核心网低空能力体系赋能低空经济安全健康发展

核心网低空能力体系

        低空经济的安全健康发展离不开通信网络的支持。为保障低空空域的安全与高效运行，服务于低空安防和低空飞行等各种低空应用，核心网以5G-A通感智算安融合网络为基础底座，系统构建“通、感、智、算、控、导、安”七大低空能力体系，对外提供非法入侵检测、合法飞行服务、安全飞行保障三大基础服务能力。

• 通：满足低空飞行业务上行大带宽的要求，提供低时延、高可靠的通信保障，实现无人机与飞控平台之间以及无人机与无人机之间的高效可靠互联，确保C2（Control and Command）指令的可靠执行和飞行安全。
  
  
• 感：低空高精度感知，融合雷达、光电、基站感知、ADS-B、Remote ID等多种感知技术，对低空目标进行识别、跟踪和路径监测；支持非法入侵检测，管控空域安全，保障低空飞行活动安全有序。
  
  
• 智：通过网络AI能力增强，支持低空数据的实时处理、AI分析；为感知目标识别、低空业务分析、网络质差保障和网络优化等方面提供强大的智能化能力。
  
  
• 算：通过算网融合协同云边端算力，融合AI能力，实现视频分析、感知分析等功能，通过算力路由和边缘计算实现按需处理。
  
  
• 控：主要指无人机的可信接入、业务鉴权授权、电子围栏、通信管控等功能。
  
  
• 导：包括飞行器的精准导航、网络辅助路径规划、网络辅助避障等功能。
  
  
• 安：包括数据安全、通信安全、空域安全和飞行安全。

核心网低空能力规划

        为支持无人机管控和安全飞行服务，5G-A核心网将从网络功能、感知功能、数据分析功能、能力开放等几方面进行架构和能力演进。

• 新增无人机网络功能（uncrewed aerial system network function，UAS NF），基于5G-A网络实现无人机基本管理，用于支持合作无人机的管控和服务，包括无人机身份识别、认证和授权，位置监控，可靠C2通信等，为UTM（unified traffic management）在飞行任务规划、批准和安全飞行服务方面提供更多支持。
  
  
• 新增感知功能（sensing function，SF），用于非合作无人机的非法飞行和入侵检测、合作无人机飞行管控和服务、飞行航线保护等。SF包括控制面功能SF-C和用户面功能SF-U：SF-C支持感知业务的授权鉴权、实现感知控制，包括感知策略和计费等；SF-U实现感知数据的传输，包括感知数据处理、AI分析等，并将感知结果传递到第三方。SF作为核心网独立网元，与现有的5G核心网架构融合：SF-C采用SBI接口支持能力开放，包括管理和计费等能力，降低商用成本；SF-U可以连接云边端算力和AI能力，进行更加复杂、智能化且需要大算力的数据处理，提升感知目标的识别效率和准确性。
  
  
• 增强网络数据分析功能（network data analytics function，NWDAF）和用户面功能（user plane function，UPF），主要是增强NWDAF和UPF的智能化能力，UPF内置xDPI识别，通过码流特征识别无人机业务，支持在线更新特征库。推动合作无人机状态分析，在航路规划、飞行服务保障等方面做智能化、定制化功能增强，如提供低空大流量上下行业务和飞控C2链路的质差智能保障、无人机飞行轨迹智能分析、辅助无人机DAA（detect and avoid）等。
  
  
• 低空能力开放，构建低空数字中台，以5G-A网络为基础，汇聚网络的通信能力、感知能力以及行业第三方能力，支持能力统一对外开放，统一鉴权和计费，为低空监管平台、业务运营平台、飞行服务平台等提供支撑。通过低空能力开放发挥低空网络能力及生态聚合能力，赋能低空经济。
   

