O-RAN 原生 ISAC 架構演進

開放介面與可程式化 RAN 如何承接 3GPP 感測規範

一、前言

整合感測與通訊 (Integrated Sensing and Communication, ISAC) 在 3GPP 已從 Release 19 的可行性研究走向 Release 20 的規範化。系統架構工作組 SA2 以 TR 23.700-14 [1] 研究感測功能在 5G 系統中的架構定位，第一階段服務需求由 TS 22.137 [3] 界定 (含偵測率、誤警率與定位精度等關鍵效能指標)，使用情境則溯源至 TR 22.837 [2]。然而這些文件聚焦於邏輯功能與核心網介面，對於感測演算法究竟在無線接取網 (Radio Access Network, RAN) 的哪一個實體節點執行、即時訊號如何取得，著墨相對有限。

本週報導轉向一個先前各篇尚未涵蓋的面向：開放式無線接取網 (Open RAN, O-RAN) 如何在開放介面與可程式化控制迴路上承接 3GPP 的感測規範。近期兩篇學界提案 [5][6] 與一篇同行評審短文 [7] 集中探討這一實現層的空白，對通訊產業工程師與研究人員而言，值得與 3GPP 規範並陳觀察。

二、版本時程表

ISAC 的標準化分屬不同組織與層級，時程與職責各異。下表整理 3GPP 三個版本的感測相關進展，以及 O-RAN 與學界的研究節點，以凸顯規範與實現兩條路線的時間關係。

三、官方定位

在 3GPP 的分工中，SA2 透過 TR 23.700-14 [1] 研究感測功能如何掛載於 5G 核心網，涵蓋感測結果的產生、處理與對外開放；RAN 側則在 Release 20 研究項目中聚焦 gNB 單站 (mono-static) 感測，探討 RAN 與核心網之間支援 ISAC 的程序與訊號設計，以及對應的網路架構。這延續了 3GPP 一貫的邏輯架構思維，先定義功能與介面，再交由實作者落地。相對而言，實體節點層級的即時資料路徑與演算法部署機制，並非 3GPP 規範文字的主要描述對象。

開放式無線接取網路聯盟 (O-RAN ALLIANCE) 的架構則從另一端切入。它將基地台 (gNB) 拆解為無線單元 (Radio Unit, RU)、分散單元 (Distributed Unit, DU) 與集中單元 (Central Unit, CU)，並以開放前傳 (Open Fronthaul)、F1 與 E1 等開放介面相連 [5][6]。其上再疊加兩層可程式化控制迴路：近即時 RAN 智慧控制器 (Near-RT RIC) 承載毫秒級的 xApp，非即時控制器 (Non-RT RIC) 承載秒級以上的 rApp，並由服務管理與協調 (Service Management and Orchestration, SMO) 統籌全局 [6]。由此可見，O-RAN 的強項正好落在 3GPP 著墨較少的實現層，亦即開放介面、第三方應用與閉迴路控制。

四、物理層 (RAN)

將感測落到 O-RAN 實現層的第一道難題，在於現行介面並非為感測而設計。學界提案 [6] 指出，感測演算法需要在次毫秒尺度直接存取基頻 I/Q 樣本、通道狀態資訊 (Channel State Information, CSI) 與探測參考訊號 (Sounding Reference Signal, SRS)，而 O-RAN 既有的 E2 介面僅承載控制面遙測，其頻寬與延遲皆不足以傳遞使用者面的原始訊號。若缺乏直接的使用者面資料路徑，即時感測在架構上幾乎不可行，這也是上述提案共同的問題意識。

為填補此一空白，兩篇提案不約而同地將處理點下沉至 DU。文獻 [6] 提出在 DU 旁部署 dApp (一種與 RAN 功能共置、提供即時使用者面存取的應用)，透過新增的 E3 介面取得 I/Q、CSI 與 SRS，並可平行運行單站、雙站與測距等多種感測模式。文獻 [5] 及其同行評審短文 [7] 則進一步定義感測服務模型 E2SM-SENS，讓 xApp 能以可設定的週期訂閱感測遙測，並在開放前傳上補充波形與回波關聯所需的中介資料。須說明的是，E3 介面、E2SM-SENS 與相關 dApp 設計均為學術界與 O-RAN 研究群組提案，尚未經 3GPP 或 O-RAN 聯盟正式規範採納。

