芯耀
885
本期是通感用例的最后一篇，有关健康监测的用例分析。可能很多人都会产生疑惑，佩戴一个手环来进行健康监测难道不是更直接吗？哪还需要什么5G网络，简直小题大做。
随着我国和其他很多国家逐渐步入老龄化社会，单靠一个手环来监测健康状况是远远不够的。例如某些老人不愿意为穿戴式传感器充电或更换电池，并且在摘下后还需要提醒他们重新佩戴。而且佩戴在身上的传感器常常让他们感到不舒服，尤其是在睡觉时或炎热的天气里。5G基站设备就可以提供一种非接触式的感知服务，同时也有通信服务，让老人居住的场所例如养老院，能利用空中无处不在的无线电波来进行实时监测以及定制化服务，例如跌倒、睡眠呼吸异常等。更加有利于护理人员和家人随时了解情况。
01、非侵入式睡眠监测服务用例
与可穿戴设备相比，5G系统的无线信号非常丰富，并且无处不在。无需任何可穿戴设备即可监测人类睡眠状况。因为人体的存在、运动甚至呼吸都会影响无线信号的传播，在接收端表现为波形强度的波动、相移等。
通常，当人们睡眠时，有规律的胸部起伏会在检测到多普勒效应时引起目标物体的额外振动 ，这在雷达中被定义为微多普勒效应。室内环境中人们的呼吸影响3GPP无线信号传播。通过观察微多普勒效应，可以计算出人们每分钟的呼吸频率。下图展示了通过Transmitter（可以是室内小型基站，也可以是5G CPE）和5G UE之间传播的无线信号将如何受到目标感知物体的影响。
基站（或 CPE）与用户的手机（5G 终端）协调执行感知测量过程。基站和5G终端可以充当发射器和接收器，反之亦然。接收器测量5G无线信号，例如，检测到的传输路径数量、微多普勒频移等，并将其收集为3GPP感知数据。3GPP感知数据在本地处理得到感知结果，例如呼吸频率提供给5G网络。5G网络处理3GPP感知数据得到感知结果，并将感知结果提供给睡眠监测应用服务器。
通过监测人们的呼吸，即呼吸频率和呼吸停止持续时间，应用服务器可以向用户提供是否正在经历睡眠呼吸暂停的指示，这也可以帮助诊断某些疾病的早期症状，方便用户调整生活方式，例如减肥或戒烟，以避免病情恶化。
呼吸频率是指每分钟呼吸的次数。成年人静息状态下的正常呼吸频率为每分钟12至20次。静息状态下，呼吸频率低于每分钟12次或高于每分钟25次均被视为异常。
呼吸停止时长是指睡眠呼吸暂停患者停止呼吸的时间，可以是10秒到2分钟甚至更长时间。我们以呼吸停止时长=10秒为例，作为向应用服务器上报事件的触发条件。当用户触发该感知服务时，感知系统会监测到该特殊事件并上报给应用服务器。
5G系统应能够提供具有以下KPI的无线感知服务：
场景：室内睡眠监测置信度：95%人体运动速度精度：0.033Hz（对应2次/分钟）；定位估计精度：不适用速度估计精度：不适用距离感知分辨率：不适用?速度感知分辨率：不适用最大感知服务延迟：60s刷新率：60s漏检率：≤5%误报率：≤5%
02、非侵入式健康监测服务连续性用例
某养老院安装了一套5G系统，该系统能够通过养老院内的设施提供通信和感知功能。部署的5G系统包含多个传感设备，例如基站，用于提供连接和感知功能。这些传感设备可以对目标进行无线感知，例如，跌倒/活动检测，或对一个或多个人的生命体征，例如心率或呼吸频率进行无线感知。
基站相互协作，来确保感知“目标”用户的服务连续性。例如，某位老人相当虚弱，需要不间断地持续监测他的健康状况。 当前他正被位于其房间附近的室内基站A感知到，并且正移出基站A的感知区域，接近基站B的感知区域。基站A和基站B以这样的方式协作，确保基站B在基站A停止对老人的无线感知之前启动对这个老人的无线感知。当老人同时处于基站A和B的覆盖范围内时，两个基站可以协作同时进行无线感知。同样，当老人决定去基站C覆盖的花园散步时，基站C会无缝地继续对老人进行感知。5G网络会收集和处理3GPP感知数据（例如，检测某些运动模式），然后将感知结果提供给自动监测健康异常的感知应用程序。如果检测到健康异常，例如，老人摔倒，则会触发警报，指示健康状况以及被监测用户的位置。
这一用例要求5G系统应支持对可能在大于单个传感发射器的覆盖范围的传感区域内移动的目标进行连续感知。5G 系统应支持通过多个传感设备同时对目标进行无线感知。5G网络可为运营商提供安全手段，向可信第三方公开所需传感服务区域位置的传感服务可用性信息。
03、走失老人搜救用例
某位患有阿尔茨海默病的老人走失，不知该如何返回。寻找此人的时间越长，他受伤或出现健康问题的可能性就越大，例如脱水、骨折，甚至更糟的是死亡。在我居住的小区，就曾有一位这样的老人走失掉进了正在施工的一个土坑内，家人只能通过小区内有限的几个监控摄像头的画面大致判断他可能的去向，疯找了一天后发现老人时，老人已经奄奄一息。
随着基站部署密度的提升以及大量支持5G的终端设备，5G已覆盖大多数区域。这些基站信号和终端设备信号也可用于感知环境，从而实现检测。与没有3GPP感知能力相比，可以更快地定位到个人。此用例需要精确的3轴定位。搜救人员可以使用传统方法、无人机和具有3GPP感知功能的UE来进行搜寻。5G系统应能够提供具有以下KPI的感知服务：
场景：室内外搜救置信度：99%定位估计精度：≤0.5米（水平）；≤1米（垂直）速度估计精度：≤1.5 m/s（水平）；≤1.5 m/s（垂直）距离感知分辨率：3m?速度感知分辨率：5 m/s（水平/垂直）最大感知服务延迟：1s刷新率：≥10Hz漏检率：≤3%误报率：≤3%
04、后记
有关通感的用例还在持续的发展中，并不仅限于上述几篇的内容。近日，3GPP正在围绕5G-A R20立项和6G RAN WG Study Item研究范畴展开讨论。其中仍然包括对通感的相关研究（RAN1）：
Study?on?Integrated Sensing and Communication(ISAC) for NR通感会让我们的生活朝着更加便利、智能和高效的方向发展。期待它会给5G带来更多的应用价值和经济效益。
相关主题链接：
