劉凱 余金清 章偉

【摘要】? ? 利用室分設(shè)備的現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)，完成對第三方定位等設(shè)備的接入，在實現(xiàn)5G覆蓋的同時，也滿足了多樣化的室內(nèi)場景垂直行業(yè)應(yīng)用的定位需求，從而大幅降低了第三方定位設(shè)備的安裝成本和難度。

【關(guān)鍵詞】? ? 室分系統(tǒng)? ? 定位設(shè)備? ? 以太網(wǎng)報文? ? 5G

一、背景分析

隨著2019年中國進(jìn)入5G商用元年，無線技術(shù)的成熟將為智慧交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等各個領(lǐng)域提供更豐富的綜合信息服務(wù)。而室內(nèi)場景作為5G非常重要的應(yīng)用場景，投資建設(shè)規(guī)模巨大，也勢必?fù)碛懈訌V闊的市場前景。

信息是建設(shè)智慧5G的重要組成部分，目前在物流、商場、室內(nèi)導(dǎo)航等應(yīng)用領(lǐng)域，對室內(nèi)定位能力都提出來亞米級甚至更高級別的精度需求。室外主要是以衛(wèi)星定位技術(shù)為主，但是室內(nèi)環(huán)境因為信號屏蔽的問題，是其應(yīng)用的弱點，而現(xiàn)有的室分基站本身定位能力相對有限，在高精度定位需求的場景下還是需要其他的手段來進(jìn)一步提升其定位能力。

藍(lán)牙/UWB是近年來受到越來越多關(guān)注的室內(nèi)高精度定位技術(shù)，在工業(yè)制造、醫(yī)院、公檢法機(jī)構(gòu)、倉儲物流等領(lǐng)域也有相關(guān)應(yīng)用。圖1是目前藍(lán)牙/UWB終端測量定位的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)洌撏負(fù)淠壳按嬖诘碾y題主要是供電和安裝維護(hù)問題，在終端測量高精度定位方案中，因為藍(lán)牙5.1和UWB技術(shù)分別是基于角度或者到達(dá)時間差的測量，其設(shè)備的消耗功率都非常大，所以需要采用POE供電，這也就要求每個定位基站都需要解決直流供電問題，從而為安裝造成了極大困難。

二、設(shè)計思路

以圖2為例，傳統(tǒng)數(shù)字室分系統(tǒng)可以很好地支持大型交通樞紐、大型場館、CBD商業(yè)中心等高價值區(qū)域的室內(nèi)場景和半室內(nèi)場景的無線覆蓋與業(yè)務(wù)提供能力，只需一次工程部署就可以實現(xiàn)多運營商/多頻段/多制式室分系統(tǒng)的建設(shè)。

我們可以看到，室分產(chǎn)品和藍(lán)牙定位的場景實際上是相互貼合的，那么若將現(xiàn)有的室分產(chǎn)品和藍(lán)牙/UWB定位系統(tǒng)融合，讓定位設(shè)備能復(fù)用室分系統(tǒng)的布局和供電資源，就可以大大節(jié)省成本，從而提升室分和定位系統(tǒng)兩者的耦合競爭力。

下面我們就基于這個思路來探討相應(yīng)的設(shè)計實現(xiàn)。

圖3是室分系統(tǒng)和室內(nèi)定位融合方式的示意圖。室內(nèi)定位設(shè)備掛靠在pRRU設(shè)備上，完全復(fù)用原室分系統(tǒng)的布局組網(wǎng)，pRRU則通過POE完成對藍(lán)牙/UWB等室內(nèi)定位設(shè)備的供電，并在pRRU上完成管道級的數(shù)據(jù)融合。融合后的數(shù)據(jù)會通過原室分系統(tǒng)的pRRU、RHUB和BBU等各級硬件設(shè)備，最終到達(dá)定位服務(wù)器，并由其完成對定位數(shù)據(jù)的提取解析。同時，定位服務(wù)器也會下發(fā)控制信息到各個室內(nèi)定位設(shè)備。

整個組網(wǎng)融合的難點就是如何將第三方的室內(nèi)定位設(shè)備信息，在不干擾原有室分系統(tǒng)業(yè)務(wù)的情況下，無損傳輸?shù)蕉ㄎ环?wù)器上，反之也一樣。

