中存在的大量感知设备进行分布式协作感知。例如，通过从不同角度、不同位置采集环境数据，从而更全面地感知环境，提高感知覆盖范围；通过多条感知链路的联合判断，可以提高感知目标检测或识别的准确性；通过多节点之间的均衡和备份切换可以提高系统的鲁棒性、抗干扰能力和数据传输处理效率，以及感知业务的连续性等。6G 网络架构和关键技术的研究仍处于开放讨论阶段，6G 通感融合系统的进一步详细设计仍然需要继续深入研究和迭代方案。例如面向统一架构方案，如何定义通用的感知测量量和感知结果以支持潜在的应用案例？感知数据如何高效传输？感知协议是沿用定位协议承载在控制面或用户面，还是使用 6G 新引入的面？通信服务和感知服务等多维服务的 QoS 保障机制如何设计？感知和计算的协同是面向网络内部功能的计算服务还是面向应用功能等网络外部功能的计算服务？此外，期望业界基于前期研究成果逐步形成对 6G 网络架构的总体视图。在 6G 网络架构总体视图的框架下，6G 通感融合方向进行细化研究，从而形成面向未来 6G 标准架构的整体方案。53IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group术语定义术语定义术语名称术语名称含义说明含义说明感知功能负责感知流程的控制和接收感知测量数据。如果考虑感知控制和数据分离，那么感知控制功能（SF-C）负责和 CN/RAN/UE 之间的感知控制信令，感知数据功能（SF-U）负责接 RAN/UE 获取的感知测量数据。感知任务管理节点负责从应用功能接收感知需求，根据感知需求设定感知任务。移动与感知融合管理节点维护潜在感知节点的移动性相关信息（例如位置、负载）及感知相关信息（例如感知能力、感知意愿），选择合适的感知节点。通感算控制中心一个全局范围的集中控制功能。可以通过收集各通信/感知/计算控制功能上报的节点状态信息（例如移动性、感知数据、算力资源等），借助 AI 算法模型库对网络拓扑进行动态预测，向感知/计算控制功能下发资源部署和业务编排策略，例如感知、计算节点的选择及各节点通信、感知、计算资源的分配。通信控制功能负责通信能力调度，实时向通感算控制中心上报用户的接入和移动性等信息，并基于通感算控制中心下发的资源部署策略实施接入和转发资源的调度。计算控制功能负责计算能力调度，实时向通感算控制中心上报计算节点的算力资源，并基于通感算控制中心下发的资源部署和业务编排策略控制计算节点的计算任务和资源调度。感知节点负责执行感知信息采集、感知信息处理、感知能力开放等，并将感知信息返回给感知功能。感知节点之间支持多点协作，为通信和计算节点提供信息感知能力。通信节点指接入和转发节点，如 AMF、UPF。计算节点实时共享的分布式计算节点可以辅助感知节点进行定54IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group制化的感知信息处理，借助离线训练得到的 AI 算法模型将原始感知信息转化为网络/用户需要的信息。计算节点之间支持多点协作，为通信和感知节点提供信息处理能力。算力资源一般指芯片（例如 CPU、GPU、FPGA、ASIC）等硬件运算能力。也可能包括泛在的服务器资源、内存资源、处理器资源等。计算能力指分布式泛在智能化计算能力，服务器基于 AI 算法对数据进行分析和处理、并实现结果输出的能力。感知资源泛指感知节点收集和提取感知数据的能力，如感知服务器、传感设备处理数据能力。缩略语简表缩略语简表英文缩写英文缩写英文全称英文全称中文解释中文解释3GPP3rd Generation PartnershipProject第三代合作伙伴计划5G5th Generation Mobile Networks第五代移动通信技术5GC5G Generation Core Network5G 核心网络6G6th Generation Mobile Networks第六代移动通信技术AGVAutomated Guided Vehicle自动导向车AIArtificial Intelligence人工智能AMFAccess and Mobility ManagementFunction接入和移动性管理功能APN6Application-aware IPv6Networking基于 IPv6 的应用感知网络ARAugmented Reality增强现实BSBase Station基站CANComputing-Aware Networking算力感知网络CATSComputing-Aware TrafficSteering（中国移动）算力路由工作组55IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupCCNComputing Control Node计算控制节点CDLClustered Delay Line集群延迟线CFNCompute First Networking算力网络CSDTNComputing Service DataTransport Node计算服务数据传输节点CSNComputing Service Node计算服务节点DMGDirectional Multi-Gigabit定向多吉比特EDMGEnhanced Directional Multi-Gigabit增强型定向多吉比特FLOPSFloating-Point Operations PerSecond每秒浮点运算次数FMCWFrequency Modulated ContinuousWave调频连续波GPSGlobal Positioning System全球定位系统IEEEInstitute of Electrical andElectronics Engineers电气与电子工程师协会IETF（Internet Engineering TaskForce互联网工程任务组IOPSInput/Output Per Second单位时间内能处理的最大 IO频度ITUInternational TelecommunicationUnion国际电信联盟KPIKey Performance Indicator关键性能指标LiDARLight Detection and Ranging光探测和测距LOSLine of Sight视距MIMOMultiple-In Multiple-Out多输入多输出MLMachine Learning机器学习Multi-sensory XRMulti-Sensory Extended Reality多感官扩展现实MUSICMultiple Signal Classification多重信号分类NEFNetwork Exposure Function网络开放功能NLOSNon Line of Sight非视距56IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupNRNew Radio新空口OFDMOrthogonal Frequency DivisionMultiplexing正交频分复用OTFSOrthogonal Time Frequency Space正交时频空调制QoSQuality of Service服务质量RANRadio Access Network无线接入网SaaSSensing-as-a-Service感知服务SD-WANSoftware Defined Wide AreaNetwork软件定义的广域网SLAMSimultaneous Localization AndMapping同步定位与制图SRv6Segment Routing over IPv6基于 IPv6 的段路由UEUser Equipment终端VRVirtual Reality虚拟现实XRExtended Reality扩展现实参考资料参考资料1.vivo，6G 服务，能力与使能技术，2022 年 7 月2.