隨著首個RedCap標準問世，業界也開始依據標準推動其商用化進程，本土AIoT芯片與(yu)解決(jue)方(fang)案提供商北京智聯安科技有(you)限公(gong)司不僅(jin)著眼于RedCap自身的通訊(xun)特性，更是將(jiang)其與(yu)5G定位融(rong)合。
多年來(lai)，通信代際(ji)升級(ji)一直(zhi)是推動數字經濟發展(zhan)的(de)中堅力(li)量。1990年的(de)2G開啟(qi)了(le)語音時(shi)代；2000年的(de)3G實現了(le)移動互聯；2010年來(lai)到了(le)4G的(de)移動寬帶互聯階段；而4.5G時(shi)代下的(de)蜂窩IoT則是開啟(qi)了(le)移動物(wu)聯的(de)新紀元；行至(zhi)2020年，5G的(de)商用(yong)落地又(you)再一次推動產業(ye)向萬物(wu)互聯躍遷。
5G演進過程中的標準化工作一直備受矚目，是其產業應用的重要基石。就在今年6月，5G R17標準宣布凍結，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當屬RedCap，為5G一張網中引入了中高速物聯網的能力。
隨著首個RedCap標準問世，業界也開始依據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網大會上，北京智聯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高精度定位驅動新型物聯網業務》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勢。
補齊5G網絡能力的中間地帶
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、大連接的物聯網應用。看似全面，但(dan)其實還(huan)隱(yin)藏了(le)一塊未被輻射到的需(xu)求空白(bai)區。
圖源：網優(you)雇傭軍
例如(ru)，在智(zhi)慧工(gong)(gong)廠內，5G的超大帶寬和高可靠(kao)低時(shi)延特(te)性可以實現對工(gong)(gong)業機(ji)器人的精準控制，但仍有一類設(she)備，既用不到如(ru)eMBB那般高速傳(chuan)(chuan)輸，卻(que)又(you)需(xu)要比NB-IoT和eMTC這些低功耗廣域網(wang)更高性能的網(wang)絡，典型的比如(ru)監控攝像頭、溫濕度(du)傳(chuan)(chuan)感器、工(gong)(gong)業可穿(chuan)戴設(she)備等。此時(shi)，5G RedCap終端(duan)就能派上用場，它能滿足低成本、低功耗、中(zhong)等數(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸的物(wu)聯網(wang)需(xu)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網場景。當前，RedCap主要針對的領域包括工業無線傳感網、智慧城市視頻、智能車聯和可穿戴設備。由于原生于5G，RedCap天然便具有5G NR的優勢，除了支持包括毫米波在內的非常廣泛的頻段、網絡效率更高、支持波束賦形、可連接到5G核心網等特性之外，RedCap與5G定位的結合更值得引起業界關注。
物聯網創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、工廠內機器人工作軌跡、貨物流轉軌跡記錄等場景。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業應用都更加強調全場景智能，而這無疑也要求定位系統能夠做到室內、室外位置信息的無縫銜接。縱觀現(xian)有的(de)(de)主流定位(wei)(wei)(wei)技術(shu)，UWB、WiFi、藍牙由于定位(wei)(wei)(wei)精(jing)度(du)、信號(hao)穿透能力(li)、部署成本的(de)(de)差異，分(fen)別在(zai)(zai)家居、商超、體育場館(guan)等(deng)室(shi)內場景下實現(xian)了規(gui)模化應用，但在(zai)(zai)面對室(shi)內、室(shi)外定位(wei)(wei)(wei)銜接時(shi)，均需要(yao)通過技術(shu)融(rong)合的(de)(de)方(fang)式來(lai)補齊室(shi)外定位(wei)(wei)(wei)。而隨著5G定位(wei)(wei)(wei)標準的(de)(de)落地(di)，以及5G定位(wei)(wei)(wei)能力(li)的(de)(de)進(jin)一(yi)步增(zeng)強(qiang)，高精(jing)度(du)定位(wei)(wei)(wei)市場也迎來(lai)一(yi)輪革新。
