IMT-2020(5G)推进组：5G-Advanced通感融合网络架构研究报告（2022）（49页）.pdf

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1、无线通信感知融合是5G-Advanced(5G-A)的关键技术之一，可广泛用于智慧交通、智慧低空、智慧生活、智慧网络等典型应用场景，这要求对当前5G网络进行转型升级实现网络无线感知能力。本研究报告根据5G-A通感融合典型应用场景和需求系统性地分析了无线网络端到端实现感知能力所要面对的关键问题和所要满足的技术需求。面对感知应用的差异化需求，本报告提出了多种不同的通感网络架构，并分别从架构、接口、协议、功能、端到端业务流程等方面展开了详细研究设计。最后，本报告还对未来通感融合网络架构进行了展望，为通感融合网络架构技术的研究、标准化、产业推进提供支持和参考。研究报告要点目录目录 IMT-2020(5

2、G)推进组于2013年2月由中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立，组织架构基于原IMT-Advanced推进组，成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构。推进组是聚合中国产学研用力量、推动中国第五代移动通信技术研究和开展国际交流与合作的主要平台。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告概述5G-A通感场景5G-A通感关键问题和技术需求通感网络架构通感协议栈通感基本功能通感基本流程总结与展望附录主要贡献单位P1P2P3P13P20P26P31P41P42P451I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5

3、G-Advanced通感融合网络架构研究报告概述人类社会不断发展并进入数字信息化时代，人们在工作、教育、休闲娱乐和人际交往等方面享受着科技进步带来的高效、便捷、和乐趣，极大提高了人们的生活水平和质量。而毫无疑问，无线通信网络是其中至关重要的一环，为人们提供无时无地的通信服务，其已经深入到当今社会生活的各个方面，成为社会发展不可或缺的一部分。伴随着快速增长的多样化应用需求，不断对无线通信网络提出了更多更高的要求，推动着无线网络能力的不断增强。通信网络设备满足更加严苛的通信服务性能的同时，也将扩展支持更多的应用服务能力，其中，感知为最具有潜力发展的能力之一。通信感知融合不仅为构建智能服务、智能网络

4、提供所需的基础环境感知和目标物体感知能力，也将推动衍生新应用服务创新。由此，通信感知融合是当前产业界在5G-A的重要研究技术方向之一。通信感知融合通过信号联合设计和/或硬件共享等手段，实现通信、感知功能统一设计。其中通信感知融合中的感知可以理解为属于一种基于通信系统的无线感知技术，通过对目标区域或物体发射无线信号，并对接收的无线信号进行分析得到相应的感知测量信息。因此，无线通信网络天然地拥有无线感知能力，基站和终端将同时具备通信和感知能力，可以为感知应用提供感知服务，包括智能交通、无人机监管、国铁周界安全检测、智慧家居、公共安全、健康监护、环境检测等领域。目前在移动通信领域，通信感知融合主要发

5、展在初期阶段。在当前的5G-A阶段，主要探索基于5G基础网络架构和空口增强设计，利用无线信道特性，获得更丰富环境信息，实现基础感知应用。而在未来阶段中，可以从“一体化”的维度探索通信与感知在波形、频谱、天线、系统等软/硬件资源方面的深度融合，包括新的通感一体化空口及网络架构的设计，以实现更高效的资源利用率，同时满足新的通信感知能力指标要求。目前国际标准组织3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）SA1正在开展通感场景需求研究，SA2在R18阶段讨论过通感网络架构的研究立项问题，预计在未来通感场景需求研究基础上进一步开展相关研究。国内标

6、准组织CCSA(China Communications Standards Association，中国通信标准化协会)也于2022年8月针对5G通感融合技术成立研究立项，研究5G-A网络架构以及相关无线关键技术。本研究报告面向5G-A阶段通信感知融合，从网络架构标准化研究角度，结合5G网络架构现有设计研究当前5G通信网络使能感知服务在网络架构设计中面临的关键问题、通感融合网络架构设计、通感融合协议栈、通感融合基本功能和流程，并给出相应潜在解决方案。本报告研究成果一方面希望可以为国内国际5G-A通感融合标准研究提供基础，进一步推动5G-AI M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-A

7、dvanced通感融合网络架构研究报告25G-A通感场景5G-A通感场景根据感知需求中以指定感知区域为主还是以指定感知目标为主可分为面向区域（Per-Area）通感场景和面向目标（Per-Object）通感场景。从感知目标是否具备信号发送或接收能力可以分为基于设备（device-based）通感场景和无设备（device-free）通感场景。例如在飞行路径管理、基站和终端波束管理中，其感知目标无人机和终端是具备信号发送或接收能力的用户设备，属于基于设备通感场景。在天气监测和呼吸监测中，其感知目标降雨和人是不具备信号发送或接收能力的目标，属于无设备通感场景。2.1 面向区域通感场景 感知需求在千

8、行百业普遍存在，针对需要在工厂、道路、低空、城市甚至更大的时空范围高效感知路、车、人实时状态的场景，我们称之为面向区域（Per-Area）通感场景。智慧交通场景中，例如，可以基于通信感知一体化基站或基站间协作实现对道路环境的感知，有效实现高精地图构建，为自动驾驶汽车安全运行提供超视距辅助；基于通信感知一体化基站或基站间协作实现全方位、全天候、不间断地探测行驶车辆的移动轨迹和移动速度，并将感知测量数据上传至处理中心，全面提升高速公路运行状态智能感知能力，为道路监管提供数据支撑；基于通信感知一体化基站实现对铁路轨道环境的感知，实现全天候的高铁周围异物入侵检测。智慧低空场景中，例如，可以基于通信感知

9、一体化基站或基站间协作对空域进行全方位多角度的感知并将感知结果提供给无人机，可以为避障预警提供冗余量，提升无人机避障成功率；基于通信感知一体化基站或基站间协作进行全空域感知，定位并跟踪侵入到监管范围内的无人机，进而实现面向固定区域的无人机入侵监测。智慧生活场景中，例如，可以基于基站和终端协作、或终端自发自收、或终端间协作工作模式，通过感知无线信道变化进行呼吸监测、健身监测、手势/姿态识别等，基于通信感知一体化基站或基站通感融合的标准化、通感融合设备的研发试验以及通感融合应用的产业化进程，另一方面也希望为后续6G通感一体化网络架构设计以及其标准产业化提供参考。3I M T-2 0 2 0(5 G

10、)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告5G-A通感关键问题和技术需求通感技术利用无线信号感知周围环境的目标或状态，无线侧终端或基站采集信号强度、时延、相位变化、多普勒频移等信息，经计算处理后输出结果，如目标大小、位置、速度等。该过程中，网络需按照业务需求触发、修改或结束感知流程、调度无线资源、处理数据、开放结果。此外，由于感知可能涉及用户隐私安全，核心网需执行鉴权或授权，处理敏感的感知测量数据。因此，5G-A网络需支持控制感知流程，并对感知测量数据进行处理，同时将感知结果开放给第三方平台或终端。本章基于5G-A通感场景，从端到端通信系统架构角度出发，给出为了满足多样化通感场

11、景和业务要求所面临的关键问题，并制定相应的技术要求，作为通感网络架构设计的基本依据。3.1 关键问题1:面向感知业务的网络架构间协作，测量通信链路中的信号链路衰减、进而利用信号链路衰减与天气指标之间的关系分析得到对应的天气指标，进行天气监测。智慧网络场景中，例如，可以基于通信感知一体化基站或基站间协作获取小区内空闲态终端密度和位置等信息，辅助小区内基站节能和基站资源调度优化等。2.2 面向目标通感场景当感知目标具有目标标识时，利用通感技术对目标物体进行感知、追踪，以获得被感知物体状态的动态监测的场景，我们称之为面向目标（Per-Object）通感场景。其中目标标识包括两种情况：一是感知目标本身

12、的标识；其次是感知目标与具有标识的物体紧耦合，其中目标标识用于标记感知目标，可以是UE（User Equipment，用户设备）标识或应用提供的外部标识或者网络临时分配的标识等。例如，当发现违法车辆或黑飞无人机时，需要在对其进行管控之前精准地连续地追踪它们；而在车辆启用自动驾驶时，无线网络可以对其周边小范围进行连续感知并将感知结果发给车辆以辅助自动驾驶。在该场景下，感知设备可以基于目标物体的位置信息，向其发送感知波束，从而不仅可以获得更精准的感知测量数据，还可以提升波束管理准确度和提升无线资源效率。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告43

