6G感知技术：应用场景与架构

无线感知技术助力移动系统获取有关环境特征及其中物体属性的信息。该技术的核心优势在于，无需环境中的物体参与感知过程（例如不需要携带可接入移动网络的用户设备（UE）），即可实现对环境的观测。

当感知功能与移动通信系统深度融合时，即构成通感一体化（ISAC）系统。移动系统中的感知技术主要依托射频信号实现对目标的检测，并能精确解析目标的距离、角度、移动速度及形态特征等参数。目前，第三代合作伙伴计划（3GPP）正在研究如何在5G Advanced标准中向有限的应用场景引入初步感知能力，而6G的规划则致力于为更广泛的应用场景提供完整的集成感知功能。无线感知技术蕴藏巨大的市场潜力，其典型应用包括：

• 通过无人机侦测追踪等技术手段保障公共安全
• 实现自动导引车的运行监测，避免碰撞
• 通过追踪信号阻断物等方式优化通信质量

为帮助运营商（CSP）将这些新用例转化为商业收益，未来的移动系统需在无线接入网（RAN）和核心网中增加新功能，以及新的能力开放机制。为此，爱立信公司研发了面向6G感知技术的端到端（E2E）架构。

感知技术用例示例

感知技术可用于多种场景，蕴藏着为消费者、企业及政府机构（特别是消防、公安等公共安全部门）创造巨大价值的潜能。部分感知用例属于网络内部范畴，旨在通过通信质量提升优化网络性能，或利用感知技术进一步提升UE定位服务的精度。然而，大多数感知用例属于网络外部范畴，涵盖通过多样化方式利用感知信息的各类应用。部分外部用例仅需在检测到特定情况（如在特定区域内的移动）时触发告警机制，而其他用例则涉及车辆轨迹追踪、目标分类、地图绘制等复杂处理流程。

行业需制定标准化机制，在网络与应用程序间建立感知流程，并通过应用程序编程接口（API）向应用提供感知结果。感知技术还可与其他服务深度融合，例如将感知数据与定位信息、SIM（签约用户身份模块）密度及其他类型的信息相结合，为需要全面态势感知的应用提供综合解决方案。

图1展示了当前重点研究的主要感知能力类型，包括目标检测与气候现象感知等核心功能。其中最典型的能力是通过多普勒分析等无线感知机制实现运动目标检测（如图1中A所示）。该能力支持的典型应用场景包括对可能不合作且/或不遵守无人机身份识别规范的无人机的侦测，这对机场、体育场馆等禁飞区的安全防护具有重要价值。

图1：感知能力类别

移动网络凭借其广泛的覆盖范围，在无人机探测领域展现出独特优势，可与其他探测机制形成有效互补。网络还能够为无人机及各类无人航空器提供碰撞规避辅助支持。在地面移动目标监测领域，典型用例包括人员与车辆移动的计数或统计分析、道路与铁路轨道的监测及入侵检测等场景。

感知技术还可用于绘制环境地图和了解环境的变化（如图1中B所示）。例如，该技术可通过实时更新的信息来补充现有地图，增强沉浸式体验；优化导航系统的精确度；监测洪水及其他潜在危险环境状况。

该技术还可用于检测非实体对象的属性。例如，通过观测无线电波传播特性（如图1中C所示），可实现对降水等气象现象的检测。目前，基于感知技术的空气质量监测方案也正处于论证阶段。

感知技术还可以用于分析无线环境（如图1中D所示），不仅能够如前文所述优化通信质量，还适用于频谱共享的干扰检测及其他用途。该技术与新兴的网络威胁检测功能（如检测干扰和伪基站）形成技术协同，为运营商构建全局态势感知体系、提升网络整体性能提供关键技术支撑。

感知技术必备的新功能

为支撑移动网络提供感知服务，需部署具备新感知功能的基站及相应的感知网络功能。这些功能包括工作流程处理、感知测量的控制与执行、感知数据处理及结果交付等核心环节。此外，网络能力开放也需针对感知业务进行增强。图2展示了感知业务的端到端控制与数据流。

Figure 2: Control and data flows related to the high-level functionalities for sensing