姜大洁，袁雁南，周通，孙布勒，秦飞，面向 6G 的通感算融合服务，系统架构与关键技术，移动通信，2023 年 3 月3.6G：无线通信新征程 白皮书R.华为,2020.4.3GPPTR22.837,“FeasibilityStudyonIntegratedSensingandCommunication”,June 2023.5.ITU-R,Framework and overall objectives of the future development of IMTfor 2030 and beyond,June 2023.6.ITU-R,Future Technology Trends of Terrestrial IMT Systems towards 2030and beyond,July 2022.7.802.11 TGbf Use Cases document,January 2021.8.IMT-2020（5G）推进组.5G-Advanced 通感融合场景需求研究报告R.2022 年 7 月.57IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group9.IMT-2030（6G）推进组.通信感知一体化技术研究报告R.2022 年 11 月.10.Next G Alliance Report:6G Technologies,June 2022.11.Hexa-X WP1 D1.2:Expanded 6G vision,use cases and societal values including aspects of sustainability,security and spectrum,2022.12.Hexa-X WP1 D1.3:Hexa-X architecture for 6G networks initial release,2022.13.D.K.PinTanetal.Integratedsensingandcommunicationin6G:motivations,usecases,requirements,challengesandfuturedirections.”20211stIEEEInternationalOnlineSymposiumonJointCommunications&Sensing(JC&S),2021.14.Kumar Swagat,Anima Majumder,Samrat Dutta,Rekha Raja,Sharath Jotawar,Ashish Kumar,and Manish Soni et al.“Design and development of anautomatedroboticpick&stowsystemforane-commercewarehouse.”arXiv:1703.02340(2017).15.H.Zhan et al.,Evaluating PM2.5 at a construction site using terahertzradiation.In IEEE Transactionson Terahertz Science andTechnology,vol.5,no.6,pp.1028-1034,Nov.2015,doi:10.1109/TTHZ.2015.2477596.16.Shnidman,D.A.,“Determination of Required SNR Values,”IEEE Trans.OnAerospace and Electronic Systems,vol.38,pp.1-059-1064.58IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group贡献单位贡献单位本报告得到 IMT-2030（6G）推进组各位领导、专家的大力支持和指导、IMT-2030（6G）网络工作组各成员单位的大力支持以及多位学术界、产业界同仁的关心和支持。主要贡献单位如下表所示。序号序号主要贡献单位主要贡献单位贡献内容贡献内容1维沃移动通信有限公司（vivo）引言；通感融合系统设计的范围与目标；通感融合系统设计相关标准组织进展；通感融合系统设计的关键性能指标；通感融合的应用场景；通感融合系统设计的关键技术问题；通感融合系统设计潜在的技术方案；总结和展望。2中国移动通感融合的应用场景；通感融合系统设计的关键技术问题；通感融合系统设计潜在的技术方案。3中兴通讯股份有限公司通感融合系统设计的范围与目标；通感融合的应用场景；通感融合系统设计潜在的技术方案。4上海诺基亚贝尔通感融合系统设计的关键性能指标；通感融合的应用场景。5华为技术有限公司引言；通感融合系统设计的范围与目标；通感融合的应用场景；通感融合系统设计潜在的技术方案。6OPPO 广东移动通信有限公司通感融合系统设计的关键技术问题；通感融合系统设计潜在的技术方案。7北京科技大学通感融合系统设计的关键技术问题；通感融合系统设计潜在的技术方案。8中国联合网络通信集团有限公司通感融合系统设计的关键性能指标；通感融合的应用场景。9中国电信研究院通感融合系统设计的关键性能指标；通感融合系统设计的关键技术问题。10之江实验室总结和展望。11亚信科技总结和展望。联系方式邮箱：COPYRIGHT2023 IMT-2030(6G)PROMOTION GROUP.ALL RIGHTS RESERVED.

