Click here to load reader

LTE i WLAN Pozicioniranje

  • View
    46

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of LTE i WLAN Pozicioniranje

Principi pozicioniranja u radio sistemima

8Doc. dr Mirjana Simi

LTE pozicioniranje

LTE pozicioniranje Procena je da danas (podatak sa poetka 2012. god) postoji oko 5.8 milijardi mobilnih pretplatnika u svetu. Udeo LTE korisnika u ovom broju svakodnevno raste, tako da npr. u SAD njihov broj premauje 50% od svih mobilnih korisnika. Pojava LTE sistema daje novi fokus E911 i komercijalnim LBS servisima u okviru 4G mrea, dok istovremeno omoguava postepeni prelaz izmeu LTE i 2G/3G servisa pozicioniranja.

LTE LCS arhitektura LTE LCS mrea podrava i user plane (U-plane, gde je tok podataka na slici oznaeno plavom bojom) i control plane (C-plane, gde je tok podataka na slici oznaeno crvenom bojom) tip LCS arhitekture.

LTE LCS arhitektura Pistupna mrea u LTE (RAN - radio access network), Evolved-UTRAN (E-UTRAN): sastoji se samo od eNodeB. LMU komponente se po potrebi mogu instalirati, ali ne kao posebne komponente ve su integrisane u eNodeB. Core mrea u LTE: MME (Mobility Management Entity) S-GW (Serving GateWay) P-GW (Packet Data Network GateWay) SLP (SUPL (Secure User Plane Location) Location Platform): koristi se u U-plane LCS opciji E-SMLC (Evolved Serving Mobile Location Center): koristi se u Cplane LCS opciji GMLC (Gateway Mobile Location Center)

LTE LCS arhitekturaprotokoli Razmena LCS informacija izmeu UE (MS) i LTE mree omoguena je uvoenjem dva protokola: 1. novog LTE protokola za pozicioniranje, tj. LPP protokola (LTE Positioning Protocol), namenjen prvenstveno za C-plane, ali se po potrebi koristi i u U-plane LCS opciji (plava boja sa slike) 2. SUPL (Secure User Plane Location) protokola (namenjen U-plane LCS opciji, postojao i u 2G/3G LCS mreama u okviru U-plane opcije) (crvena boja sa slike) Osnovne funkcije LPP protokola su: da obezbedi informacije za E-SMLC o LCS mogunostima UE (npr. koje metode podrava mobilni terminal) da prenese pomone podatke od E-SMLC do UE (za metode pozicioniranja koje to zahtevaju, npr. OTDOA) da obezbedi E-SMLC rezultatima merenja koje vri UE (u sluaju npr. mobileassisted ili network-assisted metoda) da obavetava o grekama u toku postupka pozicioniranja. Postoji i LPPa varijanta LPP protokola (slika) koja se koristi u sluaju kada E-SMLC zahteva podatke sa eNodeB (npr. za merenje timing advance parametra koji se, kao to e biti rei, koristi za pozicioniranje i u LTE, ...)

LTE LCS arhitekturaC-plane pozicioniranje U LTE mreama C-plane LCS arhitektura se u najveoj meri koristi za hitne servise (E-911, E-112). Ovu vrstu LCS arhitekture omoguava novi LPP protokol, a LCS poruke se izmeu terminala (UE) i mree razmenjuju preko signalizacionih veza. U LTE mreama, C-plane pozicioniranje je omogueno preko MME elementa, koji rutira LPP poruke od E-SMLC ka UE (plave linije na slici sa slajda 4). C-plane pozicioniranje je brzo, pouzdano i sigurno.