13、.1.1 问题描述面向不同业务场景，感知触发方、执行方和感知粒度各不相同，5G-A网络架构需支持多种场景的感知业务。无线网络中基站或终端通过对目标区域或物体发射无线信号并对接收的无线信号进行测量得到相应的感知测量数据。感知网元需支持独立或与其他网元共同处理感知测量数据（即基站或终端上报的感知测量数据的值）生成感知结果，数据的处理需考虑单基站感知、多基站感知、单UE感知、多UE感知，以及所述感知UE识别和跨基站移动的场景。感知网元可独立处理感知测量数据，也可与NWDAF（Network Data Analytics Function，网络数据分析功能）共同处理实现智能化分析和预测。感知测量数据的

14、处理需考虑多种场景，多基站感知时，不同基站的感知区域可能存在重叠，需进行数据分割与提取；当UE参与感知时，需明确UE识别方案；当UE跨基站移动时，需关联处理同一目标的数据。同时，核心网需要作为桥梁将基站或终端感知能力开放给感知业务请求方，需考虑具体场景明确感知结果的内容与格式。其中，感知业务请求方可以是终端、外部应用AS（Application Server，应用服务器）、5GS（5G System，5G系统）网元。面向此问题，需要研究：是否需要引入独立的感知网元处理感知业务的相关功能，同时具备控制面和用户面处理能力；如果引入感知网元，感知网元和其他功能之间的接口；如果引入感知网元，不同感知业

15、务请求由同一个感知网元处理，还是由不同的感知网元处理；如果引入感知网元，所包含的具体功能：-如何进行感知QoS（Quality of Service，服务质量）参数转换：为满足感知业务QoS需求，需进行QoS参数转换。将感知业务类型或标识、QoS要求和感知测量数据上报周期等信息传递到执行感知的终端或基站。若感知需求改变，如感知区域、数据上报时间或QoS要求等发生变化，终端或应用需要触发对应的修改流程；-如何触发感知业务；-如何终止感知业务；-如何根据感知业务需求控制基站或终端执行感知；-如何高效地处理感知测量数据；-如何提供/开放感知结果。3.1.2 需求网络需支持感知功能，包含主要感知功能（

16、即感知控制功能和感知计算功能）的网元在本研究报5I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告告中称为SF（Sensing Function，感知网元）。感知网元SF可为独立网元或与其他网元合设，部署方式可为集中式或分布式。NRF（Network Repository Function，网络存储功能）存储感知网元的上下文信息，以使得其他网元可通过查询发现和选择合适的感知网元。3.2 问题2：感知能力定义和注册上报3.2.1 问题描述移动通信网络的感知能力由核心网感知网元SF能力、无线接入网感知设备（包括基站和UE）组成，需研究：感知网元SF的能力定

17、义；感知网元SF能力上报：面向移动通信网络潜在支持的感知业务需求，所请求的感知业务应由合适的感知网元来执行。因此在感知任务到达感知网元SF之前，感知网元SF需要将自身与感知业务相关的能力信息注册到NRF，使得后续其它核心网网元（如AMF（Access and Mobility Management Function，接入和移动性管理功能）、NEF（Network Exposure Function，网络能力开放功能）可以基于感知业务的类型、需求信息、区域限制信息等，选择能力适合的感知网元SF服务于该感知业务。然后感知网元SF进行感知设备的选择、感知业务的控制、感知测量数据的处理等工作；感知设备

18、的能力定义；感知设备能力上报：感知设备指感知信号发送设备，或者接收感知信号并做相应测量的设备。移动通信网络中参与感知业务的感知设备，如感知终端设备UE、感知基站等，需要将自身与感知业务相关的能力信息上报给核心网（如SF），使得后续其它核心网网元（如SF）可以基于感知业务的类型和需求信息等，选择能力适合的感知设备服务于该感知业务，从而进行相应的感知信号的发送、感知信号的测量和感知测量数据的上报。3.2.2 需求网络应支持获取网络中拥有感知相关功能的网元能力。3.3 关键问题3:感知节点的选择3.3.1 问题描述移动通信网络中的感知节点包括感知网元、感知设备（包括基站和终端）、以及其它增强以支持网

19、络感知能力的网元（例如AMF），感知需求包括面向目标地理位置或目标对象的感知，那么网络需面向感知任务选择合适的感知节点。选择感知节点需考虑感知节点的位置、能力、负载、鉴权或授权I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告6信息。由于感知业务可能涉及隐私，网络在收到感知请求后首先需要执行鉴权或授权。终端、网络内部网元、或应用触发感知流程，将感知需求传递到感知网元，感知网元独立或与其他网元交互完成鉴权或授权、感知网元选择、感知设备选择等。需研究：如何发现和选择感知网元：网络中可能会因为分区域管理、或者分感知业务类型管理等原因而部署了多个感知网元实例，

20、那么感知业务发起时，核心网网元（如AMF或NEF）需要基于感知业务的类型、需求信息、区域限制信息等，选择能力适合的感知网元SF服务于该感知业务；如何发现和选择选择感知设备：网络中面向某一感知需求有不同的潜在感知设备，并且这些潜在可选的感知设备可能具备不同感知能力、感知或通信负载情况。感知业务发起时，首先，感知网元SF需要基于感知业务的类型、感知业务请求方信息、感知需求信息等，决定使用的感知方法，包括：基站A发基站B收，或者基站发UE收，或者基站A自发自收，或者UE发基站收，或者UE自发自收，或者UE A发UE B收等。其次，感知网元基于所决策的感知方法和感知设备能力选择适合的感知设备服务于该感

21、知业务，从而进行感知信号的发送、感知信号的测量和感知测量数据的上报。3.3.2 需求网络需支持感知业务的鉴权或授权，以及基于业务侧需求选择感知节点、执行感知QoS控制、根据感知业务需求控制基站或终端执行感知。3.4 关键问题4:感知测量数据的传输3.4.1 问题描述感知业务涉及感知控制信息的交互，基站或终端上报感知测量数据的值。关键问题3的感知测量数据主要指基站或终端上报感知测量数据的值。面向不同应用场景，需研究：感知网元的输入输出内容及格式；感知测量数据的传输路径和传输协议，是否可以经控制面或用户面传输，需基于感知测量数据的数据量、上传周期等分析对现有网络的影响，进而选择合适的传输方式；如果

22、经用户面传输，区分以下几种情况进行考虑：-基站到核心网感知网元的感知测量数据上报：基站与核心网感知网元之间是否通过UPF（User Plane Function，用户平面功能）传输数据，5G系统中的N3 隧道是PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）会话级别的数据通道，是否适合基站侧的UE无关的感知测量数据上报；-UE到核心网感知网元的感知测量数据上报：UE到核心网感知网元之间可以建立PDU会话进行感知测量数据的上报，因此可以通过UPF进行传输。但也应当考虑是否需要进行一些必要的增强。7I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究

23、报告图3.5.1-1 基站自发自收感知示意图3.4.2 需求网络需根据感知业务需求支持基站或终端上报感知测量数据，包括：基站到核心网的感知测量数据上报；UE到核心网的感知测量数据上报。3.5 关键问题5：感知方式3.5.1 问题描述通常将接收感知信号和进行感知测量的功能称为感知者，那么移动通信网络中的感知者可能是基站或终端。根据感知者本身是否发送感知信号，可将感知分为主动感知和被动感知。以基站作为感知者为例，对于上行链路，基站可接收UE发送的信号用于感知，或者基站可接收其他基站的信号用于感知，或者基站可接收自身发送的信号进行基站主动感知。下面将详细阐述上述三种情况的感知方式。1）基站自发自收感

24、知：基站RRU（Remote Radio Unit，远程射频单元）或者BS（Base Station，基站）使用自己传输的通信信号的反射/衍射信号进行感知。这是感知接收器与发射器联合部署在同一位置的系统中考虑的典型情况,如单站雷达。基站自发自收感知使BS能够感知其周围环境信息。由于发射器和接收器在同一个平台上，它们可以很容易地在时钟层面上同步，而且感知结果可以由该单基站节点清楚地解析，而不需要外部设备的协助。然而，这种设置需要基站具备全双工能力或同等能力。2）基站间收发（基站A发B收）感知：基站间收发感知是指一个RRU使用从其他RRU接收的下行链路通信信号进行感知的情况。在感知方面，这相当于双

