城市轨道交通地下空间5G定位技术要求

4城市轨道交通地下空间5G定位技术要求本文件规定了城市轨道交通地下空间5G定位系统的系统架构、总体要求、定位服务平台、5G城轨核心网、5G无线接入网、终端和网络安全。本文件适用于城市轨道交通地下空间5G通信定位系统的建设和应用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。GB4943.1音视频、信息技术和通信技术设备第1部分：安全要求YD/T36155G移动通信网核心网总体技术要求YD/T36185G数字蜂窝移动通信网无线接入网总体技术要求YD/T36275G移动通信网安全技术要求5G数字蜂窝移动通信网增强移动宽带终端设备技术要求YD/T36285G移动通信网安全技术要求YD/T3936-20215G数字蜂窝移动通信网6GHz以下频段基站设备技术要求(第一阶段）YD/T39735G网络切片端到端总体技术要求YD/T47345G移动通信网定位系统总体技术要求（第一阶段）YD/T4745基于服务化架构的5G核心网增强位置业务总体技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.15G定位服务平台5Glocationserviceplatform基于5G定位网络提供位置服务的平台，具有定位数据采集、定位数据处理、定位系统管理等功能。3.25G城轨核心网5Gcorenetworkforurbanrailtransit城市轨道交通5G业务数据处理和控制网络单元，提供用户定位服务、用户管理、数据转发等功能。3.35G无线接入网5Gaccessnetwork由业务节点接口（5G核心网）和用户-网络接口（5G终端）之间的一系列传送实体组成（如线路设施和5G基站等传输设施），为供给5G移动电信业务而提供所需接入传送能力的实施系统。3.4网络切片networkslice提供特定网络能力和网络特征（如资源隔离、服务等级协议保障特性等为客户提供多种业务属性的逻辑网络。[来源：YD/T3973—2021，3.1.1，有修改]4缩略语下列缩略语适用于本文件。55G-TAUAAUAPICPEHTTPSLCSLOSLPHAPMECNB-IoTRedCapRRURSRPSASRSTDDTDOATOAUL-TDOANRNRPPa5G车载接入单元有源天线处理单元应用编程接口用户驻地设备超文本传输安全协议互联网协议位置服务视距低功耗高精度定位移动边缘计算窄带物联网5G轻量化射频拉远单元参考信号接收功率独立组网探测参考信号时分双工达到时间差到达时间上行到达时间差新空口NR定位附加协议TrainAccessUnitActiveAntennaUnitApplicationProgrammingInterfaceCustomerPremiseEquipmentHypertextTransferProtocolSecureInternetProtocolLocationServiceLineofSightLowPowerHighAccuracyPositioningMobileEdgeComputingNarrowbandInternetofThingsReducedCapabilityRemoteRadioUnitReferenceSignalReceivedPowerStandaloneSoundingReferenceSignalTimeDivisionDuplexRelativeTimeofArrivalTimeofArrivalUplinkTimeDifferenceofArrivalNewRadioNRPositioningProtocolAnnex5系统架构5.1城市轨道交通地下空间5G定位系统（以下简称“系统”）应由定位服务平台、5G城轨核心网、5G无线接入网和终端组成，与城市轨道交通定位应用平台对接，实现人员、车辆、设备等的实时定位，城市轨道交通地下空间5G定位系统架构见图1。5.2定位服务平台负责定位能力运营管理，向各定位应用提供能力开放，面向定位应用如人员定位、人员调度、历史轨迹追踪、导航指引、电子围栏等提供服务。城市轨道交通地下空间5G定位主要应用场景详见附录A。5.35G城轨核心网负责位置服务（LCS）的资源调度与5G终端位置解算及定位能力开放，包含核心网控制面和专用5G核心网用户面。5.45G无线接入网负责定位用户的空口信号特征的测量和上报，对测量结果中的通道时延进行校准，包括5G基站、定位漏缆和天馈设备。5.55G终端负责上行信道探测参考信号（SRS）发送，包括5G-TAU、车载台、手持台、固定台、5GCPE、5G模组等。