资源描述
通 感一 体 化网 络，护 航 低空 经 济腾 飞证券研究报告 行业动态发布日期：2024 年3 月31日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。同时请务必阅读正文之后的免责条款和声明。分 析 师：刘 永 旭SAC 编号:S1440520070014分 析 师：阎 贵 成SAC 编号：S1440518040002SFC 编号：BNS315分 析 师：武 超 则SAC 编号：S1440513090003SFC 编号：BEM208分 析 师：汪 洁SAC 编号:S1440523050003分 析 师：曹 添 雨SAC 编号:S1440522080001 核 心 观 点 2024 年3 月27 日，工信部等四部门联合发布 通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）。方案指出，聚焦无缝通信与监视、数字导航、智能化空域管理等，发挥低空智联网技术联盟作用，配合推动低空智联网体系布局。低 空 经 济 的 发 展 离 不 开 通 信 和 感 知 网 络 的 支 撑。通 感 一 体 化 技 术 是 将 通 信 与 感 知 功 能 融 合 的 创 新 方 案，通 过 集 成 通 信 基站、卫 星 通 信 和 定 位、无 人 机 等 关 键 基 础 设 施，形 成 一 个 协 同 的 网 络 系 统，提 供 无 缝 的 通 信 和 高 精 度 感 知 服 务，支 持 低空经济领域的各种应用。5.5G 和6G 演 进 的 核 心 特 征 之 一 就 是 通 感 一 体 化。未 来 无 线 通 信 网 络 的 发 展 要 逐 步 走 向 高 频 段，而 高 频 段 的 信 号 特 征 也更加适合应用于感知，因此在未来5.5G 和6G 网络的建设过程中，通信和感知功能将天然走向一体化。专 网 通 信 设 备 和 指 挥 调 度 系 统 也 是 重 要 的 基 础 设 施。参考 我 国 通 用 航 空 公 共 服 务 装 备 体 系 建 设，构 建 高 效 指 挥 调 度 保 障体系同样非常重要，基于通信感知信息的专网指挥调度，也将在低空基础设施中发挥重要作用。通 感 一 体 化 网 络 主 要 通 过 地 面 基 站 提 供 基 础 的 通 信 和 感 知 服 务，卫 星 则 扩 展 了 网 络 的 覆 盖 范 围，增 强 了 网 络 的 灵 活 性 和响 应 速 度。具 体 来 看，主 要 包 括 卫 星 导 航 和 卫 星 通 信，北 斗 导 航 系 统 已 经 规 模 化 应 用，当 前 我 国 已 经 具 备“天通”、“中星”等高轨卫星通信系统，低轨卫星星座建设工作也已经开启。在 低 空 经 济 中，基 于 地 面 基 站 网 络 的 通 信 需 求 将 打 开 蜂 窝 物 联 网 模 组 应 用 空 间，而 通 过 结 合 边 缘 计 算 能 力、AI 技术等，蜂窝模组将进一步提升附加价值。建 议 关 注：通 感 一 体 化 是 通 信 网 络 升 级 的 必 经 之 路，是 低 空 经 济 发 展 的 重 要 支 撑 条 件，也 将 伴 随 低 空 应 用 发 展 而 不 断 丰富。建议重点关注5G-A 基站建设、专网通信设备和指挥调度系统、卫星导航与卫星通信、物联网模组等产业链。XVAZzQtOpMnMpRsRmRpQmNbRbPbRoMpPnPnRiNrRnRlOmMoP6MpPyQwMsOoOuOsQsO三、以 民航为例：公网+专网+卫 星，指挥调度不可或缺一、通感一体化是低空经济的重要基础设施四、建议关注目录五、风险提示二、通感一体化的实现路径与发展现状 1.1 政策推动低空经济发展 2024 年3 月27 日，工信部等四部门联合发布 通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）。方案指出，聚焦无缝通信与监视、数 字 导 航、智 能 化 空 域 管 理 等，发 挥 低 空 智 联 网 技 术 联 盟 作 用，配 合 推 动 低 空 智 联 网 体 系 布 局。推 动 智 能 高 效 新 型 运 行 服 务 体 系 建 设。加快5G、卫 星 互 联 网 等 融 合 应 用，支 持 空 天 地 设 施 互 联、信 息 互 通 的 低 空 智 联 网 技 术 和 标 准 探索。