YD T 3936-2021 基于移动通信网的高精度定位总体技术要求.pdf

1、 ICS 33.060.99 M37 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 YD/T xxxx xxxx 基于移动通信网的高精度定位总体技术要求 General technical requirements for high precision positioning based on mobile communication network (报批稿 ) 20-发布 20-实施 中 华 人 民 共 和 国 工 业 和 信 息 化 部 发 布 YD YD/T xxxx-xxxx I 目 次 前 言 .III 引 言 .IV 1 范围 .1 2 规范性引用文件 .1 3 术语、定义

2、和缩略语 .1 3.1 术语和定义 .1 3.2 缩略语 .2 4 定位指标体系 .3 4.1 定位精度指标 .3 4.2 定位覆盖指标 .4 4.3 定位频度指标 .4 4.4 首次定位时间指标 .4 5 定位场景分类 .4 6 定位方法分类 .5 6.1 基于通信网耦合程度分类 .5 6.2 基于定位覆盖范围分类 .5 6.3 基于定位独立性程度分类 .6 7 定位模式分类 .6 8 系统架构 .7 8.1 说明 .7 8.2 广域同步定位网架构 .7 8.2.1 定位网络逻辑架构 .7 8.2.2 定位网络系统结构 .8 8.2.3 同步网架构 .10 8.2.4 基于同步网的定位网 .

3、11 8.3 融合定位架构 .11 9 定位协议 .13 10 技术要求 .13 10.1 概述 .13 10.2 授时设备 .13 10.2.1 功能要求 .13 10.2.2 指标要求 .14 10.3 同步设备 .14 10.3.1 功能要求 .14 10.3.2 指标要求 .15 10.4 广域带内定位网系统 .15 10.4.1 带内定位基站 .15 YD/T XXXX-XXXX II 10.4.2 带内定位终端 .16 10.5 广域共频带定位系统 .17 10.5.1 共频带通信定位一体化基站 .17 10.5.2 共频带通信定位一体化终端 .18 10.6 边缘计算定位系统 .

4、18 10.6.1 功能要求 .18 10.6.2 性能要求 .19 10.7 室内蓝牙定位系统 .19 10.8 核心网定位网元 .20 10.9 定位网规划系统 .21 10.9.1 功能要求 .21 10.9.2 指标要求 .21 11 接口要求 .22 11.1 TE定位相关接口 .22 11.2 5G定位相关接口 .22 参考文献 .24 YD/T xxxx-xxxx III 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国通信标准化协会提出并归口。 本标准起草单位： 中兴通讯

5、股份有限公司、北京邮电大学、大唐电信科技产业集团（电信科学技 术研究院 ） 、 中国信息通信研究院 、 中国联合网络通信集团有限公司 、 中国电信集团有限公司 、 维沃移 动通信有限公司 、 中国移动通信集团设计院有限公司 、 华为技术有限公司 、 中国科学院空天信息创新研 究院、中国信息通信科技集团有限公司。 本标准主要起草人 ： 陈诗军、邓中亮、陈大伟、万屹、陈倩、罗彬、刘文学、张欣旺、全海洋、胡 昌军、韩冬、邱佳慧、尹露、王宝春、袁泉、冯薇薇、杜志敏、于映辉、杜希、张元。 YD/T XXXX-XXXX IV 引 言 本标准在定位方法分类 、 广域定位网系统结构 、 同步网架构 、 融合定

6、位架构 、 指标体系方面 ， 根据 国内定位领域技术现状和社会需求制定。在场景分类、定位模式分类、接口协议方面总体参考 3GPP标 准。根据国内的技术发展要求，本标准规定的逻辑架构支持了 TBS技术，但总体上参考了 3GPP网元架 构。 本标准作为总体技术要求与后续的定位标准共同组成基于移动通信网定位的标准族 。 本标准族还包 括 ： 带内和共频带定位技术标准、室分蓝牙定位技术标准、纳秒级相对授时技术标准、纳秒级同步技术 标准、室分 UWB定位技术标准等。上述标准均已提出立项，每个系列标准包括设备技术要求和测试方 法。本标准族后续会根据国际标准进展和国内技术发展和实际需要适时适当扩充。 YD/

