Satellitenpositionierung in Innenräumen ist nicht zu sehen, 5G, UWB und Bluetooth sind drei Zentimeter hochpräzise
5G, UWB und Bluetooth
Im täglichen Leben enthält der größte Teil des Informationsstroms, den wir erhalten, räumliche Standortinformationen, und die genaue Erfassung von Standortinformationen ist zu einer der notwendigen Voraussetzungen für Produktion und Leben geworden. Gerade in Innenräumen mit schwachen GPS- oder Beidou-Signalen besteht ein dringender Bedarf an hochpräziser Ortungstechnologie zur Ergänzung der Standortinformationen. Derzeit verfolgen 5G-, UWB- und Bluetooth-Technologien alle eine hochpräzise Ortung, und jede hat ihre eigenen Vor- und Nachteile: Wird der zukünftige Markt für hochpräzise Ortung der einzige sein oder werden sich viele ergänzen? Analysieren wir den Entwicklungsstand und das Potenzial der drei.

5G-Positionierung auf Zentimeterebene

5G ist nicht nur ein Kommunikationsnetz, auch das Ortungsnetz stellt eines seiner Highlights dar. Mit der weltweiten Förderung von 5G ist die hochpräzise Ortung von 5G kein falsches Unterfangen mehr. Bei der 5G-Positionierung werden drahtlose Signale über ein 5G-Mobilfunknetz gemessen, um die geografischen Standortinformationen des Terminals zu bestimmen. In der 3GPP R16-Vereinbarung kann die 5G-Positionierungsfunktion basierend auf den großen Bandbreiteneigenschaften von 5G eine Genauigkeit von 80% für 3 Meter im Innenbereich und 80% für 10 Meter im Freien erreichen. Durch Technologien wie Multi-Basisstation RTT, AoA/AoD, TDOA und Single-Basisstation UL-AoA hat R16 den Weg für 5G-Positionierungsdienste geebnet.

LampSite Small Cell / Huawei

Huawei übernahm beispielsweise im März dieses Jahres die Führung bei der Verifizierung der 5G-Indoor-Positionsbestimmung in der Metro von Suzhou durch kleine Basisstationen wie LampSite und MEC Multi-Access-Edge-Computing. Durch das Verbergen der Basisstation und den Einbau in die Decke hat die 5G-Indoor-Positionierung von Huawei in 90 % der U-Bahn-Stationen und Bahnhofshallen eine Positionsgenauigkeit von 3 bis 5 Metern erreicht.

Diese Art von Präzision reicht aus, um normale kommerzielle Szenarien zu bewältigen, aber sie wird noch nicht als hochpräzise Positionierung bezeichnet. In R17, das Anfang 2022 auf den Markt kommen soll, wurde ein neues Workitem LPHAP (Low-Power-High-Precision-Positioning) eingeführt. Ziel von LPHAP ist es, die Ortungsgenauigkeit auf 0,5 Meter 90% oder mehr weiter zu verbessern, gleichzeitig kann die Batterielebensdauer des Ortungsterminals durch den Langzeitschlafmodus mehrere Monate oder sogar ein Jahr erreichen.

Am 28. September dieses Jahres kündigte Beijing Zhilianan Technology den 5G LPHAP Positionierungschip MK8510 an, der die 5G-Frequenzbänder von N41, N77, N78 und N79 mit einer Genauigkeit von 0,5 Metern und 90% unterstützt. Basierend auf der Low-Power-Steuerungstechnologie von Zhilian wird der Chip alle 6 Sekunden positioniert, und ein 1000-mAh-Akku kann 12 Akkulaufzeiten unterstützen. Dieses aus Chips, Modulen und Terminalprodukten aufgebaute LPHAP-Ökosystem wird zusammen mit Basisstationen und Betreibern wahrscheinlich in naher Zukunft die wichtigste Kraft für die 5G-Positionierung werden.

Nachdem Betreiber 5G-Kommunikationsnetze und Ortungsnetze über Basisstationen aufgebaut haben, können sie über die 5G-Standortentwicklungsplattform 5G-Ortungsdienste bereitstellen. Dazu gehört nicht nur der Service des Betreibers selbst, sondern auch Drittentwickler können über die Plattform offene Schnittstellen aufrufen, um schnell den konkreten Standort des Terminals zu ermitteln.

