基站+雷达:通感算一体化

原创 中兴文档 2024-01-24 10:00


《三国演义》开篇讲述了一个宏大的道理:天下大势,分久必合,合久必分。
在通信领域里,已有三足鼎立之势的“通信系统”、“感知系统”和“算力系统”,如果完成一体化,会是个什么样子呢?
想象一下,通信网络仿佛是神经,算力系统如同大脑,感知相当于感官,三者深度打通,通信网络仿佛变成了一个自智化、价值化的系统。
这就是今天的话题:通感算一体化。

01

什么是通感算一体化?


通信和感知——看似跨界的两个领域,其实有很多共同点:
都需要使用无线电频谱资源。
都需要使用硬件设备,比如天线、放大器、滤波器等。
都需要进行类似的信息处理,比如编码、调制、解调、解码等。


说到通信,我们最容易想到的,就是通过基站和手机之间相互收发无线信号,我们就能上网、打电话,刷微博,和这个世界紧密相连。
所谓感知,顾名思义,就是通过某些手段来探测周边环境的状态,如位置、方向、高度、速度、距离等,还可以判断物体的形状,甚至人的动作手势。这就不得不让人想到了雷达。雷达的基本原理,就是发出无线电信号,然后通过探测和分析接收到的反射信号来进行高精度的感知工作。
当前通信系统,网络架构复杂,硬件支撑规模庞大,是否可以通过算力的加持实现既能通信又能感知的智能融合系统呢?基站和雷达,能否来一场深度合作?
通感算一体化正是这种新型的信息处理模式,它将通信、感知和算力三个领域紧密结合在一起:
  • 动态数据通过高效的通信网络实时传输。
  • 感知设备对数据进行实时处理。
  • 智能计算系统进行数据分析和决策。
  • 通感算一体化同时也意味着思维的转变与升级。



通信的重点是信息的可靠传输,感知的融合可兼顾传输信息的内容和用途的研究,算力的加入使得控制、执行等环节更加智能。
因此,说通感算一体化是兼顾IT信息技术、OT现场控制技术、CT通信技术、DT数据技术的综合性领域并不为过。
然而,实现思维方式的转变,需要通信、控制、数据等领域的专家们和工程师们的共同努力,突破学科边界,进行广泛的融合创新设计。



02

通感算一体化优势



  • 通信集成感知:使无线网络具备感知新能力,打开无线价值新空间,构建未来无线标准跨代技术,通信网络同时也是感知网络,感知城市,感知世界,感知万物。
  • 感知算力辅助通信:利用感知和算力辅助来全面提升通信能力,降低时频资源开销,增强网络的实时性与稳健性,实现极致性能。
  • 实现多个功能之间的相互协作、资源共享,追求信息感知的分布性、智能控制的自适应性、系统整体的协调性。
  • 节省成本、提高效率,产生更强大的协同效应,创造新的应用场景。
  • 在5G通信网络基础上叠加感知能力,拓展5G业务边界和应用场景,提升网络价值。


03

通感算一体化的应用


通感算一体化可广泛应用于智能家居、智慧城市、智慧交通、医疗健康等方面。文档君为大家搜集了一些典型的应用场景。
智能家居
通感算一体化利用基站或者Wi-Fi路由器为智能家居系统提供更加丰富的功能。


智能家居系统里,通过不同姿势切换操纵电器,孩子或老人摔倒时的消息提醒,小偷进入房间触发安防报警。

还可以进行行为监测,用于身体健康管理、行为习惯分析等。

比如,通过对步态的精细化监测与识别,判断是哪位家庭成员,还可以进一步分析每一个家庭成员看电脑、看电视、睡觉、走动等活动的时间比例,活动区间以及睡眠质量等。

智慧交通

智慧车联网中的车辆行人感知,包括车辆入侵检测、行人入侵检测、自动驾驶等。


利用通信基站站点高、覆盖广的特点,实时、大范围、感知车道流量和车速信息,同时检测行人或动物道路入侵,有效实施道路监管,保障交通安全和提升交通效率。

智慧城市

低空安防:智慧低空场景的无人机感知,包括无人机入侵检测、无人机的路径管理、无人机紧急避障等。


为防止无人机入侵带来的泄密、碰撞、噪声等问题,在需部署低空安防区域的多个基站秒变雷达,再结合基站内部的算力资源,快速搭建低空安防系统,只要基站信号可达,就能实时定位和追踪入侵无人机,供安防系统下一步决策参考。

反过来,基于通感一体化提供的成像、地图构建和环境重构能力,系统可以化被动为主动,派出无人机进行侦察、物流派送等活动,并能根据多站感知能力,在未知的环境中执行自动导航和路径规划。

智慧医疗

通信感知一体化系统在实现高速通信的同时,还可以有效地实现健康监测和管理。



现有技术已经实现了利用通信信号实现人体的呼吸和心跳的监测。当发现呼吸和心率异常时,预警信息通过通信链路实时回传给用户,实现实时监测功能。

太赫兹成像和光谱检查也丰富了医疗保健领域的未来发展前景。太赫兹可以进行癌变组织、龋齿的检测,以及对汗液、眼泪、唾液、外周血和组织液的监测,未来基于太赫兹的通感一体化系统,可以随时随地监控健康状态,让一切病症无所遁形。

04

通感算一体化的探索

目前通感算一体化已进入热点探索阶段,通信和感知深度融合已经成为网络技术发展演进的新趋势,一些公司正在尝试将Wi-Fi或者5G信号与AI结合,不仅用于通信,还能实现感知。



  • 2022年8月,中国联通携手中兴通讯完成业界首个单AUU通感算一体化验证测试,测试结果显示低空无人机的感知精度达到亚米级,探测距离超过1公里,通信和感知过程中性能良好稳定。

  • 2023年5月,中国移动研究院、广东移动联合中兴通讯在深圳率先完成业界首个“低频通感算一体化”低空多目标感知技术验证。

  • 与此同时,全球首个“5G-A通感一体低空协同组网”于厦门成功试点。5G-A(5G-Advanced)通感一体技术,可实现对低空目标的实时感知,信息的及时传递,为政务服务提供了安全可靠的数据参考,也为城市低空资源的有序高效开发利用提供了新思路。为城市的经济增长开辟了新的空间,在优化传统的物流行业的运作流程,提升城市运行效率的同时,能让更多的无人机、物流等企业安全、安心地使用低空资源。


通感算一体化,让我们体验到了通信、感知、算力领域融合的无限活力,只要创新和探索的脚步不停,未来的生活必将被改变。


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