25、站和多站雷达的设置，其中发射器和接收器在空间上分离，但它们的时钟要求是同步的。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告8图3.5.1-2 基站间收发感知示意图图3.5.1-3 UE发基站收感知结构图3）UE发基站收感知：UE发基站收感知利用了从UE发射器发送的上行链路通信信号。它类似于基站间收发感知，发射器和接收器在空间上是分开的，但是是非同步的。由于在UE发基站收感知中，接收器完全了解系统协议、信号结构和感知信号发送时间，因此上行感知可以直接实现，不需要改变硬件和网络设置，也不需要全双工操作。然而，它估计的是相对的，而不是绝对的时间延迟和多

26、普勒频率。因为时钟/振荡器在空间上分离导致UE发射器和BS接收机之间通常存在偏差，可通过相关算法和技术来解决收发机之间由于时钟偏差带来的感知量的模糊性。9I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告表3.5.1-1 三种类型感知运算的对比在实际应用中，5G-A基站自发自收感知、基站间收发感知和UE发基站收感知在感知能力方面都是可行的。在密集的多径传播环境中，以现有下行链路或上行链路实际的发射功率值（小于25dBm）可以分别可靠地探测150米和50米以外的物体。此外，在信号带宽为100MHz的情况下，可以实现几米的距离分辨率，16个天线的均匀线性阵

27、列的角度分辨率约为10度，在信道相干期内的移动速度分辨率为5米/秒。表3.5.1-1中提供了上述三种感知模式的对比信息，下行链路感知有可能取得比上行链路传感更准确的传感结果，因为下行链路感知中RRU通常有更高级的发射器，如更多的天线和更高的发射功率，而且整个传输信号是中心化已知的。除上述三种基站作为感知者的情况外，还有UE作为感知者的情况，包括UE自发自收、UE间收发（UE-A发UE-B收）、基站发UE收，其基本原理分别与基站作为感知者的基站自发自收、基站间收发（基站A发B收）、UE发基站收类似，不再赘述。为了简化起见，此关键问题根据感知信号的发送设备和接收设备来定义如下潜在的感知方式：基站自

28、发自收；基站A发B收；I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告10 UE发基站收；UE自发自收；UE-A发UE-B收；基站发UE收。3.5.2 需求网络应支持所述潜在的感知方式，并且支持感知方式的选择、修改和多种感知方式的协作。3.6 关键问题6：面向区域/面向目标感知3.6.1 问题描述不同感知应用的需求是存在差异的，有些需要对目标区域进行面向区域（Per-Area）感知，例如，民航机场UAV监管需要对特定的大范围空域进行感知探测以识别非法UAV（Unmanned Aerial Vehicle，无人机）入侵，又例如，V2X（Vehicle

29、to Everything，车联网）动态地图应用需要对整个路段进行实时感知探测以更新动态地图给车辆辅助驾驶；而有些只需要对目标物体进行面向目标（Per-Object）感知，目标物体在某些情况可能是UE，或者说目标物体携带UE，例如，监管机构对可疑车辆或UAV的持续跟踪，又例如，通过基站和终端UE协作来检测人体呼吸心跳。因此，无线网络应当使能面向区域、面向目标感知，需要研究：针对一个区域或者特定目标，如何高效精准地对区域中的物体或者目标单体执行连续追踪感知；针对一个区域，如何实现一个区域范围内的感知管理。3.6.2 需求网络应支持面向区域和面向目标的感知，并且既支持单次感知也支持连续感知。3.7

30、 关键问题7：感知业务相关策略的确定3.7.1 问题描述相比于通信业务，感知业务也需要相应的策略信息以完成感知控制和感知测量数据的上报，需研究：感知策略的确定：感知网元SF为感知业务确定或从PCF（Policy Control Function，策略控制功能）获取合适的感知业务质量策略信息，用于表明通信网络为该感知业务分配的感知资源策略和感知执行策略；感知业务涉及感知控制信息的交互和感知测量数据的传输：若不同的感知业务对于感知相关的数据传输有差异化要求，则网络（如SF或PCF等）还需要为感知业务制定差异化的通信传输服务11I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感

31、融合网络架构研究报告质量策略信息，用于表明通信网络为该感知业务分配的通信传输资源和传输策略。例如通信策略可能包括3GPP TS 23.501定义的5G QoS参数（如5QI（5G QoS Identifier，5G服务质量标识），ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）等）。3.7.2 需求网络需支持感知网元获取合适的感知业务策略信息。3.8 关键问题8：计费3.8.1 问题描述针对感知业务，运营商需提供资源进行空口感知或传输感知测量数据，因此当向网络外部提供感知业务时需明确计费策略，主要包括如下方面：计费对象，如感知业务提供者（如第三方应用平台）或感知业

32、务使用者（如订阅业务的用户）；计费标准，如基于流量或感知等级或服务调用次数等执行计费；计费方案，包括不同场景中的计费策略、话单格式等，需明确相关网元的新增功能要求。3.8.2 需求网络应支持感知业务计费。3.9 关键问题9：安全隐私3.9.1 问题描述无线感知可以获取物体的位置分布、形状尺寸、移动轨迹、速度方向等信息，特别是人体健康检测还涉及个人呼吸心跳等关键敏感信息，以及特定区域的一些敏感目标，如军事单位或军事器械，因此无线网络应当避免感知带来的安全隐私风险，需要研究：识别具有安全隐私风险的感知业务；如何对感知测量数据进行脱敏处理；如何对感知业务请求方进行授权检查；如何保证感知测量数据的安全

33、传输；如何对特定区域的感知业务进行管控。3.9.2 需求网络应满足感知目标、感知区域和移动网络中感知相关功能的安全隐私及管控要求。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告12表3.10.1-1 潜在的感知相关数据说明需要研究：是否需要对来自终端或基站的感知测量数据进行处理后再提供给感知需求方；感知测量数据以何种内容或数据格式提供给感知需求方；如何处理来自多基站/终端的感知测量数据。3.10.2 需求在感知业务发起的时，需要：支持直接提供感知测量数据给感知需求方，或对感知测量数据进行处理后再提供给感知需求方；支持选择合适的感知测量数据处理节点；

34、支持根据感知请求对感知测量数据进行处理并输出相应的内容或数据格式。3.11 关键问题11：感知业务连续性3.10 关键问题10：感知测量数据处理3.10.1 问题描述如下表所示，在不同的感知场景和业务需求情况下，感知设备接收的感知信号，可能需要经过一个或多个处理节点的处理，比如，UE端，基站端，或NWDAF或SF，或感知服务器等，进而获取最终感知测量数据或感知结果。13I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告3.11.1 问题描述在许多感知场景下，被感知设备（如UE）或被感知物体可能处于移动状态下，如基站发射UE接收的场景下，当被感知设备跨基

35、站发生切换时，感知业务也会受到影响或甚至中断；再如基于基站的感知模式，当被感知物体从当前基站感知设备（RAN node 1）的感知范围移动到相邻基站感知设备（RAN node 2）的感知范围，感知业务可能会受到影响或中断。因此，需要研究：当被感知设备（如UE）发生切换时或当基站感知设备发生改变时，是否需要保证感知业务的连续性；哪些场景下感知业务连续性需要考虑，以及如何保证感知业务连续性。3.11.2 需求 当被感知设备（如UE）发生切换时或当基站感知设备发生改变时，需要保证感知业务的连续性；当被感知物体移动时，需要保证感知业务的连续性。4.1 简介如第2章所述，蜂窝网通信感知能力可应用于未来生

36、产生活中的多种不同场景，其中的感知需求方、感知执行方、感知粒度、感知要求等都存在差异，这就要求5G-A通感网络架构的设计需兼顾功能性、通用性和兼容性。此外，架构设计还需考虑使能端到端感知能力的基础功能，包括感知业务的触发、感知控制的管理、感知测量数据的处理以及感知结果的开放与策略更新等。本章介绍潜在的通感网络架构、架构中网元的功能及接口定义。考虑到感知功能与5GC（5G Core Network，5G核心网）中现有功能模块的耦合程度，可以将通感网络架构大致分为两种类型：紧耦合和松耦合。4.2 紧耦合架构（A类型）紧耦合架构中，感知功能将与现有5GC架构深度融合，尽可能依托现有5GC功能、接口和