动 试 点 地 区 政 府 与 企 业 在 低 空 监 管 服 务 基 础 设 施、网 络 规 划 建 设 等 方 面 协 同，促 进 三 维 高 精 地 图、气 象 数 据、通 信 导 航 等 公 共 信息 开 放。鼓 励 企 业 建 设 智 能 调 度、动 态 监 测、实 时 情 报 服 务 等 为 一 体 的 飞 行 服 务 系 统。推 动 新 型 基 础 配 套 设 施 体 系 建 设。鼓 励 地 方 政 府 将 低 空 基 础 设 施 纳 入 城 市 建 设 规 划，加 强 与 城 市 运 输 系 统 连 接。支 持 探 索 推 进 楼 顶、地面、水 上 等 场 景 起 降 点 建 设 试 点，完 善 导 航 定 位、通信、气象、充 电 等 功 能 服 务，形 成 多 场 景、多主体、多 层 次 的 起 降 点 网 络。低 空 经 济 存 在 广 泛 的 商 业 化 应 用 前 景。例如，在 城 市 监 控 方 面，无 人 机 可 以 搭 载 感 知 设 备，实时 传 输 视 频 和 图 像 数 据，帮 助 城 市 管 理者 进 行 交 通 监 控、应 急 响 应 等 工 作。在 农 业 领 域，无人机 可 以 进 行 作 物 监 测、病 虫 害 防 治，提 高 农 业 生 产 效 率 和 质 量。图表1：2023 年以来 低空经济 领域相 关 政策梳理 图表2：低空经济 的商业 化应用场 景资 料来源：前瞻 产业研 究院，国务院，工信 部，中 信建投日期 部门/办 公室 政策2023 年6 月 国务院，中央军委 无人驾驶航空器飞行管理条例2023年10月 工信部等四部门 绿色航空制造业发展纲要(2023 2035年)2023年11月 国家空中交通管理委员会 中华人民共和国空域管理条例例(征求意 见稿)2023年12月 中央经济工作会议 打造低空经济等若干战略性新兴产业2023年12月 工信部等四部门 民用无人驾驶航空器无线电管理暂行 办法2024 年1 月 工信部等七部门 关于推动未来产业创新发展的实施意 见2024 年2 月 中央财经委员会 中央财经委员会第四次会议2024 年2 月 民航局民用微轻小型无人驾驶航空器运行识 别最低 性能要求（试行）2024 年3 月 工信部等四部门 通用航空装备创新应用实施方案 z20ykeIthLe7SYFiCLLJ98iCYydMK33bsDsO0TSEcfYHc8QOT4rGjLxxeqwZM0Ea 1.2 低空经济发展离不开通信、感知网络，通感一体化是5.5G 和6G的演进特征 低 空 空 域 通 常 是 指 距 地 平 面 垂 直 距 离 在1000m 以 内 的 空 域，根 据 不 同 地 区 特 点 和 实 际 需 要 可 延 伸 至3000m 以 内 的 空 域，以 垂 直 起 降 型飞 机 和 无 人 驾 驶 航 空 器 为 载 体 进 行 低 空 作 业。针对 低 空 通 信，由 于 低 空 飞 行 器 智 能 化 水 平 的 提 高，需 要 更 高 带 宽 对 更 广 泛 的 飞 行 数 据提 供 支 持；针 对 低 空 感 知，需 要 利 用 通 信 基 站 或 卫 星 等 设 施 来 提 高 感 知 定 位 的 精 度。通 感 一 体 化 技 术 是 将 通 信 与 感 知 功 能 融 合 的 创 新 方 案，通 过 集 成 通 信 基 站、卫 星 通 信 和 定 位、无 人 机 等 关 键 基 础 设 施，形 成 一 个 协 同的 网 络 系 统，提 供 无 缝 的 通 信 和 高 精 度 感 知 服 务，支 持 低 空 经 济 领 域 的 各 种 应 用。关 键 是 能 够 主 要 依 靠 一 张 网 解 决 通 信 感 知 问 题。5.5G 和6G 演 进 的 核 心 特 征 之 一 就 是 通 感 一 体 化。传 统 的 通 信 基 站 可 以 提 供 高 速 率、高 可 靠 的 通 信 手 段，感 知 能 力 尚 不 足，无 法 完 全 对低 空 经 济 活 动 进 行 支 撑，而5.5G 基 站 通 过 频 率 提 升、天 线 和 射 频 通 道 数 量 增 加 等 方式，提 升 通 信 性 能 的 同 时 增 强感知 能力。除 此 之 外，基 于 通 信 感 知 信 息 的 专 网 通 信 设 备 和 指 挥 调 度 系 统，也 将 在 低 空 基 础 设 施 中 发 挥 重 要 作 用。