早(zao)在R16中引入的5G定(ding)(ding)位(wei)由UE終端、5G無(wu)線接入網、5G核心網、運營商(shang)(shang)5G位(wei)置服(fu)務平臺組(zu)成，定(ding)(ding)位(wei)精度可以(yi)達到(dao)室(shi)內3米以(yi)及室(shi)外10米，滿足了普(pu)通商(shang)(shang)用場景(jing)米級定(ding)(ding)位(wei)的需求(qiu)。而R17中則是(shi)進一步增強了5G的精準(zhun)定(ding)(ding)位(wei)，針對一般商(shang)(shang)用場景(jing)，R17定(ding)(ding)位(wei)精度目標從室(shi)內3m、室(shi)外10m提升到(dao)了亞米級，定(ding)(ding)位(wei)的時延要(yao)求(qiu)小于(yu)100ms；在工業物聯網場景(jing)，R17定(ding)(ding)位(wei)精度誤差要(yao)求(qiu)小于(yu)20cm，定(ding)(ding)位(wei)的時延要(yao)求(qiu)小于(yu)10ms。
顯然，依托成熟的基礎網絡建設優勢，5G定位不僅可實現通信+定位一張網、室內定位+室外定位一張網，還將定位精度提升到了亞米級，已經具備了沖擊成熟商用場景的能力與優勢。
縱觀(guan)目前的(de)高精度定(ding)(ding)位(wei)(wei)市場也是呈現百家(jia)爭鳴的(de)態勢(shi)，針對室(shi)內、室(shi)外的(de)不(bu)同應用(yong)場景，衛星定(ding)(ding)位(wei)(wei)、藍牙(ya)、UWB等都在(zai)隨(sui)著終端需求的(de)增(zeng)長而快速發展。然而，在(zai)室(shi)內外定(ding)(ding)位(wei)(wei)銜接時(shi)，目前的(de)解決(jue)方(fang)案(an)大多是采(cai)用(yong)融合定(ding)(ding)位(wei)(wei)，如GNSS+UWB/BLE等。當應用(yong)場景有回(hui)傳位(wei)(wei)置(zhi)信息等數據傳輸(shu)需求時(shi)，則需要單獨(du)輔以通(tong)信技術方(fang)案(an)，采(cai)用(yong)4G或(huo)LoRa進行通(tong)訊。
換言之，5G高精度定位如果想要在物聯網行業實現規模化商用，一方面需要解決室內外定位銜接問題，另一方面則是要降低終端芯片的功耗與成本，同時還要能夠根據不同業務需求，與其他技術結合以實現數據回傳功能。
首先，5G一(yi)張網的(de)優勢可以(yi)輕松解(jie)決室(shi)(shi)內(nei)外(wai)定位(wei)(wei)(wei)銜接(jie)問題，無需增(zeng)加(jia)輔助技術，同(tong)時，5G定位(wei)(wei)(wei)還能復用現成的(de)5G宏站(zhan)或室(shi)(shi)分站(zhan)，無需像UWB等(deng)定位(wei)(wei)(wei)技術一(yi)樣重新(xin)布(bu)站(zhan)；其次，RedCap的(de)輕量化、低功耗(hao)、低成本(ben)、中(zhong)高速(su)數據(ju)傳輸優勢，則可以(yi)很好地幫(bang)助5G定位(wei)(wei)(wei)完成位(wei)(wei)(wei)置(zhi)信息傳輸。剩下的(de)芯(xin)片的(de)功耗(hao)與成本(ben)問題則需要芯(xin)片供應商(shang)來解(jie)決，而在終(zhong)端數量遞增(zeng)、定位(wei)(wei)(wei)需求爆發之際，針(zhen)對5G高精度定位(wei)(wei)(wei)的(de)布(bu)局對于(yu)企(qi)業而言又(you)何嘗不是一(yi)個新(xin)機遇？
搶占5G高精度定位新機遇
2021年(nian)(nian)3月，3GPP正式通過了(le)新的WID（Work Item Description,工作(zuo)項目(mu)描述）——LPHAP（Low Power High Accuracy Positioning,低功耗高(gao)精度(du)定(ding)位），其目(mu)標是把定(ding)位精度(du)大幅提(ti)高(gao)至0.5米(mi)@90%甚(shen)至更高(gao)精度(du)，并使定(ding)位終端(duan)電池續航能力(li)達到“月”級甚(shen)至“年(nian)(nian)”級。這標志著(zhu)3GPP將深度(du)耦合5G通信及定(ding)位能力(li)。
5G R17中，首先是(shi)通(tong)過(guo)優(you)化差分定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)降(jiang)低了終(zhong)端和基站收發時(shi)(shi)延的(de)影響，同時(shi)(shi)支持多路(lu)徑信(xin)(xin)號測(ce)量(liang)(liang)上報，輔(fu)(fu)助信(xin)(xin)息發送(song)等(deng)(deng)提高到達角(jiao)和離開角(jiao)的(de)測(ce)量(liang)(liang)精度，從而提高了定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)精度；其(qi)次還(huan)通(tong)過(guo)定(ding)(ding)(ding)(ding)義按(an)需發送(song)的(de)定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)導(dao)頻信(xin)(xin)號，降(jiang)低定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)測(ce)量(liang)(liang)的(de)請(qing)求回應時(shi)(shi)間、終(zhong)