通感算一体化：（一）初步阐明定义和挑战

常用的无线感知波

无线电波

频率高于300MHz的电磁波为微波波段，频率不同、波长不同、传输距离也各不相同。 这类微波波长短，绕射能力差，往往用作视距（LoS）或者超视距中继通信。

下面将分别介绍微波波段的几种代表性技术：WiFi、mmWave、UWB、Bluetooth、RFID、（NFC、ZigBee、LoRa、NB-IoT）这几种常见技术。前五种见于无线感知领域，后四种包括现在的5G、LTE等多用于无线数据传输，且NFC、Bluetooth、ZigBee多用于短距离通信，移动蜂窝网络技术（4G\5G\LTE、NB-IoT）、LoRa多用于远距离通信，并不多见于无线感知。

WiFi： 2.4GHz和5GHz

• 工作在2.4 GHz 频段的协议：IEEE 802.11b/g/n/ax。

  14个信道（channels）：2.402GHz - 2.483Ghz，每个信道22MHz的带宽，包括20MHz的有效带宽和2MHz隔离保护带宽，最大的吞吐量为72.2 Mbps。整个14个信道中，只有1， 6，11三个信道不会相互覆盖，如下图所示：
  

  2.4GHz的WiFi工作频率较低，传输速度慢，波长更长，穿墙能力更强，覆盖范围更广。

• 工作在5 GHz 频段的协议：IEEE 802.11a/n/ac/ax。

  带宽以20MHz的倍数增加，信道的标号不是1-10而是4的倍数增加，各个信道都不会相互覆盖

…………

通感算一体化定义

一般与6G相挂钩！！

通感算一体化网络 是指同时具备物理-数字空间感知、泛在智能通信与计算能力的网络。

该网络内的各网元设备通过通感算软硬件资源的协同与共享，实现多维感知、协作通信、智能计算功能的深度融合、互惠增强， 进而使网络具备新型信息流智能交互与处理及广域智能协作的能力。

无线感知波段和移动通信波段所用波不同，是说波长不同？还是说可以同波长，但不容易一个波同时通信和感知？ 通信波一般都是低频段波（长波），感知波一般是高频段波（短波）

详细解释

6G系统通过感知服务对物理世界进行采样同时构建 数字世界，通过通信服务为物理世界提供连接，通过计算 服务对通信和感知的过程和数据进行处理。利用软硬件资 源的协同与共享，通信、感知和计算融合一体可以实现多 维感知、协作通信、智能计算功能的深度融合和互惠增强， 从而能够观测并对物理世界进行采样，开启物理世界与数 字世界融合的通道，提供定位、测距、成像等多元化能力， 极大满足超高分辨率和精度的应用需求，如包括产业升级 领域中的位置感知、无人监控、环境重构等，社会治理领 域的环境监测、危险物品探测等，智慧生活领域的手势和 动作识别、安防监控、行为监测、健康监测等。

通感一体化

以通信为中心的一体化波形设计

• 定义：在现有的通信波形基础上实现感知的功能，在保证通信性能的条件下使波形具备一定的感知性能。

• 波形设计：基于 OFDM 的通感一体化波形（呼吸监测那个就是这种）；

• 特点：在最大限度保证通信性能的条件下，感知性能会受到很大限制，为了提高感知性能，以通信为中心的一体化波形首先应当考虑恒包络波形设计，使感知在不产生信号失真 的情况下以最大可用功率预算发射信号。