图表3：低空经 济场景 中的通 感一体 化网络 架构示 意图 图表4：中兴 通讯 通感一 体化方 案资 料来源：中兴 通讯，中信 建 投无人机与地面基站的通信感知无人机与卫星的通信感知无人机之间的通信感知 1.3 卫星通信和卫星导航是重要的补充手段 卫 星 是 通 感 一 体 化 网 络 的 重 要 补 充 手 段，扩 展 了 网 络 的 覆 盖 范 围，增 强 了 网 络 的 灵 活 性 和 响 应 速 度。卫 星 通 信 是 一 种 利 用 人 造 地 球 卫 星 作 为 中 继 站 来 转 发 无 线 电 波 而 进 行 的 两 个 或 多 个 地 球 站 之 间 的 通 信，是 支 撑 信 息 经 济 的 重 要 基 础设施。地 面 基 站 大 多 数 用 光 纤 来 连 接，偏 远 地 区 的 基 站 由 于 地 理、网 络 条 件 原 因 无 法 实 现，或 者 投 资 性 价 比 低。当 前 我 国 已 经 具 备“天通”、“中星”等 高 轨 卫 星 通 信 系 统，低 轨 卫 星 星 座 建 设 工 作 也 已 经 开 启。北斗 卫 星 导 航 系 统 具 备 高 精 度 导 航、实 时 定 位、精 确 授 时 等 能 力，在 地 基 增 强 系 统 的 服 务 下 可 提 供 亚 米 级、厘 米 级 的 位 置 信 息。2020 年7 月31 日，北 斗 三 号 全 球 卫 星 导 航 系 统 正 式 开 通，北 斗 系 统 进 入 全 球 服 务 新 阶 段。截至2022年底，国 产 北 斗 兼 容 型 芯 片 及 模块 销 量 已 累 计 超 过3亿片，包 括 智 能 手 机 在 内 的 具 有 北 斗 定 位 功 能 的 终 端 产 品 社 会 总 保 有 量 超 过12.88亿台（套）。图表5：无人机 使用卫 星通信 图表6：北 斗卫星 定位系 统在无 人机集 群中的 应用资料来源：无人 机网络 与通信,cspplaza，中 信 建投 1.4 物联网模组：低空经济发展将带来新增需求拉动 在 低 空 经 济 场 景 中，端 侧 联 网 设 备 是 实 现 通 信 功 能 的 重 要 环 节。5G、5.5G 技 术 基 于 其 更 强 大 的 通 信 能 力 和 后 续 进 一 步 具 备 的 通 感 一 体 等 能 力，有 望 在 低 空 经 济 通 信 环 节 充 当 重 要 角 色，对 应 将 打 开 蜂窝 物 联 网 模 组 新 的 需 求 空 间，而 通 过 结 合 边 缘 计 算 能 力、AI 技 术 等，蜂 窝 模 组 将 进 一 步 提 升 附 加 价 值。以 无 人 机 场 景 为 例，内置5G 模组 的 无 人 机 结 合GNSS 定 位 技 术，可 提 前 进 行 飞 行 路 线 规 划，实 现 广 覆 盖、低 成 本 的 视 频 数 据 和 遥 感 数 据 的 采集。图表7：网联 无人机 体系 图表8：广和通5G 模组应 用于无 人 机场景资 料来源：通信 产业报，广和 通公众 号，中 信建投 三、以 民航为例：公网+专网+卫 星，指挥调度不可或缺一、通感一体化是低空经济的重要基础设施四、建议关注目录五、风险提示二、通感一体化的实现路径与发展现状 2.1 通感一体化可以用一张网络实现通信和感知功能 通 感 一 体 网 络（Integrated Sensing and Communication,ISAC）是 指 用 同 一 张 网 络 实 现 通 信 和 感 知 功 能，整 个 通信 网 络 可 以 作 为 一 个 巨 大 的 传 感 器，通 过 从 无 线 信 号 中获 取 距 离、速度、角 度 信 息，可 以 提 供 高 精 度 定 位、手势捕捉、动 作 识 别、无 源 对 象 的 检 测 和 追 踪、成 像 及 环境 重 构 等 广 泛 的 新 服 务。另 一 方 面，感 知 所 提 供 的 高 精度定位、成 像 和 环 境 重 构 能 力 可 以 帮 助 提 升 通 信 性 能，例 如 波 束 赋 形 更 准 确、波 束 失 败 恢 复 更 迅 速、终 端 信 道状 态 信 息（Channel State Information，CSI）追 踪 的 开销更低，实现“感 知 辅 助 通 信”。政 策 高 度 重 视 低 空 经 济，无人机、eVTOL 在 低 空 经 济 中扮 演 重 要 角 色，利 用 网 络 协 作 通 感 一 体 化 系 统 可 以 对 无人机、eVTOL 的 飞 行 路 径 进 行 监 控、管制、调度，助力低 空 经 济 的 规 模 发 展。