基站+雷達：通感算一體化

《三國演義》開篇講述了一個宏大的道理：天下大勢，分久必合，合久必分。

在通信領域里，已有三足鼎立之勢的“通信系統(tǒng)”、“感知系統(tǒng)”和“算力系統(tǒng)”，如果完成一體化，會是個什么樣子呢？想象一下，通信網(wǎng)絡仿佛是神經(jīng)，算力系統(tǒng)如同大腦，感知相當于感官，三者深度打通，通信網(wǎng)絡仿佛變成了一個自智化、價值化的系統(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——看似跨界的兩個領域，其實有很多共同點：都需要使用無線電頻譜資源。都需要使用硬件設備，比如天線、放大器、濾波器等。都需要進行類似的信息處理，比如編碼、調制、解調、解碼等。

說到通信，我們最容易想到的，就是通過基站和手機之間相互收發(fā)無線信號，我們就能上網(wǎng)、打電話，刷微博，和這個世界緊密相連。所謂感知，顧名思義，就是通過某些手段來探測周邊環(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，甚至人的動作手勢。這就不得不讓人想到了雷達。雷達的基本原理，就是發(fā)出無線電信號，然后通過探測和分析接收到的反射信號來進行高精度的感知工作。

當前通信系統(tǒng)，網(wǎng)絡架構復雜，硬件支撐規(guī)模龐大，是否可以通過算力的加持實現(xiàn)既能通信又能感知的智能融合系統(tǒng)呢？基站和雷達，能否來一場深度合作？

通感算一體化正是這種新型的信息處理模式，它將通信、感知和算力三個領域緊密結合在一起：動態(tài)數(shù)據(jù)通過高效的通信網(wǎng)絡實時傳輸。感知設備對數(shù)據(jù)進行實時處理。智能計算系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析和決策。

通感算一體化同時也意味著思維的轉變與升級。

通信的重點是信息的可靠傳輸，感知的融合可兼顧傳輸信息的內容和用途的研究，算力的加入使得控制、執(zhí)行等環(huán)節(jié)更加智能。因此，說通感算一體化是兼顧IT信息技術、OT現(xiàn)場控制技術、CT通信技術、DT數(shù)據(jù)技術的綜合性領域并不為過。然而，實現(xiàn)思維方式的轉變，需要通信、控制、數(shù)據(jù)等領域的專家們和工程師們的共同努力，突破學科邊界，進行廣泛的融合創(chuàng)新設計。

02、通感算一體化優(yōu)勢

通信集成感知：使無線網(wǎng)絡具備感知新能力，打開無線價值新空間，構建未來無線標準跨代技術，通信網(wǎng)絡同時也是感知網(wǎng)絡，感知城市，感知世界，感知萬物。感知算力輔助通信：利用感知和算力輔助來全面提升通信能力，降低時頻資源開銷，增強網(wǎng)絡的實時性與穩(wěn)健性，實現(xiàn)極致性能。實現(xiàn)多個功能之間的相互協(xié)作、資源共享，追求信息感知的分布性、智能控制的自適應性、系統(tǒng)整體的協(xié)調性。節(jié)省成本、提高效率，產(chǎn)生更強大的協(xié)同效應，創(chuàng)造新的應用場景。在5G通信網(wǎng)絡基礎上疊加感知能力，拓展5G業(yè)務邊界和應用場景，提升網(wǎng)絡價值。

03、通感算一體化的應用

通感算一體化可廣泛應用于智能家居、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用場景。

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，通過不同姿勢切換操縱電器，孩子或老人摔倒時的消息提醒，小偷進入房間觸發(fā)安防報警。

還可以進行行為監(jiān)測，用于身體健康管理、行為習慣分析等。

比如，通過對步態(tài)的精細化監(jiān)測與識別，判斷是哪位家庭成員，還可以進一步分析每一個家庭成員看電腦、看電視、睡覺、走動等活動的時間比例，活動區(qū)間以及睡眠質量等。

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、行人入侵檢測、自動駕駛等。

利用通信基站站點高、覆蓋廣的特點，實時、大范圍、感知車道流量和車速信息，同時檢測行人或動物道路入侵，有效實施道路監(jiān)管，保障交通安全和提升交通效率。

智慧城市

低空安防：智慧低空場景的無人機感知，包括無人機入侵檢測、無人機的路徑管理、無人機緊急避障等。

為防止無人機入侵帶來的泄密、碰撞、噪聲等問題，在需部署低空安防區(qū)域的多個基站秒變雷達，再結合基站內部的算力資源，快速搭建低空安防系統(tǒng)，只要基站信號可達，就能實時定位和追蹤入侵無人機，供安防系統(tǒng)下一步?jīng)Q策參考。

反過來，基于通感一體化提供的成像、地圖構建和環(huán)境重構能力，系統(tǒng)可以化被動為主動，派出無人機進行偵察、物流派送等活動，并能根據(jù)多站感知能力，在未知的環(huán)境中執(zhí)行自動導航和路徑規(guī)劃。

智慧醫(yī)療

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

現(xiàn)有技術已經(jīng)實現(xiàn)了利用通信信號實現(xiàn)人體的呼吸和心跳的監(jiān)測。當發(fā)現(xiàn)呼吸和心率異常時，預警信息通過通信鏈路實時回傳給用戶，實現(xiàn)實時監(jiān)測功能。

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

04、通感算一體化的探索

目前通感算一體化已進入熱點探索階段，通信和感知深度融合已經(jīng)成為網(wǎng)絡技術發(fā)展演進的新趨勢，一些公司正在嘗試將Wi-Fi或者5G信號與AI結合，不僅用于通信，還能實現(xiàn)感知。

2022年8月，中國聯(lián)通攜手中興通訊完成業(yè)界首個單AUU通感算一體化驗證測試，測試結果顯示低空無人機的感知精度達到亞米級，探測距離超過1公里，通信和感知過程中性能良好穩(wěn)定。

2023年5月，中國移動研究院、廣東移動聯(lián)合中興通訊在深圳率先完成業(yè)界首個“低頻通感算一體化”低空多目標感知技術驗證。

與此同時，全球首個“5G-A通感一體低空協(xié)同組網(wǎng)”于廈門成功試點。5G－A（5G－Advanced）通感一體技術，可實現(xiàn)對低空目標的實時感知，信息的及時傳遞，為政務服務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發(fā)利用提供了新思路。為城市的經(jīng)濟增長開辟了新的空間，在優(yōu)化傳統(tǒng)的物流行業(yè)的運作流程，提升城市運行效率的同時，能讓更多的無人機、物流等企業(yè)安全、安心地使用低空資源。

2023年12月，中國聯(lián)通研究院和諾基亞貝爾結合光網(wǎng)絡演進發(fā)展趨勢以及傳輸設備中DSP芯片的強大數(shù)字信號處理能力，國內首次完成基于相干數(shù)字信號處理技術的通感一體現(xiàn)網(wǎng)應用驗證，進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DSP解調的內生光傳感技術，結合強大的AI/ML算法，可以使光網(wǎng)絡對外部環(huán)境變化進行感知、判斷和反饋，使整個光網(wǎng)絡的維護管理形成閉環(huán)，提高光纖通信整體的安全性，并增強光網(wǎng)絡的服務能力。

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