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北京稻壳科技有限公司Beijing Rice Hull Technology Co.,Ltd.地址：北京市朝阳区九住路 188 号IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2023 年年 10 月月版权声明版权声明 Copyright Notification未经书面许可未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播禁止打印、复制及通过任何媒体传播2023 IMT-2030（6G）推进组版权所有2IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group目录第一章 引言.5第二章 评估场景.62.1 室外场景.72.1.1 检测定位跟踪.72.1.2 环境重构.82.2 室内场景.92.2.1 检测定位跟踪.92.2.2 环境重构.102.2.3 模式识别.10第三章 评估指标.12第四章 评估方法.134.1信道模型.134.1.1 模型框架.144.1.2 路损模型.154.1.3 小尺度多径模型.164.1.4 目标散射特性建模.174.1.5 通信信道与感知信道相关性.194.2场景评估方法.194.2.1 系统级仿真评估流程.204.2.2 链路级仿真评估流程.214.2.3 评估场景和仿真方法映射.22第五章 总结与展望.253IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图目录图 1 ITU-R IMT-2030 应用场景.5图 2 室外智能交通场景目标检测示例.8图 3 室外环境重构.9图 4 智能工业场景的网络及目标部署示例.10图 5 通感一体化混合信道模型框架（左：自发他收，右：自发自收）.15图 6 通感一体化信道的建模流程.16图 7 系统级评估流程图（以 Full-SLS 为例）.20图 8 链路级感知的流程图.214IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group表目录表 1用于 6G ISAC 评估场景（测试环境）建议.11表 2不同评估场景建议考虑的评估指标.13表 3感知目标建模方法对比.17表 4不同评估场景下的多散射中心模型.18表 5 各测试环境对应的评估方法及关键要素.245IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第一章 引言6G 作为更先进的下一代移动通信系统，将跨越人联和物联，迈向万物智联的新时代。2023 年，通信感知一体化已被 ITU-R 确认为 IMT-2030 的六大应用场景之一，未来 6G 网络将利用全频段、大带宽、大规模天线阵列、多节点协作等能力，提供超高分辨的检测定位跟踪、环境重构与成像、目标动作识别等能力，在支撑极致通信体验的同时，实现智能家庭、智慧工厂、智慧医疗、终极自动驾驶等网络服务场景。通信感知一体化，还将进一步与 AI 结合，为构建智能数字世界提供数据入口，使能未来物理世界与数字世界的融合。图 1 ITU-R IMT-2030 应用场景在 6G 阶段，通信和感知融合的程度将进一步提升，将明显的区分与 5G 阶段，主要可以体现在频率的多样化、空间技术的成熟化和设备的高度协同化。频率的多样化将提供多层次化的通信能力和感知能力的交融，最终达到两种功能的一体化。空间技术的成熟化将从空间细微差异化满足感知和通信功能的分离，同时实现感知物体的容量极大的提升。设备的高度协同化将突破单个基站、单个终端感知的局限，实现全域、3D 化的感知能力，也可以实现 6G 分布式组网与通感技术的高度协同。6G 通感的研究已经开展了 2 年余，作为一个新的技术方向，处于方兴未艾的阶段，是可以预见的未来发展蓝海，是第一次多行业间的全浸入式的融合，可以说是从骨血互溶的创新性突破，需要巨大的勇气去推进，需要极其深厚的技术研究的推动，6IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group需要行业间的深度认同的包容。在 6G 阶段，我们需要对通信和感知技术的前景进行较为全面的分析和研究，尤其是对场景进行多次深刻的分析和梳理，只有明确具备较好的发展前景的场景才能推进技术的发展，才能避免人员和经费的浪费。其次，由于通信的感知融合是新的方向，其评价标准需要彼此融合，在 ITU 也开展了相关的技术指标的研究。最后，在技术研究初期，通常需要对其传播特性进行分析，研究出典型的信道模型和评估方法，才可以匹配仿真和仪表仿真设备，完成通信感知融合技术可行性的仿真。因此针对这些研究需求，本报告作为 6G 通感融合深入研究的首个研究报告，将对场景、指标和评估方法进行全面的分析，为后续的研究提供依据，并推动业界针对通感一体化技术性能开展规模化评估、促进通感一体化的标准讨论与制定。第二章 评估场景在通信感知一体化研究报告第二版中，从服务类场景与应用类场景两方面对通感一体化海量丰富场景进行了广泛的研究。通感一体化网络在所能获得的感知信息和服务基础之上，更好地服务于未来智慧生活、产业升级、社会治理等方方面面。在6G 感知的需求和应用场景研究报告中，从业务需求的角度对交通、工业、农业、仓储物流、医疗健康、娱乐和社会服务等不同通感一体化应用场景下的感知业务需求进行了研究。在本报告中，针对以上报告中海量的通感一体化应用场景进行了进一步的细分研究，归纳总结出了面向 6G 网络性能评估的典型应用场景，并研究讨论该场景下的指标及评估方法。这些应用场景，是在满足通信功能性能的需求基础上，实现感知服务，因此所述评估场景中均需要同时评估通信和感知性能，并且给出通信与感知功能之间的资源复用、部署方式、天线形态等方面的关系。应用场景通常描述业务特征、业务需求，而评估场景在此基础上，还关注网络（例如基站/UE）部署方式、感知目标部署模型等、感知目标运动模型等评估要素。在 ITU 的技术文档中，通常用“测试环境（Test environments）”概念来定义评估场景，本报告中，采用“评估场景（测试环境）”兼顾广泛理解和对齐标准概念。作为参考，IMT-2020 技术评估中的通信评估场景（测试环境）是由地理环境（geographic environment）和使用场景（Usage Scenario）组合而成1，例如 Indoor7IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupHotspot-eMBB、Urban Macro-URLLC 等。而面向“超越通信”的通感一体化，IMT-2030中感知相关的评估场景（测试环境）还需要根据感知的业务特征和业务需求，再进一步具体到感知用例（Use Case）。因此，针对通感一体化评估，建议采用一种新的评估场景（测试环境）定义方法，即由“地理环境 使用场景（即 ISAC） 感知用例”的组合定义一个评估场景（测试环境）。由此，区分各类 ISAC 评估场景的要素主要包括：地理环境地理环境：大致可分为室内或室外场景，室内和室外还可进一步细分，例如室外密集城区、室内工厂、室内家居等。一般来说，不同的地理环境下，网络部署的方式也不同，包括网络节点（基站、UE 等）、感知目标的部署模型。例如室外通常以蜂窝形式部署网络设备，参考示例为 Outdoor UMi 部署；室内通常以网格形式部署网络设备，参考示例为 Indoor Factory 部署。感知用例感知用例：由于业界提出的 ISAC 用例较多，为系统性研究 6GISAC 的评估方法，需对 6G 典型 通感用例进行梳理归纳，收敛出具备推广性的少数几套核心方法进行讨论。本章中，通过归纳出业界关注度较高的目标检测定位跟踪、环境重构、模式识别（包括手势/姿态识别、呼吸检测等）三个用例，结合上述地理环境，探讨基于这三个用例的评估场景。