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5G定位技术介绍
目录
在2G/3G/4G网络下,运营商移动定位场景主要集中在合
法位置访问、紧急定位等政府应用。一些生态链建设比较发达
的运营商,也开展了物流跟踪、产品溯源、外勤助手、位置广
告等行企应用。而面向大众用户的地图导航、兴趣点查找、找
朋友、找家人等个人应用,则主要由互联网厂商提供,2C类
定位业务商业模式复杂,不是运营商定位业务发展的重点。
5G从设计之初,就为其赋予了定位功能。
5G从技术上使用新的编码方式、波束赋形、大规模天线
阵列、毫米波频谱等,具有大带宽,有利于参数估计,为高精
度距离测量提供支持,引入大规模天线技术,基站可装配12
个天线单元,为高精度角度测量提供基础。5G将实现密集组
网,基站密度显著提高,用户号可被多个基站同时接收到,这
将有利于多基站协作实现高精度定位。5G可实现室内导航与
定位服务,如商场、体育馆、医院、车站等;商品导引,如手
机购物、个性化广告等;应急与人员定位,如自然灾害救援、
涉险人员定位等;智能城市,如物流定位、家庭宠物监控等。
一、5G定位的标准
3GPP33.126和33.127定义了5G合法访问位置服务
LALS(LawfulAccessLocationServices)的两种场景:一种是
目标定位,即国家权利机关主动发起对5G终端的定位;另一
种是触发定位,即当与目标相关的事件发生时,主动上报目标
终端位置。
目标定位可以提供立即定位和周期性定位两种方式。LI-
LCS端通过LI_X1接口传送目标定位的ADMF请求,通过
LI_X2接口向MDF2提供目标位置息。
触发定位是当与目标相关的特定网络事件或服务事件发生
时,相关网元主动提供基于LALS位置息的能力。触发定位有
两种实现方式:一种是IRI-POI(例如AMF)监测到相关事件,
直接触发定位流程;另一种是IRI-POI(例如AMF)监测到相
关事件后,通过LI_X2口上报给MDF2,由MDF2触发定位
流程。
拨打119、110、120等紧急时,提供精准的位置息是位置
应用的刚需。
二、5G定位应用场景
在5G的三大场景中,除了eB面向人与人通,其它两个
场景都是物联网场景。mMTC面向低功耗、大容量,在智慧
城市应用广泛;uRLLC追求高可靠、低时延,主要应用在工
业领域。
mMTC物联网终端的位置息是其基本属性,知道“自己的
终端位置在哪里”是物联网终端所有者的基本诉求。如,环保
局需要知道放在江河湖泊的水质传感器是否仍然在原地正常工
作;智能洗衣机、智能空调、智能冰箱、智能马桶等的生产厂
商要知道白色家电全生命周期的粗略位置,通过对家电位置的
大数据分析,为市场营销、售后维保、人员调配、备品备料提
供决策依据。
从成本、省电以及使用场景考虑,大部分mMTC物联网
终端为瘦终端,不配备GNSS芯片,必须使用网络运营商的
定位技术。因此,海量的mMTC物联网终端的定位需求,将
会极大地丰富运营商5G位置服务的应用场景。
uRLLC场景的定位服务最典型的案例是无人机和智能驾
驶。uRLLC在追求高精度定位(厘米级)的同时,时延通常
要求小于50ms。针对室外实时厘米级定位,一般采用RTK差
分定位方式来实现。运营商的5G蜂窝网络定位方式尚无法提
供低成本、高可靠的厘米级定位解决方案。
RTK差分定位和5G并没有必然的联系,但5G的高速率、
低时延特性,使得高精度位置和其他息(例片息、视频息)可
以更加高效地和网络以及设备使用者进行通。3GPP也在研究
RTK差分定位和运营商蜂窝定位互相融合的方案,5G和RTK
差分定位相得益彰,将会为智慧城市、智慧工业带来巨大变革。
总而言之,合法位置访问、紧急定位仍然是5G定位的刚
性需求。随着5G物联网终端的普及,时空服务的使用者将是
数以百亿计的物联网终端,定位业务使用频率将呈现几何级
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