37、协议来通感网络架构I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告14图4.2.1-1 紧耦合C-U不分离架构基于架构A1，可以将SF与LMF合设，称之为LMF(含SF)，此时可以重用LMF与AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF等5GC网元之间的接口进行感知交互,如图4.2.1-2所示。LMF（含SF）和RAN/UE之间的感知控制信令通过AMF进行传输；RAN/UE获取的感知测量数据可经由控制面传递到LMF（含SF），采用重用LPP（LTE Positioning Protocol，LTE定位协议）或NRPPa（NR 实现感知能力的使能和对外开

38、放，包括面向感知业务的鉴权/授权、移动性管理、会话管理，能力开放和计费等功能，能够支持面向区域、面向目标感知，也能支持基站感知、终端感知、端站协作感知，故可作为广域通用架构。考虑到感知功能可以拆分为CP（Control Plane，控制面）和UP（User Plane，用户面）两个子功能，即感知控制面功能和感知用户面功能，而这两种子功能可以考虑分离或集中实现在两个或者一个网元中。4.2.1 架构A1：C-U不分离架构本架构考虑新增感知网元SF，即感知C-U不分离的情况，该新增网元与AMF、NEF、UDM（Unified Data Management，统一数据管理）、NWDAF、PCF、LMF

39、（Location Management Function，位置管理功能）和UPF等5GC网元设置接口并进行交互，如图4.2.1-1所示。SF和RAN（Radio Access Network，无线接入网）/UE之间的感知控制信令通过AMF进行传递，RAN/UE获取的感知测量数据可经由控制面或用户面传输到SF，其中的用户面可经UPF转发或直接传输到SF，另外还需支持UE执行感知和(R)AN执行感知场景中的感知计费。15I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告图4.2.1-2 SF与LMF合设架构（参考点方式）4.2.1.1 网元功能本架构新增

40、的SF网元可以根据感知需求，独立部署或与5GC网元（如AMF或LMF等）合设部署。该网元可以实现第6章节中定义的感知基本功能，如感知授权、感知控制、感知测量数据处理和结果输出等。若感知功能与LMF合设，LMF和GMLC（Gateway Mobile Location Center，网关移动定位中心）需进行功能增强以支持第6章定义的感知基本功能，如下：GMLC：运营商网络内处理感知请求的第一个网元，执行隐私检查或授权功能，路由感知请求到AMF，进行LMF选择等；LMF：合设感知功能，通过控制面或用户面从RAN节点或UE获取感知测量数据，计算得出可以呈现给AF的感知结果（或者是透传感知得到的感知测

41、量数据）。4.2.1.2 接口定义Positioning Protocol Annex，NR定位协议A）协议进行传输，也可以通过用户面传递的方式，采用UPF转发或直接传输到LMF(含SF)。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告16感知网元与AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF、LMF和UPF等5GC网元设置接口并进行交互，具体定义如下：NS1：感知网元与AMF间新增NS1接口，该接口可传递感知控制信令；对于控制面上传感知测量数据的场景，该接口也可传递感知测量数据；NS2：感知网元与NEF间新增NS2接口，该接口可传递通过NEF中转的

42、感知网元与业务侧AF（Application Function，应用功能）交互的信令消息，同时将感知结果开放给AF；NS3：感知网元与UDM间新增NS3接口，通过该接口可实现鉴权或授权，获取UE感知签约信息、服务AMF信息或其他信息；NS4：感知网元与NWDAF间新增NS4接口，通过该接口，感知网元可与NWDAF共同完成感知业务相关的AI（Artificial Intelligence，人工智能）处理；NS5：感知网元与PCF间新增NS5接口，通过该接口，感知网元可将感知业务的感知要求、QoS要求或感知结果等信息传递到PCF，PCF决策生成感知业务相关的PCC策略；NS6：感知网元与LMF间新

43、增NS6接口，通过该接口，感知网元可获取位置相关信息，如感知区域、感知目标的RAN信息、被感知UE的位置信息等；NS7：感知网元与用户面功能新增NS7接口，感知测量数据可经用户面功能由(R)AN直接传输至感知网元，也可经UPF间接转发至感知网元，若(R)AN执行感知的场景中经UPF转发，UPF需改造支持(R)AN粒度的数据传输。除上述新增接口外，现有接口（如N1、N2、N5、N8、N33等）需支持传递感知业务相关信息，如鉴权信息、感知业务类型、感知业务质量要求、感知测量数据、感知结果等。若感知功能与LMF合设，LMF与GMLC间需新增接口以传递感知业务相关信息，与LMF和GMLC相关的接口（如

44、AMF与LMF之间的NL1接口、AMF与GMLC之间的NL2接口、NEF与GMLC之间的NL5接口、UDM与GMLC间的NL6接口等）也需支持感知传递感知业务相关信息，LMF和GMLC之间新增NL9接口。具体说明如下：N33：为AF与NEF之间的接口，通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等；NL5：为NEF与GMLC之间的接口，通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等；NL6：为GMLC与UDM之间的接口，通过该接口可以传递隐私检查数据；NL2：为NEF与AMF之间的接口，通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等；NL1：为AMF与LMF之间的接口，通过该

45、接口可以传递感知业务类型、业务要求、感知结果等；新接口NL9：为GMLC与LMF之间的接口，通过该接口可以传递感知业务类型、业务要求、感17I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告图4.2.2-1 紧耦合C-U分离架构4.2.2.1 网元功能本架构新增的两个网元可以根据感知需求，独立部署或与5GC网元（如AMF或LMF）合设部署，基本功能包括：感知控制面功能（SF-C，SF Control Plane Function）：与现有5GC控制面网元交互，负责控制面消息传递，将感知用户面功能的地址提供给基站/UE；感知用户面功能（SF-U，SF U

46、ser Plane Function）：负责收集和分析终端或基站生成的感知测量数据（对数据的收集类似 MDT（Minimization of Drive Tests，最小化路测）中的TCE(Trace Collection Entity,轨迹收集实体)TS37.320），得出最终的感知结果，并将其开放给UE或应用（图4.2.2-1中所示应用可为AF或DN(Data Network，数据网)）；其中，感知测量数据可经UPF转发或直接传输到感知用户面功能。此外，感知用户面功能还需支持UE或(R)AN执行感知时的感知计费。知结果等。4.2.2 架构A2：C-U分离架构本架构考虑新增感知子功能，即感知

47、控制面功能（SF-C）和感知用户面功能（SF-U），该新增的两个网元与AMF、NEF、UDM、NWDAF、PCF和UPF等5GC网元设置接口并进行交互，如图4.2.2-1所示。感知控制面功能和RAN/UE之间的感知控制信令通过AMF进行传递，RAN/UE获取的感知测量数据可经由用户面传输到感知用户面网元，其可经UPF转发或直接传输到SF。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告184.2.2.2 接口定义感知控制面功能与5GC控制面网元进行交互，感知用户面功能与基站或UPF进行交互，具体接口定义如下：NS1：感知控制面功能与AMF间新增NS1

48、接口，该接口可传递感知控制信令；对于控制面上传感知测量数据的场景，该接口也可传递感知测量数据；NS2：感知控制面功能与NEF间新增NS2接口，该接口可传递通过NEF中转的感知网元与业务侧AF交互的信令消息，同时将感知结果开放给AF；NS3：感知控制面功能与UDM间新增NS3接口，通过该接口可实现鉴权或授权，获取UE感知签约信息、服务AMF信息、或其他信息；NS4：感知控制面功能与NWDAF间新增NS4接口，通过该接口，感知控制面功能可与NWDAF共同完成感知业务相关的AI处理；NS5：感知控制面功能与PCF间新增NS5接口，通过该接口，感知控制面功能可将感知业务的感知要求或QoS要求或感知结果

49、等信息传递到PCF，PCF决策生成感知业务相关的PCC策略；NS6：感知网元与LMF间新增NS6接口，通过该接口，感知网元可获取位置相关信息，如感知区域、感知目标的RAN 信息、被感知UE的位置信息等；NS7：感知用户面功能与UPF新增NS7接口，感知测量数据可经用户面功能由(R)AN直接传输至感知网元，也可经UPF间接转发至感知网元，若(R)AN执行感知的场景中经UPF转发，UPF需改造支持(R)AN粒度的数据传输；NS8：感知控制面功能与感知用户面功能新增NS8接口，通过该接口，可以传递感知处理策略、上报感知结果等。4.3 松耦合架构（B类型）感知松耦合架构与现有5GC相对独立，感知网元无

