RU2848294C1 - Method for improving the accuracy of locating a subscriber device in lte networks - Google Patents
Method for improving the accuracy of locating a subscriber device in lte networksInfo
- Publication number
- RU2848294C1 RU2848294C1 RU2024138203A RU2024138203A RU2848294C1 RU 2848294 C1 RU2848294 C1 RU 2848294C1 RU 2024138203 A RU2024138203 A RU 2024138203A RU 2024138203 A RU2024138203 A RU 2024138203A RU 2848294 C1 RU2848294 C1 RU 2848294C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base station
- subscriber device
- simulator
- location
- bss
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к сетям беспроводной связи LTE, а именно к способам определения местоположения пользователей в сети LTE с возможностью обеспечения информационной безопасности [H04W 4/00, H04W 4/02, H04W 12/00, H04W 12/02, H04W 12/60, H04W 12/63, H04W 12/64, H04W 48/00, H04W 48/08, H04W 48/16, H04W 64/00].The invention relates to LTE wireless communication networks, and in particular to methods for determining the location of users in an LTE network with the ability to ensure information security [H04W 4/00, H04W 4/02, H04W 12/00, H04W 12/02, H04W 12/60, H04W 12/63, H04W 12/64, H04W 48/00, H04W 48/08, H04W 48/16, H04W 64/00].
В современных условиях централизации управления предприятием (организации), применения высокотехнологичного оборудования, цифровизации процессов производства и управления становится как никогда актуален контроль уровня информационной безопасности объекта.In today's environment of centralized enterprise (organization) management, the use of high-tech equipment, and the digitalization of production and management processes, monitoring the level of information security at a facility is becoming more important than ever.
Под объектом в настоящем изобретении понимаются здания, сооружения, инженерные сети и прилегающая территория, отделенные (изолированные) от внешней территории. Главным отличительным признаком таких объектов считается наличие режима доступа на данный объект, то есть разрешение доступа на объект определенным лицам. Доступ осуществляется с помощью организационно-технических мероприятий (охрана, системы доступа, ограждение, видеонаблюдение и т.д.) и внешнее воздействие на радиосеть объекта в этом случае возможно только с внешней территории, находящейся за пределами периметра объекта. Под радиосетью (беспроводной сетью) объекта подразумевается «частная» (закрытая) радиосеть, разворачиваемая на объекте с целью повышения информационной и физической безопасности.In the present invention, a facility refers to buildings, structures, utility networks, and adjacent territory separated (isolated) from the outside. The primary distinguishing feature of such facilities is the presence of an access control system, meaning that access is permitted to specific individuals. Access is achieved through organizational and technical measures (security, access systems, fencing, video surveillance, etc.), and external interference with the facility's radio network is only possible from outside the facility's perimeter. A facility's radio network (wireless network) refers to a "private" (closed) radio network deployed at the facility to enhance information and physical security.
Частная сеть (Private LTE - pLTE) основана на той же технологии, что, например, общедоступные сети стандарта LTE, но не присоединена к инфраструктуре общего пользования. Все ее элементы сосредоточены в закрытом контуре. Главными преимуществами частной сети являются высокая надежность и безопасность при сохранении большой скорости передачи данных и небольших задержек. Частная сеть - это контролируемая и стабильная цифровая среда передачи данных, устойчивая к помехам, хорошо защищенная и обеспечивающая высокое качество связи, востребована все большим количеством компаний и организаций. Сферы ее применения продолжают расширяться. Стоит отметить, что даже закрытая (частная) сеть не обеспечивает полный внутренний контроль за операционной деятельностью персонала.A private network (Private LTE - pLTE) is based on the same technology as, for example, public LTE networks, but is not connected to the public infrastructure. All its elements are located within a closed circuit. The main advantages of a private network are high reliability and security while maintaining high data transfer rates and low latency. A private network is a controlled and stable digital data transmission environment, resistant to interference, well-protected, and providing high-quality communication. It is in demand by an increasing number of companies and organizations. Its applications continue to expand. It is worth noting that even a closed (private) network does not provide complete internal control over personnel operations.