2.1 室外场景室外典型评估场景大致可分为“对天、对地”的检测、定位和重构等场景。对天主要指低空异常物体检测、定位与追踪，对地主要指对地面交通、行人的检测、定位，以及建筑、车辆的重构等。室外场景涉及的感知用例主要包括“目标检测定位跟踪”和“环境重构”。2.1.1 检测定位跟踪在室外“对天”或“对地”的检测定位感知场景中，以智能交通场景为例，需实时检测行人、非机动车、UAV、动物等潜在入侵者是否在道路、铁路中间或四周的危险区域，需要通过目标位置和速度估计、轨迹追踪等方式判断其闯入危险区域的可能性，也需要实时监测路面的汽车是否处于正常或异常行驶状态（例如是否逆行、超速）。这一过程中，可能包括对被检测物的识别，例如识别路中间运动物是汽车还是非机动车，以检测特定目标并判断其危险程度。这一用例涉及的感知行为包括：对目标的检8IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group测、定位、跟踪、重构、识别等。涉及的感知对象包括：人、动物、车辆、无人机等。图 2 室外智能交通场景目标检测示例对于室外智能交通场景，在网络部署方面，可参考现有 UMi 场景部署六边形蜂窝状小区。感知目标以车辆、行人、UAV 三种常见目标为例。可设定如图 2 所示的若干“道路”区域，路两旁还可设置一定宽度的“路肩”区域，然后设定这三种目标在不同区域的部署比例。2.1.2 环境重构在室外主要“对地”的环境重构场景中，与目标检测、定位与跟踪不同，基站需要利用电磁波对周围环境进行探测，通过反射、散射等信道特征提取感知目标的外形、朝向等特征，例如获得环境目标的电磁点云图像。此时，感知目标可能不再是单一的目标，而是包含楼宇，树木，车辆等环境中的物体。通过对周围环境的重建，能够精确的掌握环境中的信道变化，从而更好的支撑数字孪生、辅助通信效率和速率提升。在网络部署方面，与 2.1.1 节类似，可参考现有 UMi 场景部署六边形蜂窝状小区。感知目标主要包车辆、建筑、道路等，可根据特定的目标部署模型（包括目标数量、密度、形状、散射特征等）部署目标，必要时也可导入特定的数字地图来部署目标。9IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图 3 室外环境重构2.2 室内场景室内典型评估场景大致可以分为面向“专网化需求、公众化需求、家庭化需求”的三类场景。“专网化需求”主要针对工厂等对感知和通信都是局限化且高安全隐私需求的场景，如智慧工厂内工作人员、机器人、设备产品的定位、重构、成像、手势/姿态识别等业务。“公众化需求”主要指对商场等公众场景进行室内的环境重构。“家庭化需求”主要指对家庭、医疗场景中人的动作、呼吸等身体状态进行监测的场景，如室内智慧健康的呼吸检测应用。室内场景涉及的感知用例主要包括“目标检测定位跟踪”、“环境重构”以及模式识别（包括手势/姿态识别、呼吸检测）等。2.2.1 检测定位跟踪在室内检测定位跟踪的感知场景中，以“专网化需求”的室内智能工业场景为例，感知业务包括对 AGV、工业机器人、设备、待搬运物料等目标进行检测、定位、跟踪。由于室内大部分目标处于静止或慢速移动状态，目标的检测与定位可能是通过对目标的重构、识别来实现的。此外，该场景还会涉及人机交互，例如工作人员通过手势操作机器的移动和生产运行。检测和定位的结果可用于 AGV 导航、路径规划（避障）、机器人协作（例如协作搬运物料、协作生产）等业务需求。涉及的感知对10IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group象包括：人（包括人的手臂、手指）、机器人、AGV、设备等。涉及的感知行为包括：对目标的检测、定位、跟踪、重构、成像、手势/姿态识别等。图 4 智能工业场景的网络及目标部署示例对于室内智能工业场景，可参考现有的 InF 网络部署，设置类似厂房的方形仿真区域，在室内顶部部署如图 4 所示的多个基站。部署的目标可包括具有移动性的AGV、物料、行人，也可以包括不具有移动性的机器设备（例如图 4 中的柱体）等。部署不同类型目标的位置时应注意避免目标位置重复。2.2.2 环境重构室内环境重构一个典型的应用场景即“专网化需求”的室内工厂网络部署。相比室外环境重构，室内工厂场景散射体更加丰富，材质表面更加光滑，传播信道多径更加丰富，可能存在多次反射路径。另外，工厂场景大量的 AGV 等设备可辅助基站完成不同视角的扫描探测，提供多维度，高精度的环境重构能力，可用于支持工业数字孪生应用。另一方面，对于“公众化需求”的室内商业环境重构，有效实现室内环境的高精度重构是实现室内定位导航的关键。依靠室内空间中广泛存在的通信设备，可以扫描并重构出室内环境。借助重构出的室内地图，结合目标的主被动定位信息，可以得到目标相对于客观环境的位置信息。这不仅有助于实现高精度室内导航，还可以提高通信效率，例如，即使没有通信波束测量上报的情况，也可以利用环境重构的结果来形成优化的通信波束。2.2.3 模式识别模式识别包括人的手势/姿态识别、呼吸检测等。在室内模式识别场景中，需实时检测和识别家庭和医疗场景中的人的位置、动作和姿态等信息，以实现智能家居、11IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group健康监控、健身监测、虚拟现实和游戏等多种应用。例如，感知技术可用于智能家居，通过检测家庭成员的动作来实现家居的自动控制；或者用于健康监控，监测老年人或病人的日常活动和生命体征（如呼吸和心跳），从而及早发现健康问题并提供警报。在室内环境中，多人动作检测是一个具有挑战性的任务。个体之间体形、姿态和运动方式存在多样性，还会受到遮挡、干扰和噪声等因素的影响，需要综合运用机器学习和信号处理等领域的技术来解决这些问题。同时，还需要根据实际应用的需求和复杂性来优化多人动作检测方法，以确保其在实际场景中的准确性和可靠性。对于室内模式识别场景的网络部署，可以采用与第 2.2.1 节相似的方法，即参考InF 网络部署策略。具体而言，根据不同的感知模式，包括单站感知模式和双站感知模式，选择部署 1 个或 2 个基站于室内墙壁或顶部作为感知节点，还可以将基站和终端，或者不同的终端作为双站感知节点，以支持单人或多人的模式识别，包括呼吸、心跳、姿态、动作等。综合本章的讨论，表 1 给出了用于 6G ISAC 的评估场景（测试环境）建议。表 1用于 6G ISAC 评估场景（测试环境）建议评估场景(地理环境-ISAC-用例)定义DenseUrban-ISAC-检测、定位和跟踪城市环境中的通信感知一体化评估，评估重点是检测、定位和跟踪目标，目标包括人、动物、无人机和车辆等。Dense Urban-ISAC-环境重构城市环境中的通信感知一体化评估，评估重点是目标的重构和成像，目标包括建筑物、道路、车辆等。Indoor Factory-ISAC-检测、定位和跟踪室内工厂环境中的通信感知一体化评估，评估重点是检测、定位和跟踪目标，目标包括机器人、AGV、工作人员、产品和设备等。