爱立信6G感知端到端架构 - 5G定位架构的演进?

溯溪而上

登山者1979 6G标准与技术探索

近期，爱立信在官网发布了关于6G感知的用例和架构技术综述，其端到端的架构设计与3GPP已经标准化的定位架构和流程（如UL-TDoA），在整体框架上保持一致。只不过，从原来的“手机定位”升级成为“感知”。

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一、 5G定位架构简要回顾

• UE：定位目标。
  

• LMF：作为定位管理功能，与RAN和核心网组件交互，协调测量资源(比如SRS)和计算位置。
  

• NG-RAN：包含gNB/TRPs，负责信号测量。
  

• AMF：核心网功能，处理控制面消息。对于定位来说，主要是RAN和CN之间消息转发。
  

主要流程(以UL-TDoA为例)：

• （可选）LMF 获取 TRP（发送/接收点）信息，用于 UL-TDOA 定位。
• LMF 可通过 LPP 能力传输过程，向目标设备请求其定位能力。
• LMF 向 gNB 发送 NRPPa POSITIONING INFORMATION REQUEST 消息，请求目标设备的 UL-SRS 配置信息。gNB 配置目标设备的 UL-SRS 资源集（通过 RRC 信令），并确定可用资源。
• gNB 通过 NRPPa POSITIONING INFORMATION RESPONSE消息将 UL-SRS 配置信息返回给 LMF。
• 若使用半持续或非周期性 SRS，LMF 向gNB 发送 NRPPa Positioning Activation Request激活 UE 的 SRS 发送，gNB 触发 UE 开始传输，随后返回激活响应。
• LMF 向一组选定的 gNB（包括多个测量点/TRPs）发送 NRPPa MEASUREMENT REQUEST，下发 UL-SRS 配置以启用上行测量。
• gNB 对目标设备发送的 UL-SRS 信号进行上行测量（如到达时间等）。gNB 通过 NRPPa Measurement Response消息将测量结果上报给 LMF。
• 定位完成后，LMF 向 gNB 发送 NRPPa POSITIONING DEACTIVATION消息，结束定位流程并释放相关资源。
  
  

整个过程依赖一个关键协议NRPPa：在LMF和gNB之间, 并通过通过AMF中转，传递配置、请求和测量数据。

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二、爱立信6G ISAC架构 - 熟悉的"配方"

该ISAC架构也是分为RAN侧和核心侧两部分:

网络能力开放模块 (Service Exposure):

• 部署在核心网侧;  通信服务提供商（CSP）可根据应用需求，通过多种方式向用户(Sensing client)提供感知服务（特定区域）。例如，提供单次感知结果、或者基于事件触发的感知结果，或者持续的感知结果流。
  

• 能力开放功能包括：接收用户(Sensing client)的请求、对请求进行身份认证与授权、应用相关策略（隐私政策等），以及将包含请求感知区域的消息发送至感知工作流功能以执行感知操作。最后还负责将感知结果交付给用户(Sensing client)。
  

感知工作流模块 (Sensing Workflow):

• 部署在核心网侧;
  

• 处理与外部感知请求，建立工作流启动一项或者多项感知测量(每项测量是请求感知区域的一个子集)
  

• 控制测量： 选择具备感知能力的基站，并向这些基站发送执行感知测量的请求。基站随后会配置相应的感知测量参数，包括测量的频率、时间、波束选择，以及对未执行感知测量的相邻基站进行可选的信号静默配置
  

感知处理模块 (Sensing Processing):

• 可部署在RAN和核心网侧；
  

• 基站生成的感知测量数据会通过RAN和核心网中的感知处理模块(sensing processing)进行分步骤处理: 从原始IQ采样数据，到雷达立方体（radar cubes）生成、物体检测与定位，再到应用潜在的隐私保护处理等。
  

• RAN侧同时执行感知测量和部分处理步骤可以优化无线和计算资源利用率。
  

• RAN侧的基站还可收集相邻基站的感知测量数据，在进一步传输至核心网之前进行数据融合处理。
  

• 核心网侧的感知处理模块可以接收来自多个感知基站的感知测量数据，并处理成与感知客户端请求匹配的形式。
  

感知测量 (Sensing Measurement)：基站执行感知测量

可见这种设计与5G定位如出一辙，只是将“定位”替换为“感知”。

不同层次的比较如下表所示:

[td]

对比维度	5G （UL-TDoA 定位为例）	爱立信 6G Sensing
测量目标	UE（主动发射 SRS）	物体 / 人体（被动反射信号）
测量执行	多个 gNB/TRP	多个 gNB/TRP
核心协议	5G 依赖 NRPPa 协议	未明确协议细节，但是应该是类似控制面信令机制 （请求 - 响应模式与 5G 定位流程高度类似。）
测量控制和处理单元	LMF（Location Management Function）负责控制、测量协调和结果计算。	将控制和计算处理 decoupling: Sensing Workflow + Sensing Prcoessing
数据流向	RAN → LMF (通过 AMF 转发)	RAN → RAN 侧 Sensing Prcoessing → CN 测 Sensing Prcoessing (6G RAN-CN 消息转发机制未定，应该不再需要 AMF 转发)
网络能力暴漏	5G 通过 LMF 的 API 暴露定位服务	通过增强的 Service Exposure 框架提供感知服务

NOTE: 和5G postioning一样，6G ISAC也支持Assisting UE。

那么5G postioning procedure，完全可以"借"给6G ISAC，比如：

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三、 总结

这种架构上的相似性表明，6G 的未来网络架构很可能是对 5G 架构的演进与扩展。特别是在ISAC感知功能的架构和协议设计方面（不包括物理层），既然5G 定位架构已成功验证了端到端工作流的可行性，那么6G 感知系统完全可以"借用"其成熟的协议机制和服务暴露方式。但是，6G 感知需要支持更高的感知数据吞吐量、更低的时延以及更强的计算能力，以满足各种感知应用场景的需求。