Из уровня техники известен способ позиционирования абонентского устройства UE [US2024012129A1, опубликовано: 11.01.2024], в беспроводной сети с использованием наблюдаемой разницы во времени прибытия (OTDOA), включающий прием первого опорного сигнала позиционирования (PRS) от опорной базовой станции, передача второго PRS на UE в ответ на прием первого PRS, при этом общая задержка передачи второго PRS включает задержку распространения и задержку обработки, при этом задержка распространения включает первое количество времени для распространения первого PRS от опорной базовой станции до базовой станции, а задержка обработки включает второе количество времени между приемом первого PRS и передачей второго PRS; и передача сетевому объекту по крайней мере части общей задержки для определения разницы во времени опорного сигнала (RSTD) между приемом UE третьего PRS, переданного опорной базовой станцией, и приемом UE второго PRS.A method for positioning a subscriber equipment UE is known from the prior art [US2024012129A1, published: 11.01.2024] in a wireless network using the observed time difference of arrival (OTDOA), including receiving a first positioning reference signal (PRS) from a reference base station, transmitting a second PRS to the UE in response to receiving the first PRS, wherein the total delay in transmitting the second PRS includes a propagation delay and a processing delay, wherein the propagation delay includes a first amount of time for propagating the first PRS from the reference base station to the base station, and the processing delay includes a second amount of time between receiving the first PRS and transmitting the second PRS; and transmitting to the network entity at least a portion of the total delay for determining the reference signal time difference (RSTD) between the reception by the UE of the third PRS transmitted by the reference base station and the reception by the UE of the second PRS.
Недостатком прототипа является низкая точность определения местоположения базовой станцией абонентского устройства, зависящая от количества базовых станций, участвующих в измерениях.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of determining the location of the subscriber device by the base station, which depends on the number of base stations participating in the measurements.
Также известен СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ УСТРОЙСТВА СОТОВОЙ СВЯЗИ [RU 2410849 C2, опубликовано: 27.01.2011], включающий определение эффективных площадей первой и второй ячеек сотовой сети на основании взаимосвязи между географическими положениями и ориентациями первой антенны первой ячейки сотовой сети и второй ячейки сотовой сети, и определение площади перехода контроля, на которой, вероятно, находится устройство сотовой связи в тот момент, когда контроль над ним переходит от первой ко второй ячейке, согласно которому определение площади перехода контроля на основании эффективных площадей первой и второй ячеек.Also known is a METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE GEOGRAPHICAL LOCATION OF A CELLULAR COMMUNICATION DEVICE [RU 2410849 C2, published: 27.01.2011], which includes determining the effective areas of the first and second cells of a cellular network based on the relationship between the geographic locations and orientations of the first antenna of the first cell of the cellular network and the second cell of the cellular network, and determining the control transition area on which the cellular communication device is likely to be located at the moment when control over it passes from the first to the second cell, according to which determining the control transition area based on the effective areas of the first and second cells.
Недостатком прототипа является невозможность точного определения местоположения абонентского устройства пока оно находится в зоне обслуживания одной базовой станции, невозможность определения местоположения абонентского устройства при нахождении его в экранированных помещениях.The disadvantage of the prototype is the impossibility of accurately determining the location of the subscriber device while it is in the service area of one base station, the impossibility of determining the location of the subscriber device when it is in shielded rooms.