7、T XXXX-XXXX 1 基于移动通信网的高精度定位总体技术要求 1 范围 本标准规定了基于移动通信网的高精度定位标准体系的总体技术要求 ， 包括定位指标体 系 、 定位方法分类 、 定位模式 、 定位网络架构 、 融合定位架构 、 关键设备技术要求和指标要 求。 本标准适用于 LTE和 5G移动通信网带内定位技术 、 共频带 TBS定位技术和融合定位技术 。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本 适用于本文件 。 凡是不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 YD/T 1012-1999 数字同步

8、网节点时钟系列及其定时特性 3GPP TS23.271 v16.0.0 位置服务描述第二阶段 (Functional stage 2 description of Location Services ) 3GPP TS36.211 v16.1.0 LTE物理信道和调制 (Physical channels and modulation) 3GPP TS36.214 v16.1.0 物理层测量 (Physical layer Measurements) 3GPP TS36.305 v16.1.0 E-UTRAN用户设备定位 (User Equipment positioning E-UTRAN)

9、 3GPP TS36.355 v16.0.0 LTE定位协议 (LTE Positioning Protocol) 3GPP TS36.410 v16.0.0 S1总体方面和原则 (S1 general aspects and principles) 3GPP TS36.455 v16.0.0 LTE定位附加协议 (LTE Positioning Protocol A ) 3GPP TS36.456 v16.0.0 SLm接口总体方面和原理 (SLm interface general aspects and principles) 3GPP TS37.355 v16.1.0 NR定位协议 (

10、NR Positioning Protocol (Release 16) 3GPP TS38.211 v16.1.0 NR物理信道和调制 (Physical channels and modulation) 3GPP TS38.213 v16.0.0 NG-RAN物理层控制流程 (NG-RAN,Physical layer procedure for control) 3GPP TS38.215 v16.2.0 NG-RAN物理层测量 (NG-RAN Physical layer measurements) 3GPP TS38.305 v16.1.0 NG-RAN用户设备定位 (User Eq

11、uipment (UE) positioning in NG-RAN) 3GPP TS38.410 v16.2.0 NG总体方面和原则 (NG general aspects and principles) 3GPP TS38.455 v16.0.0 NR定位附加协议 (NR Positioning Protocol A) 3 术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 YD/T XXXX-XXXX 2 3.1.1 带内定位 网 inband positioning network 通过改进网络结构 ， 在通信网频段内分配专用的无线资源 ， 定义专用的定位信号和网元

12、来增强通信网的定位功能，实现同一频带内实现通信网融合的定位网络。 3.1.2 共频带定位网 coband positioning network 定义专用的定位信号叠加到通信网频带上发送 ， 通过控制定位信号和通信信号的信干比 ， 降低对通信网的信号干扰，在通信网同一频带实现高精度定位的定位网络。 3.1.3 定位参考信号专用发射节点 PRS ONLY TP 在基于 PRS的 TBS中只发送 PRS信号不关联小区的发射节点。 3.1.4 发射和接收节点 transmission-reception point （ TRP） 支持 TP和 /或 RP功能的、在地理位置上相互关联的无线装置 。 3

13、.2 缩略语 下列缩略语适用于本 文件。 A-GNSS：网络辅助 GNSS（ Assisted Global Navigation Satellite System） AMF：移动接入管理功能（ Access and Mobility Management Function） AOA：到达角（ Angle of Arrival） AOD：离开角（ Angle of Departure） API：应用程序接口（ Application Programming Interface） COBAND：共频带（ Coexisted Over One Wireless Band） E-CID：增强型 Ce