图表9：空天 地一体 化协同感 知资 料来源：中国 通信学 会，中 信建投 2.2 通感一体网络应用场景图表10：通感一 体 网络应用 场景资 料来源：中国 移动，中信 建 投应用场景 具体案例局部空间智能家居通过采集 室内物 品 或人类活 动影响 下 的空口信 号，提 取 其中的有 用感知 信 息，如多 普勒特 征、幅度、相位变 化 等，配合 AI 算法 识别 人 类行 为。例如 支 持 病房 内病 患的 呼 吸 监测、驾 驶员 闭 眼 报警、老 人跌 倒 监 控等 超高 精度、全 时段 监控的 应用。智能工厂通感一体 网络将 提 供一个统 一的平 台 来调度厂 区内的 机 器人、车 辆、货 物 等单位，通过可 管 理的方式 采集所 有 单位数据，做出 全局最 优 决策，提 升系统 运 行的可操 作性和 灵 活性。智慧办公通感一体 化空口 技 术的赋能，可以 实 现场景内 人、设 备、环境状 态的实 时 捕捉，提 升办公 体 验，降低 办公成 本。感知功能实体 可以捕 捉 办公室内 办公者 的 数量、位 置和环 境 指标，利 用通信 能 力实现灯 光、空 调 及各类办 公设备 供 电的统一调度，实现能 耗 的智能管 控。智慧医疗通感一体 化空口 设 备适宜工 作在高 频 段。通过 通信感 知 监测多项 人体指 标，呼吸心 率等常 规 项、组织 成分分 析、光谱检查等都 可无接 触 式完成。开放空间智慧交通通过多车 环境感 知 数据共享，道路 上 的驾驶员 可以获 得 其当前位 置以及 自 身视野之 外的空 间 信息，并 在此基 础 上执行导航 和路 径规 划。通感 一体 化路 侧 单 元（Road Side Unit,RSU）具 备了 部 署位 置优 势和 设 施 智能 算力 优势，可 快速获取多车 的行驶 状 态并下发 控制信 息，车辆编 队借助 具 备通感一 体化能 力 的RSU，可以 为车辆 编队的自 动驾驶 控 制提供更可靠 的服务 保 障。无人机网 络相比对环 境光线 条 件敏感的 视觉传 感 器，无线 感知更 稳 定可靠，可全天 候 服务，并 帮助无 人 机集群的 编队飞 行 和碰撞规避。通 感一体 化 设备可极 大地精 简 硬件和节 约计算 资 源，最小 化无人 机 的载荷，增加其 机 动性、灵 活性，降 低功耗。空天地一 体化网 络通感一体 化网络 将 提供广域 快速感 知、精准定 位的能 力。感知范 围方面，地面蜂窝 网的小 范 围感知与 卫星的 大 范围感知相互补 充，实 现 感知范围 的灵活 调 整；移动 性方面，高铁等高 速移动 场 景，可借 助卫星 高 达几十到 几百公 里 的覆盖范围进行 精准定 位，中低速 移动场 景 可将感知 任务卸 载 到地面蜂 窝网，缓 解卫星压 力的同 时 降低网络 功耗。2.3.1 通感一体关键技术-关联信道模型、通感一体波形设计 通信 与 感知 相关 联的 信道 模型：传统通信信 道模型与感知信道 模型互相独立，不 能反 应通 信单 径传 播与 感知 反射 两径 传播 在传 播时 延、距 离与幅度相位衰落等 影响 通感 性 能 的关 键参 数方 面 的 关联。因此，通 感 一体化性 能分析 与 物理层设 计需要 新 型的通感 一体化 关 联信道模 型。通感一体化波形设计：通感联合的一体化波形设计可以提供额外的灵活性和自由度，提高感知与通信的整体性能。例如，在总发射功率和峰均功率 比（PAPR）的 约 束 下 最 小 化 下 行 多 用 户 干 扰（MUI），加 入 折 中 参 数 来 调 整 感 知 与 通 信 系 统 之 间 优 先 级。此外，正 交 时 频 空（Orthogonal Time FrequencySpace,OTFS）调制等非传 统波形 的通感 一体化 波形设 计也受 到关注。通感 一 体化 波束 赋形 技术：感知功能需要产 生波束扫描效果，以实现更大范围的 目标检测；通信功 能则通常需要产生 精确对准通信接收方 的波束，保障可靠 稳 定的大 容量通 信。massive MIMO 天 线 阵列 可以产 生大量 的正交 波束集，可以 通过对 波束方 向的调 控实现 在相同 或不同 方向上 通信和 感知双 重功能。