Задача изобретения состоит в устранении недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the shortcomings of the prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения абонентского устройства в сети LTE, повышение надежности системы, позволяющей повысить точность определения местоположения и снижение стоимости ее создания и эксплуатации.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the location of a subscriber device in an LTE network, to increase the reliability of the system, which allows for increasing the accuracy of determining the location and to reduce the cost of its creation and operation.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ повышения точности определения местоположения абонентского устройства в сети LTE, характеризующийся тем, что в зоне обслуживания базовой станции беспроводной сети мобильной связи LTE обеспечивают фиксированное размещение, по крайней мере, одного имитатора базовой станции с уникальным физическим индикатором соты PCI, выполненного с возможностью передачи первичных сигналов синхронизации PSS и вторичных сигналов синхронизации SSS, в базовой станции для абонентского устройства задают параметры измерений, связанные с процедурой переключение абонентского устройства между сотами без перерыва в обслуживании и которые необходимо выполнить абонентскому устройству при соединении с базовой станцией и имитатором базовой станции, передают от базовой станции абонентскому устройству сообщение RRC Connection Reconfiguration или RRC Measurement Control Request, содержащее указания к проводимым абонентским устройством измерениям и их параметры, обеспечивают передачу от имитатора базовой станции первичных PSS и вторичных SSS сигналов синхронизации, обеспечивают прием абонентским устройством, находящимся в секторе излучения имитатора базовой станции, сигналов первичной PSS и вторичной SSS синхронизации, фиксацию абонентским устройством физического идентификатора соты PCI имитатора и измерение среднего значения уровня мощности принятых пилотных сигналов RSRP, и/или среднего значение уровня качества принятых пилотных сигналов RSRQ и/или отношения уровня полезного сигнала к уровню шума SINR и передачу измеренных данных на базовую станцию в виде отчета, одновременно обеспечивают передачу с абонентского устройства в базовую станцию отчета со значениями RSRP, и/или RSRQ, и/или SINR для самой базовой станции, после получения базовой станцией отчетов от абонентского устройства по уникальному физическому индикатору соты PCI имитатора базовой станции локализуют местонахождение абонентского устройства, а по значениям RSRP, и/или RSRQ, и/или SINR определяют удаленность абонентского устройства от имитатора и направление от имитатора на абонентское устройство.The specified technical result is achieved due to the fact that the method for increasing the accuracy of determining the location of a subscriber device in an LTE network is characterized in that in the service area of the base station of the wireless mobile network of LTE, a fixed placement of at least one base station simulator with a unique physical indicator of the cell PCI, configured with the possibility of transmitting primary synchronization signals PSS and secondary synchronization signals SSS, in the base station for the subscriber device, measurement parameters are set, associated with the procedure for switching the subscriber device between cells without interruption in service and which must be performed by the subscriber device when connecting to the base station and the base station simulator, an RRC Connection Reconfiguration or RRC Measurement Control Request message is transmitted from the base station to the subscriber device, containing instructions for the measurements carried out by the subscriber device and their parameters, ensure the transmission from the base station simulator of primary PSS and secondary SSS synchronization signals, ensure the reception by the subscriber device, located in the radiation sector of the base station simulator, of primary PSS and secondary SSS synchronization signals, recording by the subscriber device of the physical identifier of the cell PCI the simulator and measuring the average value of the power level of the received pilot signals RSRP, and/or the average value of the quality level of the received pilot signals RSRQ and/or the ratio of the level of the useful signal to the noise level SINR and transmitting the measured data to the base station in the form of a report, simultaneously ensure the transmission from the subscriber device to the base station of a report with the values of RSRP, and/or RSRQ, and/or SINR for the base station itself, after the base station receives reports from the subscriber device, according to the unique physical indicator of the cell PCI of the base station simulator, the location of the subscriber device is localized, and according to the values of RSRP, and/or RSRQ, and/or SINR, the distance of the subscriber device from the simulator and the direction from the simulator to the subscriber device are determined.
В частности, имитатор базовой станции выполнен на базе программно-определяемой радиосистемы SDR.In particular, the base station simulator is implemented on the basis of a software-defined radio system (SDR).
В частности, мощность излучения имитатора базовой станции могут устанавливать индивидуально для каждого объекта в зависимости от количества базовых станций на объекте, требуемой площади обслуживания одной базовой станции и одного имитатора, рельефа местности, проходимости радиосигнала.In particular, the radiation power of the base station simulator can be set individually for each facility depending on the number of base stations at the facility, the required service area of one base station and one simulator, the terrain, and the radio signal penetration.