50、需与5GC交互或只执行较少交互，可用于局域场景或专网场景。对于只存在特定区域内感知需求的场景或只存在感知需求的场景，松耦合架构可以实现在无需5GC控制或只需部分网元参与控制的情况下提供感知业务，还可以通过SF本地化部署实现感知测量数据或感知结果不出园区，从而满足企业对感知测量数据或感知结果安全隐私的需求，还可降低感知时延。该架构简单、灵活高效、传输节点少、易部署，可选支持UE相关的感知需求，按需考虑授权、移动性管理和计费等功能的实现方案。19I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告图4.3-1 松耦合架构4.3.1 网元功能网络新增感知网元S

51、F，该功能与传统5GC相对独立，负责感知授权、能力交互、网元选择、控制和数据处理等功能，详见第六章。4.3.2 接口定义SF直接与RAN节点建立连接，感知控制面信令消息和感知测量数据均经新定义接口NS1传递。当UE参与感知时，控制面信令消息通过AMF转发到SF，感知测量数据经NS1传递。此外，SF也可能与5GC网元AMF、NEF或NWDAF间存在接口，以控制AF必须通过核心网功能向SF提供感知业务需求。NS1：感知网元与(R)AN间新增NS1接口，该接口传递感知控制信令或感知测量数据；一种部署实现方式中，感知功能也可部署在基站；NS2：感知网元与AMF间可能新增NS2接口，该接口接收来自UE的

52、感知业务需求或者传递感知网元与核心网其他网元的信令消息，如与UDM的交互消息；NS3：感知网元与NEF间可能新增NS3接口，该接口传递感知网元通过NEF中转的与业务侧AF交互的信令消息，同时将感知结果开放给AF，感知功能与AF的交互也可能不经过NEF；备注：实际部署情况下，NS2和NS3会二选一，即AF通过NS2（NEF）间接向SF或直接向SF（无NEF）发送感知业务请求；或者，AF通过N33（NEF）和NS2（AMF）向SF发送感知业务请求。NS4：感知网元与NWDAF间可能新增NS4接口，通过该接口与NWDAF共同执行智能化分析与预测，生成感知结果。I M T-2 0 2 0(5 G)推

53、进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告20本章节基于第4章的架构描述，对于每种潜在的通感网络架构定义对应的感知控制面和感知用户面协议栈。其中，感知控制面协议栈是面向感知控制信令传输的协议栈，感知用户面协议栈是面向感知用户面数据传输的协议栈。5.1 感知业务控制协议栈5.1.1 紧耦合架构的控制面协议栈本章节为紧耦合架构的控制面协议栈，适用于第4.2.1章节所描述的C-U不分离架构，及第4.2.2章节所描述的C-U分离架构。包括RAN与SF/SF-C之间的控制面协议栈，和UE与SF/SF-C之间的控制面协议栈。如图5.1.1-1所示，紧耦合架构旨在最大化重用现有5G网络的功能、接口

54、、协议，因此对于SF/SF-C和RAN之间的感知控制面信令，类似SMF（Session Management Function，会话管理网元）与RAN之间的会话管理信令的交互，可以调用AMF的信令传递服务，即将感知控制信令封装成NRSPa-C（NR Sensing Protocol annex for the Control plane，NR感知协议a-控制面）信元，在NS1接口上SF/SF-C通过HTTP/2（Hyper Text Transfer Protocol/2，超文本传输协议/2）协议将其发送给AMF，在N2接口上AMF再将其通过NGAP（Next Generation Appli

55、cation Protocol，下一代应用协议）协议发送给RAN。图5.1.1-1 RAN-SF/SF-C，控制面协议栈-紧耦合架构通感协议栈21I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告图5.1.1-2 UE-SF/SF-C，控制面协议栈-紧耦合架构如图5.1.1-2所示，类似RAN-SF/SF-C的控制面协议栈设计逻辑，对于SF/SF-C和UE之间的感知控制面信令，类似会话管理网元SMF与UE之间的会话管理信令的交互，可以调用AMF的信令传递服务，即将感知控制信令封装成NRSP-C（NR Sensing Protocol for the C

56、ontrol plane，NR感知协议-控制面）信元，在NS1接口上SF/SF-C通过HTTP/2协议将其发送给AMF，在N1接口上AMF再将其通过NAS（Non-Access Stratum，非接入层）协议发送给UE。5.1.2 松耦合架构的控制面协议栈本章节为松耦合架构的控制面协议栈，适用于第4.3章节所描述的松耦合架构，包括RAN与SF之间的控制面协议栈，和UE与SF之间的控制面协议栈。如图5.1.2-1所示，松耦合架构旨在低成本高灵活度地实现网络感知能力，比如某些情况下可以无需部署AMF、UDM等功能网元，因此对于SF和RAN之间的感知控制面信令，需要设计新的接口和协议，但实际上可以参

57、考RAN与AMF之间N2接口的设计，即NRSPa-C类似NGAP协议作为3GPP定义的独立协议进行设计，可以直接承载在IP（Internet Protocol，互联网协议）上，也可以承载在SCTP（Stream Control Transport Protocol，流控制传输协议）或UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）之上。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告22图5.1.2-2 UE-SF，控制面协议栈-松耦合架构如图5.1.2-2所示，UE与SF之间的控制面协议栈与紧耦合架构中UE与SF之间的控制面协

58、议栈相同。5.2 感知测量数据上报协议栈5.2.1 紧耦合架构的用户面协议栈本章节为感知测量数据上报的用户面协议栈，适用于第4.2.1章节所描述的C-U不分离架构，及第图5.1.2-1 RAN-SF，控制面协议栈-松耦合架构23I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告如图5.2.1-2所示，类似图5.2.1-1逻辑，不同之处在于RAN与SF之间感知测量数据传输需要经过UPF，即重用RAN与UPF之间的N3接口和GTP-U协议，UPF再将感知测量数据转发给SF。即NRSPa-U作为3GPP定义的独立协议进行设计，在N3接口上RAN通过GTP-U

59、协议将其发送给UPF，在NS7接口上UPF再将其通过感知路由协议发送给SF。4.2.2章节所描述的C-U分离架构。包括RAN与SF/SF-U之间的用户面协议栈，和UE与SF/SF-U之间的用户面协议栈。其中RAN与SF/SF-U之间的用户面协议栈包括直接IP路由方式的协议栈选项a，及通过UPF转发方式的协议栈选项b，或者还可以通过5.1.1中的RAN-SF控制面协议栈来传输。如图5.2.1-1所示，如果RAN探测得到的感知测量数据主要是针对区域或单个物体而与UE无关，因此RAN上报给SF的感知测量数据可以承载在节点级数据通道中，因此可以设计新的接口和协议，当然也可以参考RAN与UPF之间的N3

60、接口而重用GTP-U（GPRS Tunnelling Protocol for the User plane，GPRS用户面隧道协议）协议。如果RAN探测得到的感知测量数据与UE关联，则可以重用UE粒度的数据传输通道，在RAN与SF之间采用GTP-U协议。即NRSPa-U（NR Sensing Protocol annex for the User plane，NR感知协议a-用户面）作为3GPP定义的独立协议进行设计，可以直接承载在IP协议上，也可以承载在UDP或GTP-U之上。图5.2.1-1 RAN-SF/SF-U，用户面协议栈选项aI M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-A

61、dvanced通感融合网络架构研究报告24如图5.2.1-3所示，UE作为感知设备探测获取到感知测量数据，如果感知需求方是UE并在本地计算使用，则无需上报给网络侧，否则需要将感知测量数据上报给SF。类似于近距离通信ProSe中UE与ProSe配置网元之间建立的用户面连接，UE可以根据SF的IP地址建立两者之间的连接，并且通过UE的PDU会话进行承载。即NRSP-U（NR Sensing Protocol for the User plane，NR感知协议-用户面）作为3GPP定义的独立协议进行设计，可以直接承载在现有的PDU会话之上。图5.2.1-2 RAN-SF/SF-U，用户面协议栈选项b

62、图5.2.1-3 UE-SF/SF-U，用户面协议栈25I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告5.2.2 松耦合架构的用户面协议栈本章节为松耦合架构的控制面协议栈，适用于第4.3章节所描述的松耦合架构，包括RAN与SF之间的用户面协议栈，和UE与SF之间的用户面协议栈。如图5.2.2-1所示，如果RAN探测得到的感知测量数据主要是针对区域或单个物体而与UE无关，因此RAN上报给SF的感知测量数据可以承载在节点级数据通道中，因此可以设计新的接口和协议，当然也可以参考RAN与UPF之间的N3接口而重用GTP-U协议。即NRSPa-U作为3GPP