图表11：通 感一体 化关联 信道模 型 图表12：通感 一体化 智能波 束赋形 示意图资 料来源：中国 通信学 会，中 信建投 2.3.2 通感一体关键技术-空分多址接入、干扰管控 通 感 联 动 的 多 址 接 入 技 术：数 据 链 路 层 的 多 址 接 入 技 术 是 指 多 个 用 户 接 入 一 个 公 共 的 传 输 媒 介 进 行 相 互 通 信 时，需 要 赋 予 每 个 用 户 的信 号 不 同 的 特 征，以 区 分 不 同 的 用 户。随着 mMIMO 技 术 的 发 展，移 动 网 络 具 备 基 于 波 束 方 向 的 多 用 户 传 输 能 力。进而提出了基于空分 多 址 的SDMA 技术，可 利 用 正 交 的 空 间 波 束 集 为 多 个 不 同 方 向 的 用 户 发 送 信 息。发 射 端 通 过 接 收 感 知 回 波 信 号 实 现 对 接 收 端 位 置 的探 测 与 追 踪，提 升 通 信 节 点 的 空 分 多 址 接 入 效 率。通 感 一 体 化 抗 干 扰 信 号 处 理 技 术：通 感 一 体 化 系 统 需 搭 载 一 副 持 续 接 收 感 知 回 波 信 号 的 阵 列 天 线 以 及 另 一 副 随 上 下 行 通 信 需 求 切 换 收发 状 态 的 阵 列 天 线，双 天 线 之 间 存 在 干 扰，可 以 采 用 物 理 隔 离、数 字 自 干 扰 消 除 等 方 式 解 决。图表13：时 分、频 分、正 交频分 与码分 多址结 构示意 图 图表14：新 型通感 一体化 信号处 理方法资 料来源：中国 通信学 会，中 信建投 2.4 如何实现通感一体？实现 通 感一 体，移动网、核心网均需要改造。在接入网方面，基站和终端需要集 成感知收发和处理 模块，可以是独立 的硬件模块，也可以 复用通信模块。核心 网方 面，需 要 引入感知 单元，负 责感知相 关的控 制 平面和数 据平面。构建 通感 融合 的 移 动网 络存 在两 种 技 术路 线：技术路线一：在现 网架构引入感知能 力，核心网需引入 定位、测绘、检测 识别等功能的感知 单元；接入网需要 增加基站的通道数 与天线阵子数，以提升感知能力；终端需要升级为通 感终端（增加智能 通信模组）。原有 网元间接口尽量复 用现有接口，涉及 感知 能力 的进 行相 应升 级，使其能够支持感 知相关 控 制信令和 数据传 输，这样可 以实现 感 知能力的 快速引 入 和部署，预计前 期 运营商在 试验网 建 设阶段采 用此方 式。技 术 路 线 二：从网络架构、网元功能、交 互 协 议 等 方 面 进 行 重 新 设 计，构 建 通 感 一 体 化 新 型 无 线 网 络 架 构，包括构建物理-数 字 空 间 耦 合 的 新 型标识模型。相比 第 一种技术 路线，该 技术路线 将感知 功 能和通信 功能一 体 化设计，实现各 网 元间感知 能力的 协 同配合。图表15：通 感融合 的移动 网络 图表16：宏基站 和微基 站协同 感知 图表17：面向 大连接 的物联 网感知资 料来源：中国 通信学 会，中 信建投 2.5 通感一体工作模式可以分为独立感知与网络协作，需平衡通信与感知信道资源分配 通 感 一 体 化 的 工 作 模 式 可 分 为 独 立 感 知 与 网 络 协 作 感 知 两 种，独 立 感 知 是 指 由 单 个 基 站 进 行 感 知，即 单 个 基 站 发 送 感 知 信 号 到 达 目 标，进 而 接 收 和 处 理 目 标 反 射 后 的 感 知 回 波 信 号，执 行 感 知 测 量 和 估 计。协 作 感 知 是 指 使 用 移 动 通 信 网 络 中 大 规 模 部 署 的 节 点 进 行 协 作与 交 互，一 个 发 射 节 点 复 用 通 信 参 考 信 号 作 为 感 知 信 号 并 将 其 发 射 至 覆 盖 区 域 内 时，目 标 会 将 感 知 信 号 反 射 到 多 个 方 向。此时，附近多 个 接 收 节 点 可 以 在 不 同 位 置 上 接 收 同 一 目 标 的 反 射 信 号，在 对 各 个 接 收 信 号 进 行 数 据 融 合 处 理 后，可 以 实 现 类 似 于 通 信 中 空 间 分 集的 接 收 处 理 增 益，提 升 感 知 精 度。通 信 与 感 知 两 者 实 现 目 标、评 价 准 则、性 能 边 界 均 不 相 同。