Indoor Factory-ISAC-环境重构室内工厂环境中的通信感知一体化评估，评估重点是目标的重构和成像，目标包括墙、柱、机器、机器人等。Indoor Home-ISAC-手势、姿态及呼吸检测室内环境中的通信感知一体化评估，评估重点是目标的动作及状态检测，包含呼吸，心跳，姿态等。12IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第三章 评估指标在通感一体化评估中，既要考虑传统通信的性能，也要考虑新增感知性能的需求。例如，在新增感知需求是，对通信资源的占用将一定程度影响通信传输速率，在一体化性能评估中需求同时对传输速率、资源占比和感知精度进行评估，获得通感一体化网络的综合评估结果。针对通感一体化技术不同的评估场景和用例，感知应用和感知目标均有所差异，使得各评估场景关注的评估指标类型也存在差异。同时，对于同一评估指标，各评估场景的需求数值也不同，例如环境重构类用例对分辨率要求较高，定位跟踪类用例对分辨率要求相对较低等。因此，面向 6G 通感一体化的技术性能评估，需要针对各个评估场景综合研究通信和感知的评估指标。下面列出需重点关注的通感一体化评估指标：峰值速率：指在理想条件下可达到的最大数据速率。平均频谱效率：平均频谱效率是所有用户的总吞吐量除以特定频段的信道带宽再除以 TRxP 数量。时延：指无线网络数据从发送源开始到达接收源的时间。资源开销：在考虑不同通信和感知资源配置时的用于感知的资源占比。定位精度(包含距离、角度)：目标估计位置与真实位置的接近程度。重构精度：重构结果对真实物体的复现程度，包括针对目标重构出的散射点集与真实散射点集的接近程度。速度精度：目标估计速度与真实速度的接近程度。漏检概率：实际存在目标或事件特征，却判断为不存在目标或事件特征的概率。虚警概率：实际不存在目标或事件特征，却判断为有目标或事件特征的概率。分辨率：任意两个目标在距离、角度、多普勒、空间位置等维度上的可分辨差值。感知时延：从事件发生或感知行为触发，到感知结果被获取所经过的时间。结合和第二章评估场景，表 2 给出不同评估场景对指标需求的评估建议。13IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group表 2不同评估场景建议考虑的评估指标评估场景评估指标定位跟踪（室内、室外）环境重构（室内、室外）模式识别（室内）定位精度重构精度速度精度漏检概率虚警概率分辨率感知时延资源开销第四章 评估方法4.1 信道模型基于上述章节的研究，通信感知一体化评估场景对信道模型提出了新的关键需求：感知模式：传统信道模型为双基信道，即基站与终端之间的自发他收信道。而新的感知场景需新增自发自收模式下的传播信道。因此通感一体化信道建模需要考虑单基和双基两种信道模式。目标建模：通感一体化应用场景新增对目标的定位，跟踪与识别等评估。如针对人体，车辆，楼宇等不同尺寸，不同材质的目标物体，电磁波与目标作用后的散射回波功率，相位，多普勒等信息存在较大差异，因此，在信道模型中需考虑对不同目标的电磁散射特性建模。建模方法：现有标准信道建模方法多采用随机统计性方法。该方法能简易描述典型通信场景下的信道大小尺度特征，并广泛应用于 5G 通信系统仿真评估当中。然而，针对目标形状与姿态识别，环境重构与成像等应用场景，需要建模目标的确定性特征，统计信道建模方法无法满足其需求。因此，通感14IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group信道模型还需引入新的建模方法为通感性能评估提供更加完善的模型基础。通感信道相关性：在通感信道模型的构建当中，还需要考虑感知簇和通信簇的相关性。例如，在自发自收感知模式中，基站探测的感知回波散射体与前向散射体存在相关特征，对感知辅助通信技术评估提供物理基础。针对上述关键需求，本报告针对通信感知一体化信道模型提出以下建议：4.1.1 模型框架为了与 5G 信道模型具有更好的连续性，通感一体化的信道模型可以基于 3GPP的统计性信道模型进行增强，引入确定性信道多径分量，本报告创新提出一种基于混合方法的通感一体化信道模型。该模型将感知信道分为目标信道和背景信道两部分。其中目标信道为传播环境中与目标相关联的信道多径，通过确定性方法建模。背景信道为传播环境中与目标非相关联的信道多径，通过统计性方法建模。图 5 给出混合建模方法的模型框架1，具体的：背景信道：自发他收可以由 3GPP 统计性信道模型直接生成，自发自收可以基于 3GPP 统计性信道生成方法演变生成，如，选择离感知信号发送端较近的簇，或者通过额外的测量提取模型参数。目标信道：对于感知目标的多径是采用确定型方法生成。例如，在一个场景中车辆作为感知目标，车辆与收发机之前的信道多径功率，时延，角度，多普勒等信息可基于车辆的位置、朝向、速度等信息确定性计算得到，其生成方法需符合电磁传播规律。此外，模型还需要考虑目标信道和背景信道的多径功率分配特性，通过实测得到真实环境中目标多径与背景多径的功率分布，真实的反应目标多径在信道中的功率占比。15IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图 5 通感一体化混合信道模型框架（左：自发他收，右：自发自收）4.1.2 路损模型对于感知目标信道的路损模型，需要对入射波和反射波（回波）两段传播路径准确建模。每一段路损可以借鉴 3GPP 路损模型，引入雷达散射截面积特性，共同构成感知目标信道的路损模型，如下所示2：212121010, 10log10log4sRCSPLd dPL dPL d（1）其中，1PL d和2PL d可以采用现有 3GPP 中定义的路径损耗公式进行计算，表示感知信号波长，单位为米（m），RCS表示感知目标的雷达散射截面积，单位为平方米（m2）。这个表达式适用于雷达散射截面积与角度无关的情况。如果需要更准确地建模感知目标的散射特征，需通过确定性的多径叠加体现。16IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group4.1.3 小尺度多径模型图 6 通感一体化信道的建模流程如前所述，目标相关分量由发射机-感知目标和感知目标-接收机两段组成，在级联时考虑感知目标的特性对目标相关分量的影响。生成目标相关分量时，首先分别生成发射机-感知目标和感知目标-接收机两段的大小尺度信道参数，并结合目标 RCS电磁散射特征，最后将两段级联，构成感知信道的目标相关分量。背景信道生成步骤可参考现有标准信道生成方法，此处不再赘述。以 3GPPTR 38.9013标准模型多径生成步骤为基础，重点对感知信道相关部分进行修正4：环境部署:除收发机的位置、天线等信息进行预定义外，还需要部署环境中目标的相关信息，包括其位置、运动模式等。时延生成：背景信道采用统计方法生成多径时延为相对时延，目标信道传统通信信道，生成由于感知信道是由不同长度的链路级联并由不同分量相加组成，需要采用径簇的绝对时延来描述各段间的长度关系。角度生成：感知信道需要建立发射机至目标，目标到接收机两端多径信道。