В частности, имитатор базовой станции устанавливают как внутри помещения, так и на открытой местности.In particular, the base station simulator is installed both indoors and outdoors.
В частности, местоположение абонентского устройства по значениям RSRP, RSRQ, SINR определяют с помощью амплитудного метода пеленгации.In particular, the location of the subscriber device based on the RSRP, RSRQ, and SINR values is determined using the amplitude direction finding method.
В частности, для определения местоположения абонентского устройства используют машинное обучение или нейронную сеть, алгоритмы которых выполняются в базовой станции или аналитическом модуле, подключенном к базовой станции.In particular, machine learning or a neural network is used to determine the location of a subscriber device, the algorithms of which are executed in the base station or an analytical module connected to the base station.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Сущностью технического решения является обеспечение точного определения местоположения пользователей с абонентскими устройствами LTE с помощью базовой станции беспроводной сети мобильной связи LTE и, по крайней мере, одного имитатора базовой станции беспроводной сети мобильной связи LTE с целью контроля местоположения этих абонентских устройств.The essence of the technical solution is to ensure the precise determination of the location of users with LTE subscriber devices using a base station of a wireless LTE mobile network and at least one simulator of a base station of a wireless LTE mobile network for the purpose of monitoring the location of these subscriber devices.
Для этого на территории объекта в зоне обслуживания базовой станции неподвижно устанавливают, по крайней мере, один имитатор базовой станций, с присвоенным ему уникальным физическим индикатором соты PCI (Physical Cell Identifier) и конкретными координатами его размещения (фиксированным размещением). Для повышения точности определения местоположения устанавливают два и более индикатора базовой станции, обеспечивая при этом радиоперекрытие между собой по крайней мере двух имитаторов, то есть обеспечивают одновременный прием сигнала от абонентского устройства в любой точке как минимум двумя имитаторами. Чем больше имитаторов установлено в пределах объекта, тем более точно можно определить местоположения абонентских устройств LTE. Плотность размещения имитаторов базовой станции также зависит от рельефа местности (на открытой местности количество имитаторов может быть меньше, чем, например, в условиях городской застройки) и от проходимости радиосигнала (на участках объекта с плохой проходимостью радиосигнала (подземные сооружения, подвалы) необходимо дополнительное размещение.To achieve this, at least one base station simulator is permanently installed within the base station's service area. It is assigned a unique PCI (Physical Cell Identifier) and has specific coordinates for its location (fixed placement). To improve location accuracy, two or more base station simulators are installed, ensuring radio coverage between at least two simulators, meaning that at least two simulators simultaneously receive a signal from a subscriber device at any point. The more simulators installed within the facility, the more accurately the locations of LTE subscriber devices can be determined. The density of base station simulators also depends on the terrain (in open areas, the number of simulators may be lower than, for example, in urban areas) and the radio signal penetration (in areas of the facility with poor radio signal penetration (underground structures, basements), additional placement is necessary).
Имитатор базовой станции оснащен приемопередающими антеннами и может быть выполнен на базе программно-определяемой радиосистемы (SDR - Software Defined Radio) с возможностью передачи первичных сигналов синхронизации PSS (Primary Synchronization Signal) и вторичных сигналов синхронизации SSS (Secondary Synchronization Signal). Физический идентификатор соты PCI имитатора определяется по значениям идентификаторов PSS и SSS как PCI = 3 * SSS + PSS и лежит в диапазоне от 0 до 503, что позволяет иметь 504 уникальных идентификатора имитаторов базовых станций в сети.The base station simulator is equipped with transceiver antennas and can be implemented using a software-defined radio (SDR) system with the ability to transmit primary synchronization signals (PSS) and secondary synchronization signals (SSS). The simulator's physical cell identifier (PCI) is determined by the PSS and SSS identifiers as PCI = 3 * SSS + PSS and ranges from 0 to 503, allowing for 504 unique base station simulator identifiers in the network.
