面向6G的通感算融合服务、系统架构与关键技术

5G系统主要面向通信服务而设计，并不是为原生支持通感算融合服务而设计的。6G将原生地支持通信、感知和计算服务，成为支撑未来社会高效可持续发展的网络信息底座，赋能丰富多彩的未来新业务。为此，解释了通感算服务以及服务用例，并定义了不同服务对应的性能指标和效率指标。为满足通感算融合服务及其指标，给出了一种通感算融合的系统架构及其关键特征。感知数据传输和计算数据传输既不同于通信的用户面数据传输，也不同于通信的控制面数据传输，进而提出了面向通感算融合的数据面，以解决通感算融合业务的数据传输需求。进一步地，面向通算融合，给出了6G通算融合基本流程，并给出了6G通算融合方案与算力网络协同的三种选项。面向通感融合，简要介绍了通感一体化的9个关键技术。还对感知和计算的“对外服务”和“对内服务”的逻辑关系进行了阐述。最后，给出了通感算融合的未来研究方向。     

面向卫星通信的6G通感算融合架构、技术与挑战

为了适应第六代移动通信(6G)技术在卫星通信领域的发展需求,亟需将感知、通信、计算(通感算)融合一体化,兼顾6G通信对于极低时延、极高带宽、极低功耗和极高算力的要求,发展通感算融合理论和关键技术。卫星通信凭借其覆盖面积大、成本低和算力强的特点,成为6G通感算融合的关键场景,其通过边缘计算、联邦学习等技术构建6G通感算融合网络,设计实现一体化终端功能结构,从而有效提升系统性能。目前面向卫星通信中的通感算融合研究还处于起步阶段,架构与关键技术的相关研究都在加速进行中。基于此,首先对6G通感算背景和研究现状进行介绍;然后提出面向卫星通信的6G通感算架构,概述其系统功能模块构成和关键技术;接着提出基于联邦学习的卫星通感算融合架构,并详细阐述架构组成和性能指标;最后探讨了面向卫星通信的6G通感算融合面临的挑战和未来的发展趋势。     

6G通感一体化组网理念及关键架构研究

ITU已经明确将通感融合做为6G主要技术方向，因此需要将通信和感知的需求有机的融入6G网络架构中，需要在现有的5G架构上进行较大的调整，从而满足基于通信+感知+N的多种6G业务融合的需求。首先从6G通感一体化组网的需求进行分析，给出智能化、面向用户化的6G通感融合组网建议，然后开展多域/多层融合、多频协调、多节点部署的架构研究，分析其特点、适用范围和算力能力等，最后对面向通感融合的6G网络的空口技术开展研究。     

面向6G的通感空口融合无线电接入网方案

通信感知一体化技术已经成为6G的重要研究方向之一。针对6G通信与感知在空口层面进行融合的必要性分析，指出通感空口融合不仅可以提升6G系统服务能力，还可以有效提升无线频谱的利用率。提出一种面向6G的通感空口融合无线电接入网方案，包括无线电接入网整体框架、无线感知与通信信号复用方式、一体化信道/信号设计等，为进一步开展研究提供参考。对通感空口融合所面临的挑战进行分析，并指出通感空口融合将对6G空口协议栈设计造成重要影响，需重点研究。     

智能超表面辅助6G通感算深度融合关键技术

为支撑新兴业务实施和产业升级，未来无线通信网络将提供通信、感知、计算（通感算）的融合服务。智能超表面作为6G重要的备选技术，能有效提升系统的通信、感知、计算性能，具有构建通感算一体化系统的潜力，近年来得到广泛关注。为此，首先介绍了智能超表面辅助的通感算融合系统的研究现状，进一步介绍智能超表面辅助通感算融合的关键技术，最后分析了智能超表面辅助通感算融合网络的技术挑战。对智能超表面在通感算领域的应用做了系统地阐述，为未来通感算融合网络提供技术支撑。     

面向6G通感一体化网络的参考信号设计

通信感知一体化设计具有频谱复用、软硬件复用、低成本、高效率等多种优势，因此被视为6G网络的关键技术之一。在6G网络中利用参考信号来实现通感一体化可最大程度地实现对现有OFDM通信波形的兼容。本文将对面向6G通感一体化网络的参考信号设计进行探讨和研究。首先对利用参考信号实现通感一体化的原理进行介绍。然后讨论了针对通感一体化系统的参考信号设计准则，包括通信信道估计的影响、码间串扰和载波间串扰的影响、感知模糊函数的影响、功率分配与峰均比的影响等。基于上述设计准则，进一步介绍参考信号在结构设计和功率分配上的优化策略。最后将通过仿真来验证参考信号的设计性能。仿真分析了均匀参考信号结构的模糊距离和模糊速度，并提出了一种可根据实际情况灵活选择不模糊检测范围的机制；验证了参考信号和数据的功率分配可以提高通感一体化系统的能量利用效率，但会使得实际系统的峰均功率比有所上升。     