以感知为中心的一体化波形设计

• 定义：将通信功能嵌入到现有的感知波形中，也就是在不影响感知性能的前提下将通信数据嵌入到感知波形中。

• 举例：包括利用雷达旁瓣波束发送数字通信信息、在雷达波形 的时、频域表示中嵌入不同的通信符号等。

• 特点：虽然感知性能较好，但通信速率与频谱效率较低，其应用几乎仅限于中/低数据速率的场景。

通感联合的一体化波形设计

• 定义：自底向上统一设计通感一体化波 形，而不仅依赖于现有的通信与感知波形进行设计。

• 特点：具有较高的可塑性，设 计更为灵活，但也具有更高的复杂度，仍面临许多挑战，目前尚有待进一步深入研究与探索。

补充

1. 空口：是 空中接口 的俗称。无线通信技术当中，“空中接口”定义了终端设备与网络设备之间的电波链接的技术规范，使无线通信像有线通信一样可靠。

   在行动装置传输中，空中接口是一种透过无线通讯，以连结移动电话终端用户与基地台。在移动电话中，空中接口表示基站和移动电话之间的无线传输规范

2. 通感算赋能的算力网络技术：在6G网络中通过将传统目标定位、 目标成像、目标检测等感知功能与无线通信功能进行一体化设计，使海量感知数据可通过超宽带低时延通信传输至广泛分布的算力节点， 以进行多维融合、降维减冗等高效数据处理业务，协助实现全网智能化决策与控制，最终实现通感算一体化网络广域智能协作。

3. 通感算一体化形象描述：

   • 通信功能可有效辅助网络实现多节点协作感知，以拓宽感知的广度，增强感知能力；

   • 实时共享的分布式算力可对感知数据进行定制化的特征抽取及信息融合，将原始感知信息转化为可被终端或用户直接理解的意图及语义信息；

   • 感知功能则可为无线通信提供先验信息，终端可利用随取随用的分布式算力，进行精确的信道估计、 测量及快速波束对准，有效增强终端的通信能力；

   • 而增强后的感知功能可为分布式算力的最优化调度决策提供丰富的先验信息，同时增强后的通信功能则进一步提高了算力网络的泛在计算能力。

形象举例

以车联网场景为例，借助车载的通信、感知与计算等设备， 可以提高自动驾驶车辆的超视距环境感知能力。利用搭载在拐角处车辆上的摄像头和毫米波雷达等感知设备，车辆可以对路面情况进行感知并进行视频流的压缩。并通过车载宽带通信链路（如毫米波链路）将压缩后的图片或视频上传至配置了图像分类识别算法的基站进行处理。基站侧可以借助边缘计算设备，在原视频的基础上提取出包含行人、障碍物或路面情况改变的关键帧并对这些帧进行分类。基于图像分类识别算法进行图像识别处理，再将处理后的结果通过毫米波链路下发给车辆终端，从而实现通感算赋能的车联网超视距感知。

通感算一体化面临的挑战

1. 传输挑战（波形设计挑战）

   首先通信波形和感知波形，不是通用的。想要实现通感一体化，就得进行通信感知波形一体化设计，决定是以通信为主，还是以感知为主。但是设计的复杂度很高、与现有硬件适配难度大，并且还需要对通信帧结构重新设计。

2. 能效挑战

   5G 刚出来的时候，虽然单位比特的能耗仅为 4G 的 20%，由于 5G 峰值速率的提升，5G 单站的能耗是 4G 单站的 4 倍。未来 6G 的频段更高、蜂窝更密， 感知和计算服务会带来海量感知数据，这些数据的获取、处理和传输也会引 入更多的能耗开销。

1. 安全挑战

   通感算一体化涉及大量数据的采集、传输、处理、存储和共享。 这些数据可能涉及个人身份信息、位置信息和其他敏感数据。网络功能融合的同时也带来更多的安全风险，攻击者可能 利用网络的漏洞、弱点或错误配置入侵系统，破坏系统功能。此外，6G 通感算一体化依赖于大量的无线感知能力和分布的算力供给设备，分布式的网络形态增加了攻击者伪造、篡改的风险，因此也需要增加内生安全机制确保设备的身份和完整性验证，以检测和防止假冒攻击。

2. 性能评估挑战

   6G 新服务能力的引入，使得传统网络中以速率、时延、频谱效率等为代表的单一通信指标体系已无法完整、系统地评价网络性能。另一方面，不同的应用场景对于 6G 网络的服务能力要求不同，业务需求也具有很大的差异性，正是由于业务种类的多样性，网络评价指标也难以归一化。因此运营商需要建立一套全新的网络和服务评价体系，既能够有效地评价网络提供通信感知计算一体化服务的业务体验与扩展能力，又不会将网络导向“全量化”的部署方式。

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通感算一体化的进一步解读

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