物理層的設計選擇也牽動無線單元本身。單站感測因收發共置而面臨自干擾，需要全雙工無線單元支援；而雙站感測則需要節點間高度同步，正因 Open AI-RAN 架構具備開放前傳（Open Fronthaul）的特性，網路才能容許異質、可抽換的 RU 配置，以彈性匹配不同的感測拓撲需求。[6]。在評估面，3GPP 以 TS 22.137 [3] 界定的偵測率、誤警率與定位精度為基準，通道模型則以 TR 38.901 [4] 的 ISAC 擴充作為共同框架；O-RAN 提案補上的，是這些指標究竟要在哪一個節點、以多少資料搬移成本達成的工程問題。文獻 [6] 即以原型測試平台驗證了即時暴露 I/Q 對感測精度與延遲的價值，並以 Cramér-Rao 下界分析單站感測精度與資料搬移開銷之間的取捨，屬於研究階段的初步實測。

五、架構層 (SA)

若說物理層解決資料怎麼取得，架構層要回答的是多節點如何協調、演算法如何管理。文獻 [6] 描繪出一個分層處理結構：DU 旁的 dApp 負責邊緣即時感測，近即時 RIC 的感測 xApp 進行多節點融合與協作推論，非即時 RIC 的 rApp 與 SMO 則處理政策與全域最佳化。這種由邊緣到網路逐層收斂的設計，呼應了不同感測任務對延遲的差異化需求。

在此基礎上，該提案的一項重點是感測演算法的生命週期管理。SMO 中的 ISAC 協調器 (ISAC Orchestrator) 負責集中訓練、模型編目，以及依意圖進行逐站部署與持續效能監測 [6]；而支撐 DU 的 O-Cloud 平台則透過 O2 介面，在感測推論與通訊管線之間動態切分運算資源，避免感測工作排擠即時通訊 [6]。這類機制把感測視為可隨時更新、隨站點調整的軟體服務，與 3GPP 將感測資料處理掛載於既有核心網功能的做法形成明顯對照。

進一步來看，兩條路線並非互斥，而是分屬不同層次。3GPP 定義感測結果在核心網的產生與對外開放介面 [1]，O-RAN 與學界提案則補足 RAN 內部的即時資料路徑與演算法協調 [5][6]。下表整理兩者的職責劃分，以利讀者掌握規範與實現的銜接點。

六、展望

綜合來看，O-RAN 的開放介面為 ISAC 從規範走向落地提供了一個具體載體，但多項關鍵設計仍停留在研究階段，尚待標準組織收斂。3GPP 與 O-RAN 之間的分工雖然清晰，銜接點仍有待對齊，特別是核心網感測功能與 RAN 內部資料路徑如何對接，目前並無正式規範文字可循。對讀者而言，較務實的態度是將學界提案視為實現層的可能選項，而非既定標準。

後續可關注的方向包括：第一，感測服務模型 E2SM-SENS 與 E3 介面是否被 O-RAN 聯盟納入正式規範；第二，3GPP RAN3 在 Release 20 研究中是否吸納使用者面感測資料介面的概念，或維持以核心網介面為主的設計；第三，O-RAN 的感測 xApp 與 3GPP 核心網感測功能 (含感測資料開放介面) 如何在資料格式與訂閱模型上對齊；第四，頻率三段 (Frequency Range 3, FR3，7 至 24 GHz) 是否成為原生感測的優先頻段，學界已有以 FR3 結合分層波束對準的初步分析 [8]。

資料來源

[1]  3GPP TR 23.700-14，Study on Integrated Sensing and Communication (ISAC)；SA2 系統架構研究 (Release 20)。  https://www.3gpp.org/DynaReport/23700-14.htm

[2]  3GPP TR 22.837，Feasibility Study on Integrated Sensing and Communication；使用情境 (Release 19)。  https://www.3gpp.org/DynaReport/22837.htm

[3]  3GPP TS 22.137，Service requirements for Integrated Sensing and Communication；Stage 1 (Release 19)。  https://www.3gpp.org/DynaReport/22137.htm

[4]  3GPP TR 38.901，Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz；含 ISAC 通道模型擴充。  https://www.3gpp.org/DynaReport/38901.htm

[5]  Toward Native ISAC Support in O-RAN Architectures for 6G，arXiv:2603.03607 (2026)。提出 E2SM-SENS 與開放前傳中介資料，為學術提案，尚未經 3GPP 或 O-RAN 採納。  https://arxiv.org/abs/2603.03607

[6]  Enabling Programmable Inference and ISAC at the 6GR Edge with dApps，arXiv:2603.29146 (2026)。提出 E3 介面、dApp 與分層感測架構，為學術提案。  https://arxiv.org/abs/2603.29146

[7]  Bridging the Gap：E2SM-SENS for ISAC-Native O-RAN Architectures，ACM HotMobile 2026 海報短文。  https://dl.acm.org/doi/10.1145/3789514.3796262

[8]  From Coverage to Sensing：ISAC meets FR3，arXiv:2605.18120 (2026)。FR3 原生感測與分層波束對準分析，為學術提案。  https://arxiv.org/abs/2605.18120