依 托 一 张 网 实 现 通 信 与 感 知 融 合 是 运 营 商 希 望 实 现 的 目 标，因 此 平 衡 网 络效率、通 感 能 力、网 络 质 量 之 间 的 三 角 冲 突 很 重 要。图表18：独 立感知 与网络 协作感 知 图表19：通感 能力、网络效 率、网 络质量 之间的 平衡资 料来源：中国 移动，中信建 投 2.6 通感一体网络会部署在什么频段上？无 线 通 信 系 统 能 力 与 感 知 性 能 均 受 限 于 不 同 频 段 的 频 谱资 源 特 性 与 无 线 电 波 传 播 特 性 的 差 异。不 同 频 段 的 衰 落特 性 将 影 响 通 信 系 统 的 覆 盖 范 围、信 号 接 收 质 量 等；频谱 带 宽，将 影 响 通 信 信 道 容 量、速率，影 响 感 知 系 统 的角 度 分 辨 能 力 及 感 知 精 度 等。物 理 层 的 信 号 波 形、天线设计、波 束 赋 形 均 需 要 适 配 不 同 频 段 的 频 谱 特 性。一般而言，频 率 越 高 具 有 更 高 的 带 宽 及 感 知 精 度，但 信 号 衰减 越 严 重，覆 盖 范 围 越 小。虽 然 当 前5G/5G-A 的 频 谱 主 要为Sub-6GHz 频段，但后续6G 或 许 将 拓 展 至 毫 米 波、太赫兹，将 为 通 感 一 体 化 技 术 的 应 用 带 来 更 大 可 能 性。由 于 当 前 工 信 部 尚 未 发 放 新 频 段，预 计 中 国 移 动 通 感 一体 试 验 站 以4.9GHz为主，中国电信、中 国 联 通 以3.5GHz为主。随 着 低 空 经 济 政 策 支 持 力 度 加 大，不 排 除 工 信 部向 三 大 运 营 商 发 放 新 频 段 用 作 通 感 一 体 探 索。图表20：不同频 率 间的通信 感知特 性资 料来源：中国 移动，中信 建 投频率 特性Sub-6GHz可以利用蓝牙、WiFi 等局域无线通信信号的收发，进行信道参数估计，得到环境中物体的角度、距离、多普勒频移等感知信息，实现目标探测、定位等功能。进一步，将这些感知信息作为环境物体的特征，可以利用深度学习等人工智能方法对环境物体进行目标识别。例如，在医疗健康、智能家居等领域，可以用于人体手势识别、姿态检测、身份认证等应用。毫米波毫米波频段的显著特点是带宽大、波长短，因而具备更高的通信速率、距离分辨率及感知精度，且易于形成窄波束，方向分辨能力更优。但另一方面，毫米波信号衰减严重，多径信号极弱，以视距传输为主导。在复杂环境中的应用中，需要使用更复杂的物理层技术来补偿毫米波传输损耗。太赫兹太赫兹频段介于 0.1 THz10 THz，相较于毫米波频段，其带宽更宽、波长也更短，因而太赫兹设备可以在极狭小的物理空间内集成超大规模天线阵列，产生超高增益的高方向性极窄波束用于补偿路径损耗。在通信领域，太赫兹信号带来的超高数据速率及极低传输时延。在感知领域，由于太赫兹信号极强的衰落及窄波束特性，其应用集中于局域感知场景，比如近距离超高精度定位和无线成像。可见光可见光频段介于 380-790 THz，频谱资源极其丰富，理论上可以达到极高通信速率和感知精度。而且，由于可见光频段波长极短，更有利于系统小型化。目前可见光定位领域已进行了广泛的研究，但用于通感一体化系统应用还需要更加深入的技术探索。2.7 5G-A：通信和感知融合的初步阶段 2022年以来，运营商以建设低频段、小通道数基站为主，无 法 很 好 的 满 足通 感 一 体 网 络 对 于网 络 容 量、感 知 精度 的 要 求。当 前 华为 等 设 备 商 积 极 推进5G-A商用，通感融合的探索也就此展开。5G-A 阶 段 的 通 感 融 合 的 初 步 探 索，本阶段不考虑改变原有的网络架构和通信波形，更多的考虑使用现有频率和设备架构进 行通感 融 合业务。当前实 现 路径：一是 基于 多载波 或 者差异化 帧结构：通过升级 现有通 信 设备的通 道数及 天 线阵子数，用不 同 的载 波进 行通 信 和 感知 处理，提升 感 知可 行性。二是 基于空 间隔离 的 5G 通 感融合设备：通过 分割通 信和感 知的接 收和发 送模块，从空 间隔离 度上减 少通信 对感知 的影响，实现 全双 工 有效 替 代。