基站+雷達(dá)：通感算一體化

《三國(guó)演義》開(kāi)篇講述了一個(gè)宏大的道理：天下大勢(shì)，分久必合，合久必分。

在通信領(lǐng)域里，已有三足鼎立之勢(shì)的“通信系統(tǒng)”、“感知系統(tǒng)”和“算力系統(tǒng)”，如果完成一體化，會(huì)是個(gè)什么樣子呢？想象一下，通信網(wǎng)絡(luò)仿佛是神經(jīng)，算力系統(tǒng)如同大腦，感知相當(dāng)于感官，三者深度打通，通信網(wǎng)絡(luò)仿佛變成了一個(gè)自智化、價(jià)值化的系統(tǒng)。這就是今天的話題：通感算一體化。

01、什么是通感算一體化？

通信和感知——看似跨界的兩個(gè)領(lǐng)域，其實(shí)有很多共同點(diǎn)：都需要使用無(wú)線電頻譜資源。都需要使用硬件設(shè)備，比如天線、放大器、濾波器等。都需要進(jìn)行類似的信息處理，比如編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼等。

說(shuō)到通信，我們最容易想到的，就是通過(guò)基站和手機(jī)之間相互收發(fā)無(wú)線信號(hào)，我們就能上網(wǎng)、打電話，刷微博，和這個(gè)世界緊密相連。所謂感知，顧名思義，就是通過(guò)某些手段來(lái)探測(cè)周邊環(huán)境的狀態(tài)，如位置、方向、高度、速度、距離等，還可以判斷物體的形狀，甚至人的動(dòng)作手勢(shì)。這就不得不讓人想到了雷達(dá)。雷達(dá)的基本原理，就是發(fā)出無(wú)線電信號(hào)，然后通過(guò)探測(cè)和分析接收到的反射信號(hào)來(lái)進(jìn)行高精度的感知工作。

當(dāng)前通信系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜，硬件支撐規(guī)模龐大，是否可以通過(guò)算力的加持實(shí)現(xiàn)既能通信又能感知的智能融合系統(tǒng)呢？基站和雷達(dá)，能否來(lái)一場(chǎng)深度合作？

通感算一體化正是這種新型的信息處理模式，它將通信、感知和算力三個(gè)領(lǐng)域緊密結(jié)合在一起：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)高效的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸。感知設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。智能計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和決策。

通感算一體化同時(shí)也意味著思維的轉(zhuǎn)變與升級(jí)。

通信的重點(diǎn)是信息的可靠傳輸，感知的融合可兼顧傳輸信息的內(nèi)容和用途的研究，算力的加入使得控制、執(zhí)行等環(huán)節(jié)更加智能。因此，說(shuō)通感算一體化是兼顧IT信息技術(shù)、OT現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)、CT通信技術(shù)、DT數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合性領(lǐng)域并不為過(guò)。然而，實(shí)現(xiàn)思維方式的轉(zhuǎn)變，需要通信、控制、數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的專家們和工程師們的共同努力，突破學(xué)科邊界，進(jìn)行廣泛的融合創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

02、通感算一體化優(yōu)勢(shì)

通信集成感知：使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具備感知新能力，打開(kāi)無(wú)線價(jià)值新空間，構(gòu)建未來(lái)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)跨代技術(shù)，通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)也是感知網(wǎng)絡(luò)，感知城市，感知世界，感知萬(wàn)物。感知算力輔助通信：利用感知和算力輔助來(lái)全面提升通信能力，降低時(shí)頻資源開(kāi)銷，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)健性，實(shí)現(xiàn)極致性能。實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能之間的相互協(xié)作、資源共享，追求信息感知的分布性、智能控制的自適應(yīng)性、系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)性。節(jié)省成本、提高效率，產(chǎn)生更強(qiáng)大的協(xié)同效應(yīng)，創(chuàng)造新的應(yīng)用場(chǎng)景。在5G通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加感知能力，拓展5G業(yè)務(wù)邊界和應(yīng)用場(chǎng)景，提升網(wǎng)絡(luò)價(jià)值。

03、通感算一體化的應(yīng)用

通感算一體化可廣泛應(yīng)用于智能家居、智慧城市、智慧交通、醫(yī)療健康等方面。文檔君為大家搜集了一些典型的應(yīng)用場(chǎng)景。

智能家居

通感算一體化利用基站或者Wi-Fi路由器為智能家居系統(tǒng)提供更加豐富的功能。

智能家居系統(tǒng)里，通過(guò)不同姿勢(shì)切換操縱電器，孩子或老人摔倒時(shí)的消息提醒，小偷進(jìn)入房間觸發(fā)安防報(bào)警。

還可以進(jìn)行行為監(jiān)測(cè)，用于身體健康管理、行為習(xí)慣分析等。

比如，通過(guò)對(duì)步態(tài)的精細(xì)化監(jiān)測(cè)與識(shí)別，判斷是哪位家庭成員，還可以進(jìn)一步分析每一個(gè)家庭成員看電腦、看電視、睡覺(jué)、走動(dòng)等活動(dòng)的時(shí)間比例，活動(dòng)區(qū)間以及睡眠質(zhì)量等。