63、定义的独立协议进行设计，可以直接承载在IP协议上，也可以承载在UDP或GTP-U之上。如图5.2.2-2所示，UE与SF之间的用户面协议栈与紧耦合架构中UE与SF之间的用户面协议栈相同。图5.2.2-1 RAN-SF，用户面协议栈图5.2.2-2 UE-SF，用户面协议栈I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告26本章节描述了为了实现端到端通感服务所需要引入的通感基本功能，这些基本功能可以实现在第4章中的感知功能模块中，也可以通过增强其它功能模块实现。6.1 感知授权在感知业务请求方（如外部AF/UE/内部网元）向网络请求感知业务时，网络需要

64、基于授权信息来判断是否允许其使用网络的感知能力进行所请求的感知业务。从感知业务应用主体角度，该授权可以针对具体应用、业务类型、用户等进行授权检查；从感知业务自身属性角度，该授权可以针对感知QoS、地理区域、时间/时刻要求等进行授权检查。此外，感知授权还需考虑安全隐私，无线感知可能会涉及到一些敏感的个人信息或非公共区域环境信息，所以网络一方面需要对业务请求方进行感知授权，另一方面需要从感知目标（如车）或区域（如政府大楼）拥有方获取被感知的授权。授权信息可以存储在UDM/UDR中，AMF基于从UDM/UDR获取的该授权信息对UE/内部网元进行授权检查，而NEF基于从UDM/UDR获取的该授权信息对

65、AF进行授权检查。6.2 感知能力交互5G网络中并不是所有设备都升级支持了感知功能，例如只有一部分UE/RAN/AMF支持了感知功能而可以与SF进行交互；此外，每个网元都规划了各自的服务区域。因此，为了成功执行感知业务请求，支持感知功能的设备需要将其感知能力通知给其它网元或注册到NRF，从而使得网元之间可以查询并选择到具有相应感知能力的网元，例如，NEF通过NRF选择SF，AMF通过NRF选择SF，AMF/SF选择基站/UE。（1）网元感知能力注册通常情况下，网络将为各网元配置相应的能力信息，网元可以将其支持的能力信息注册到NRF，以便于其它网元进行网元选择和网元服务发现。类似地，感知能力（例

66、如：服务范围，支持的感知精度）作为一种新的网络能力也需要进行NRF注册：AMF获取感知能力并将其注册到NRF，用于SF/NEF选择合适的AMF；SF注册其感知能力到NRF，用于NEF/AMF选择合适的SF。通感基本功能27I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告图6.2-1 感知能力注册图6.2-2 网元选择方式1：AF触发NEF选择SF，以及SF选择AMF对于AMF而言，AMF还可以基于RAN感知能力生成其感知能力：即AMF基于多个RAN感知能力得到其感知能力，然后将其感知能力注册到NRF，用于SF/NEF选择合适的AMF。（2）网元选择对

67、应于第7章中的端到端流程，会涉及到不同的网元选择方式。如图6.2-2所示，网元选择方式1为AF触发感知需求的场景，在NEF收到AF的感知需求之后直接选择SF，再由SF选择AMF。方式1比较适用于无需UE参与的感知，以及AF不指定参与感知的UE的场景。如图6.2-3所示，网元选择方式2为AF触发感知需求的场景，在NEF收到AF的感知需求之后先选择AMF，再由AMF选择SF。方式2可以支持无需UE参与的感知，以及AF不指定参与感知的UE的场景；但尤其适用于AF指定参与感知的UE的场景，因为AMF必然是参与感知的UE的服务AMF，例如感知车辆周边环境信息，此时参与感知的UE可以是车辆本身，则NEF可

68、以直接通过UDM查询获取UE的服务AMF，而无需通过NRF选择AMF。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告28如图6.2-4所示，网元选择方式3为UE触发感知需求的场景，在AMF收到UE的感知需求之后直接选择SF。方式1适用于UE作为感知需求方直接向网络请求感知业务的场景。6.3 感知方式选择如3.5章节所述，存在6种基本的感知方式，包括基站自发自收、基站A发B收、UE发基站收、UE自发自收、UE-A发UE-B收、基站发UE收。此外，在实际的感知过程中，还可以根据不同的感知场景、感知环境、感知业务需求等采用上述6种感知方式的组合进行感知。

69、SF作为集中控制节点，根据感知业务需求确定合适的感知方式以及感知设备的收发角色。图6.3-1中感知设备1/2可以分别是基站或者终端设备：图6.2-3 网元选择方式2：AF触发NEF选择AMF，以及AMF选择SF图6.2-4 网元选择方式3：UE触发AMF选择SF29I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告（1）SF控制/选择感知方式：输入：感知业务信息、AF期望感知方式、感知结果信息（SF历史感知统计信息）、RAN能力信息/资源信息、UE能力信息。输出1/2：感知方式、感知设备1/2的收发角色、感知周期、感知时间信息、感知精度信息等。（2）主

70、感知设备（如感知设备1）控制/选择感知方式：输入（即输出1）：感知方式、感知周期、感知时间信息、感知精度信息等。输出3：感知设备1/2的收发角色、感知周期、感知时间信息、感知资源信息等。6.4 感知控制当SF接收来自UE或通过NEF接收来自AF的感知请求后，需要根据感知请求中携带的业务要求，生成对感知设备（RAN或UE）的感知控制命令以获取相应的感知测量数据；当感知业务需求发生改变时，支持更新或结束感知流程。图6.4-1 感知控制示意图图6.3-1 感知方式选择I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告30业务要求可以分为多种等级，主要包括以下

71、参数：感知业务类型、感知目标的距离/速度/角度的分辨率和精度、刷新率、目标检测率、目标虚警率、感知区域、检测速度区间、持续时长、反馈周期、时延等。感知控制功能将基于感知业务要求、网络感知能力、网络拓扑、感知业务策略等生成感知控制参数，主要包括以下参数：距离/速度/角度分辨率和精度、帧率、持续时长、感知测量数据上报周期、更新或结束流程指令等。6.5 感知测量数据处理基站根据感知需求获取感知测量数据后，上报给SF进行处理，SF据此生成最终的感知结果，可以包括单站感知、多站不协同感知、多站协同感知几种情况。考虑到上报数据量大小，感知测量数据可以是点云信息。单站感知：-数据源来自单站：基于单站输入的感

72、知测量数据生成感知结果。-数据处理：每个所请求感知业务的感知测量数据独立上报和处理。多站不协同感知：-数据源来自多站：基于多站输入的感知测量数据生成感知结果，但各站感知测量数据不重叠无关联。-数据处理：感知测量数据不做协同处理，SF依据所请求的感知业务，处理感知测量数据，为感图6.5-1 感知测量数据处理 31I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告7.1 5GC紧耦合流程7.1.1 AF触发感知该流程可以由AF应用或内部网元触发感知请求。AF通过NEF或内部网元将感知请求直接发送给SF节点或者通过AMF发送给SF节点，进而实现SF根据感知请

73、求控制基站或UE执行感知测量的功能，以及根据基站或UE上报的感知测量数据进行计算并将感知结果开放给AF的功能或返回到内部网元。知业务提取对应的感知结果。多站协同感知：-数据源来自多站：基于多站输入的感知测量数据生成感知结果，并且多站感知测量数据是为同一区域或为同一个感知业务所探测的数据。-数据处理：可以对多站感知测量数据进行融合协同处理，以期提升感知性能。感知测量数据的处理方法，即对感知结果的提取，将依据感知业务请求，由感知控制功能进行指示。类似地，SF也可以对来自一个或多个UE的感知测量数据进行上述处理，还可以联合UE和基站的感知测量数据进行上述处理。6.6 感知结果开放在收到来自感知业务请

74、求方（如外部AF/UE/内部网元）的感知请求后，感知网元控制感知设备执行感知操作并获取感知测量数据，并对感知测量数据进行处理生成感知结果，最后通过NEF将其开放给感知业务请求方。同时运营商执行感知计费，可以从不同维度进行计费考量，如基于感知精度、感知时延、感知准确率、感知时长、感知流量、感知等级、感知服务调用次数等。通感基本流程I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告321.感知应用AF向NEF发送融合感知业务请求信息，携带业务类型（如动态地图，车速检测，车辆跟踪，紧急事件通知，车辆稽核），业务要求（感知分辨率，感知精度，帧率，持续时长，目标

