Справочная информация
В начале мобильной эры операторам мобильных сетей (MNO) было необходимо знать положение мобильного устройства, чтобы направить вызов на конкретную базовую станцию, к которой подключено устройство.
В 1999 году регулирующие органы США установили требования к высокой точности определения местоположения для облегчения работы аварийных служб. С тех пор каждое последующее поколение сотовых технологий расширялось и развивалось для обеспечения точного определения местоположения с помощью различных комбинаций фиксированной и мобильной инфраструктуры MNO, а также внешних источников, таких как глобальная система позиционирования (GPS) и Wi-Fi. Однако на базовом уровне основной задачей всегда было определение местонахождения абонента, находящегося в бедственном положении во время чрезвычайной ситуации.
"Пункты ответа на звонки служб общественной безопасности (PSAP) имеют возможность соединиться с другими технологиями, такими как устройства/датчики, "умные города", телематика транспортных средств и автоматическая сигнализация".
Проект 43 APCO: "Последствия широкополосной связи для общественной безопасности
Новый спрос
Потребность в высокоскоростной связи теперь сочетается с потребностью в высокоточном позиционировании. К этому добавляется быстрое проникновение Интернета вещей (IoT), устройств/датчиков, которые способны предоставлять не только данные, но и информацию о местоположении. Таким образом, перед MNO стоит задача не только обеспечить высокоточное определение местоположения для экстренных служб, но и нарушить и монетизировать свои корпоративные рынки с помощью инновационных услуг на основе местоположения.
По своей сути 5G - это архитектура, основанная на сервисах, целью которой является предоставление услуг на основе потребностей пользователя. Технология обеспечивает связь с низкой задержкой для множества устройств/датчиков, которые вошли в нашу экосистему сегодня. Это открывает возможности для улучшения существующих приложений общественной безопасности и внедрения новых услуг на основе определения местоположения с абсолютным и относительным позиционированием с определенной степенью уверенности.
Технологическое преимущество 5G
Традиционно в системах 4G LTE для определения положения конечных устройств используются сигналы восходящей и нисходящей линии связи, чтобы определить их положение относительно антенн мобильной сети. Типичными процедурами являются Enhanced Cell ID (E-CID) и Time Difference of Arrival (TDoA).
В E-CID конечные устройства отслеживают близость к нескольким базовым станциям, измеряя уровень сигнала и приблизительное время распространения до устройства. Комбинируя эти наблюдения, рассчитывается более точная оценка положения устройства.
TDoA - это метод мультилатерации, при котором конечное устройство измеряет разницу во времени между некоторыми определенными сигналами от нескольких базовых станций и сообщает об этой разнице во времени определенному устройству в сети для определения местоположения.
Чтобы соответствовать требованиям к связи (более высокая скорость, низкая задержка, большее количество устройств, подключение IoT), сети 5G будут работать с более широкой полосой пропускания на более высоких частотах, поскольку свободный спектр расположен на таких частотах (мм волны выше 24 ГГц в дополнение к суб 6 ГГц).
В городских районах многопутевые эффекты (сигналы, проходящие по разным путям, приходят в разное время) приводят к ошибочным результатам при вычислении времени сигнала. Более высокая пропускная способность сигналов поможет решить эту проблему, поскольку такие сигналы будут иметь меньшее время. К этому добавляется преимущество большего количества базовых станций для поддержания покрытия, поскольку высокочастотные сигналы более подвержены потерям при распространении. Такое уплотнение сети увеличит зону прямой видимости (LoS), что позволит получить высокоточную оценку времени прибытия (ToA). Внедрение антенных массивов с возможностями формирования луча позволит точно оценить направление прибытия (DoA).
Эволюция стандартов и приложений
3GPP (3rd Generation Partnership Project) фокусируется не только на совершенствовании стандартов, но и на включении новых приложений услуг на основе местоположения.
В качестве примера можно привести приложения для общественной безопасности, которые позволят обеспечить безопасность сотрудников служб быстрого реагирования в полевых условиях путем вычисления данных и местоположения с их носимых устройств. Связь между устройствами, которая может позволить устройствам определять свое положение относительно друг друга, станет еще одним примером использования для автономных транспортных средств.
Первый набор спецификаций Release 16 должен быть опубликован 3GPP в июне 2020 года. Снимок текущих соображений свидетельствует о приложениях и усовершенствованиях.
Таблица 1: Источник 3GPP TR 22.872 V2.0.0 (2018-05)