LTE LCS arhitekturaU-plane pozicioniranje U U-plane vrsti LCS arhitekture, LCS poruke se izmeu terminala (UE) i mree razmenjuju kao korisniki podaci. Ovu vrstu LCS arhitekture omoguava SUPL protokol. On podrava pozicioniranje preko LTE kao i 2G i 3G mrea, i obezbeuje zajedniku platformu za sve radio interfejse. U-plane pozicioniranje osim SUPL protokola, moe korstiti i LPP protokol (koji je Cplane protokol), to je npr. sluaj sa prenosom pomonih podataka za metode pozicioniranja koje to zahtevaju (npr. OTDOA). U LTE mreama, U-plane pozicioniranje je omogueno preko SLP elementa koji prenosi SUPL poruke, dok je istovremeno u vezi i sa E-SMLC od kojeg dobija pomone podatke. SUPL poruke se kao korisniki podaci rutiraju preko P-GW i S-GW elemenata core mree LTE (crvene linije na slici sa slajda 4).

LTE LCS arhitekturaU-plane pozicioniranje U-plane pozicioniranje omoguava sloeni skup LCS karakteristika bitnih za mobilne aplikacije kao to su prostorno trigerovanje (spatial triggering), periodino izvetavanje o lokaciji (periodic reporting), kao i grupno izvetavanje. Takoe, ovaj vid pozicioniranja omoguava i automatsko prebacivanje LCS funkcije sa elijskih mrea na WiFi (WLAN) mree kada npr. korisnik iz outdoor uslova ue u neki objekat (indoor uslove) tzv. opcija multi-location tehnologije.

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE U LTE standardizovane su tri/etiri metode pozicioniranja (Release 9, 2009. god): 1. Enhanced Cell-ID (E-CID) 2. OTDOA (Observed Time Difference Of Arrival) 3. A-GNSS (Assisted Global Navigation Satellite System). 4. U-TDOA (Uplink Time Difference Of Arrival), standardizovana je poev od Release 11 (kraj 2011. god).

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE E-CID E-CID metoda pozicioniranja bazira se na blizinskom lociranju, tj. CellID metodi (kao i u svim sistemima do sada, poziciji terminala MS, prodruuje se pozicija najblie bazne stanice). Obzirom na nedovoljnu tanost Cell-ID metode koja zavisi od veliine elije, u LTE je standardizovana verzija koja koristi dodatne parametre u cilju poveanja tanosti izvorne Cell-ID metode. Ta naprednija verzija Cell-ID u LTE zove se Enhanced Cell-ID tj, E-CID. Dodatni parametri koji se u LTE mrei koriste u cilju poveanja tanosti Cell-ID metode su: 1. RTT (Round Trip Time, tj. Timing Advance) 2. AOA (Angle Of Arrival)

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE E-CID RTT parametar je povratno vreme propagacije signala izmeu UE i eNodeB i dobija se na osnovu merenja Timing Advance (TA) parametra. U LTE mreama, postoje dve vrste TA parametra: 1. TA tip 1 2. TA tip 2 TA tip 1 je vreme definisano kao zbir vremenske razlike prijema-slanja signala na baznoj stanici, eNodeB (povratno vreme propagacije signala od BS ka MS, dakle BS-MS-BS) i vremenske razlike prijema-slanja signala na terminalu, UE (povratno vreme propagacije signala od MS ka BS, dakle MS-BS-MS) (Ovo je donekle slino poveanju tanosti merenja RTT u UMTS kada se uvodi parametar UE Rx-Tx time difference) TA tip 2 se definie standardno, tj. kao vremenska razlika prijema-slanja signala na baznoj stanici (round trip time od BS ka MS, tj. BS-MS-BS).

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE E-CID Tanost merenja parametra TA tip 1 u LTE iznosi oko 0.3s, to odgovara rastojanju od 45m, dok tanost merenja parametra TA tip 2 u LTE iznosi oko 12s, to odgovara rastojanju od oko min. 300m, to znai da se vea tanost postie primenom TA tip 1. Kao to je reeno, osim RTT, za poveanje tanosti Cell-ID u LTE se koristi i parametar AOA. LTE je prvi od elijskih sistema koji koristi ugao prispea signala za poveanje tanosti pozicioniranja, a to je omogueno primenom antenskih nizova na strani eNodeB u LTE mreama. Time je omoguna dobra rezolucija merenja ugla prispea signala od MS ka eNodeB, a time i tanije pozicioniranje. Merenja AOA parametra se vre iskljuivo na uplinku, obzirom da su antenski nizovi instalirani na strani eNodeBs.