75、区域信息，时延，感知目标信息（如车辆类型，车辆标识，位置信息），指定感知节点信息（如UE信息）等。2.NEF对AF的业务感知请求进行授权检查，授权信息可本地保存在NEF或UDM中，NEF可以向UDM请求授权验证。NEF从UDM获取隐私检查信息，执行隐私检查。例如，如果UE不允许某类业务获得与自身相关的感知测量数据或感知结果，则NEF拒绝感知请求。NEF根据感知请求的参数，路由感知请求。从UE用户的角度看，感知测量数据或感知结果包括了UE周围的环境信息，这是比较隐私的一类数据。借鉴LCS（Location Service，定位服务）中定位隐私检查思路，即如果一个应用希望获得UE周边的感知测量数据

76、或感知结果，网络需要先确认该UE的用户是否允许该应用获取上述数据。对于SF和LMF合设的架构，需要在NEF和AMF之间引入GMLC，NEF将来自AF的感知请求发送给GMLC并由GMLC与UDM执行上述授权检查，并由GMLC将结果反馈给AMF。3.NEF授权通过后，在一种方式中，NEF选择合适的AMF，并向AMF发送感知业务请求消息，即图7.1.1-1 AF触发感知流程33I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告执行步骤3-5。当内部网元触发时，由内部网元选择合适的AMF，并向AMF发送感知业务请求消息。如果是面向区域的感知，NEF依据AF请求

77、中的区域信息选择服务该区域的AMF。如果是面向目标的感知，NEF依据AF请求中的目标位置信息选择服务该区域的AMF；如果目标本身拥有UE通信模块而具备UE能力，例如车辆，则可以认为面向目标感知是对UE周边进行感知，此时可以选择该UE的服务AMF作为AMF，且NEF通过查询UDM获得服务该UE的AMF信息。在另一种方式中，NEF可以先选择SF，再由SF选择AMF。当内部网元触发时，由内部网元选择SF，再由SF选择AMF。如果是面向区域的感知，NEF依据AF请求中的区域信息选择服务该区域的SF。如果是面向目标感知，NEF依据AF请求中的目标位置信息选择服务该区域的SF；如果目标本身拥有UE通信模块

78、而具备UE能力，例如车辆，则可以认为面向目标感知是对UE周边进行感知，此时可以选择该UE的服务SF作为SF，且NEF通过查询UDM获得服务该UE的AMF ID，再根据AMF ID选择合适的SF。4.对于SF和LMF合设的架构，由GMLC执行上述操作，即GMLC在授权通过后选择合适的AMF，并向AMF发送感知业务请求消息。对于区域感知场景，GMLC还可以不经过AMF而直接选择LMF，并向LMF发送感知请求，因此GMLC需要支持LMF选择功能。AMF根据目标区域信息或目标位置信息选择合适的SF。其中，SF可以将自己的服务区域注册至NRF，进而AMF可以通过查询NRF来选择SF。5.AMF将感知请求

79、发送给SF。6.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式，则执行6a(参见7.3.1)；如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式，则执行6b(参见7.3.2)；如果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式，则执行6c(参见7.3.3)。如果基站和终端能够执行感知操作，则向SF返回感知响应，携带成功指示，否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的第三方应用返回感知响应。7.SF根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算，并得到最终感知结果。8.SF将感知结果返回给AMF。对于区域感知场景，SF可以通过AMF和NEF返回给AF，或者直接将感知结果通过NEF返回给AF。对于SF和LMF合设的架

80、构，AMF将感知结果通过GMLC和NEF返回给AF。9.AMF将感知结果通过NEF返回给AF。对于SF和LMF合设的架构，AMF将感知结果通过GMLC和NEF返回给AF。当内部网元触发时，AMF将感知结果发送给内部网元。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告341.UE向AMF发起感知请求，携带业务类型（如动态地图，车速检测，车辆跟踪，紧急事件通知），业务要求（感知分辨率，感知精度，帧率，持续时长，目标区域信息，时延，感知目标信息（如车辆类型，车辆标识，位置信息），指定感知节点信息（如UE信息）等。2.AMF根据目标区域信息或目标UE位置信

81、息选择合适的SF。其中，SF可以将自己的服务区域注册至NRF，进而AMF可以通过查询NRF来选择SF。当LMF与SF合设时，AMF选择LMF（SF），并向LMF（SF）发送感知请求。3.AMF将感知请求发送给SF。注 1：图中请求感知业务的UE与执行感知业务的UE可能相同或不同7.1.2 UE触发感知该流程由UE触发感知请求，AMF将感知请求直接发送给SF节点，进而实现SF根据感知请求控制基站或UE执行感知测量的功能，以及根据基站或UE上报的感知测量数据进行计算并将感知结果返回给的UE功能。图7.1.2-1 UE触发感知流程35I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advance

82、d通感融合网络架构研究报告图7.2.1-1 AF触发感知流程4.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式，则执行4a(参见7.3.1)；如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式，则执行4b(参见7.3.2)；如果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式，则执行4c(参见7.3.3)。如果基站和终端能够执行感知操作，则向SF返回感知响应，携带成功指示，否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的UE返回感知响应。对于SF和LMF合设的架构，LMF（SF）从RAN节点获取测量数据可重用NRPPa过程，从UE获取测量数据可重用LPP过程。相关的消息可通过控制面传输，也可通过用户面传输。5.S

83、F根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算，并得到最终感知结果。6.SF将感知结果返回给AMF。7.AMF将感知结果返回给UE。7.2 5GC松耦合流程7.2.1 AF触发感知该流程由AF应用或内部网元触发感知请求，NEF将感知请求直接发送给SF节点或内部网元将感知请求通过AMF发送给SF节点，进而实现SF根据感知请求控制基站执行感知测量的功能，以及根据基站上报的感知测量数据进行计算并将感知结果开放给AF的功能或返回到内部网元。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告36图7.2.2-1 UE触发感知流程1.感知应用AF向NEF发送融合感知业务

84、请求信息，携带业务类型，业务要求（如动态地图，车速检测，车辆跟踪，紧急事件通知），业务要求（感知分辨率，感知精度，帧 率，持续时长，目标区域信息，时延，感知目标信息（如车辆类型，车辆标识，位置信息等），指定感知节点信息（如UE信息）等。2.NEF对AF的业务感知请求进行授权检查。授权通过后，NEF根据目标区域信息或目标物体位置信息选择合适的SF。当内部网元触发时，由AMF根据从内部网元接收的目标区域信息或目标物体位置信息选择合适的SF。3.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式，则执行3a(参见7.3.1)；如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式，则执行3b(参见7.3.2)；如

85、果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式，则执行3c(参见7.3.3)。如果基站和终端能够执行感知操作，则向SF返回感知响应，携带成功指示，否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的第三方应用返回感知响应。4.SF根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算，并得到最终感知结果。5.SF将感知结果通过NEF返回给AF。当内部网元触发时，SF将感知结果通过AMF发送给内部网元。7.2.2 UE触发感知该流程由UE触发感知请求，UE经由AMF将感知请求发送给SF节点，进而实现SF根据感知请求控制基站执行感知测量的功能，以及根据基站上报的感知测量数据进行计算并将感知结果返回给的UE功能。37I M T-

86、2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告图7.3.1-1 基于RAN感知子流程1.UE向AMF发起感知请求，携带业务类型（如动态地图，车速检测，车辆跟踪，紧急事件通知），业务要求（感知分辨率，感知精度，帧率，持续时长，目标区域信息，感知目标信息（如车辆类型，车辆标识，位置信息），指定感知节点信息（如UE信息）等。2.AMF根据目标区域信息或目标物体位置信息选择合适的SF。其中，SF可以将自己的服务区域注册至NRF，进而AMF可以通过查询NRF来选择SF。3.AMF将感知请求发送给SF。4.如果SF根据感知请求选择使用基于RAN感知方式，则执行4a(参见7

87、.3.1)；如果SF根据感知请求选择使用UE辅助感知方式，则执行4b(参见7.3.2)；如果SF根据感知请求选择使用基于UE感知方式，则执行4c(参见7.3.3)。如果基站能够执行感知操作，则向SF返回感知响应，携带成功指示，否则携带失败指示。感知网元进而向请求业务的UE返回感知响应。5.SF根据基站反馈的感知测量数据进行感知计算，并得到最终感知结果。6.SF将感知结果返回给AMF。7.AMF将感知结果返回给UE。7.3 通用子流程7.3.1 基于RAN感知感知模式为基站自发自收、或基站A发B收时，SF向RAN发送感知控制请求以控制RAN发起感知测量数据的探测和获取。I M T-2 0 2 0