将两段的簇按所有可能的组合配对，包括 LOS-LOS,LOS-NLOS,NLOS-LOS,和 NLOS-NLOS。计算目标在每个子径对应的入射角和散射角下的散射场。为了简单起见，可以假设两段的簇内子径数量相同，只考虑两段之间的簇的组合，而簇内子径一一级联；可以预定义级联后的簇的功率阈值，删除功率17IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group较低的簇，以降低计算的复杂性。多普勒生成：相比通信信道，感知信道需考虑微动多普勒对信道的影响。因此，在模式建模中，特别是感知需求不是速度，而是运动模式或规律时，速度相关的相位需要采用准确的运动模型。既将除速度带来的相位变化外，引入运动模式因子，建模相位随时间的规律变化。单基模式参数化：单基感知场景下，收发机在相同的位置，这与传统自发他收的通信链路参数化模型存在差异。在信道生成步骤中，可参考 38.901 的基线生成方法，通过实际测量对典型场景的自发自收信道进行参数化建模，得到相应的模型参数。4.1.4 目标散射特性建模感知目标的散射特性建模是通感一体化信道模型中关键的一步。基于雷达散射理论，目标总散射响应可看成若干局部等效散射源响应的相干叠加，这些等效散射源称为目标的散射中心5。为了表达目标散射中心，目前已发展了一系列参数化的形式6，它们具有简洁、稀疏、机理相关等优点，在雷达目标的数据压缩、信号仿真、超分辨成像、特征控制和目标识别等领域已获得广泛应用。散射中心参数化模型描述散射中心的频率、视向角、极化等参数的依赖行为。最简单的散射中心模型为理想点散射中心模型，它将散射中心的幅度与位置视为常数，即不随频率和视向角变化7。而扩展的多散射中心利用多个散射点抽象描述目标电磁散射特征，能更加准确的还原感知目标的形状，图像等信息。几何绕射理论(Geometrical Theory of Diffraction,GTD)的提出使得多散射中心模型在雷达探测领域得到的广泛的应用。GTD 模型建立目标散射场与频率依赖关系，随后，极化 GTD 模型、多项式 GTD 模型、属性散射中心(AttributedScattering Center,ASC)模型等。它们均继承了 GTD 模型的频率依赖关系，并进一步扩展了对角度相关性和极化相关性的建模。另一方面，多散射中心的数目一定程度上影响模型复杂度和准确度，提出了一种基于 GTD 的扩展模型，相比 GTD 模型利用更少的散射体数量准确建模目标电磁特征8。表 3 简要对比了单散射中心与多散射中心模型对目标电磁特征的建模差异。表 3感知目标建模方法对比模型单散射中心多散射中心18IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group特征描述目标 RCS 设为固定值根据每个散射中心的结构，频段，入射角度，极化等参数计算其对应的 RCS准确性低高复杂度低中RCS 与频率，角度，极化依赖关系无有针对通信感知一体化评估场景及不同的感知目标，需首先对感知目标进行特征归类，如室外定位跟踪场景主要目标为人，车。而环境重构场景典型感知目标为楼宇。因此，在感知信道模型中，感知目标重点考虑以下四类：UAV，人，车辆，楼宇。考虑到实际场景需求和仿真复杂度，对部分场景的目标散射特征建模进行简化，如室外UAV 探测时，UAV 的尺寸较小，距离基站距离较远，可将多散射中心模型退化为理想单点散射中心模型。另外，针对不同大小目标，多散射中心的散射点数目也有所不同。例如，楼宇墙面的散射点明显大于车辆的散射点。进一步的，针对模式识别类应用，还需考虑同一目标不同散射点的多普勒差异。例如，在人体行走时，双手多普勒与躯干多普勒存在明显差异，这对人体姿态识别起着至关重要的作用。基于以上讨论，表 4 给出了典型评估场景中不同目标多散射中心建模建议。表 4不同评估场景下的多散射中心模型评估场景感知目标分类多散射中心模型室外定位与跟踪UAV单点车辆多点(3-5)环境重构建筑物多点(5)室内定位与跟踪人，AGV多点(3-5)环境重构墙面多点(5)模式识别人多点(3-5)19IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group4.1.5 通信信道与感知信道相关性在自发自收感知模式下，单基感知信道与双基通信信道多径存在一定的空间相关性，这对感知辅助通信技术研究至关重要。一种可行的方案，基于多径数目和能量建立通感信道转移概率，实现多径簇从通信信道至感知信道的生灭过程。其中，ISAC信道的簇生灭过程定义为：反散射体的簇从通信信道域变化到感知信道域时，其存在概率随空间位置的变化，该存在概率称为通感一体化信道转移概率，幸存的簇继承原有的簇位置，进而建模通信信道和感知信道之间的相关性。结合实测数据，可以进一步拟合出通感信道转移概率模型9。4.2 场景评估方法对于通信感知一体化关键技术的评估，需同时仿真评估网络通信性能和感知性能，在以往传统通信系统仿真评估中，从系统级和链路级方面分别评价通信网络和通信链路的性能。在此基础上，在满足通信功能性能需求的基础上，评估感知功能的性能。因此，在评估中，需要明确给出通信和感知的资源复用方式、资源占比等相关可以表征通信和感知关系的性能度量。与通信指标的评估方法类似，ISAC 指标的评估方法主要包括系统级仿真(System-level simulation，SLS)和链路级仿真（Link-level Simulation，LLS），仿真中的具体流程要针对感知特定的需求进行适配。链路仿真主要评估面向感知的物理层信号设计、信号处理算法（如参数估计、感知算法等）在给定网络参数下的性能，通常具有小规模的网络配置（例如单对的 Tx/Rx）。系统仿真则具备更大的网络规模（如 21或 57 扇区），可建模评估感知业务模型、感知资源调度和小区间动态干扰包括通信与感知之间的干扰）等因素对指标性能的影响。系统仿真中的信号处理环节通常从链路仿真中抽象出来，并导入到系统仿真中，称为物理层抽象。系统级仿真可进一步分为“全系统仿真（Full-SLS）”和“准系统仿真（Semi-SLS）”。Full-SLS 的典型示例是传统的通信性能系统级仿真，面向 ISAC 仿真时，需进一步完善流程设计及信道模型，仿真中体现出目标的位置、存在状态、通信与感知信道的相关性、多节点的联合感知等特征和过程。Semi-SLS 简化了多次信道生成、多时隙的仿真过程，折中出的计算能力可用于运行较为复杂的信号处理过程，例如重构算法等。Semi-SLS 的一个例子是 5G 中 UE 的定位性能评估。20IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group4.2.1 系统级仿真评估流程通感一体化系统级仿真（包括 Full-SLS 和 Semi-SLS）可以用一个统一的流程描述，如图 7 的 Full-SLS 流程所示，Semi-SLS 可在此基础上进行简化。图 7 系统级评估流程图（以 Full-SLS 为例）通感一体化系统级评估流程主要包括以下几个步骤：步骤 1：仿真参数配置。设置站点（基站或 UE）的参数配置，包括天线、频点、带宽、发送功率等。