前文說到5G-A相比5G初期版本最大的殺手锏是新增的通感一體(ISAC,integrated sensing and communication)能力。
之所以被稱為殺手锏,是因為通感一體第一次在通信基站上,實現(xiàn)了非通信的能力——感知,通感一體的感字即來源于此。
何謂感知?
感知簡單理解就是感受外界的能力,比如通過眼睛看、通過耳朵聽、通過手觸摸等等。
而若想讓非生物體具備感知能力,一般需要通過各類傳感器來實現(xiàn),比如攝像頭、溫度傳感器、震動傳感器等。
但5G-A基站并不需要外置傳感器來感受外界,而是靠自身與生俱來的優(yōu)勢——電磁波。
電磁波是一種非常神奇的東西,雖然它看不到摸不著,但自從它在100多年前被發(fā)現(xiàn)以來,就開始被人類廣泛用于信息通信,如今則在空氣中密密麻麻的以光速在手機、平板電腦、智能家電等所有電子設(shè)備與通信基站、無線路由器等電信設(shè)備間飛奔著,承載了人類幾乎有的無線通信涉及的信息,包括移動通信、WiFi上網(wǎng)、無線電廣播、衛(wèi)星通信等等。
此外,電磁波還是雷達(dá)探測物體的主要載體。雷達(dá)的原理就是通過發(fā)射電磁波抵達(dá)被探測物體,并根據(jù)反射回來的電磁波計算物體所處方位與速度。所以雷達(dá)才被叫做radar(radio detection and ranging,radio就是無線電即電磁波)。
所以說,無線通信和雷達(dá)探測所使用的載體本身就是相同的——電磁波,區(qū)別在于5G的電磁波用來承載數(shù)據(jù),雷達(dá)的電磁波用來探測物體。
而通信基站和雷達(dá),在移動通信進(jìn)入5G時代這個節(jié)點,在核心技術(shù)上出現(xiàn)了關(guān)鍵的交匯。
這是因為5G超高速率的實現(xiàn),其中的核心因素就是天線技術(shù)的升級——即采用了新型的超大規(guī)模陣列天線(Massive MIMO天線)。
在使用該天線時,由上百個獨立天線單元組成的天線陣列(上圖中一個個小方格),可以將多路獨立信號像激光波束那樣在空間上隔離開來發(fā)送和接收,互不干擾,這種技術(shù)被稱為波束賦形。
因此5G基站才可以實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)并行同時傳輸,大幅提升網(wǎng)絡(luò)吞吐率。
而大規(guī)模天線陣列本身就是一項已經(jīng)成熟應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域的技術(shù)。在軍事領(lǐng)域已廣泛使用的相控陣?yán)走_(dá),同樣由于使用了大規(guī)模的獨立天線單元,才實現(xiàn)了用來探測物體的電磁波在空間中能通過波束賦形技術(shù)同時發(fā)射,進(jìn)而根據(jù)不同波束觸達(dá)被探測物體并反射回來的時間計算物體的方位與移動速度。
因此,很好理解,只要略加改造,5G天線就可以直接用來“降維打擊”實現(xiàn)陣列雷達(dá)的功能。
而通感一體就是這樣的技術(shù)。
新型的5G-A通感一體天線,為了實現(xiàn)更精準(zhǔn)的波束賦形,相比傳統(tǒng)5G天線增加了一倍的天線單元,在犧牲非常低的數(shù)據(jù)傳輸能力(不到10%)后,可以在正常開展5G通信業(yè)務(wù)的同時,用一部分資源進(jìn)行雷達(dá)探測,實時識別移動物體的方位與速度。
通感一體技術(shù)的實現(xiàn),對于移動通信來說,可以說具有劃時代的意義。因為除了傳輸數(shù)據(jù),移動基站第一次有了非通信的感知能力,而且這種能力與5G基站簡直是絕配。
因為現(xiàn)網(wǎng)5G基站部署密度非常高,也就是說,幾乎在任何需要雷達(dá)探測的場景,都可以找到對應(yīng)的5G基站,將傳統(tǒng)5G天線替換為5G-A通感一體天線后,就可以同時實現(xiàn)感知功能。
那感知能力有什么用呢?
用處簡直不要太大。目前需求迫切的場景有兩個:
在低空場景,敏感區(qū)域的5G基站只要開通5G-A功能,就變成了一片無人機識別區(qū)域,任何違規(guī)飛入的無人機,都可以第一時間被識別告警,形成了一個電子圍欄區(qū)域。而就算不是為了做“黑飛”監(jiān)控,隨著低空經(jīng)濟的發(fā)展,城區(qū)內(nèi)部大量的通感一體基站,也可以作為低空無人機管理的有效手段,實時呈現(xiàn)出當(dāng)前城市空域內(nèi)無人機數(shù)量、位置、速度等等,輔助空管。
在海域場景,只要把海邊的5G基站開通5G-A功能,就可以識別海面上的偷渡船只、禁漁期非法捕魚船只等等,不但能識別有無,還能告知監(jiān)管部門其實時位置與移動速度,方便監(jiān)管部門抓捕。聯(lián)想到目前某些國家對中國領(lǐng)海的挑釁行為,使用通感一體監(jiān)控的效率,要比堆人巡邏高效的多的多。
換句話說,需要實時識別移動物體的位置與速度的場景,都可以用5G-A通感一體站來最快速高效的實現(xiàn),比如后續(xù)的車聯(lián)網(wǎng)場景,這里僅提供一些應(yīng)用思路。
說完了通感一體,其實5G-A的能力在兩篇文章里就介紹的差不多了,雖然還有一些智能化的功能,但對5G整體能力提升并不明顯。
本系列課程,計劃后面再更新一篇,講講5G都這么NB了,6G到底還要怎么演進(jìn)吧。