端測(ce)量(liang)(liang)時(shi)(shi)間及測(ce)量(liang)(liang)Gap激活時(shi)(shi)間等(deng)(deng)舉措(cuo)降(jiang)低了時(shi)(shi)延；最(zui)后還(huan)通(tong)過(guo)支持RRC非激活狀態終(zhong)端的(de)定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)測(ce)量(liang)(liang)、信(xin)(xin)令(ling)和流程等(deng)(deng)降(jiang)低了功耗，并支持GNSS定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)完好(hao)性判決增(zeng)強，以(yi)及A-GNSS定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)增(zeng)強，實(shi)現更優(you)的(de)GNSS（全球導(dao)航衛星(xing)系(xi)統(tong)）輔(fu)(fu)助定(ding)(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)性能。
據智聯安市場銷售高(gao)級副(fu)總裁王志軍介(jie)紹(shao)，5G高(gao)精度(du)低功耗定位(wei)(wei)基于UTDOA基站側測量定位(wei)(wei)，在R17標準下(xia)(xia)可(ke)實(shi)現(xian)亞米級，將在R18標準下(xia)(xia)實(shi)現(xian)厘米級，上行帶寬(kuan)可(ke)以達到100MHz/200MHz，而這(zhe)也(ye)與定位(wei)(wei)精度(du)息息相關，“只(zhi)有帶寬(kuan)高(gao)了，定位(wei)(wei)精度(du)才(cai)能高(gao)”。同時，5G高(gao)精度(du)低功耗定位(wei)(wei)的(de)下(xia)(xia)行帶寬(kuan)為20MHz，這(zhe)也(ye)正(zheng)是RedCap在Sub-6GHz頻(pin)段下(xia)(xia)的(de)帶寬(kuan)。
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。作為一家專業從事蜂窩物聯網通訊芯片研發的IC設計公司，智聯安科技早在2021年便啟動了高精度低功耗定位芯片(MK8510)的研發工作，要知道，5G R17標準是在今年6月才宣布凍結的。
正是因為對于5G物聯網通信技術趨勢的靈敏嗅覺，智聯安率先發布了第一款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定位信號發射，定位精度＜1m CEP 90％ @LOS@100MHz，還為定位專門優化RF設計，支持全向發射。同時，得益于智聯安特有的低功耗控制技術，其可實現每6s一次定位，1000mAh電池續航可達12個月，覆蓋更廣，室內支持30~60米，室外支持200~300米。
RedCap引領5G定位創新
可以(yi)說，智(zhi)聯安已(yi)經(jing)率(lv)先在(zai)(zai)5G定位的(de)賽場上耕耘出(chu)了(le)基礎“試驗田”，MK8510在(zai)(zai)產業應用中也收到了(le)更多切實的(de)需(xu)求反饋，其中最(zui)重要的(de)便(bian)是數據(ju)回(hui)傳、也就是通訊功能。
王志(zhi)軍(jun)坦言，MK8510雖然具備(bei)一定的(de)通信能(neng)力，但在(zai)(zai)面(mian)對實際(ji)業務場景的(de)大(da)量數傳(chuan)需求時仍(reng)顯得力不從心(xin)，這也是為何智聯安在(zai)(zai)其迭代產品(pin)MK8520中引入了RedCap，為5G高精(jing)度(du)低(di)功耗(hao)定位增強了通訊能(neng)力。
據介紹，智聯安5G RedCap高精度定位基(ji)于(yu)高性能(neng)通(tong)信DSP的(de)(de)(de)(de)軟基(ji)帶方案，能(neng)夠實現(xian)亞米級(ji)的(de)(de)(de)(de)高精(jing)度低功(gong)耗(hao)定位(wei)，同(tong)時還配備了(le)靈活強大的(de)(de)(de)(de)物理層加速器單元、經過硅驗(yan)證的(de)(de)(de)(de)Sub-6G 射頻收(shou)發機以及功(gong)能(neng)豐富的(de)(de)(de)(de)擴展外設接口，可以滿足更多應用場景的(de)(de)(de)(de)室內外定位(wei)需求(qiu)以及位(wei)置信息傳輸需求(qiu)。
毋庸置疑(yi)，5G定位憑借其室內室外一(yi)張網、易部署等特點，將逐(zhu)步(bu)取(qu)代一(yi)些場景下的傳統多(duo)定位技術(shu)融合(he)方案，尤其是在其精(jing)度、功耗(hao)與(yu)成本(ben)逐(zhu)步(bu)下探(tan)、可滿足(zu)規模(mo)化應用之際，加之RedCap的輕(qing)量化、低功耗(hao)、低成本(ben)傳輸特性，RedCap融合(he)5G定位兼具通信能力與(yu)高(gao)精(jing)度定位能力，勢必將在更多(duo)物聯網垂直行(xing)業大放(fang)異彩！
