배경
모바일 시대 초기에 모바일 네트워크 사업자(MNO)는 모바일 디바이스가 연결된 특정 기지국으로 통화를 라우팅하기 위해 모바일 디바이스의 위치를 파악해야 했습니다.
1999년, 미국 규제 당국은 응급 서비스를 원활하게 제공하기 위해 고정밀 위치 확인 요건을 의무화했습니다. 그 이후로 셀룰러 기술의 각 세대는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 및 Wi-Fi와 같은 외부 소스와 함께 이동통신사의 고정 및 모바일 인프라의 다양한 조합을 통해 정확한 위치를 제공하도록 확장 및 발전해 왔습니다. 그러나 기본 수준에서는 항상 긴급 상황에서 조난당한 발신자의 위치를 찾는 것이 주요 사용 사례였습니다.
"공공 안전 응답 지점(PSAP)은 디바이스/센서, 스마트 시티, 차량 텔레매틱스, 자동 경보와 같은 다른 기술과 연결할 수 있는 기회가 있습니다."
APCO 프로젝트 43: "공공 안전을 위한 광대역 시사점
새로운 수요
고속 연결의 필요성은 이제 고정밀 포지셔닝의 필요성과 결합되었습니다. 이와 함께 데이터뿐만 아니라 위치 정보도 제공할 수 있는 디바이스/센서인 사물 인터넷(IoT)의 보급이 빠르게 확산되고 있습니다. 따라서 이동통신사는 응급 서비스를 위한 고정밀 위치를 제공할 뿐만 아니라 혁신적인 위치 기반 서비스를 통해 기업 시장을 혁신하고 수익을 창출해야 하는 과제를 안고 있습니다.
5G는 본질적으로 사용자의 필요에 따라 서비스를 제공하는 것을 목표로 하는 서비스 기반 아키텍처입니다. 이 기술은 오늘날 우리 생태계에 진입한 수많은 디바이스/센서에 저지연 연결을 제공합니다. 이를 통해 기존 공공 안전 애플리케이션을 개선하고 절대 및 상대 위치 측정을 모두 갖춘 새로운 위치 기반 서비스를 어느 정도 신뢰성 있게 도입할 수 있는 길이 열렸습니다.
5G를 통한 기술 우위
전통적으로 4G LTE 시스템은 업링크 및 다운링크 신호를 사용하여 모바일 네트워크 안테나를 기준으로 최종 디바이스의 위치를 결정합니다. 일반적인 절차는 향상된 셀 ID(E-CID) 및 도착 시간차(TDoA)입니다.
E-CID에서 최종 디바이스는 여러 기지국과의 근접성을 모니터링하여 신호 강도와 디바이스까지의 대략적인 전파 시간을 측정합니다. 이러한 관찰 결과를 결합하여 더 정확한 디바이스 위치 추정치를 계산합니다.
TDoA는 최종 디바이스가 여러 기지국의 특정 신호 간의 시간차를 측정하고 이 시간차를 네트워크의 특정 디바이스에 보고하여 위치를 파악하는 다중 측위 방식입니다.
5G 네트워크는 통신 요구 사항(더 빠른 속도, 짧은 지연 시간, 더 많은 장치, IoT 연결)을 충족하기 위해 더 높은 주파수에서 더 넓은 대역폭으로 작동합니다(6GHz 이하 외에 24GHz 이상의 밀리미터파).
도시 지역에서는 다중 경로 효과(서로 다른 경로를 이동하여 서로 다른 시간에 도착하는 신호)로 인해 신호 시간을 계산할 때 잘못된 결과가 발생할 수 있습니다. 대역폭이 더 높은 신호는 신호 시간이 더 짧기 때문에 이 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다. 또한 고주파 신호는 전파 손실이 발생하기 쉽기 때문에 더 많은 기지국을 통해 커버리지를 유지할 수 있다는 장점도 있습니다. 이러한 네트워크 고밀도화는 가시선(LoS)을 증가시켜 매우 정확한 도착 시간(ToA) 예측을 가능하게 합니다. 빔포밍 기능을 갖춘 안테나 어레이를 도입하면 정확한 도착 방향(DoA) 추정이 가능해집니다.
표준 및 애플리케이션의 진화
3GPP(3세대 파트너십 프로젝트)는 표준뿐만 아니라 위치 기반 서비스의 최신 애플리케이션을 포함하는 데 중점을 두고 있습니다.
예를 들어, 공공 안전 애플리케이션은 웨어러블의 데이터와 위치를 계산하여 현장에 출동한 응급 구조대원의 안전을 보장할 수 있도록 개선될 것입니다. 기기간 통신을 통해 기기가 서로의 위치를 파악할 수 있는 것도 자율 주행 차량의 또 다른 활용 사례가 될 것입니다.
릴리스 16의 첫 번째 사양 세트는 2020년 6월 3GPP에 의해 발표될 예정입니다. 현재 고려 사항의 스냅샷은 애플리케이션 및 개선 사항을 나타냅니다.
표 1: 출처 3GPP TR 22.872 V2.0.0(2018-05)