6图1城市轨道交通地下空间5G定位系统架构示意图6总体要求6.1定位流程5G定位流程包括定位应用平台、定位服务平台、5G城轨核心网、5G无线接入网和5G终端之间的数据传输。5G定位流程如图2所示，应符合以下流程：a）定位应用平台向定位服务平台发起位置服务请求，获取终端的位置信息；b）定位服务平台向5G城轨核心网发起定位请求；c）5G城轨核心网向对应的5G无线接入网发起测量信息上报请求；d）5G无线接入网向终端发起上行SRS信号的发送请求；e）终端发送信道SRS信号，5G无线接入网测量终端到各定位测量点的时间差信息；f）5G无线接入网向5G城轨核心网上报测量结果；g）5G城轨核心网根据测量结果解算出终端位置，并将位置结果反馈给定位服务平台；h）定位服务平台向定位应用平台返回位置结果，由定位应用平台实现位置服务。（bc）图25G定位流程6.2定位性能6.2.1定位精度城市轨道交通地下空间5G定位系统的定位精度应满足以下要求：a）车站公共区、车辆基地库内等区域，LOS环境下，定位精度1m-3m的概率应不小于90%；b）正线隧道区，LOS环境下，定位精度3m-10m的概率应不小于90%；c）其他区域如车站设备间、车控室等隔间区域，应支持存在性定位，判断终端所在的隔间。76.2.2定位频度城市轨道交通地下空间5G定位的定位频度应满足以下要求：a）支持按定位应用平台请求频度发起定位，最短周期应小于1s；b）手持等移动终端的位置定位数据获取与更新时间间隔应小于10s/次；c）5G-TAU、车载台等固定移动台的位置定位数据获取与更新时间间隔应小于2s/次。6.2.3工作频段系统的工作频段应遵循国家无线电管理的规定确定。6.2.4信号带宽系统5G无线接入网的SRS信号带宽应不低于100MHz。6.2.5授时和同步系统的授时和同步应符合YD/T3936中8.2的规定。6.2.6定位时延系统的定位时延应小于1s。6.3定位技术系统应采用UL-TDOA定位技术、场强定位技术和指纹定位技术等，城市轨道交通地下空间5G定位技术原理详见附录B。7定位服务平台7.1定位数据处理应提供位置解析和定位服务，并满足以下要求：a）位置处理：提供定位数据的格式化处理和解析能力；b）定位滤波处理：基于栅格化地图的路网数据，支持定位滤波平滑处理；c）定位结果优化：基于栅格化地图的路网数据，支持定位点位的路网吸附，对定位结果进行优化；d）定位轨迹优化：基于栅格化地图的路网数据，支持定位轨迹优化；e）地下地上一体化定位：当定位用户在地下空间与地上空间切换时，可实现自动无感知的地下地上切换，对外输出统一的坐标的定位结果数据。7.2定位数据开放支持API接口进行数据传输，实现定位结果数据的订阅与查询，并满足以下要求：a）定位对象的实时定位结果接口：提供定位对象的连续定位跟踪的位置数据，供上层应用开发调用使用，开发在地图上显示跟踪轨迹功能；b）定位对象的历史轨迹查询接口：提供查询定位对象在过去某一时间的活动轨迹的位置数据，供上层应用开发调用使用，开发在地图上显示历史轨迹功能。7.3定位数据采集应提供标准接口对接城轨5G核心网，采集5G定位的位置结果数据。7.4定位系统管理8应提供定位服务平台的系统管理能力，包括基础信息库管理、标签管理、路网管理和配置管理等功能，并满足以下要求：a）基础信息库管理：提供站场、区间、楼宇和楼层的地图管理功能，支持对站场、区间、楼宇和楼层的修改与查询，以及对应地图的上传和删除；b）标签管理：提供定位标签管理功能，支持对定位标签的增删改查，以及标签与定位对象的绑c）路网管理：提供栅格化地图的路网数据管理功能，支持对路网数据的增加和删除；d）配置管理：提供5G基站工程参数配置与MEC配置管理功能，支持修改与查询基站的位置与类型，以及修改与查询MEC工程参数，如MECID、IP和端口等。85G城轨核心网8.1一般要求5G城轨核心网应符合YD/T3615的规定，基本要求包括：a）应同时具备数据传输和位置服务功能，宜一体化部署到企业内部机房；b）应具备网络切片功能，支持基于签约切片标识、切片选择，并对接企业内部子网的能力，如管理网域、生产辅助网域等；c）应支持RedCap、NB-IoT等类型5G终端接入；d）应支持5G终端的自动重选或切换。8.2LCS功能5G城轨核心网LCS逻辑架构应符合YD/T4745的规定，具备可持续演进能力，应满足以下要求：a）应支持低功耗高精度LPHAP定位；b）应支持周期定位、单次定位等定位模式；c）应支持提供结合空间地图的二维、一维和存在性定位结果；d）应支持如下接口API及相应话务统计：API请求Token接口、单次定位查询接口、周期定位订阅请求接口、周期定位结果通知接口、周期定位取消接口；e）API接口应支持对定位服务平台的认证和鉴权，限定允许调用的定位服务平台和定位用户范围，API调用接口应支持HTTPS加密。