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，也勢必擁有更加廣闊的市場前景。

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一步提升其定位能力。

藍牙/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、公檢法機構(gòu)、倉儲物流等領(lǐng)域也有相關(guān)應(yīng)用。圖1是目前藍牙/UWB終端測量定位的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓撲，該拓撲目前存在的難題主要是供電和安裝維護問題，在終端測量高精度定位方案中，因為藍牙5.1和UWB技術(shù)分別是基于角度或者到達時間差的測量，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)品和藍牙/UWB定位系統(tǒng)融合，讓定位設(shè)備能復用室分系統(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，完全復用原室分系統(tǒng)的布局組網(wǎng)，pRRU則通過POE完成對藍牙/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，在沒有明確目標地址的情況下，加上龐大的定位設(shè)備數(shù)量，勢必會導致室分設(shè)備各節(jié)點的異常流量沖擊和網(wǎng)絡(luò)風暴，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地址學習，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，與當前室分設(shè)備報文相區(qū)別，從而降低處理復雜度，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用原室分系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，并最終在BBU側(cè)進行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)器的報文進行二次報文封裝，并通過室分設(shè)備的拓撲關(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)導致的流量大增。最后在pRRU側(cè)，會將含有Vlan字段的報文進行二次報文拆分，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，復用了室分系統(tǒng)本身的網(wǎng)絡(luò)拓撲架構(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

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[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，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，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