图表21：5G-A 广域场景部署 的通感 融 合架构 图表22：5G-A 局部场景部 署的通感 融合架 构 图表23：5G 通感融合 性 能指标资 料来源：中国 联通，中信 建 投 2.8 太赫兹：通感融合下一阶段，或提供毫米级高清成像 太 赫 兹 位 于 毫 米 波 和 红 外 频 率 之 间，具 有 毫 米 级 甚 至 亚 毫 米 级 波 长，与 其 他 低 频 无 线 电 波 一 样，太 赫 兹 可 以 穿 透 某 些 障 碍 物，在 多 种天 气 和 亮 度 条 件 下 实 现 高 精 度 传 感。太 赫 兹 可 实 现 大 于5 GHz 的 移 动 频 段 分 配，这 将 提 供 更 精 确 的 距 离 分 辨 率。在 短 距 离 通 信 中，太赫 兹 级 超 大 带 宽 还 将 实 现Tbps 级数据传输速率，除 了 可 以 提 供 高 通 信 吞 吐 率，还 可 以 提 供 高 感 知 分 辨 率（20mm以下精度），因 此 太赫 兹 通 感 一 体 化 研 究 极 具 吸 引 力。图表24：感 知能 力 KPI 图表25：不 同频段 最大连 续带宽 和相应 的距离 分辨率 图表26：太赫 兹在感 知通信 中的应 用资料来源：Ethernet Alliance，中信建投 2.9 通感一体网络已在4.9GHz、26GHz 完成测试验证 当 前 产 业 界 网 络 协 作 通 感 一 体 采 用 4.9GHz、26GHz 频段已完成交通、无 人 机 等 场 景 的 测 试 验 证。实 测 结 果 显 示：低频（4.9GHz）网 络 协 作 通 感 一 体 网 络 在 无 人 机 场 景 下 最 远 感 知 距 离 达 到2000m，感 知 距 离 精 度 达 到 米 级，可 满 足 低 空 无 人 机 监 管 业务 需 求。在 交 通 场 景 下 真 实 道 路 环 境 最 远 感 知 距 离 达 到1000m，感 知 距 离 精 度 达 到 亚 米 级，感 知 角 度 精 度 达 到1 度，感 知 速 度 精 度 达到0.2km/h，可满足高速公路稀疏场 景 车流 量监 管 等业 务 需求。提 供 无 人 化、浸 入 式 和 数 字 孪 生 等 感 知-通信-计 算 高 度 耦 合 业 务。高频（26GHz）协 作 通 感 一 体 网 络 在 无 人 机 场 景 下 可 达 到1000m 的 最 远 探 测 距 离，感 知 距 离 精 度 达 到 亚 米 级，可 应 用 于 远 距 离 无 人 机入 侵 检 测、低 空 安 全 管 理 等 场 景。交 通 场 景 下 可 实 现 感 知 范 围1000m，亚 米 级 距 离 精 度，0.1km/h 速 度 精 度，可 应 用 于 交 通 安 全 管 理、辅 助 自 动 驾 驶 等 场 景。图表27：低 频网络 协作通 感原型 样机无 人机、交通探 测场景 图表28：高频网 络协作 通感原 型样机 交通探 测场景资 料来源：中国 移动，中信 建 投 三、以 民航为例：公网+专网+卫 星，指挥调度不可或缺一、通感一体化是低空经济的重要基础设施四、建议关注目录五、风险提示二、通感一体化的实现路径与发展现状 3.1 通信、导航、监视系统是空管系统重要组成 民航 空 中 交 通 管 理 系 统 的 核 心 是 空 管 系统，高 效 的 空 管 系 统 也 同 样 将 是 低 空 经 济 发 展 的 保 障。参 考 莱 斯 信 息 招 股 说 明 书，空 管 系 统 完 整 的 描 述 是 通 信、导航、监 视 与 空 中 交 通 管 理 系 统，简称 CNS/ATM 系统，包 括 空 中 交 通 管 理系统、通 信 系 统、导 航 系 统、监 视 系 统 等。通信、导航、监 视 系 统 是 空 管 系 统 重 要 组 成，是 低 空 经 济 发 展 的 重 要 保 障。图表29：通信、导 航、监视 系统是 空 管系统重 要 组成资 料来源：莱斯 信息招 股说明 书，中 信建投 3.2 通信系统：专 网+卫星+公网多重部署结合实现更好覆盖 通 信 是 低 空 经 济 中 非 常 重 要 的 环 节，包 括 安 全 通 信 和 宽 带 通 信 需 求 等 方 面。参 考 民 航 领 域，通 信 技 术 在 民 航 领 域 主 要 有 以 下 四 类 典 型 应 用 场 景：一 是 机 场 空 侧 场 面 区 域 面 向 航 空 器、车 辆 的 移 动 通 信；二 是 机 场陆 侧 航 站 楼 区 域 面 向 旅 客 的 移 动 通 信 应 用；三 是 航 路 飞 行 阶 段 航 空 器 与 地 面 进 行 数 据 通 信 的 空 地 数 据 链 路；四 是 航 路 飞 行 阶 段 面 向 航空 器 后 舱 的 空 中 互 联 网 应 用 及 面 向 航 空 器 前 舱 的 辅 助 管 理 应 用。