14、ll ID定位（ Enhanced Cell ID Location） E-SMLC：演进的移动服务位置中心（ Evolved Serving Mobile Location Centre） E-UTRAN：演进的 UMTS陆地无线接入网（ Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network） GLONASS：格洛纳斯导航卫星系统（ Global Navigation Satellite System） GNSS：全球卫星导航系统（ Global Navigation Satellite System） GPS：全球定位系统（ Global Positi

15、oning System） INBAND：通信网带内（ Intra Communication Network Band） LMF：定位管理功能（ Location Management Function） LMU：位置测量单元（ Location Measurement Unit） LPP： LTE定位协议（ Location Position Protocol） LPPa： LTE定位附加协议（ LTE Positioning Protocol Annex） LTE：长期演进（ Long Term Evolution） MEC：移动边缘计算（ Mobile Edge Computing）

16、MME：移动性管理实体（ Mobility Management Entity） NG-C： 5G控制面（ NG Control plane） YD/T XXXX-XXXX 3 NG-RAN： 5G无线接入网（ NG Radio Access Net） NRPPa： NR定位附加协议（ NR Position Protocol Annex） OTDOA：观测到达时间差（ Observed Time Difference of Arrival） PPS：秒脉冲（ Pulse per Second） PRS：定位参考信号（ Positioning Reference Signal） PTP：精密时

17、间协议（ Precision Timing Protocol） RFID：射频识别（ Radio Frequency Identification） RMS：均方根（ Root Mean Square） RP：接收节点（ Reception Point） RTT：环回传播时间（ Round Trip Time） SET： SUPL使能终端（ SUPL Enabled Terminal） SLP： SUPL定位平台（ SUPL Location Platform） SUPL：安全用户面定位（ Secure User Plane Location） TB：定位信标（ Terrestrial Bea

18、con） TBMF：定位信标管理功能（ Terrestrial Beacon Management Function ） TBS：地面信标系统（ Terrestrial Beacon System） TOD：日时间（ Time of Day） TP：发射节点（ Transmitting Point） TTFF：首次定位时间（ Time to First Fix） UE：用户设备（ User Equipment） UTC：协调世界时（ Coordinated Universal Time） UTDOA：上行到达时间差（ Uplink Time Difference of Arrival） UWB

19、：超宽带（ Ultra Wide Band） WLAN：无线局域网（ Wireless Local Area Network） 4 定位指标体系 4.1 定位精度指标 定位精度指标包括定位准确度和定位稳定度，前者表征定位结果和真实值的一致程度 ， 用定位误差表示，后者表征定位结果的收敛程度，用 RMS表示。水平和垂直定位精度指标 分为以下六个等级，其中一、二、三、四级为高精度等级： 一级：毫米级定位，定位误差 RMS优于 1cm； 二级：厘米级定位，定位误差 RMS优于 10cm； 三级：亚米级定位，定位误差 RMS优于 1m； 四级：米级定位，定位误差 RMS优于 3m； 五级：房间级定位，

20、定位误差 RMS优于 10m； 六级：楼宇级定位，定位误差 RMS优于 100m。 4.2 定位覆盖指标 YD/T XXXX-XXXX 4 定位信号覆盖指标分为以下四个等级： 一级：地球级覆盖，覆盖范围为地球面积量级； 二级：公里级覆盖，覆盖范围为 n1000m， n不小于 1； 三级：百米级覆盖，覆盖范围为 n100m， n不小于 1，不大于 10； 四级：亚百米级覆盖，覆盖范围为米到几十米。 4.3 定位频度指标 定位频度指标分为以下五个等级： 一级：毫秒级频度，每秒内响应大于 100次，适用于高速移动场景； 二级：厘秒级频度，每秒内响应大于 10次，适用于高速移动场景； 三级：分秒级频度