8.3可靠性5G城轨核心网可靠性应满足以下要求：a）应支持单板级、设备级主备冗余或负荷分担，当主设备故障时，系统自动切换备用设备提供服务；b）应支持信令风暴持续冲击情况下，在线业务不受影响，支持优先保障高优先级业务接入，并上报流控告警；c）应冗余部署，并配置独立物理链路，实现本地的城轨核心网与大区核心网间的冗余互联，在单链路故障时支持数据业务的接管和快速切换；d）宜支持应急接入，在与大区核心网控制面失联场景下支持连接态业务惯性运行不中断，应急接入用户可正常使用5G定位服务。995G无线接入网9.1一般要求5G无线接入网覆盖包括城市轨道交通正线隧道区、车站公共区、车辆基地等区域，实现连续5G网络接入及定位服务。9.2组网要求9.2.1正线隧道区外置漏缆天线5G覆盖组网方式外置漏缆天线5G覆盖组网方式如图3所示，应满足以下要求：a）区域要求：基站覆盖设计以连续的单段单向隧道为单元，如遇站台/地面/高架等区域则视为打断，分段设计；b）RRU基站间距要求：隧道基站安装点间距应小于400m，起点由隧道入口开始，到隧道出口结束；c）隧道出/入口设计：隧道出/入口安装点部署单个RRU基站，接入漏缆延伸至隧道内部；d）隧道中（除出/入口外）设计：每个安装点安装一个RRU基站，通过合路器接入漏缆向隧道正/反两个纵向方向延伸。图3外置漏缆天线5G覆盖组网示意图内置天线5G覆盖组网方式内置天线5G覆盖组网方式如图4所示，应满足以下要求：a）区域要求：基站覆盖设计以连续的单段单向隧道为单元，如遇站台/地面/高架等区域则视为打断，分段设计；b）AAU基站间距要求：隧道基站安装点间距应小于400m，起点由隧道入口开始，到隧道出口结束；c）隧道出/入口设计：隧道出/入口安装点部署单个AAU基站，天线朝向隧道内部纵向方向；d）隧道中（除出/入口）设计：每个安装点使用一个结构件安装两个AAU基站，采用背对背方式（天线分别朝向隧道正/反两个纵向方向e）隧道拐弯：隧道转弯过急出现相邻AAU基站间被遮挡，为保障终端到隧道内任意两个AAU基站均可视距传输，应在弯道调整或加密基站安装点。---"--e一-e一图4内置天线5G覆盖组网示意图9.2.2车站公共区和车辆基地库区域普通室内区域二维定位覆盖组网普通室内区域二维定位覆盖如图5所示，应满足以下要求：a）5G远端单元安装高度3-8m，宜安装在同一水平面；b）5G远端单元的部署间距应不大于24m；c）5G远端单元应吸顶安装，无遮蔽物遮挡；d）5G远端单元沿定位区域边缘方形部署，保障所有区域可看到就近的3个定位远端单元。图5普通室内区域二维定位覆盖示意图狭长通道区域一维定位覆盖组网狭长通道区域一维定位覆盖如图6所示，应满足以下要求：a）5G远端单元安装高度3-8m，宜安装在同一水平面；b）5G远端单元部署间距应不大于24m；c）5G远端单元应吸顶安装，无遮蔽物遮挡；d）5G远端单元在通道中间线形部署，保障所有区域可看到就近的2个定位远端单元。图6狭长通道区域一维定位覆盖示意图9.2.3设备间、车控室等隔间区域设备间、车控室等隔间区域使用存在性定位，基于终端上报SRS信号强度，判断终端所在的位置，如图7所示，应满足以下要求：a）设备间、车控室间存在明显隔断；b）5G远端单元安装在设备间、车控室内或门口，安装高度3-8m；c）单个房间至少部署一个5G远端单元。图7存在性定位覆盖示意图9.3基站单元要求9.3.1正线隧道区域基站单元正线隧道区域基站单元应满足以下要求：a）基站设备及配套的基带板、主控板支持TDDNR制式，应符合YD/T3618的规定；b）基站设备应具备多通道时延校正能力；c）基站设备应具备对终端上行SRS测量能力，包含TOA测量结果；d）AAU的内置天线应为定向天线。9.3.2车站公共区和车辆基地库区域基站单元车站公共区和车辆基地库区域基站单元应满足以下要求：a）基站设备及配套的基带板、主控板支持TDDNR制式，应符合YD/T3618的规定；b）基站设备应具备多通道时延校正能力；c）基站设备应具备对终端上行SRS测量能力，包含TOA测量结果；d）5G远端单元的内置天线应为全向天线。9.4漏缆单元要求正线隧道区域漏缆同轴电缆应满足以下要求：a）泄漏同轴电缆其结构由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在漏缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波；外界的电磁场也可通过槽孔感应到漏缆内部并传送到接收端；b）泄漏同轴电缆的频段覆盖范围应为700MHz-3.8GHz，适应现有各种无线通信制式；c）泄漏同轴电缆的传输系数范围应为0.89-0.92；d）泄漏同轴电缆的综合损耗应满足表1的要求。