Первичный сигнал синхронизации PSS сигнал необходим для синхронизации имитатора с абонентским устройством по TTI, слотам и OFDM-символам, а также для вычисления абонентским устройством физического идентификатора соты PCI. SSS сигнал позволяет достичь синхронизации по кадрам между имитатором и абонентским устройством [http://anisimoff.org/lte/lte_synch.html].The primary synchronization signal (PSS) is necessary for synchronizing the simulator with the subscriber device using TTI, slots, and OFDM symbols, as well as for calculating the physical cell identifier (PCI) by the subscriber device. The SSS signal enables frame synchronization between the simulator and the subscriber device [http://anisimoff.org/lte/lte_synch.html].
Настройка параметров имитатора базовой станции может производиться удаленно по различным протоколам проводных и беспроводных технологий (Wi-Fi, LoRa, Ethernet), а также с использованием Mesh-сетей.Configuration of the base station simulator parameters can be performed remotely using various wired and wireless protocols (Wi-Fi, LoRa, Ethernet), as well as using Mesh networks.
Мощность излучения имитатора базовой станции, а также тип и характеристики приемопередающих антенн имитатора подбираются индивидуально для каждого объекта в зависимости от количества базовых станций на объекте, требуемой площади обслуживания одной базовой станции и одного имитатора, рельефа местности, проходимости радиосигнала, а также необходимой точности определения нахождения местоположения каждого абонента, при этом имитатор может быть выполнены с возможностью регулирования мощности излучения радиосигнала.The radiation power of the base station simulator, as well as the type and characteristics of the simulator's transmitting and receiving antennas, are selected individually for each facility depending on the number of base stations at the facility, the required service area of one base station and one simulator, the terrain, the radio signal penetration, and the required accuracy of determining the location of each subscriber. The simulator can be designed with the ability to regulate the radiation power of the radio signal.
Приемопередающие антенны, используемые с имитатором базовой станции, могут быть различных типов, в том числе, направленные, всенаправленные, с всевозможными видами поляризаций.Transmitting and receiving antennas used with a base station simulator can be of various types, including directional, omnidirectional, and with all kinds of polarizations.
Имитатор базовой станции может устанавливаться как внутри помещения, так и на открытой местности.The base station simulator can be installed both indoors and outdoors.
Обоснованием в реализации изобретения на объекте служат обстоятельства, связанные с контролем за перемещением рабочего персонала в пределах режимного объекта в пределах зоны обслуживания, по крайней мере, одного имитатора базовой станции или зоны радиоперекрытия двух и более имитаторов базовых станций, а также с учетом времени нахождения абонентского устройства на том или ином объекте (его участке), на котором невозможно принятие других организационно-технических мер, направленных на обеспечение контроля доступа.The justification for implementing the invention at the facility is the circumstances associated with monitoring the movement of working personnel within a restricted facility within the service area of at least one base station simulator or a radio coverage zone of two or more base station simulators, as well as taking into account the time the subscriber device is located at a particular facility (its section), where it is impossible to take other organizational and technical measures aimed at ensuring access control.
В базовой станции для абонентского устройства UE (User Equipment) задают параметры измерений, связанные с процедурой переключение абонентского устройства между сотами без перерыва в обслуживании (хэндовер, Handover) и которые необходимо выполнить абонентскому устройству при соединении с базовой станцией и имитатором базовой станции.In the base station, for the subscriber equipment UE (User Equipment), measurement parameters are set that are related to the procedure of switching the subscriber equipment between cells without interruption in service (handover) and that must be performed by the subscriber equipment when connecting to the base station and the base station simulator.
От базовой станции передают абонентскому устройству сообщения RRC Connection Reconfiguration или RRC Measurement Control Request, содержащие указания к проводимым измерениям и их параметры. Цель данной процедуры состоит в задании конфигурации для абонентского устройства для выполнения этим абонентским устройством измерений, формирования и передаче на базовую станцию отчетов о проведенных измерениях (measurement reports).The base station transmits RRC Connection Reconfiguration or RRC Measurement Control Request messages to the subscriber device, containing instructions for the measurements to be performed and their parameters. The purpose of this procedure is to configure the subscriber device to perform measurements, generate, and transmit measurement reports to the base station.