21、，每秒内响应大于 1次，适用于低速移动场景； 四级：秒级频度， 10s内响应大于 1次，适用于步行移动场景； 五级：大于 10s响应 1次，适用于相对静止场景。 4.4 首次定位时间指标 首次定位时间（ TTFF）： 10s：首次定位时间小于 10s； 30s： 首次定位时间小于 30s； 30s：首次定位时间大于 30s。 注：数据来源于 3GPP TS 22.261 v17.3.0。 5 定位场景 分类 表 1规定了定位场景和具体用例。 定位场景分为室内场景 、 郊区场景 、 城区场景三类 。 针对三种场景分别进行了用例列举 。 表 1 定位场景和用例 总体场景 具体用例（列举） 水平精度

22、 垂直精度 紧急呼叫（室内场景） 1m 2m 以定位服务为基础的商业场景 3m NA 患者追踪室内场景 、 医务人员追踪场景 3m 3m 资产追踪静止场景 1m 1m 工厂室内场景 0.5m NA 室内停车场（含地下） 1m 3m 地下交通人员和设备定位 3m 3m 室内 矿井定位 0.5m 1m 航空相关（无人机操作和运输） 0.1m 0.1m 郊区 追踪移动场景 10m 30m ， NA YD/T XXXX-XXXX 5 注： 数据来源于 3GPP TR 22.872 v16.1.0。 6 定位方法分类 6.1 基于通信网耦合程度分类 依照通信网耦合程度，基于通信网的定位分为狭义通信网定位

23、和广义通信网定位： 狭义通信网定位 ： 指基于移动通信网无线信号的定位方法，为通信网带内定位。狭 义通信网定位至少支持无线信号发射 、 测量和基于测量进行位置估算 。 狭义通信网 定位在 3GPP 标准中又称为 RAT-Dependent 定位； 广义通信网定位 ： 指通过移动通信网进行辅助、配置、反馈或融合的定位方法。广 义通信网定位包含 3GPP 定义的所有定位方法。 广义通信网定位包含 3GPP RAT-Independent 和 RAT-Dependent 定位。 除非特别注明，本标准所规定的总体技术要求对广义通信网定位方法适用。 6.2 基于定位覆盖范围分类 依照定位的覆盖等级，广义

24、通信网定位分为球域定位、广域定位和局域定位。 球域定位 ： 指支持一级定位覆盖范围 ， 即定位覆盖等级为地球级的全球性定位方法 ， 包括北斗、 GPS 定位； 广域定位 ： 指支持二级定位覆盖范围，即定位覆盖等级为公里级的定位方法，宜作 为通用的 、 成本可控的 、 工程复杂度较低的基础定位方法 ， 包括 LTE 和 5G 无线通 信网的下行带内（ INBAND） 定位（ 如 DL-TDOA、 DL-AOD） 和 COBAND 定位 ； 局域定位 ： 指支持三、四级定位覆盖范围（即定位覆盖等级小于百米级 ） 的定位方 法 ， 包括 WLAN 定位 、 RFID 定位 、 蓝牙定位 、 UWB

25、定位 、 Zigbee 定位 、 LTE 和 5G 上行定位（ 如 UL-TDOA、 RTT、 UL-AOA）。 6.3 基于定位独立性程度分类 180km/h 交通监控 1m 3m， 130km/h 2.5m 增强现实高速 10m， 130km/h 0.1m 3m 高铁定位 1m 3m， 300km/h NA 无人机派送 0.5m， 50km/h 0.3m 紧急呼叫（室外场景） 10m 3m 车辆位置 0.5m， 50km/h 1m 3m 增强现实（ AR）低速场景 1m 3m， 50 km/h 0.1m 3m 互联网租赁自行车共享单车移动场景 2m， 20km/h NA 互联网租赁自行车静

26、止场景 0.2m NA 人员定位室外城区 10m NA 城区 垃圾回收 3m NA YD/T XXXX-XXXX 6 依照定位 独立性 ， 广义通信网定位可分为 独立定位方法 、 补充定位方法和融合定位方法 。 独立定位方法：指能独立地完成绝对位置估算的定位方法， 包括 A-GNSS、 LTE 和 5G 带内定位、 共频带 TBS 定位、蓝牙定位、 UWB 定位、 WiFi 定位； 补充定位方法 ： 指不能独立地完成绝对位置估算，只能完成部分维度估算或相对位 置估算。补充定位方法宜与独立定位方法联合定位，如传感器定位； 融合定位方法 ： 指融合多种定位方法进行定位。适用于复杂多样的定位场景下提

