一种第三方设备的室分系统接入方法
2021-06-08刘凯余金清章伟
刘凯 余金清 章伟
【摘要】 利用室分设备的现有传输网络,完成对第三方定位等设备的接入,在实现5G覆盖的同时,也满足了多样化的室内场景垂直行业应用的定位需求,从而大幅降低了第三方定位设备的安装成本和难度。
【关键词】 室分系统 定位设备 以太网报文 5G
一、背景分析
随着2019年中国进入5G商用元年,无线技术的成熟将为智慧交通、工业互联网等各个领域提供更丰富的综合信息服务。而室内场景作为5G非常重要的应用场景,投资建设规模巨大,也势必拥有更加广阔的市场前景。
信息是建设智慧5G的重要组成部分,目前在物流、商场、室内导航等应用领域,对室内定位能力都提出来亚米级甚至更高级别的精度需求。室外主要是以卫星定位技术为主,但是室内环境因为信号屏蔽的问题,是其应用的弱点,而现有的室分基站本身定位能力相对有限,在高精度定位需求的场景下还是需要其他的手段来进一步提升其定位能力。
蓝牙/UWB是近年来受到越来越多关注的室内高精度定位技术,在工业制造、医院、公检法机构、仓储物流等领域也有相关应用。图1是目前蓝牙/UWB终端测量定位的网络架构拓扑,该拓扑目前存在的难题主要是供电和安装维护问题,在终端测量高精度定位方案中,因为蓝牙5.1和UWB技术分别是基于角度或者到达时间差的测量,其设备的消耗功率都非常大,所以需要采用POE供电,这也就要求每个定位基站都需要解决直流供电问题,从而为安装造成了极大困难。
二、设计思路
以图2为例,传统数字室分系统可以很好地支持大型交通枢纽、大型场馆、CBD商业中心等高价值区域的室内场景和半室内场景的无线覆盖与业务提供能力,只需一次工程部署就可以实现多运营商/多频段/多制式室分系统的建设。
我们可以看到,室分产品和蓝牙定位的场景实际上是相互贴合的,那么若将现有的室分产品和蓝牙/UWB定位系统融合,让定位设备能复用室分系统的布局和供电资源,就可以大大节省成本,从而提升室分和定位系统两者的耦合竞争力。
下面我们就基于这个思路来探讨相应的设计实现。
圖3是室分系统和室内定位融合方式的示意图。室内定位设备挂靠在pRRU设备上,完全复用原室分系统的布局组网,pRRU则通过POE完成对蓝牙/UWB等室内定位设备的供电,并在pRRU上完成管道级的数据融合。融合后的数据会通过原室分系统的pRRU、RHUB和BBU等各级硬件设备,最终到达定位服务器,并由其完成对定位数据的提取解析。同时,定位服务器也会下发控制信息到各个室内定位设备。
整个组网融合的难点就是如何将第三方的室内定位设备信息,在不干扰原有室分系统业务的情况下,无损传输到定位服务器上,反之也一样。
参考目前的业界通用室分组网实现,如表格1所示,整个组网链路的物理层接口协议如下:
可以看到,各设备间的协议类型并不相同,而且原室分组网本身就存在以太网报文的传输,定位设备的报文信息要想直接无干扰发送给定位服务器是不太可能的,在没有明确目标地址的情况下,加上庞大的定位设备数量,势必会导致室分设备各节点的异常流量冲击和网络风暴,从而影响室分设备的本身业务。因此,我们必须要在pRRU和BBU两侧就完成定位设备和室分设备数据的融合和拆分,在链路中间传输阶段则需要确保定位设备信息与室分设备业务数据的完全隔离。
三、具体实现
将定位设备到定位服务器的传输通道定义为上行,与之相反定义为下行,我们分别来进行阐述。
pRRU上行在接入定位设备后,首先要确保该设备报文不要直接接入室分系统业务从而造成干扰,所以需要先将其阻断,然后完成对定位设备的MAC地址学习,并通过室分系统的控制面将该MAC地址传递到BBU侧,完成寻址操作,如图4所示。
由于定位设备报文在室分组网传输中会跨越多个物理设备,这样会导致其报文MAC地址频繁切换,同样也会影响到室分设备的业务处理。因此,我们考虑将定位报文整体作为净荷重新打包,外部的MAC地址则依据室分系统现有网络定义来打包,并在全链路增加Vlan字段定义识别,与当前室分设备报文相区别,从而降低处理复杂度,报文具体定义如图5所示:
这样的话,定位设备的报文在传输上就可以完全复用原室分系统的传输网络,并最终在BBU侧进行MAC报文的剥离,根据先前获取的定位设备MAC地址信息,最终完成给定位服务器的传输处理。
同理如图6所示,在下行方向定位服务器会完成相关业务报文下发,BBU则会对定位服务器的报文进行二次报文封装,并通过室分设备的拓扑关系确定该报文是发往哪个pRRU上的定位设备,这样也避免了报文广播下发导致的流量大增。最后在pRRU侧,会将含有Vlan字段的报文进行二次报文拆分,并将最终的定位报文发送到定位设备以完成其业务配置。
四、总结
本设计在不影响原有室分系统的情况下,复用了室分系统本身的网络拓扑架构,可以做到无缝接驳,而且这种设计方式不仅仅拘泥于第三方定位设备的接入,但凡可以利用室分网络的第三方设备均可以参考该方式实现,具有很好的推广性。
参 考 文 献
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