智慧交通

智慧車聯(lián)網(wǎng)中的車輛行人感知，包括車輛入侵檢測(cè)、行人入侵檢測(cè)、自動(dòng)駕駛等。

利用通信基站站點(diǎn)高、覆蓋廣的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)、大范圍、感知車道流量和車速信息，同時(shí)檢測(cè)行人或動(dòng)物道路入侵，有效實(shí)施道路監(jiān)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?qǐng)鼍暗?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%97%A0%E4%BA%BA%E6%9C%BA/">無(wú)人機(jī)感知，包括無(wú)人機(jī)入侵檢測(cè)、無(wú)人機(jī)的路徑管理、無(wú)人機(jī)緊急避障等。

為防止無(wú)人機(jī)入侵帶來(lái)的泄密、碰撞、噪聲等問(wèn)題，在需部署低空安防區(qū)域的多個(gè)基站秒變雷達(dá)，再結(jié)合基站內(nèi)部的算力資源，快速搭建低空安防系統(tǒng)，只要基站信號(hào)可達(dá)，就能實(shí)時(shí)定位和追蹤入侵無(wú)人機(jī)，供安防系統(tǒng)下一步?jīng)Q策參考。

反過(guò)來(lái)，基于通感一體化提供的成像、地圖構(gòu)建和環(huán)境重構(gòu)能力，系統(tǒng)可以化被動(dòng)為主動(dòng)，派出無(wú)人機(jī)進(jìn)行偵察、物流派送等活動(dòng)，并能根據(jù)多站感知能力，在未知的環(huán)境中執(zhí)行自動(dòng)導(dǎo)航和路徑規(guī)劃。

智慧醫(yī)療

通信感知一體化系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)高速通信的同時(shí)，還可以有效地實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)測(cè)和管理。

現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用通信信號(hào)實(shí)現(xiàn)人體的呼吸和心跳的監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)呼吸和心率異常時(shí)，預(yù)警信息通過(guò)通信鏈路實(shí)時(shí)回傳給用戶，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。

太赫茲成像和光譜檢查也豐富了醫(yī)療保健領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展前景。太赫茲可以進(jìn)行癌變組織、齲齒的檢測(cè)，以及對(duì)汗液、眼淚、唾液、外周血和組織液的監(jiān)測(cè)，未來(lái)基于太赫茲的通感一體化系統(tǒng)，可以隨時(shí)隨地監(jiān)控健康狀態(tài)，讓一切病癥無(wú)所遁形。

04、通感算一體化的探索

目前通感算一體化已進(jìn)入熱點(diǎn)探索階段，通信和感知深度融合已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展演進(jìn)的新趨勢(shì)，一些公司正在嘗試將Wi-Fi或者5G信號(hào)與AI結(jié)合，不僅用于通信，還能實(shí)現(xiàn)感知。

2022年8月，中國(guó)聯(lián)通攜手中興通訊完成業(yè)界首個(gè)單AUU通感算一體化驗(yàn)證測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示低空無(wú)人機(jī)的感知精度達(dá)到亞米級(jí)，探測(cè)距離超過(guò)1公里，通信和感知過(guò)程中性能良好穩(wěn)定。

2023年5月，中國(guó)移動(dòng)研究院、廣東移動(dòng)聯(lián)合中興通訊在深圳率先完成業(yè)界首個(gè)“低頻通感算一體化”低空多目標(biāo)感知技術(shù)驗(yàn)證。

與此同時(shí)，全球首個(gè)“5G-A通感一體低空協(xié)同組網(wǎng)”于廈門成功試點(diǎn)。5G－A（5G－Advanced）通感一體技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)低空目標(biāo)的實(shí)時(shí)感知，信息的及時(shí)傳遞，為政務(wù)服務(wù)提供了安全可靠的數(shù)據(jù)參考，也為城市低空資源的有序高效開(kāi)發(fā)利用提供了新思路。為城市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)開(kāi)辟了新的空間，在優(yōu)化傳統(tǒng)的物流行業(yè)的運(yùn)作流程，提升城市運(yùn)行效率的同時(shí)，能讓更多的無(wú)人機(jī)、物流等企業(yè)安全、安心地使用低空資源。

2023年12月，中國(guó)聯(lián)通研究院和諾基亞貝爾結(jié)合光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)發(fā)展趨勢(shì)以及傳輸設(shè)備中DSP芯片的強(qiáng)大數(shù)字信號(hào)處理能力，國(guó)內(nèi)首次完成基于相干數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的通感一體現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用驗(yàn)證，進(jìn)一步提高光纖在傳輸中的安全保障和性能分析水平。該方案中，基于相干光信號(hào)DSP解調(diào)的內(nèi)生光傳感技術(shù)，結(jié)合強(qiáng)大的AI/ML算法，可以使光網(wǎng)絡(luò)對(duì)外部環(huán)境變化進(jìn)行感知、判斷和反饋，使整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理形成閉環(huán)，提高光纖通信整體的安全性，并增強(qiáng)光網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力。

通感算一體化，讓我們體驗(yàn)到了通信、感知、算力領(lǐng)域融合的無(wú)限活力，只要?jiǎng)?chuàng)新和探索的腳步不停，未來(lái)的生活必將被改變。