緊耦合和松耦合：面向差異化需求的5G-A通感融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3月20日消息（九九）無線通信感知融合是5G-A的關(guān)鍵技術(shù)之一，可廣泛用于智慧交通、智慧低空、智慧生活、智慧網(wǎng)絡(luò)等典型應(yīng)用場(chǎng)景，這要求對(duì)當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無線感知能力。

為此，IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布5G-A通感融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究報(bào)告（第二版），根據(jù)5G-A通感融合典型應(yīng)用場(chǎng)景和需求，系統(tǒng)性地分析了無線網(wǎng)絡(luò)端到端實(shí)現(xiàn)感知能力所要面對(duì)的關(guān)鍵問題和所要滿足的技術(shù)需求。面對(duì)感知應(yīng)用的差異化需求，報(bào)告提出多種不同的通感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并分別從架構(gòu)、接口、協(xié)議、功能、端到端業(yè)務(wù)流程等方面展開詳細(xì)研究設(shè)計(jì)。

報(bào)告指出，通感技術(shù)利用無線信號(hào)感知周圍環(huán)境的目標(biāo)或狀態(tài)，無線側(cè)終端或基站采集信號(hào)強(qiáng)度、時(shí)延、相位變化、多普勒頻移等信息，經(jīng)計(jì)算處理后輸出結(jié)果，如目標(biāo)大小、位置、速度等。該過程中，網(wǎng)絡(luò)需按照業(yè)務(wù)需求觸發(fā)、修改或結(jié)束感知流程、調(diào)度無線資源、處理數(shù)據(jù)、開放結(jié)果。此外，由于感知可能涉及用戶隱私安全，核心網(wǎng)需執(zhí)行鑒權(quán)或授權(quán)，處理敏感的感知測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，5G-A網(wǎng)絡(luò)需支持控制感知流程，并對(duì)感知測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)將感知結(jié)果開放給第三方平臺(tái)或終端。

報(bào)告進(jìn)一步指出，蜂窩網(wǎng)通信感知能力可應(yīng)用于未來生產(chǎn)生活中的多種不同場(chǎng)景，其中的感知需求方、感知執(zhí)行方、感知粒度、感知要求等都存在差異，這就要求5G-A通感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)需兼顧功能性、通用性和兼容性。此外，架構(gòu)設(shè)計(jì)還需考慮使能端到端感知能力的基礎(chǔ)功能，包括感知業(yè)務(wù)的觸發(fā)、感知控制的管理、感知測(cè)量數(shù)據(jù)的處理以及感知結(jié)果的開放與策略更新等。

考慮到感知功能與5GC（5G Core Network，5G核心網(wǎng)）中現(xiàn)有功能模塊的耦合程度，可以將通感網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)大致分為兩種類型：緊耦合和松耦合。此外，由于感知業(yè)務(wù)的測(cè)量數(shù)據(jù)量較大，且有些業(yè)務(wù)存在較高的業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性，這將帶來計(jì)算資源的需求，未來感知系統(tǒng)可以考慮和算力系統(tǒng)交互獲取相應(yīng)的計(jì)算資源。

緊耦合架構(gòu)中，感知功能將與現(xiàn)有5GC架構(gòu)深度融合，盡可能依托現(xiàn)有5GC功能、接口和協(xié)議來實(shí)現(xiàn)感知能力的使能和對(duì)外開放，包括面向感知業(yè)務(wù)的鑒權(quán)/授權(quán)、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理，能力開放和計(jì)費(fèi)等功能，能夠支持面向區(qū)域、面向目標(biāo)感知，也能支持基站感知、終端感知、端站協(xié)作感知，故可作為廣域通用架構(gòu)。考慮到感知功能可以拆分為CP（Control Plane，控制面）和UP（User Plane，用戶面）兩個(gè)子功能，即感知控制面功能和感知用戶面功能，而這兩種子功能可以考慮分離或集中實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)或者一個(gè)網(wǎng)元中。

感知松耦合架構(gòu)與現(xiàn)有5GC相對(duì)獨(dú)立，感知網(wǎng)元無需與5GC交互或只執(zhí)行較少交互，可用于局域場(chǎng)景或?qū)＞W(wǎng)場(chǎng)景。對(duì)于只存在特定區(qū)域內(nèi)感知需求的場(chǎng)景或只存在感知需求的場(chǎng)景，松耦合架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在無需5GC控制或只需部分網(wǎng)元參與控制的情況下提供感知業(yè)務(wù)，還可以通過SF本地化部署實(shí)現(xiàn)感知測(cè)量數(shù)據(jù)或感知結(jié)果不出園區(qū)，從而滿足企業(yè)對(duì)感知測(cè)量數(shù)據(jù)或感知結(jié)果安全隱私的需求，還可降低感知時(shí)延。該架構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活高效、傳輸節(jié)點(diǎn)少、易部署，可選支持UE相關(guān)的感知需求，按需考慮授權(quán)、移動(dòng)性管理和計(jì)費(fèi)等功能的實(shí)現(xiàn)方案。

報(bào)告提到，目前，5G-A主要基于當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)疊加感知能力，通過劃分專用感知資源、增強(qiáng)現(xiàn)有通信信號(hào)、增加感知控制和計(jì)算網(wǎng)元、擴(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)感知能力，可以服務(wù)于基礎(chǔ)的感知應(yīng)用。未來階段可以考慮在新波形、新頻段（如太赫茲頻段）、新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上系統(tǒng)性地對(duì)網(wǎng)絡(luò)感知和通信能力進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，做到更深度無縫的融合，具備物理-數(shù)字空間感知、通信感知計(jì)算融合、智能化感知交互和協(xié)同、廣義多維感知協(xié)作等特性，以服務(wù)于未來更多樣更復(fù)雜更高精的通信感知場(chǎng)景。

從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)角度，未來網(wǎng)絡(luò)需要滿足極低時(shí)延、極高可靠、極高精度、極高分辨率、超大帶寬、海量接入等方面的通信感知需求，因此需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行方位的升級(jí)，或者設(shè)計(jì)新的通感架構(gòu)和接口協(xié)議。該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各網(wǎng)元設(shè)備可以通過通信、感知、計(jì)算、AI等軟硬件資源和邏輯處理能力，進(jìn)行感知測(cè)量數(shù)據(jù)的共享、按需傳輸、協(xié)同處理，從而實(shí)現(xiàn)終端基站融合、多維感知融合、通信感知融合、通信計(jì)算融合、物體感知和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知的融合，打造一個(gè)通感算智能化無線網(wǎng)絡(luò)。

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