表1泄漏同轴电缆综合损耗10终端10.1设备分类5G终端按应用场景和使用方式可分为5G-TAU、车载台、手持台、固定台、5GCPE及5G模组等。10.2无线信号制式应支持5GNR制式。10.3工作模式应支持独立组网（SA）。10.4工作频段5G终端兼容主流频段，包括2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz等，射频指标应符合YD/T3627的规定。10.5定位特性5G终端支持响应基站发出的SRS信号测量要求，将上行SRS信号发送给基站，并支持NR定位附加（NRPPa）协议，应符合YD/T4734的规定。10.6操作维护要求5G终端应具有本地维护及远程维护功能，实现状态管理、配置管理、软件升级、日志记录和日志导处等功能。11网络安全11.1一般要求系统的网络安全应符合GB4943.1、YD/T3628的规定。11.2业务安全系统的专用业务安全应满足以下要求：a）应与公网业务之间应实现逻辑资源隔离；b）应采用具有访问控制功能的设备、防火墙或者相当功能的设施，实现逻辑隔离；c）应避免网管系统被恶意攻击而获取配置数据或非法篡改网络配置的风险；d）应采用认证、加密、访问控制措施，防止来自互联网侧的网络攻击。11.3切片安全系统宜采用逻辑资源隔离的5G网络切片，端到端切片安全宜满足以下要求：a）核心网侧宜采用S-NSSAI和DNN等实现网络切片内不同业务的差异化优先级调度。b）传输网宜通过VPN实现传输资源共享下的逻辑隔离；c）无线网宜通过5QI优先级调度技术实现逻辑隔离。11.4数据机密性和完整性安全系统的用户数据和信令数据应满足机密性和完整性安全，应满足以下要求：a）应支持数据的端到端加密，保障与城市轨道交通定位应用平台间的通信安全；b）应支持国密安全算法，如非对称加密算法SM2，对称算法SM4。c）应支持的全数据速率范围内的用户面数据完整性保护；d）应支持系统信令数据的机密性、完整性保护和抗重放保护。（资料性）城市轨道交通地下空间5G定位主要应用场景A.1人员定位人员定位是针对城市轨道交通生产运营单位人员在配备有手持台、5G胸卡模组等其他支持5G定位的终端设备时，在5G网络覆盖的所有区域（包括不限于站台/站厅、车辆段场、隧道区）内的移动过程和固定驻留时，能进行唯一的标识位置原始网络定位数据记录，并可查询30天以内的历史轨迹。在隧道内对人员手持台等终端设备的定位，通过定位平台及人员管理辅助平台，实现人员作业位置管理和人员在位置和时间维度内发生异常的监控，如隧道内作业人员迷路走失的安全提醒、人员受伤等异常安全求救的快速定位搜寻，隧道内施工作业人机物请销点管理及超时作业人员基于定位轨迹快速救援。A.2车辆定位车辆定位是指安装有5G-TAU或5G模组的电客车、汽车、工程车、检测维护车等的定位需求，当车辆处于5G网络覆盖范围内的移动作业或停留待命时，能提供全时段全空域的唯一标识位置原始网络定位数据记录，并可查询30天以内的历史轨迹。对隧道内的电客车、汽车，在支持5G高精定位的定位精度和刷新率基础上，应支持电客车、汽车在运行轨道或道路上的车辆运行方向定位功能，该功能支持对紧急停车和应急救援等安全生产辅助功能。对隧道内的工程车、检测维护车等其他工程作业车辆定位功能，能满足作业车辆移动和驻留等的位置管理要求，如检修检测发现急需抢修支援的位置快速精准定位；满足基于位置和时间维度内发生的异常监控，如隧道作业车辆故障安全提醒，隧道内超时作业车辆基于定位轨迹的快速增援等。A.3设备及物品定位设备及物品定位，安装有5G模组的设备、设施及物品，当处于5G网络覆盖范围内的移动或停留时，能提供全天候全空域的唯一标识位置原始网络定位数据记录，并可查询7天以内的历史轨迹，辅助设备及物品管理和资产保全，防止异常丢失和被盗追踪等。设备定位功能，是城市轨道交通系统的安全运营和生产作业管理的重要保障手段，精准位置管理和定期资产保全管理，也是整个城市轨道交通系统全生命周期管理和长治久安的重要功能需求。如在车辆段场或隧道区间内布置内含5G模组的监控摄像头和各类传感器等，通过定位功能上报失败、位置改变等信息变化，可及时发现重要设备离线或设施变化而带来的安全和运营风险。物品定位功能，主要是针对城市轨道交通地下空间中物品移动过程中或长期存放后的丢失遗忘，通过物品在隧道地下的运送过程和移动轨迹的定位监控，提升城市轨道交通系