步骤 2：根据评估场景部署网络，生成小区拓扑。不同场景的网络部署和小区拓扑可能是不同的，例如 UMi 场景是蜂窝状拓扑，Indoor 场景是网格状拓扑等。这个步骤包括部署基站的位置、UE 的初始位置、UE 的移动模型等。步骤 3：根据评估场景，设置感知目标的特征和感知模式。感知目标的特征包括感知目标的初始位置，移动模型或运动模型，感知目标的散射模型（RCS 特征）、形状模型等并配置该场景下的感知模式（单基、双基、多基或混合模式等）。步骤 4：生成各网络节点之间的信道，包括基站和 UE 之间的初始通信信21IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group道、感知发送端和感知接收端的初始感知信道、其他发送段和感知接收端之间的干扰信道等，包括单基地（mono-static）、双/多基地（bi-static）的感知和干扰信道。步骤 5：当前时隙，根据业务模型（traffic model）进行收发端资源配置和调度，进行通信和感知信号的发送。步骤 6：根据目标移动状态、目标的存在状态进行各个发射机与接收机间的信道更新，通信信号和感知信号经过信道。在 Semi-SLS 中，若目标处于静止或慢变状态（例如评估环境重构场景）且仿真时隙数较少时，通常只在步骤 3 中生成当前仿真所需的信道，仿真过程中不再更新信道。步骤 7：作为接收机的 UE 或基站进行通信特征的计算，感知接收端进行感知特征的计算，包括对目标关联径的时延、到达角、多普勒等测量参数的估计，以及检测、定位、重构等感知算法的运算。步骤 8：若仿真未结束，返回步骤 5。若仿真结束，统计待评估通信和感知 KPI。在 Semi-SLS 中，若不进行多个时隙的重复仿真，则步骤 8 中统计待评估的通信和感知 KPI，不返回步骤 5。4.2.2 链路级仿真评估流程ISAC 链路级仿真流程如图 8 示：图 8 链路级感知的流程图步骤 1：仿真参数配置：与系统仿真相比，链路仿真通常中只包含一个或几个站点，因此一般不需要部署网络。链路级的通信评估通常是对基站和 UE22IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group之间的链路或者 UE 和 UE 之间的链路性能进行评估，仿真中设置通信发送端和通信接收端。而在链路级感知的评估中，由于感知存在单站模式和双站模式，而且站点存在基站和 UE 两种属性。因此，在链路级仿真中也是需要对感知模式进行设置。步骤 2：基于目标特征生成感知通道：根据每个目标特征的预定义信道特征生成感知信道。步骤 3：信号接收、感知参数估计、感知算法运行：在 LLS 中，通常需要观察不同信噪比下的性能。因此，在本步中，可在接收到的信号上添加具有一定功率的噪声，产生含噪声的接收信号。运行感知算法，估计感知参数，获得感知结果，例如获得目标的特征。步骤 4：指标统计：统计待评估的 KPI。4.2.3 评估场景和仿真方法映射检测检测定位跟踪类定位跟踪类定位跟踪类的感知应用主要是针对无源的目标（即被感知物体不参与到感知流程），一种目标检测方法是依赖于目标的移动，即利用多普勒信息来检测；也可能通过目标的外形重构来检测目标。检测定位感知类业务主要用于室外智能交通或室内智能工业场景中的侵入者检测、车辆/机器人定位跟踪等用例，重点评估被感知目标的检测/虚警概率、定位精度、速度精度等指标，以及资源开销、感知时延等。感知目标以车辆、人员、UAV 三种常见目标为例，需要对这些感知目标出现、消失和移动在不同场景下进行建模。例如在智慧交通场景下，车辆 100%部署在道路区域，行人/动物 80%部署在路肩区域（慢行道）、1%部署在道路区域（作为侵入者）、19%部署在其他区域。对于检测、定位和跟踪用例对应的测试环境，考虑到需对目标的出现、消失及运动建模，以及检测、定位算法的复杂度相对较低，建议优先采用 Full-SLS 进行评估。环境重构类环境重构类这类应用是对感知设备周围环境中的目标进行外形等特征的提取，比如建筑物的重构、物体成像等。环境重构类用例主要包括智能交通或智能工业场景中的环境重构，重点评估目标的重构/成像精度、定位精度等指标。在仿真评估中，接收机运行参数23IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group估计算法或通过物理层抽象获取有误差的待估径参数，如时延、到达角（AOA）、多普勒等。使用物理层抽象将有助于仿真开销的减少。通过单站或多站联合，运行目标检测、定位、测速算法，得到当前时隙中被感知目标的检测结果、目标位置、目标速度。若感知算法需要结合多个时隙的感知结果，则记录当前时隙各径参数的测量值。仿真中通过检测并定位散射体或散射点，使用重构或成像算法将多个散射点组合成目标。对于环境重构用例对应的测试环境，考虑到感兴趣目标多为静止或低速运动，且环境重构算法的复杂度相对较高，建议优先采用 Semi-SLS 进行评估，若需要与通信过程共同仿真时则考虑 Full-SLS。模式识别类模式识别类这类应用主要是针对人的局部运动变化进行分析和特征提取，比如呼吸监测、运动检测等。这类感知应用通常是在近距离分析运动目标的微多普勒信息。动作检测类感知以较近距离感知为主。因此，对于随机撒点方式生成的感知节点和感知目标，需要一个感知节点选择的过程，即选择测量距离或者信号接收能量满足要求的感知节点进行感知。考虑到动作检测类的应用多在室内，因此，在场景选择上优先考虑室内场景。动作检测类的应用通常是期待获得运动轨迹信息，例如，手势轨迹，或者运动轨迹的特征信息，例如，呼吸频次，因此，运动轨迹需要在信道模型中体现。对于一些动作检测，例如手势识别，运动轨迹千变万化。在仿真评估中，可以考虑通过设置有限的典型的运动轨迹，例如，直线运动，折返运动，圆圈运动等，简化验证场景的复杂度。对于另外一些动作检测，例如呼吸监测，运动模式单一，在仿真评估中，可以通过近似的数学函数，例如正弦曲线运动来模拟。动作检测类指标主要关注检测正确性，通常通过漏检率，虚警率指标来表征感知节点的检测结果与实际运动轨迹/规律之间的误差。对于运动规律的监测，检测结果可以进一步具体到特定参数，例如动作频次等。动作检测类仿真中运行的算法可能更为复杂，建议优先采用链路仿真评估，当需要评估干扰等影响时可也考虑 Semi-SLS。综上所述，ISAC 仿真场景和评估方法的映射关系如表 5 所示。24IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group表 5 各测试环境对应的评估方法及关键要素测试环境测试环境评估方法及关键要素评估方法及关键要素检测定位跟踪类建议评估方法：Full/Semi-SLS关键要素：部署在网络的覆盖范围中的一个目标可以用一个点或一个点集表示。在仿真中需对目标的出现、消失及运动进行建模。环境重构类建议评估方法：Semi/Full-SLS关键要素：对于环境重构类，需要考虑如何用多个散射点表示一个目标，以及每个散射点关联的 RCS值。必要时可导入数字地图以在仿真环境中部署散射体。