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE E-CID Princip merenja AOA parametra zasniva se na tome da je signal koji dolazi sa MS fazno pomeren za neku vrednost izmeu sukcesivnih antenskih elemenata. Stepen tog faznog pomeraja zavisi od ugla prispea signala AOA, razmaka izmeu antenskih elemenata kao i radne uestanosti. Merenjem faznog pomeraja a znajui karakteristike antenskih sistema baznih stanica kao i radnu uestanost, mogue je dobiti paramnetar AOA. AOA parametar se obino meri na uplink LTE signalu na kanalu koji eNodeB koristi za procenu propagacionih uslova na uplink smeru za svakog korisnika kako bi sprovela optimalni uplink scheduling (raspodela raspoloivih fizikih resursa u cilju maksimizacije ukupnog kapaciteta u mrei). Ova vrsta signala u LTE poznata je kao Sounding Reference Signals (SRS).

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE E-CID Primenom parametara RTT i AOA, tanost Cell-ID se moe poveati, tako da ECID metoda ima tanost izmeu 50m - 150m. Ovo je alternativna metoda pozicioniranja u LTE kada one tanije, iz nekog razloga, ne mogu dati rezultat.

ECID

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE OTDOA OTDOA metoda pozicioniranja u LTE je slina kao istoimena metode u UMTS ili E-OTD u GSM. Kao i ove metode, OTDOA u LTE se bazira na: merenjima na downlinku; merenju vremenskih razlika prispea signala sa eNodeBs do UE (MS); primeni postupka hiperbolike lateracije u cilju prorauna nepoznate lokacije MS. U sluaju GSM E-OTD merenja vri na BCCH kanalima, u UMTS OTDOA vri merenja na pilot signalima, dok u LTE OTDOA merenja vre na tzv. cell Reference Signals (RS) (elijski referentni signali).

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE OTDOA U OTDOA u LTE se dakle mere vremenske razlike prispea RS signala od nekoliko baznih stanica (eNodeBs) do UE. To su tzv. Reference Signal Time Difference (RSTD) vremenske razlike, gde se zatim kada se one izmere standardno primenjuje hiperbolika lateracija.

Tanost merenja RSTD vremena iznosi oko 160ns to je ekvivalentno rastojanju od oko 48m.

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE OTDOA Kao i u sluaju OTDOA u UMTS, i OTDOA metoda pozicioniranja pati od problema hearability, koji kao to je poznato moe dovesti do toga da usled dominacije jedne bazne stanice (eNodeB) bude onemoguen prijem RS signala sa ostalih eNodeBs neophodnih za lateraciju (hearability problem smo zvali problemom blizu-daleko na downlinku). U OTDOA u UMTS ovaj problem je reavan na vie naina (npr. prekidima transmisije baznih stanica IPDL (OTDOA-IPDL), ubacivanjem novih elemenata PE (positioning elements) OTDOA-PE, ...) U OTDOA u LTE se za reavanje ovog problema uvode specijalni signali namenjeni iskljuivo za potrebe pozicioniranja. To su tzv. Positioning Reference Signals (PRS) (referentni signali za pozicioniranje). Primetimo da je ovo prva pojava signala namenjenih samo za pozicioniranje, koja nije postojala u sistemima pominjanim do sada (GSM, UMTS).

Standardizovane metode pozicioniranja u LTE OTDOA PRS signali se periodino emituju zajedno sa RS signalima u grupama uzastopnih downlink podfrejmova. Uestanost emitovanja mora biti d

Search related