【从零开始学5G】5G定位新演进LPHAP
日期:2024-04-03 03:41:01   来源:独立终端类

  近日,3GPP正式通过了Rel-17 5G NR定位增强的WID(工作项目描述)——LPHAP(低功耗高精度定位)。这标志着3GPP拉开了面向工业物联网的5G持续演进增强、进一步深度耦合蜂窝通信与定位的宏大序幕,凸显了工业物联网对于5G定位技术向LPHAP演进增强的巨大商业需求及前景。

  新基建的“重头戏”——工业互联网是经济实现转变发展方式与经济转型和跨越发展的国之重器。5GtoB应用场景将大多分布在在工业互联网领域。作为工业互联网的感知端与执行端的工业物联网,能占到物联网价值的70%。位置是工业互联网成功完成各类自动化任务的最重要的背景信息之一,所以工业物联网的高效定位显得不可或缺。蜂窝定位覆盖广,可实现通信与定位的合一,同时支持室内外无缝定位,很适合在工业互联网领域推广。

  但现有的Rel-16 5G蜂窝定位标准在多个角度仍不够完美,主要体现在:

  在工业互联网中,不同的应用对精度的要求差别很大,大量的垂直行业对定位的要求精度较高(达到亚米级)。3GPP去年发布的Rel-16所定义的NR Positioning技术,其定位精度能达到室内3米@80%、室外10米@80%,仅能满足一部分低精度应用需求。而据悉,LPHAP要把定位精度大幅度提高至0.5米@90%甚至更高精度。

  5G时代会出现越来越丰富的终端类型(包括High-tier终端、Low-tier终端、Mid-tier终端),且将面向各个不同的行业领域做更深入的终端定制化设计。但是Rel-16所定义的NR Positioning技术仅适用于手机、CPE或内置5G模组的行业终端等类型,LPHAP应把终端类型扩展至包括工业物联网无线、定位的“降低功耗”方面

  首先,高精度定位意味着工业物联网设备必须消耗更多的能量才能实现所需的高精度。其次,在定位的终端类型丰富后,一些类型的终端(比如Mid-tier类工业物联网无线传感终端)续电能力更弱,需延长电池的常规使用的寿命。再次,在生产制造车间、物流仓库、化工厂等场景,必须非常频繁地对装配在设备、物料、车辆和人员的工业物联网终端做定位,以不断获得实时的位置信息,由此,终端电量消耗就将很快。ToB场景的定位应用中都会存在终端低功耗的长待机需求,通常要终端充电一次能够续航几个月甚至一年。然而给这些大规模的工业物联网设备频繁地充电将给垂直行业带来很沉重的负担。

  3GPP Rel-16所定义的NR Positioning技术,以及Rel-17在此前所讨论的NR Positioning,均主要以定位精度和时延作为KPIs,没有很好地考虑终端侧功耗(比如 Rel-16 NR Positioning的终端侧一般电池续航仅1天左右或者需要持续供电),更没有平衡好定位精度与终端侧功耗——比如尽管3GPP TS 22.261(资产跟踪)里的现有用例和要求已经定义了较长的终端侧电池使用寿命,但它仅针对低精度定位(即服务等级1,定位精度约为10m)以及相比来说较高的能耗(每个定位位置20mJ),如此高的定位能耗不足以满足某些工业用例的严格需求。而LPHAP是把“低功耗”(LP)放在最前面的,由此可见其发力重点之一就是解决上述的功耗难题。

  工业互联网是5G行业应用主战场,价值最大,挑战也最大。3GPP已经把5G低功耗高精度定位需求和技术标准化作为NR Positioning的增强在R1el-17启动定义(LPHAP),意味着业界慢慢的开始认识到工业物联网对于5G蜂窝定位于更高精度、更丰富终端类型、大幅度降低终端侧功耗等方面的严格需求在进一步聚焦。由此,着眼于加快推进5G融合应用向更高水平发展,宜及早把LPHAP作为工业物联网应用的一种共性需求和通用能力,搭建协同创新平台,聚集整合通信行业及千行百业创新资源,集中力量开展Rel-17 LPHAP标准制定、产业链孵化、跨产业合作、项目落地等工作,慢慢地加强产业基础支撑能力,为解决工业物联网应用发展瓶颈问题提供关键支撑。