과제 – 포지셔닝 및 네비게이션

아침 식사 중 일기 예보를 확인하거나 러시아워에 막히지 않는 길을 찾아가는 것은 스마트폰 사용자가 LBS(Location Based Services, 위치 기반 서비스)를 이용할 수 있는 두 가지 좋은 앱의 예입니다. 이러한 앱이 어떻게 휴대전화의 위치를 빨리 찾을 수 있을까요?

LBS 애플리케이션

LBS 체계

LBS는 긴급 구난 서비스 애플리케이션(E911, eCall) 또는 상용 애플리케이션(소셜 미디어, RCS, 매핑, 위치 기반 광고)에서 모바일 기기의 위치를 확인해주는 기능으로 시장 수요가 커지고 있습니다. 점차 정교해지는 스마트폰, LTE를 통한 빠른 데이터 속도, '상시 가동' 상호 작용에 대한 소비자 요구 사항을 바탕으로 LBS 애플리케이션의 수와 유형이 앞으로 몇 년간 급격히 확대될 것입니다. LBS가 산업으로 성장하면서 모든 LBS 테스트 부문(R&D, 프로토콜 Conformance, RF minimum performance, OTA)에 대응할 수 있고 모바일 네트워크 사업자가 구축한 포지셔닝 기술 및 프로토콜을 지원할 수 있는 확장 가능한 LBS 테스트 솔루션의 수요가 높아지고 있습니다.

GNSS 기반 포지셔닝

위치 확인은 기본적으로 Global Navigation Satellite System(GNSS)에 속하는 위성을 이용합니다. 가장 일반적으로 알려진 GNSS는 미국 정부에서 운영 및 유지관리하는 GPS입니다. 하지만 최신 기기들은 자동차에서 볼 수 있는 영역의 수를 늘리기 위해 여러 GNSS 위성들을 동시에 사용하고 있습니다(예: GPS 및 Glonass). Galileo, BeiDou와 같은 추가 GNSS 위성들이 개발 중이며 GNSS 기반 테스트의 복잡성이 더욱 가중되고 있습니다.

GNSS 수신기 테스트는 반복 가능하며 현실적이고 통제된 조건에서 수행할 때에만 확실하다고 할 수 있습니다. 포지셔닝 기기를 일반적으로 GNSS 시뮬레이터를 사용하여 테스트 및 특성화하는 이유도 이 때문입니다. GNSS 시뮬레이션은 위성 자체(위성 궤도의 올바른 시뮬레이션), 신호 전파 특성, 수신 안테나 및 수신기 환경의 특성을 고려해야 합니다. 차량의 자세를 고려한 사용자 이동의 현실적 모델링도 시뮬레이션 프로세스의 일부입니다. 간섭 신호 및 방해 신호를 생성하여 현실과 가까운 환경을 시뮬레이션해야 합니다.

재난 환경에서의 포지셔닝: Assisted GNSS(A-GNSS)

A-GNSS(assisted GNSS)는 모바일 기기에서 TTFF(Time to First Fix)와 감도를 향상하기 위해 사용되고 있습니다. A-GNSS에서 셀룰러 네트워크는 가시 위성에 대한 보조 데이터를 제공하여 GNSS 수신기를 도와줍니다. 보조 데이터는 무선 네트워크와 기기 사이에서 Control Plane(C-Plane)을 통해 3GPP에서 정의한 제어 채널 및 시그널링(LPP, RRLP 또는 RRC)을 사용, 교환하거나 OMA(Open Mobile Alliance)에서 정의한 SUPL(Secure User Plane Location)을 사용하여 IP 채널을 통해 User Plane(U-Plane)에서 교환할 수 있습니다. 보조 데이터는 사용하는 GNSS와 무선 표준(예: LTE, WCDMA, GSM)에 따라 달라집니다.

A-GNSS 수신기를 사용하는 모바일 기기가 올바르게 작동하며 관련 3GPP3GPP2 규격과 호환되도록 하려면 테스트 솔루션이 모든 무선 및 GNSS 표준을 하나의 구성으로 지원할 수 있어야 합니다.

네트워크-기반 포지셔닝

개선된 LTE에는 네트워크 기반 포지셔닝 추정(Network-based Positioning Estimation)이 있습니다. Positioning Reference Signals(PRS)라고 하는 새로운 참조 신호가 도입됩니다. 모바일 기기는 PRS의 Observed Time Difference of Arrival(OTDOA)를 여러 eNB에서 측정하고 이들 측정값을 다시 네트워크에 보고해 위치 추정에 활용합니다.LBS에서 사용하는 기술은 사용 가능한 위치 결정 기술(위성 기반, 네트워크 기반 또는 하이브리드)로 인해 복잡하며 다양합니다. 또한 사용 가능한 GNSS 위성 수(GPS, Glonass, BeiDou, Galileo 등)와 C-Plane 및 U-Plane에서 A-GNSS 데이터 교환에 사용하는 프로토콜(LPP, RRLP, RRC)로 인해 더욱 복잡해집니다.

하이브리드 포지셔닝

성능이 제한적인 환경에는 A-GNSS 및 OTDOA/eCID와 같은 다른 포지셔닝 기술을 조합하여 위치를 계산해야 합니다. A-GPS, A-Glonass, A-BeiDou, OTDOA, eCID 등 단일 포지셔닝 방법이 위치를 얻는 데 충분하지 않을 경우 위성 기반 및 네트워크 기반 포지셔닝 방법을 결합하는 하이브리드 포지셔닝을 사용하여 위치(First Fix)를 결정할 수 있습니다.

로데슈바르즈의 테스트 및 계측 솔루션

로데슈바르즈는 포지셔닝 작업에 사용된 모든 구성 요소가 원활히 작동하도록 LBS의 모든 측면에 다양한 테스트 솔루션을 제공합니다.

GNSS 수신기 특성화의 경우 완벽한 기능을 갖춘 유연한 벡터 신호 발생기인 R&S®SMBV100A가 적합합니다. R&S®SMBV100A는 GPS, Glonass, Galileo, Beidou 등 다양한 GNSS 옵션을 제공하며 각 옵션을 개별적으로 결합하여 필요한 테스트 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이 솔루션을 사용하면 대기의 영향, 다중 경로 전파, 건물, 안테나 패턴, 차량 이동으로 인한 신호 차단과 같은 현실적 조건을 쉽게 시뮬레이션할 수 있습니다.

R&S®TS-LBS 테스트 시스템은 R&D부터 Conformance까지 위치 기반 서비스의 완전한 테스트 커버리지를 제공합니다. 이 시스템은 GSM, WCDMA, LTE 등 주요 3GPP 표준을 지원하며 A-GNSS, OTDOA/eCID, 하이브리드, Control Plane, User Plane, FTL(Field to Lab), 위치 계산 등 최신 포지셔닝 기술을 사용합니다.R&S®TS-LBS는 설계, 사전 인증 및 형식 승인 환경에서 검증된 프로토콜 Conformance, Minimum Performance 시험 및 이동통신 사업자 인증 Test Case를 지원하는 완전히 자동화된 Conformance 테스트 시스템입니다.다표준 지원 R&S®CMW500 wideband radio communication tester 및 R&S®SMBV100A GNSS 시물레이터를 기반으로 하는 R&S®TS-LBS는 모든 LBS 테스트 요구 사항을 맞출 수 있는 확장형 솔루션입니다.

포지셔닝 및 내비게이션 – 테스트 및 계측 솔루션

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