隨著首個RedCap標準問世，業(yè)界也開始依據(jù)標準推動其商用化進程，本土AIoT芯片與解決方案提供商北京智聯(lián)安科技有限公司不僅著眼于RedCap自身的通訊特性，更是將其與5G定位融合。
多年來，通信代際升級一直是推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的中堅力量。1990年的2G開啟了語音時代；2000年的3G實現(xiàn)了移動互聯(lián)；2010年來到了4G的移動寬帶互聯(lián)階段；而4.5G時代下的蜂窩IoT則是開啟了移動物聯(lián)的新紀元；行至2020年，5G的商用落地又再一次推動產(chǎn)業(yè)向萬物互聯(lián)躍遷。
5G演進過程中的標準化工作一直備受矚目，是其產(chǎn)業(yè)應用的重要基石。就在今年6月，5G R17標準宣布凍結(jié)，標志著5G第二個演進版本標準正式完成。按照3GPP此前的計劃，R18將開始對5G Advanced進行標準化，所以R17作為5G標準第一階段收官之作，具有承上啟下的意義。而5G R17版本中引入的最具代表性的技術(shù)當屬RedCap，為5G一張網(wǎng)中引入了中高速物聯(lián)網(wǎng)的能力。
隨著首個RedCap標準問世，業(yè)界也開始依據(jù)標準推動其商用化進程，其中，本土AIoT芯片與解決方案提供商北京智聯(lián)安科技有限公司不僅著眼于RedCap自身的通訊特性，更是將其與5G定位融合。在11月14日召開的首屆移動物聯(lián)網(wǎng)大會上，北京智聯(lián)安科技有限公司市場銷售高級副總裁王志軍帶來了主題為《5G RedCap高精度定位驅(qū)動新型物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務》的演講，展示了公司定義的新一代RedCap高精度定位定位芯片的優(yōu)勢。
補齊5G網(wǎng)絡(luò)能力的中間地帶
眾所周知，5G定義了三大場景——eMBB針對大帶寬應用，uRLLC針對高可靠超低時延應用，而mMTC主要針對低速率、大連接的物聯(lián)網(wǎng)應用?？此迫?，但其實還隱藏了一塊未被輻射到的需求空白區(qū)。
圖源：網(wǎng)優(yōu)雇傭軍
例如，在智慧工廠內(nèi)，5G的超大帶寬和高可靠低時延特性可以實現(xiàn)對工業(yè)機器人的精準控制，但仍有一類設(shè)備，既用不到如eMBB那般高速傳輸，卻又需要比NB-IoT和eMTC這些低功耗廣域網(wǎng)更高性能的網(wǎng)絡(luò)，典型的比如監(jiān)控攝像頭、溫濕度傳感器、工業(yè)可穿戴設(shè)備等。此時，5G RedCap終端就能派上用場，它能滿足低成本、低功耗、中等數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)需求。
“小紅帽”RedCap的全稱是ReducedCapability，即“降低能力”，定位是應用于中高速物聯(lián)網(wǎng)場景。當前，RedCap主要針對的領(lǐng)域包括工業(yè)無線傳感網(wǎng)、智慧城市視頻、智能車聯(lián)和可穿戴設(shè)備。由于原生于5G，RedCap天然便具有5G NR的優(yōu)勢，除了支持包括毫米波在內(nèi)的非常廣泛的頻段、網(wǎng)絡(luò)效率更高、支持波束賦形、可連接到5G核心網(wǎng)等特性之外，RedCap與5G定位的結(jié)合更值得引起業(yè)界關(guān)注。
物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新離不開位置服務作為支撐，尤其是高精度定位，例如老人/兒童防走丟、停車場車位引導、工廠內(nèi)機器人工作軌跡、貨物流轉(zhuǎn)軌跡記錄等場景。隨著應用場景更加細化、需求更加明確，終端對于定位系統(tǒng)的低功耗、低成本與高精度需求也更加強烈。
同時，無論是消費端亦或產(chǎn)業(yè)應用都更加強調(diào)全場景智能，而這無疑也要求定位系統(tǒng)能夠做到室內(nèi)、室外位置信息的無縫銜接。縱觀現(xiàn)有的主流定位技術(shù)，UWB、WiFi、藍牙由于定位精度、信號穿透能力、部署成本的差異，分別在家居、商超、體育場館等室內(nèi)場景下實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?，但在面對室內(nèi)、室外定位銜接時，均需要通過技術(shù)融合的方式來補齊室外定位。而隨著5G定位標準的落地，以及5G定位能力的進一步增強，高精度定位市場也迎來一輪革新。
早在R16中引入的5G定位由UE終端、5G無線接入網(wǎng)、5G核心網(wǎng)、運營商5G位置服務平臺組成，定位精度可以達到室內(nèi)3米以及室外10米，滿足了普通商用場景米級定位的需求。而R17中則是進一步增強了5G的精準定位，針對一般商用場景，R17定位精度目標從室內(nèi)3m、室外10m提升到了亞米級，定位的時延要求小于100ms；在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景，R17定位精度誤差要求小于20cm，定位的時延要求小于10ms。
顯然，依托成熟的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)優(yōu)勢，5G定位不僅可實現(xiàn)通信+定位一張網(wǎng)、室內(nèi)定位+室外定位一張網(wǎng)，還將定位精度提升到了亞米級，已經(jīng)具備了沖擊成熟商用場景的能力與優(yōu)勢。