88、(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告381.SF根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的RAN和UE，并向RAN和UE发送感知控制请求，以控制RAN和UE执行感知探测；同时携带SF-U的IP及端口号，用于从RAN或UE接收感知测量数据。对于松耦合架构，SF可以直接发给基站，不需要通过AMF。对于SF和LMF合设的架构，LMF从RAN节点或从UE获取相关的感知测量数据，并根据感知测量1.SF根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的RAN，并向RAN发送感知控制请求，以控制RAN执行感知探测；同时携带SF-U的IP及端口号，用于接收感知测量数据。对于松耦合架构

89、，SF可以直接发给基站，不需要通过AMF。2.RAN进行感知测量数据的探测，获取感知测量数据。3.RAN将感知测量数据上报给SF-U。对于紧耦合架构，基站可以通过AMF或UPF发给SF；对于松耦合架构，基站可以直接发给SF，不需要通过AMF或UPF。4.SF-U向SF-C报告其接收到了感知测量数据。对于SF和LMF合设的架构，由LMF（SF）获取测量数据并计算获取感知结果。LMF（SF）从RAN节点获取感知测量数据可重用NRPPa过程，相关的消息（例如感知测量数据）可通过控制面传输，也可通过用户面传输。7.3.2 UE辅助感知感知模式为UE发基站收、或基站发UE收时，SF向RAN和UE发送感知

90、控制请求以控制RAN和UE发起感知测量数据的探测和获取。图7.3.2-1 UE辅助感知子流程39I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告1.SF根据目标区域信息/目标物体位置信息选择合适的UE，并向UE发送感知控制请求，以控制UE执行感知探测；同时携带SF-U的IP及端口号，用于从UE接收感知测量数据。对于SF和LMF合设的架构，LMF从UE获取相关的感知测量数据，并根据感知测量数据计算获取感知结果。LMF从UE获取测量数据可重用LPP过程。相关的消息可通过控制面传输，也可通过用户面传输。2.UE进行感知测量数据的探测，获取感知测量数据。3.

91、UE将感知测量数据上报给SF-U。图7.3.3-1 基于UE感知子流程数据计算获取感知结果。LMF从RAN节点获取测量数据可重用NRPPa过程，从UE获取测量数据可重用LPP过程。相关的消息可通过控制面传输，也可通过用户面传输。2.RAN和UE进行感知测量数据的探测，获取感知测量数据。其中RAN可以与UE交互以收集一些基本信息，包括感知能力信息、感知资源需求信息、分配的感知资源信息等。3.RAN或UE将感知测量数据上报给SF-U。对于紧耦合架构，基站可以通过AMF或UPF发给SF；对于松耦合架构，基站可以直接发给SF，不需要通过AMF或UPF。4.SF-U向SF-C报告其接收到了感知测量数据。

92、7.3.3 基于UE感知感知模式可以是UE自发自收、或UE-A发UE-B收时，SF根据请求信息向UE发送感知控制请求以控制UE发起感知测量数据的探测和获取。I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告401.UE和/或基站执行感知探测获取感知测量数据，通过以下多种方式开放给AF：1a、用户面方式：UE得到的感知测量数据通过PDU会话发送到AF；或者，通过用户面先发送到SF后再通过NEF开放给AF。基站得到的感知测量数据通过用户面先发送到SF后再通过NEF开放给AF。1b、控制面方式：UE得到的感知测量数据通过RAN和AMF发送到SF，或通过RAN

93、直接发送到SF，然后通过NEF开放给AF。基站得到的感知测量数据通过AMF发送到SF，或直接发送到SF，然后通过NEF开放给AF。2.UE启动测量，收集周围基站的信息，生成测量报告并发送给源基站。4.SF-U向SF-C报告其接收到了感知测量数据。7.4 感知业务连续性流程UE和/或基站需要其得到的感知测量数据通过核心网开放给感知服务器（AF）。当感知目标发生移动时，或当感知设备发生移动时，或当感知设备发生改变时，需要保证感知业务的连续性。对于UE生成感知测量数据的情况，可通过传统用户面发送到AF，也可以先上报给SF再通过SF开放给AF；对于基站生成感知测量数据的情况，需要先上报给SF并通过SF

94、开放给AF。图7.4-1 感知业务连续性流程41I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告无线信号天然具备通信和感知的能力，可对区域环境、目标物体、事物状态等进行探测而获得相应的感知结果，包括测距、测角、测速、成像、辨别、定位、追踪等功能，从而实现对物理世界的感知探索。作为5G-A的一个重要的演进方向，通信感知融合是可以为智慧交通、智慧低空、智慧生活、智慧网络等典型应用构建基础能力并将发挥关键作用。本研究报告系统性的提出了面向 5G-A的通感网络，给出了无线感知的定义、典型感知场景下的关键问题、基于关键问题设计的网络架构、接口协议、端到端业务流

95、程，实现了5G-A无线网络融合感知能力，为下一阶段的通感融合标准化、设备接口规范要求研究等提供重要研究基础。目前，5G-A主要基于当前5G网络系统叠加感知能力，通过划分专用感知资源、增强现有通信信号、增加感知控制和计算网元、扩展现有网络接口协议来实现网络感知能力，可以服务于基础的感知3.源基站根据收到的UE测量报告，选择一个合适的基站作为目标基站，并将感知探测相关的参数发送给目标基站。4.存在三种业务连续性保证方式：4a，如果UE采用传统用户面传输感知测量数据，则利用当前基于Xn或N2的切换流程，将用户面路径切换到目标基站。UE可以通过目标基站发送感知数据到AF/AS。如果UE或基站采用用户面

96、传输感知测量数据到SF，则利用当前基于Xn或N2的切换流程，将用户面路径切换到目标基站。UE可以通过目标基站或目标基站先发送感知测量数据到SF，SF再通过NEF开放给AF。4b，如果当前UE或基站采用控制面传输感知数据，则通过切换N2连接，来更新UE或基站与SF之间的控制面路径，SF再通过NEF开放给AF。对于基站生成感知测量数据的情况，如果感知目标从RAN1移动到RAN2，此时不涉及UE切换而是涉及感知业务从RAN1切换到RAN2，SF可以基于RAN1和RAN2的感知测量数据获取感知目标的连续感知测量数据。5.UE和/或新基站执行通过更新后的数据传输路径将感知测量数据发送给AF。总结与展望I

97、 M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告42应用。未来阶段可以考虑在新波形、新频段（如太赫兹频段）、新网络架构上系统性地对网络感知和通信能力进行全新设计，做到更深度无缝的融合，具备物理-数字空间感知、通信感知计算融合、智能化感知交互和协同、广义多维感知协作等特性，以服务于未来更多样更复杂更高精的通信感知场景。从网络架构角度，未来网络需要满足极低时延、极高可靠、极高精度、极高分辨率、超大带宽、海量接入等方面的通信感知需求，因此需要对网络架构进行方位的升级，或者设计新的通感架构和接口协议。该网络内的各网元设备可以通过通信、感知、计算、AI等软硬件资

98、源和逻辑处理能力，进行感知测量数据的共享、按需传输、协同处理，从而实现终端基站融合、多维传感融合、通信感知融合、通信计算融合、物体感知和网络状态感知的融合，打造一个通感算智能化无线网络。IMT-2020(5G)推进组通信感知融合任务组愿携手通信感知产业相关企业与组织、垂直行业、科研机构与高校等加强合作，一起推动通感融合网络架构的技术研究及标准化，加快构建5G-A网络基础感知能力，推进通感融合应用产业化进程。附录9.1 术语定义43I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告9.2 缩略词表I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告44续表45I M T-2 0 2 0(5 G)推 进 组5G-Advanced通感融合网络架构研究报告单位全称(排名不分先后)中国移动通信有限公司研究院中国联合网络通信集团有限公司中国电信集团有限公司中国信息通信研究院华为技术有限公司中兴通讯股份有限公司中信科移动通信技术股份有限公司维沃移动通信有限公司OPPO广东移动通信有限公司小米科技有限责任公司联想集团电子科技大学主要贡献单位