6G网络架构和关键技术展望

在6G网络技术的发展进程中，网络架构至关重要，它是移动通信网络的基础和核心中枢，决定了整个系统的效率和能力。分析了全球6G发展现状和5G-A网络架构演进，提出了面向“新网络、新服务、新生态”的6G网络架构设计，并介绍了6G网络发展的潜在关键技术，包括空天地海一体、通感算一体、数字孪生、智能内生等。     

通信感知计算融合在工业互联网中的愿景与关键技术

5G赋能工业互联网为工厂数字化、智能化、无人化提供了基础,但是也对网络提出了协同感知、通过感知信息的分布式协同传输与决策、通信精准QoS保障的要求,从而实现智能化生产与控制.针对工业互联网中的新型业务场景与网络的需求,提出了通信感知计算融合在工业互联网中的愿景,对通感一体化、通感算一体化的网络架构与协同机制和通感算一体...     

6G通感智算一体化无线网络技术研究

6G将实现真实物理世界与虚拟数字世界的深度融合。为满足业务应用“智慧化、沉浸化、全域化”的发展趋势,未来网络发展需将网络世界、数字世界与物理世界无缝融合,构建通感智算一体化网络架构体系。通过研究6G通感智算一体化的技术需求、架构及方案等,提出了更具体的通感智算一体化无线网络演进方向和技术,分析了在通感智算一体化无线网络基础上的智能节能、智能编排、物理层智能等应用案例。     

6G算力网络:体系架构与关键技术

随着应用需求的不断拓展和科学技术的高速发展,现有网络逐步形成了较为成熟的无线感知、无线通信和泛在计算等多个功能体系,6G通信、感知、计算(通感算)融合趋势初现。其中,算力作为该融合系统的基石,为未来网络的发展提供了新的挑战和机遇。算力网络(Computing Force Networks,CFN)以“算网深度融合”为指导思想,利用发达的网络触角感知、连接和协同算力,提高算网资源利用率,满足网络智能化和新型业务的需求。首先概述了算力网络的发展历程和研究现状,总结了算力网络架构和关键技术,包括算力度量和建模、算力感知和路由、算力调度等,最后探讨了技术挑战和未来发展方向。     

通感算智一体化技术发展模式

面向5G-Advanced演进系统和未来6G新系统，与通感算智相关的新功能、新业务被不断地开发拓展并融入系统中。阐述了在5G-Advanced和6G不同阶段，通感算智一体化技术场景用例和未来技术模式功能的需求预期，从中提炼出其技术五大发展模式特征，并以此指导未来5G-Advanced系统开发和6G新系统的标准化开展，使通感算智一体化技术能得到有效的落地应用和未来商业价值最大化彰显。     

面向6G通感算深度融合的云-网-边智能协同

通信-感知-计算（通感算）深度融合对6G网络端到端传输时延、可靠性等通信指标提出了极高的要求，因此提出一种云-网-边智能协同方案。首先，将云-网-边智能协同系统抽象为“三域四层三面”分布式体系结构，包括：计算域、感知域、通信域；基础设施层、虚拟化层、功能层、应用层；智能面、控制面、管理编排面。然后，通过云-网-边协同训练与推理，以支撑通感算智能协同。最后，搭建面向6G通感算深度融合的云-网-边智能协同实验平台。实验结果表明：云-网-边智能协同可提高系统可靠性，降低传输负载和业务时延。     

面向6G通感算深度融合的服务化无线接入网试验平台

为了满足6G多样化的服务需求，搭建了面向6G通感算深度融合的服务化无线接入网试验平台。该平台采用服务化架构：首先，无线接入网的控制面与用户面解耦，为用户提供更好的服务；然后，将集中式控制面解耦为独立的网络功能，加快服务的响应速率；最后，按需编排与管理网络功能与资源，实现定制化服务。实验结果表明：与传统方案相比，服务化无线接入网服务响应时间降低约30%，平均信令开销减少约50%，可以为用户提供更好的服务。     