縱觀目前的高精度定位市場也是呈現(xiàn)百家爭鳴的態(tài)勢，針對室內(nèi)、室外的不同應用場景，衛(wèi)星定位、藍牙、UWB等都在隨著終端需求的增長而快速發(fā)展。然而，在室內(nèi)外定位銜接時，目前的解決方案大多是采用融合定位，如GNSS+UWB/BLE等。當應用場景有回傳位置信息等數(shù)據(jù)傳輸需求時，則需要單獨輔以通信技術(shù)方案，采用4G或LoRa進行通訊。
換言之，5G高精度定位如果想要在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；逃茫环矫嫘枰鉀Q室內(nèi)外定位銜接問題，另一方面則是要降低終端芯片的功耗與成本，同時還要能夠根據(jù)不同業(yè)務需求，與其他技術(shù)結(jié)合以實現(xiàn)數(shù)據(jù)回傳功能。
首先，5G一張網(wǎng)的優(yōu)勢可以輕松解決室內(nèi)外定位銜接問題，無需增加輔助技術(shù)，同時，5G定位還能復用現(xiàn)成的5G宏站或室分站，無需像UWB等定位技術(shù)一樣重新布站；其次，RedCap的輕量化、低功耗、低成本、中高速數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢，則可以很好地幫助5G定位完成位置信息傳輸。剩下的芯片的功耗與成本問題則需要芯片供應商來解決，而在終端數(shù)量遞增、定位需求爆發(fā)之際，針對5G高精度定位的布局對于企業(yè)而言又何嘗不是一個新機遇？
搶占5G高精度定位新機遇
2021年3月，3GPP正式通過了新的WID（Work Item Description,工作項目描述）——LPHAP（Low Power High Accuracy Positioning,低功耗高精度定位），其目標是把定位精度大幅提高至0.5米@90%甚至更高精度，并使定位終端電池續(xù)航能力達到“月”級甚至“年”級。這標志著3GPP將深度耦合5G通信及定位能力。
5G R17中，首先是通過優(yōu)化差分定位降低了終端和基站收發(fā)時延的影響，同時支持多路徑信號測量上報，輔助信息發(fā)送等提高到達角和離開角的測量精度，從而提高了定位精度；其次還通過定義按需發(fā)送的定位導頻信號，降低定位測量的請求回應時間、終端測量時間及測量Gap激活時間等舉措降低了時延；最后還通過支持RRC非激活狀態(tài)終端的定位測量、信令和流程等降低了功耗，并支持GNSS定位的完好性判決增強，以及A-GNSS定位增強，實現(xiàn)更優(yōu)的GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）輔助定位性能。
據(jù)智聯(lián)安市場銷售高級副總裁王志軍介紹，5G高精度低功耗定位基于UTDOA基站側(cè)測量定位，在R17標準下可實現(xiàn)亞米級，將在R18標準下實現(xiàn)厘米級，上行帶寬可以達到100MHz/200MHz，而這也與定位精度息息相關(guān)，“只有帶寬高了，定位精度才能高”。同時，5G高精度低功耗定位的下行帶寬為20MHz，這也正是RedCap在Sub-6GHz頻段下的帶寬。
誠如上文所言，在R17標準中得以進一步增強的5G定位對于芯片廠商而言可謂是一片亟待開墾的沃土，“修剪”掉功耗與成本之后便可看到無限生機。作為一家專業(yè)從事蜂窩物聯(lián)網(wǎng)通訊芯片研發(fā)的IC設(shè)計公司，智聯(lián)安科技早在2021年便啟動了高精度低功耗定位芯片(MK8510)的研發(fā)工作，要知道，5G R17標準是在今年6月才宣布凍結(jié)的。
正是因為對于5G物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)趨勢的靈敏嗅覺，智聯(lián)安率先發(fā)布了第一款5G高精度低功耗定位芯片——MK8510，具備5G LPHAP低功耗高精度定位能力，支持N41，N77，N78，N79頻段，上行100MHz定位信號發(fā)射，定位精度＜1m CEP 90％ @LOS@100MHz，還為定位專門優(yōu)化RF設(shè)計，支持全向發(fā)射。同時，得益于智聯(lián)安特有的低功耗控制技術(shù)，其可實現(xiàn)每6s一次定位，1000mAh電池續(xù)航可達12個月，覆蓋更廣，室內(nèi)支持30~60米，室外支持200~300米。
RedCap引領(lǐng)5G定位創(chuàng)新
可以說，智聯(lián)安已經(jīng)率先在5G定位的賽場上耕耘出了基礎(chǔ)“試驗田”，MK8510在產(chǎn)業(yè)應用中也收到了更多切實的需求反饋，其中最重要的便是數(shù)據(jù)回傳、也就是通訊功能。
王志軍坦言，MK8510雖然具備一定的通信能力，但在面對實際業(yè)務場景的大量數(shù)傳需求時仍顯得力不從心，這也是為何智聯(lián)安在其迭代產(chǎn)品MK8520中引入了RedCap，為5G高精度低功耗定位增強了通訊能力。
據(jù)介紹，智聯(lián)安5G RedCap高精度定位基于高性能通信DSP的軟基帶方案，能夠?qū)崿F(xiàn)亞米級的高精度低功耗定位，同時還配備了靈活強大的物理層加速器單元、經(jīng)過硅驗證的Sub-6G 射頻收發(fā)機以及功能豐富的擴展外設(shè)接口，可以滿足更多應用場景的室內(nèi)外定位需求以及位置信息傳輸需求。
毋庸置疑，5G定位憑借其室內(nèi)室外一張網(wǎng)、易部署等特點，將逐步取代一些場景下的傳統(tǒng)多定位技術(shù)融合方案，尤其是在其精度、功耗與成本逐步下探、可滿足規(guī)?；瘧弥H，加之RedCap的輕量化、低功耗、低成本傳輸特性，RedCap融合5G定位兼具通信能力與高精度定位能力，勢必將在更多物聯(lián)網(wǎng)垂直行業(yè)大放異彩！