仿真中通过检测并定位散射体或散射点，使用重构或成像算法将多个散射点组合成目标。模式识别类建议评估方法：LLS/Semi-SLS关键要素：仿真中需根据不同的动作构建信道，并运行动作检测算法，获得识别结果。25IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第五章 总结与展望通信感知一体化已被 ITU-R 确认为 6G 三个新的应用场景之一，是未来 6G 网络实现物理世界与数字世界的融合的重要技术。通感一体化研究涉及多个方面，包括场景、性能指标设定、关键技术研究、性能评估、标准化、产业推动和商业部署运营等，本研究报告主要聚焦通感一体化场景、指标、信道模型、评估方法几部分内容进行了广泛的讨论并给出研究建议。本研究报告首先对通信感知一体化众多应用场景进行了初步筛选，给出IMT-2030 主要的室外和室内的通感评估场景和相应评估指标，主要聚焦室内室外定位跟踪、环境重构、以及室内模式识别等。本报告还给出通感一体系统的信道建模方法，包括路损建模、小尺度建模、目标散射特性建模、通信与感知信道相关性建模。随后介绍了通感一体化的系统级、链路级仿真方法，以及评估场景和仿真的映射方法。本研究报告给出的场景指标、性能评估方法是综合当前产业界的需求、研究观点、工作组提案讨论所得出，旨在为通感一体的技术研究、设备的研发试验提供建议。目前这方面的研究还处于不断更新、迭代中，我们希望学术界和产业界更多伙伴能积极参与到通感场景评估指标与仿真研究中来，从而不断丰富和完善通感用例的评估与技术研究工作。另一方面，通感评估方法为关键技术研究提供指标及性能评估指导建议，促进在学术界和产业界达成共识，为后续通感一体化关键技术性能评估、及标准制定奠定基础。未来，随着产学研三方面的不断推进，通信感知一体化工作将结合重点评估场景，指标及方法，针对空口波形，协同感知，信号处理，感知辅助通信，原型系统等各项关键技术开展更加深入的研究讨论和技术验证，持续推动通信感知一体化技术从理论逐步走向实践，使能数字孪生，服务千行百业。26IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group参考文献1Y.Chen,Z.Yu,J.He,and et al.,“A Scatterer-Based Hybrid Channel Model for IntegratedSensing and Communications(ISAC)”,in Proc.of IEEE International Symposium onPersonal,Indoor and Mobile Radio Communications(PIMRC),20232J.Lou,R.Liu,C.Jiang,et al.A Unified Channel Model for Both Communication andSensing in Integrated Sensing and Communication SystemsC，2023 IEEE 98th VehicularTechnology Conference(VTC2023-Fall).IEEE,2023.33GPPTR 38.901Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz4W.Yang et al.,“ISAC channel measurements and modeling methodology”,IEEE GCWkshps,2023,accepted5KELLER J B.Geometrical theory of diffractionJ.Journal of the Optical Society ofAmerica,1962,52(2):116130.doi:10.1364/JOSA.52.0001166CARRIRE R and MOSES R L.High-resolution parametric modeling of canonical radarscatterers with application to radar target identificationC.The IEEE 1991 InternationalConferenceonSystemsEngineering,Dayton,USA,1991.doi:10.1109/ICSYSE.1991.161070.7YAN Hua,ZHANG Lei,LU Jinwen,et al.Frequency-dependent factor expression of GTDscattering center model for the arbitrary multiple scattering mechanismJ.Journal ofRadars,2021,10(3):370381.doi:10.12000/JR210058Yi Chen,Ziming Yu,and et al.,Multi-Scattering Centers Extraction and Modeling forISAC Channel Modeling,submitted to 2024 18th European Conference on Antennas andPropagation(EuCAP),2024.9Z.Zhang et al.,A General Channel Model for Integrated Sensing and CommunicationScenarios,in IEEE Communications Magazine,vol.61,no.5,pp.68-74,May 2023,doi:10.1109/MCOM.001.2200420.贡献单位序号主要贡献单位1华为技术有限公司2中国信息通信研究院3中国移动通信有限公司研究院4中信科移动通信技术股份有限公司5西安电子科技大学6中国联通研究院27IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group7中国电信股份有限公司研究院8中兴通讯股份有限公司9OPPO 广东移动通信有限公司10维沃移动通信有限公司11上海诺基亚贝尔股份有限公司12紫光展锐科技有限公司13北京邮电大学14北京理工大学15浙江大学16上海交通大学17清华大学18北京大学19东南大学20厦门大学联系方式邮箱：COPYRIGHT2023 IMT-2030(6G)PROMOTION GROUP.ALL RIGHTS RESERVED.

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6G 白皮书紫光展锐2023 年 9月紫光展锐（上海）科技有限公司 版权所有I目录目录目录目录.I1前言.126G 趋势、应用场景与需求.32.16G 趋势.32.26G 应用场景.42.36G 需求.

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