        当前，核心网的低空核心能力重点从通、感、控、导四个方面进行规划。通信能力方面，精准识别无人机业务，提供大上行、低时延、高可靠的通信保障。

• 基于业务特征细分保障：通过xDPI识别不同业务流特征，下发不同5QI保障；
  
  
• UPF智能识别：针对低空业务APP，对未知流量做补充识别；引入AI模型，进行离线训练+在线推理，拓展低空业务识别范围。
   

        感知能力方面，提供精准识别、轨迹跟踪、入侵检测等感知功能，实现对黑飞目标的检测与追踪，为网联目标提供差异化感知服务。

• 通感关联身份识别：SF支持关联上报网联无人机的通信标识，提供区域内飞行器身份信息，辅助USS识别黑飞；
  
  
• 多源融合感知：SF支持接收摄像头的视频数据、Remote ID、TDOA定位数据等，与5G-A通感智能化融合处理，提高目标识别准确度，减少感知盲区。
   

        管控能力方面，对网联无人机提供可信接入、业务鉴权、通信阻断等管控功能，满足合法飞行服务和安全保障。

• R17标准UAV认证授权：协议标准功能，要求终端携带UAV ID；
  
  
• 非签约UAV识别鉴权：支持通过UPF识别UAV报文特征，上报USS；
  
  
• 签约UAV接入鉴权增强：四码合一方案，通过UDM签约进行UAV接入鉴权。
   

        导航能力方面，提供网络质量画像，辅助飞行航线规划。

• 空域网络质量画像：汇集无线覆盖、网络拥塞数据并分析处理，可以对区域（或航线）网络质量进行画像，辅助飞行航线规划；
  
  
• 网络辅助DAA：基于网络画像，实时调整飞行路线，辅助避障。

核心网典型低空方案示例

        围绕核心网低空核心能力，中兴通讯与运营商合作，创新性提出多个低空解决方案并进行了外场试点，有些已写入企业标准。下面介绍网联无人机可信接入与管控，以及多源融合感知两个典型的方案。

网联无人机可信接入与管控

        对于网联无人机的会话建立，需要网络及USS（unmanned aircraft system service supplier）平台基于机、卡、端、人做“四码合一”绑定鉴权，保证接入网络的网联无人机飞行合法性。

        实施方案为，核心网UAS NF发起UUAA流程，将UAV ID、GPSI和IMEI带给USS平台，USS认证无人机的合法性，对其授权或拒绝授权（见图1）。

• 对于携带UAV ID的无人机终端，可采用3GPP协议标准的UUAA-SM流程，USS认证黑飞后可拒绝授权；
• 对于无法携带UAV ID的无人机终端，如果使用低空专网SIM卡，可通过UDM下发的签约信息获取UAV ID，继而执行UUAA-SM流程，携带UAV ID、GPSI、IMEI给USS；如果使用大网SIM卡，UPF可在终端接入后基于报文特征识别无人机，上报控制面触发UUAA-SM流程，携带GPSI、IMEI给USS。

多源融合感知

        低空空域安全管控需求强烈，通感一体化技术是业界公认的5G-A支持低空经济的重要技术。但单一的感知技术存在使用场景上的局限性，采用“通感一体+摄像头等”的多源融合感知解决方案（见图2），可优势互补，实现全天候、无盲区、高精度、低成本的全域连续感知，提升系统可靠性和空域安全性。

• SF-C根据特定的应用需求，决定采用融合感知策略，在创建感知任务时通知SF-U进行融合感知。
  
  
• 对于接入5GC的感知设备，SF-C可在激活感知任务时要求感知数据通过UPF传递给SF-U。
  
  
• 对于不接入5GC的感知设备，SF-C可通过SG/NEF向第三方云平台申请感知数据开放，携带SF-U的地址；第三方云平台在认证通过后将感知数据回传给SF-U。
  
  
• SF-U负责汇总来自RAN、UE上报的3GPP感知数据，以及来自非3GPP感知设备的感知数据，调用算力进行数据处理以及模态转换，结合人工智能技术进行多源感知数据融合，生成更精确的感知结果。

        通信网络是低空经济的数字底座，核心网在通信网络中起着核心作用。中兴通讯将不断完善核心网低空能力技术及方案，持续推进5G-A低空技术场景化验证，并将结合试验情况将商业应用转化作为重点攻关方向。