感知客户端（图示右侧）发起感知服务请求。该请求由网络能力开放接口接收，并始终关联请求执行感知的特定区域（即请求感知区域）。该区域可通过地理坐标等方式明确指定，亦可通过参照物间接指定。后者的典型示例包括“周边环境感知”（“sense around me”）类场景，例如行驶车辆需获取实时周边环境信息以触发碰
撞预警。此类应用方案需与网络内/外部定位机制联动，以实现感知区域的实时锚定。

感知工作流程

网络能力开放功能完成对感知请求发起方授权后，系统将构建一个工作流程以执行实现该请求所需的各项操作。该工作流程包含启动一项或多项感知测量任务，每项任务分别对应于从感知客户端接收的目标区域的一个子集，即需将请求感知区域映射至各测量任务的目标感知区域。此外，工作流程需具备动态调整与协调能力。例如，当被追踪目标移动至某项感知测量任务的目标感知区域边界时，可能需要在原区域或新区域启动新的感知测量任务。总体而言，必须确保所接收的感知测量结果能够准确关联至对应的感知请求。工作流程管理依赖于感知处理模块提供的适当、及时的反馈，从而使感知工作流程持续契合感知客户端/应用发起的原始请求。

感知测量的控制与执行

在确定目标感知区域后，系统将遴选覆盖这些区域的基站，并向其发送感知测量请求。随后，被选基站需配置相应测量参数，包括测量所需的频率、时间与波束选择，同时还可以对未参与感知测量的相邻基站实施射频静默。此项配置工作需与各基站中的通信资源无线调度进行协同。负责感知测量的基站将统筹多基站间的无线资源分配。此外，必须保障并配置必要的感知处理能力，使其在适配6G 感知技术：通信之外的“新视力”感知工作流程及其测量任务的同时，兼顾同步执行的其他感知测量任务。

感知处理

感知处理采用分级递进方式，将基站采集的原始测量数据逐步提炼成可提供给感知服务请求方（客户端/应用）的有效结果。该处理流程涵盖多个处理阶段：从原始IQ采样数据出发，经由雷达立方体（radar cube）、目标检测与定位、再到隐私保护处理等环节。根据具体应用场景，系统可对多种感知测量结果进行融合，并通过不同的处理方式生成符合各类应用需求的精化结果。

我们的端到端感知架构提案

为实现无线资源的最优化利用，我们建议在无线接入网（RAN）内完成感知测量任务的执行与处理。这种方案的另一个优势在于，它能确保无线接入网内部具备可用的处理资源，以执行感知测量任务。而感知工作流程的处理与能力开放功能则采用逻辑分离设计，部署于RAN之外的核心网感知区域。

在图3所示的端到端感知架构中，我们将感知工作流程及关联的感知处理部分统称为感知核心功能。在整个工作流程处理过程中，这些功能在发起感知测量时，需全面处理与外部感知请求相关的策略（包括允许感知区域界定、隐私保护策略等）。

图3：涵盖管理、能力开放与业务支撑系统的端到端感知架构

感知工作流程处理还包括在感知核心网中配置必要的处理资源，并针对相关用例的处理需求进行设置。能力开放应最大程度地沿用现有开放框架（API处理）与授权功能，但为满足高级需求，如发现请求感知区域内的合适感知功能等，也可能需引入
扩展能力。

具备感知能力的基站既应处理原始无线测量数据，也应将其转换为雷达立方体、峰值检测等，此举可大幅减少需要进一步发送的感知数据量。此外，它们还可从相邻基站收集感知测量数据，并在将其传输至核心网之前进行融合处理。

在某些情况下，例如当感知工作流程需向多个基站发起感知测量时，感知核心功能模块将接收到来自多个感知基站的测量数据。在此协同感知场景下，核心功能需对这些测量结果进行数据精炼，将其转换为符合感知客户端请求的信息。感知客户端可在此基础上执行其他处理流程，如与网络外部数据进行融合，或为可视化呈现检测目标进行格式转换。总体而言，本架构在各处理环节的部署策略上保持高度灵活性。

当目标感知区域内存在具备感知能力的UE时，可将其纳入协同感知测量体系。基站能够识别出辅助UE，并对其实施感知配置。辅助UE应对其收集的测量数据进行预处理，以减少通过无线接口发送的数据量。