參考目前的業(yè)界通用室分組網(wǎng)實現(xiàn)，如表格1所示，整個組網(wǎng)鏈路的物理層接口協(xié)議如下：

可以看到，各設(shè)備間的協(xié)議類型并不相同，而且原室分組網(wǎng)本身就存在以太網(wǎng)報文的傳輸，定位設(shè)備的報文信息要想直接無干擾發(fā)送給定位服務(wù)器是不太可能的，在沒有明確目標(biāo)地址的情況下，加上龐大的定位設(shè)備數(shù)量，勢必會導(dǎo)致室分設(shè)備各節(jié)點的異常流量沖擊和網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，從而影響室分設(shè)備的本身業(yè)務(wù)。因此，我們必須要在pRRU和BBU兩側(cè)就完成定位設(shè)備和室分設(shè)備數(shù)據(jù)的融合和拆分，在鏈路中間傳輸階段則需要確保定位設(shè)備信息與室分設(shè)備業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完全隔離。

三、具體實現(xiàn)

將定位設(shè)備到定位服務(wù)器的傳輸通道定義為上行，與之相反定義為下行，我們分別來進(jìn)行闡述。

pRRU上行在接入定位設(shè)備后，首先要確保該設(shè)備報文不要直接接入室分系統(tǒng)業(yè)務(wù)從而造成干擾，所以需要先將其阻斷，然后完成對定位設(shè)備的MAC地址學(xué)習(xí)，并通過室分系統(tǒng)的控制面將該MAC地址傳遞到BBU側(cè)，完成尋址操作，如圖4所示。

由于定位設(shè)備報文在室分組網(wǎng)傳輸中會跨越多個物理設(shè)備，這樣會導(dǎo)致其報文MAC地址頻繁切換，同樣也會影響到室分設(shè)備的業(yè)務(wù)處理。因此，我們考慮將定位報文整體作為凈荷重新打包，外部的MAC地址則依據(jù)室分系統(tǒng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)定義來打包，并在全鏈路增加Vlan字段定義識別，與當(dāng)前室分設(shè)備報文相區(qū)別，從而降低處理復(fù)雜度，報文具體定義如圖5所示：

這樣的話，定位設(shè)備的報文在傳輸上就可以完全復(fù)用原室分系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，并最終在BBU側(cè)進(jìn)行MAC報文的剝離，根據(jù)先前獲取的定位設(shè)備MAC地址信息，最終完成給定位服務(wù)器的傳輸處理。

同理如圖6所示，在下行方向定位服務(wù)器會完成相關(guān)業(yè)務(wù)報文下發(fā)，BBU則會對定位服務(wù)器的報文進(jìn)行二次報文封裝，并通過室分設(shè)備的拓?fù)潢P(guān)系確定該報文是發(fā)往哪個pRRU上的定位設(shè)備，這樣也避免了報文廣播下發(fā)導(dǎo)致的流量大增。最后在pRRU側(cè)，會將含有Vlan字段的報文進(jìn)行二次報文拆分，并將最終的定位報文發(fā)送到定位設(shè)備以完成其業(yè)務(wù)配置。

四、總結(jié)

本設(shè)計在不影響原有室分系統(tǒng)的情況下，復(fù)用了室分系統(tǒng)本身的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)，可以做到無縫接駁，而且這種設(shè)計方式不僅僅拘泥于第三方定位設(shè)備的接入，但凡可以利用室分網(wǎng)絡(luò)的第三方設(shè)備均可以參考該方式實現(xiàn)，具有很好的推廣性。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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[2]白煒，趙瓊鷹. 新型室分運營解決方案—— Qcell+MEC.中興通訊技術(shù)（簡訊）2018（08）： 20-21.

[3]中國移動. 室內(nèi)定位白皮書 2020.6

[4]劉祝垣，王仰鋒，張迪強(qiáng)，劉凱.室分系統(tǒng)及其工作方法.中國，CN106571931A.2017-04-19

[5]周文彬，劉凱，張迪強(qiáng)，邱明清.數(shù)據(jù)傳輸方法和裝置以及光電轉(zhuǎn)換裝置和系統(tǒng).中國， CN107547481A.2018-01-05