6G车联网络面向多源感知的数据融合技术

为满足未来自动驾驶车辆全方位、高可靠的感知性能需求，6G需要对不同维度、来源、颗粒度的多源感知数据进行实时传输与全局融合处理。然而，由于激光雷达、摄像机易受环境影响，毫米波雷达分辨率有限，不同车辆多视角点云姿态估计不准确等问题，分布在车联网络中的多源感知数据难以实现精确融合，同时有限通信带宽难以支撑海量感知数据的协同共享。为此，基于通信-感知-计算融合(通感算融合)的思想，提出了一种6G车联网络面向多源感知的数据分级融合处理方法。首先车侧借助于激光雷达、毫米波雷达与摄像机之间的空间校准，实现多传感器优势互补的深度融合，之后多车自组织成簇，采用ICP算法融合多车感知数据，并通过压缩去冗处理降低通信上传开销，最后路侧在无线感知辅助下，通过两步配准方法实现多源感知数据的全局融合。通过搭建仿真平台对所提方法进行性能验证，仿真结果表明所提多源感知数据分级融合方法可在通信开销较小的前提下保证感知精度，扩展车联网络感知范围和感知维度，并能保证恶劣天气下感知可靠性。     

面向自组网的通感融合技术及软硬件设计

现有自组网通信和导航技术缺乏深度融合的框架和方法,在未来场景下难以保障未来“智慧城市”、“智能出行”等场景对通信感知的综合性需求,因此研究面向物联网、车联网等自组织网络的通感融合(ISAC)技术成为亟待解决的问题。本文针对自组网通感需求,提出了通信感知信号融合方法和技术方案,可在保障通信性能的同时提高测距感知估计精确度。针对自组网设备间、通感任务间资源需求冲突等问题,依据自组网集群业务需求,构建了保障通信需求的定位感知网络时频资源优化框架,设计了联合资源分配方案及相应迭代优化算法,实现有限资源情况下的高可靠、强稳定自组网协同感知能力。针对当前自组网通信模组存在时延高、网络覆盖范围小、感知能力缺失等问题,设计并搭建了通感一体化模块原型样机I型,可在卫导数据缺失下提供全网高精确度时钟同步,保障集群协同感知能力,并在长距离下提供自组网通信协同传输支撑,从硬件设备上为通感融合提供支撑。最终形成了一套包含通感信号融合设计、时频资源联合优化方案的自组网通信感知系统框架,并研制搭建了一套通感融合软硬件平台(含通感一体化原型样机4台)。在外场测试中,2 km内通信速率≥320 kbps,丢包率≤0.05%,感知精确度优于10 m。     

元宇宙的信息基础设施发展挑战与建议

在介绍元宇宙发展阶段、主要特征及其多领域应用的基础上，围绕算力、网络、资源一体化对元宇宙的信息基础设施需求及挑战进行了深入分析。提出构建异构泛在多级的算力体系、立足F5G/5G打造元宇宙就绪型网络、布局通感算融合的元宇宙信息基础设施方案，为建设满足云宇宙需求的算网基础设施提供解决方案；并结合算网融合的算力网络技术架构，指出算力网络可提升资源编排效率，促进数据和算力的流动。     

6G通感算资源按需调配：一种基于场景识别的架构

通过集成全域网络资源及普适智能，6G网络有望为用户提供泛在的个性化服务。传统资源调配方案通常基于已知场景或普适场景，无法真正实现服务的按需响应。因此，首先分析用户主观需求及客观环境需求对按需资源调配的影响。其次，设计一个集成主观用户需求和客观环境需求的6G通感算资源按需调配架构。最后，讨论分析架构特点及可行性，为未来6G网络资源按需调配研究的发展和应用提供参考。     

网络5.0的体系架构

面向“东数西算”等国家重大战略需求,针对工业互联网、空天地一体化、云端智能、算力网络等领域场景,主要探索面向未来IP网络演进的网络5.0体系框架、架构设计原则与架构设计。从功能架构体系、组网架构多视图等多角度探讨了体系架构的设计,以期探索出一条网络系统设计的创新范式,促进网络从信息转发为核心的信息基础设施,向融合感知、转发、计算、处理为一体的智能化信息基础设施转变。     

通感一体化技术探讨

从通感一体化工作模式入手,依据感知方式对其工作模式进行了细分;然后进一步分析通感一体化系统模型,分析了无线信号发送、接收处理,以及频域雷达处理过程,包括插值、目标距离和速度估计;然后依据通感一体化技术特点,分析了通感一体化应用场景;最后,基于5G测试验证了通感一体化技术在低空无人机场景的远距离探测和精准跟踪能力,为通感一体化技术落地实施提供了依据。     

面向算网一体化演进的算力网络技术

随着一体化算力网络国家枢纽节点的建设和“东数西算”工程的加快实施,计算和网络的融合走向深水区。面向新兴业务对于网络和计算融合发展的需求,如何协调分布式、多样化算力资源,业务应用和网络资源满足业务需求成为亟待解决的问题。为了解决计算和网络相互感知、协同、调度问题,从算力网络阶段化发展、算力感知技术架构、算力度量与标识、算力路由等多个技术展开探索和研究,并提出算力网络多种部署模式,为算力网络后续技术研究和产业发展提供参考。