目 前 民 航 系 统 来 看，多 以 安 全 通 信 专 网 方 式 部 署，搭 配 卫 星 通 信，以 及 宽 带 互 联 网 场 景 引 入 公 网 方 式，进 一 步 发 挥 各 种 通 信 方 式 的 特征 实 现 更 好 的 覆 盖。图表30：民航领 域 通信 相关 应用场景资 料来源：中国 民航局，国 产卫星 通信在 民航领 域应用 的前景 与思考，中 信建 投 3.3 通信系统：VHF 甚高频通信系统 VHF 甚 高 频 通 信 系 统：主 要 应 用 包 括 话 音 通 信 和 数 据 链 通 信。地 空 语 音 通 信 中，VHF 本 地 台 用 于 机 场、进近（终端）管 制 区 的 通 信 和管理，远 端 遥 控 台 用 于 区 域 管 制。地 空 数 据 链 通 信 则 用 于 机 场 内 替 代 话 音 通 信 以 及 航 务 管 理 通 信，数 字 放 行 系 统 是 替 代 话 音 通 信 的 典型 应 用，增 加 了 报 文 服 务 信 息、管 制 员 与 飞 行 员 自 由 信 息 等；航 务 管 理 通 信 用 于 航 空 器 向 航 空 公 司 下 传 发 动 机 状 态、当 前 位 置 等。参 考 中 国 民 用 航 空 华 北 地 区 空 中 交 通 管 理 局 天 津 分 局 信 息，天 津 分 局 主 用 甚 高 频 通 信 系 统 位 于 东 区 航 管 楼，采用16 信 道 设 计，其中发射 天 线 位 于 航 管 楼 顶，接 收 天 线 位 于 塔 台 顶，为4 根 共 用 天 线，HF 收 发 信 机 为OTED100型电台，工 作 频 率 为118.000-136.975MHz，频率间隔为25kHz。图表31：VHF 甚高 频语 音通 信 网络拓扑资 料来源：民 航甚高 频通信 系统的 可靠性 分析与 措施，中信 建投 3.4 通信系统：ATG 地空宽带通信系统 ATG（Air To Ground）地空通信系统，通过沿 航 线 部 署 地 面 专 用 基 站，利用CPE机载通信设备和ATG基站，实现飞机与地面双向 通信。我国 民 航 地 空 宽 带 通信 目 前 建 网 方 案 是 用 民 航 频 率 建 设 服 务 于 前 舱 的 民 航 专 网，用 公 众 通 信 频 率 建 设 服 务 于 后 舱 的 公 众 通 信 网。2021 年5 月，中 国 电 信 表 示，投 入 电 信 频 率100MHz资源，融合航空移动频率10MHz，采 用 混 合 组 网 方 式，结 合 天 翼 云 资 源 为 中 国 民 航定制5G-ATG 空 地 云 专 网。2023 年5 月，工 信 部 依 申 请 批 复 中 国 移 动 使 用 其4.9GHz部分5G 频 率 资 源 在 国 内 有 关 省 份 开 展5G 地 空 通 信（5G-ATG）技术试验。图表32：ATG 技术 原理示 意图 图表33：ATG 方 案与Ku/Ka 方案对比 方式资料来源：中国民 航科学 技术 研 究院，ATG 地空 通信业 务分析 与策略 研究，中信 建投 3.5 通信系统：高轨通信卫星已经实现应用，未来低轨卫星宽带通信有望加速推进 卫 星 通 信 具 有 通 信 距 离 远、覆 盖 面 积 大、频 带 宽、传 输 容 量 大 等 优 点，在 现 有 民 航 应 用 中 同 样 发 挥 着 重 要 的 作 用。在 安 全 通 信 领 域，卫 星 通 信 主 要 依 托 第 四 代 海 事 卫 星、铱星、天 通 一 号 卫 星 等 星 座 等。在 宽 带 通 信 领 域，卫 星 通 信 主 要 依 托 第 五 代 海事卫星GX、ViaSat、OneWeb、亚太6D、中星16 号、中星26号等。国 产 通 信 卫 星 在 加 速 应 用 中。当 前 高 轨 通 信 卫 星 已 经 在 民 航 运 输 领 域 实 现 推 广 应 用，随 着 国 内 低 轨 卫 星 星 座 加 速 建 设，未 来 宽 带 卫星通 信 系 统 将 为 飞 机 提 供 大 容 量、高 速 的 宽 带 数 据 通 信。图表34：应用于 驾 驶舱安全 通信的 星 座系统参 数 对比 图表35：应用 于客舱宽 带通信 的 星座系统 参数对 比资 料来
展开阅读全文