感知能力的价值变现

感知能力有望为运营商开辟新的重要收入来源。为全面挖掘其在各种潜在应用场景下的商业价值，能力开放架构与业务支撑系统需具备足够的灵活性，以适配多元化的商业模式。

服务开放框架能力

运营商可基于应用的具体需求提供三种服务模式：针对特定区域的单次感知请求服务、事件触发型感知服务及持续感知流服务。感知客户端（感知服务的消费者）通过开放感知服务的API接口与移动网络建立连接。服务开放功能集包含四大核心能力：客户端/应用请求接收、请求方身份验证与授权、策略执行（隐私合规校验、客
户端专属策略匹配等），以及通过网络能力开放功能将请求感知区域消息发送至感知工作流程执行引擎。最终，该体系将感知结果交付给感知客户端。

实际部署中需要不同的API以满足差异化应用需求。API网关承担三大核心职能：多样化API服务开放、访问控制与流量管控策略执行，以及与其他服务开放功能的系统集成。必须实施访问控制及其他安全防护机制，确保敏感感知数据仅向授权接收方开放。此外，还需构建隐私管理体系。

现有服务开放框架涵盖API管理、用量管控与监测体系，构成感知服务开放的逻辑基础，既可实现现有开放架构与生态系统的高效复用，又能建立完善的感知服务计费机制。

感知服务对能力开放功能提出了新要求。具体而言，该服务需支持对特定区域的感知请求，并需打造特别关注容量的开放解决方案。之所以对容量有特殊要求，是因为根据应用场景和所提供感知服务的不同，经开放接口流式传输的数据吞吐量可能极大。

业务支撑系统能力

感知服务还需具备合作伙伴业务关系管理能力，以及面向特定感知场景的增值服务集成功能。典型范例包括与具备垂直行业专业知识的系统集成商进行互动，为基础感知服务注入增值服务或深度洞察。根据TM Forum“开放数字架构”（Open Digital Architecture）的定义，此类合作伙伴管理与感知服务变现能力被称为“参与方管理”与“商务管理”。

另一种典型商业模式是通过与聚合商合作，实现感知区域覆盖范围的扩展，突破单一运营商网络的限制。该聚合商位于运营商服务开放平台与感知客户端之间，负责聚合多个运营商的API。此模式适用于目标区域由一个或多个国家的多个公共陆地移
动网络共同覆盖的应用场景，可依托CAMARA等行业论坛正在推进的API规范工作构建。

管理能力

感知服务在网络中产生大量数据，其管理效率至关重要。如前文所述，基站生成的感知测量数据，需经由无线接入网（RAN）与感知核心网内的处理功能加以逐级提炼。

在各处理环节，存储雷达立方体与中间感知结果具有重要价值，可为后续处理提供数据支撑。数据管理需涵盖全生命周期管理、数据授权及访问控制等多个维度。

最后，无线接入网与感知核心网中的新型感知功能需遵循移动网络统一管理规范，包括软件全生命周期管理。核心能力要求涵盖：具备灵活部署能力，确保部署的解决方案在请求感知区域实现性能达标；建立完备的已部署感知系统监测体系，以满足相关感知服务等级协议并保障服务可靠性。

结论

感知技术是5G-Advanced向6G演进过程中最具变革性的新兴能力之一。通过将无线电波的应用范围从通信扩展至环境感知领域，移动网络将孕育全新服务类别⸺涵盖无人机侦测与防碰撞、增强的公共安全以及丰富的沉浸式体验。要实现该愿景，需在无线接入网、核心网及能力开放层部署新功能，并辅以灵活的工作流程、强大的隐私保护机制和具备即时变现能力的商业模式。

5G Advanced将引入首批标准化感知功能，而通感一体化（ISAC）的潜力将在6G时代全面释放。对运营商而言，此轮演进既带来了增强网络智能与韧性的战略机遇，又开辟了新的收入渠道与社会价值空间。依托合适的架构与生态系统协作机制，6G感知技术将为创建更智慧、更安全的高度互联环境奠定坚实基础。