27、高 定位精度。 7 定位模式分类 基于定位功能在系统中的分布位置 ,定位方法所支持的定位模式见表 2,将定位分为 X-based、 X-assisted和 Standalone三种模式： X-based 定位模式： X 设备利用测量信息及辅助信息解算位置结果， 分为 UE-based、 LMF-based； X-assisted 定位模式： X 设备 进行定位测量和上报测量信息给位置解算设备，解算 设备可结合辅助信息估算位置结果， 分为 UE-assisted,、 NG-RAN node assisted； Standalone 定位模式 ： X 设备不依赖辅助信息的情况下，独立进行定位测量和

28、估算 位置结果。 表 2 定位方法支持的定位模式 定位方法 UE-based UE-assisted, LMF-based NG-RAN node assisted A-GNSS 是 是 否 OTDOA 否 是 否 E-CID 否 是 是 Sensor 是 是 否 WLAN 是 是 否 Bluetooth 否 是 否 TBS 是 是 否 DL-TDOA 是 是 否 DL-AoD 是 是 否 Multi-RTT 否 是 是 NR E-CID 否 是 待定 UL-TDOA 否 否 是 UL-AoA 否 否 是 注：表 2内容来源于 3GPP TS38.305 v16.1.0。 8 系统架构 8.1

29、 概述 YD/T XXXX-XXXX 7 本章主要规定基于移动通信网广域米级同步定位网架构 ， 适用于带内定位网和共频带定 位网 。 本标准同时规定涉及基于球域 GNSS定位方法 、 广域定位方法 、 局域定位方法 、 补充 定位方法等多种定位方法的融合定位架构。 8.2 广域同步定位网架构 8.2.1 定位网络逻辑架构 定位网应支持以下两种形态的基站设备： 通信定位合一的基站设备； 独立组网的定位基站设备。 定位网 应 至少支持以下两种定位技术之一： 通信网广域带内定位 网 技术（ 下行 INBAND 定位）； 通信网广域共频带定位 网 （ COBAND 定位）。 基于 E-UTRAN的定位

30、网逻辑架构如图 1所示： 图 1 基于 E-UTRAN 的定位架构 各网元的功能如下： E-SMLC 是主要的定位功能节点 ， 负责资源调度以及整体协调 ， 可与 UE、 eNodeB 等进行信息交互，存储、传输定位相关的信息； MME 是 LTE 接入网络的关键控制节点 ， 负责信令处理部分 ， 包括空闲模式的 UE 定位，传呼过程和中继； SLP 是用户面负责定位功能的实体； TB 是 定位参考信号专用发射节点 、 TRP 或者其他 TBS 定位信号发射设备， 如 COBAND 定位信号发射设备； TBMF 是 TB 的管理节点，提供高精度授时和同步功能， 存储 TB 的地理位置以及 配置

31、信息和发送上述信息给 LMF。 UE eNode B MME E - SMLC LTE - Uu S 1 SLs SLP SUPL 承载 SET SLm LMU SLm LMU TP TP TP TBMF TB TB TB - U T B - U T T TT TL YD/T XXXX-XXXX 8 基于 NG-RAN定位网的逻辑架构如图 2所示： 图 2 基于 NG-RAN 的定位逻辑架构 各网元的功能如下： AMF 主要功能是 Non-Access Stratum（ NAS）安全和空闲模式下移动性管理（ Idle State Mobility Handling） 。 可接收其 它 节点发送