3GPP hat auch festgestellt, dass die nächste Generation der 5G-Evolution 5G-Advanced ist, das sogenannte 5.5G, und offiziell ab R18 gestartet wurde. Unter diesem Standard wird 5G eine ultragroße Bandbreite von 800 MHz oder sogar über 1 GHz erreichen und die 5G-Positionierung auf Zentimeterebene vorantreiben. Gleichzeitig wird 5G-Advanced ein minimalistisches Luftschnittstellen-Design einführen, um den Energieverbrauch der Luftschnittstellen-Signalisierung zu minimieren, wodurch das Positionierungsmodul auf mehr als 2 Jahre Standby-Zeit gebracht wird.

Das Einfrieren von R17 ist jedoch noch nicht abgeschlossen und R18 muss bis 2023 warten. Die Millimeterwelle 5G ist noch nicht vollständig ausgerollt. Sowohl die Positionsgenauigkeit als auch das Geschäftsmodell bedürfen einer weiteren Erkundung.

Komplementäres UWB und Bluetooth

Wenn es um Bandbreite geht, ist die als Ultrabandwidth bekannte UWB-Technologie natürlich unverzichtbar.Das Aufkommen von Produkten wie AirTag hat UWB erneut inspiriert. UWB überträgt Daten mit extrem schmalen Pulsen, daher liegt die Bandbreite grundsätzlich über 500MHz. Gegenwärtig kann UWB unter idealen Bedingungen eine Genauigkeit von Dezimeter erreichen, und andere Ortungstechnologien sind außerhalb der Reichweite. Das Frequenzband von UWB beträgt jedoch 6 GHz bis 9 GHz, und die Impulsdurchdringung ist nicht ideal, sodass die Genauigkeit bei Verwendung in einer ungehinderten Umgebung höher ist.

Neben UWB gibt es auch die Bluetooth-Technologie, die sich ab 5.0 auf den Positionierungsmarkt ausgewirkt hat. Bluetooth kann auch Positionierungsfunktionen durch AoA- und AoD-Technologien erreichen. Aufgrund der Einschränkungen der eigenen "Hardwarebedingungen" liegt die Genauigkeit jedoch zwischen der aktuellen 5G-Positionierung und der UWB-Positionierung, und es ist notwendig, das Interferenzproblem in der komplexen Signalumgebung zu lösen. Der wirkliche Vorteil liegt jedoch in seinem geringen Stromverbrauch und seiner hohen Popularität. Mobile Endgeräte haben grundsätzlich Bluetooth-Verbindungen populär gemacht. Tags oder Terminals für die Positionsbestimmung können auch mehr als ein Jahr halten. Seine Eigenschaften sind UWB sehr ähnlich. Gute Ergänzung.

Bluetooth AoA-Basisstation / Vier-Phasen-Technologie

Four Phase Technology hat eine Reihe von integrierten Positionierungssystemen basierend auf UWB und Bluetooth BLE AOA entwickelt. Je nach Szenario ist es gleichzeitig mit den Positionierungs-Tags dieser beiden Signale kompatibel. Die BLE AOA Indoor-Positionierungsbasisstation der Vier-Phasen-Technologie kann eine Positionsbestimmung unter einem Meter erreichen, während UWB eine Positionsbestimmung von bis zu 10 cm erreichen kann. In der großflächigen Abdeckung ist UWB für die vollständige Abdeckung verantwortlich und AOA ist für die Tote-Winkel-Ergänzung des verdeckten Bereichs verantwortlich.

Obwohl UWB derzeit die genaueste Positionsbestimmungstechnologieist, erfordert der Aufbau eines UWB-Positionierungsnetzwerks Positionsbestimmungsbasisstationenund Positionsmarkierungen.Obwohl die Anzahl der ersteren nicht hoch ist, sind die einzelnen Kosten immer nochhoch. Im Gegensatz dazu sind die Kosten für Bluetooth-Basisstationen zur Positionsbestimmung viel niedriger, so dass dieses Fusionsschema die Kosten weiter senken kann.