32、的定位请求也可自己发起定位请求 并发送给 LMF； LMF 是定位功能的主要节点 ， 可存储 、 发送定位所 需的辅助信息 、 接收测量信息 和计算定位结果 ； NG-RAN 的 TBMF、 TB 功能同 E-UTRAN 的 TBMF、 TB 功能一致。 8.2.2 定位网络系统结构 广域同步定位网应采用图 3所示的网络架构。 NG - RAN UE AMF LMF NR - Uu N G - C NLs gNB ng - eNB N G - C XnL T E - U u TP TP E - SMLC SLP TBMF TB TB TB - U T B - U T T TT TL 定位服 务

33、器 LTE / 5 G 核心网 同步网 络 通信定 位一体 化网络 通信基站 定位增强基站 北斗 / GPS 授时网 络 广域定位网 络系统结构 授时 设备 同步 设备 YD/T XXXX-XXXX 9 图 3 广域定位网络系统结构 定位网络系统结构是通信定位一体化网络架构 ， 包括高精度授时网络 、 高精度同步网和 高精度定位网三部分构成，各部分应具备以下功能： a) 授时网： 采用北斗 /GPS 卫星对同步网授时，或者对通信基站和定位基站直接进行 授时。 b) 同步网： 在室内等场景 ， 同步网从卫星获得授时 ， 并采用有线同步网络 ， 如光纤 ， 在室内 向 定位网基站设备 分发高精度时

34、钟； 在复杂场景 ， 采用无线 方式 同步分发时钟 。 同步节点间通过可视路径建立 无线 同步 网络。 c) 定位网： 采用 满足 3GPP 统一 空口标准的带内定位基站； 采用 满足标准帧结构的共频带定位基站； 松耦合通信设备和定位设备 ，定位基站和通信基站可以合一，也可以分离； 定位网按需部署。 定位网架构的设备应具备以下功能： 高精度授时设备 ：具备 接收北斗 /GPS 信号 和 生成高精度时钟信号 功能 ； 高精度同步设备 ： 具备分发 高精度时钟同步信号给定位基站和通信基站 的功能， 承 担 TBMF 网元功能； 定位基站 ： 具备 高精度同步发射定位信号 的功能 。定位基站包括通信

35、网带内定位基 站 ( 具有 PRS ONLY TP 功能 或 TRP 功能 ） 、共频带定位基站和其它形式的定位基 站， 承担 TB 网元功能； 通信基站 ： LTE 和 5G 通信基站； 通信基站和定位基站可以合一为通信定位一体 化基站； 定位终端 ： 定位终端具有 物联网定位 模块、 智能机 定位终端 等多种形式。支持定位 信号检测、位置估算和上报信息给定位服务器等功能。 8.2.3 同步网架构 高精度同步包括有线同步网和无线同步两种基本解决方案 ， 其中无线同步在后续标准里 规定，有线同步网络架构如图 4所示。 同步网络系统用于提供同步支撑，包括频率同步网和时间同步网。 频率同步网分为频

36、率源部分 、 频率传送部分 、 端应用部分 。 频率同步网采用同步以太网 物理层信号来恢复频率基准信号 ， 并传送频率同步管理信息 ， 使网络中的各网元实现频率同 步。 时间同步网分为时间源部分 、 时间传送部分 、 端应用部分 。 其中 ， 时间源是指利用源自 UTC的时间输入信号 ， 提供一种或多种类型的时间输出功能 ， 并具有守时功能的设备 。 时间 同步网采用高精度时间同步协议（如 PTP等）来实现网元间的时间同步。 YD/T XXXX-XXXX 10 图 4 同步网架构 频率同步网和时间同步网呈双层架构 ， 时间同步网基于频率同步网提供的频率信号计算 本地时间，在频率 /时间参考源的选择机制、同步路径的计算机制以及保护切换机制上，频 率同步网和时间同步网彼此之间逻辑上是相对独立的 。 时间同步网内网元的频率同步规划应 遵循频率同步网的组网原则。 时间源设备通过最优同步路径 /方式跟踪 UTC时间 。 在最优同步路径 /方式失效的情况下 ， 时间源设备应通过备用路径溯源到 UTC或更高等级的时间源设备 ； 当所有同步路径均不可用 的情况下 ， 时间源