Отчеты о проведенных абонентским устройством измерениях ко всему прочему должны включать данные физического идентификатора соты PCI имитатора, уровня качества принятых от имитатора базовой станции абонентским устройством пилотных сигналов RSRQ, и/или уровня среднего значения мощности полученных абонентским устройством UE пилотных сигналов RSRP, и/или величины отношения уровня полезного сигнала к уровню шума SINR.The reports on the measurements carried out by the subscriber equipment must, among other things, include data on the physical identifier of the cell PCI of the simulator, the quality level of the pilot signals RSRQ received from the base station simulator by the subscriber equipment, and/or the level of the average power of the pilot signals RSRP received by the subscriber equipment UE, and/or the value of the ratio of the level of the useful signal to the noise level SINR.
Из уровня техники известно, что всего стандартом LTE может быть определено 5 условий, при которых возможна отправка отчетов, и называются они событиями (Events). Для активации внутрисистемного хэндовера наиболее всего подходят события (хотя могут использоваться и другие), при которых сигнал от соседней базовой станции превысил сигнал от обслуживающей базовой станции на заданную величину или при которых сигнал от обслуживающей базовой станции стал хуже заданной первой величины, в то время как сигнал от соседней базовой станции стал лучше заданной второй величины. Как только абонентское устройство обнаруживает, что соблюдаются условия для одного из заданных событий, оно отправляет отчет об измерениях. В этом сообщении абонентское устройство сообщает значения RSRP и RSRQ для обслуживающего и соседнего секторов, а также физический идентификатор соседнего сектора PCI [http://anisimoff.org/lte/handovers/intra-lte_handover.html]. It is known from the prior art that the LTE standard can define a total of 5 conditions under which reporting is possible, and these are called events. The most suitable events for activating intra-system handover (although others can be used) are those in which the signal from the neighboring base station exceeds the signal from the serving base station by a specified value, or in which the signal from the serving base station becomes worse than the first specified value, while the signal from the neighboring base station becomes better than the second specified value. As soon as the subscriber device detects that the conditions for one of the specified events are met, it sends a measurement report. In this message, the subscriber device reports the RSRP and RSRQ values for the serving and neighboring sectors, as well as the physical identifier of the neighboring sector PCI [http://anisimoff.org/lte/handovers/intra-lte_handover.html].
Абонентское устройство, находясь в секторе излучения имитатора базовой станции, принимает от имитатора базовой станции сигналы первичной PSS, вторичной SSS синхронизации, фиксирует уникальный для этого имитатора физический идентификатор соты PCI, среднее значение уровня мощности принятых пилотных сигналов RSRP, и/или среднее значение уровня качества принятых пилотных сигналов RSRQ и/или отношение уровня полезного сигнала к уровню шума SINR и передает измеренные данные на базовую станцию в виде отчета (measurement reports).The subscriber device, being in the radiation sector of the base station simulator, receives from the base station simulator the primary PSS and secondary SSS synchronization signals, records the physical identifier of the cell PCI, which is unique for this simulator, the average value of the power level of the received pilot signals RSRP, and/or the average value of the quality level of the received pilot signals RSRQ and/or the ratio of the level of the useful signal to the noise level SINR and transmits the measured data to the base station in the form of a report (measurement reports).
Одновременно абонентское устройство сообщает базовой станции сведения о значениях RSRP, и/или RSRQ, и/или SINR для самой базовой станции.At the same time, the subscriber device informs the base station of the RSRP and/or RSRQ and/or SINR values for the base station itself.
После получения базовой станцией отчетов от абонентского устройства по уникальному физическому индикатору соты PCI имитатора локализуют местонахождение абонентского устройства, а по измеренным абонентским устройством значениям показателей RSRP, и/или RSRQ, и/или SINR определяют удаленность абонентского устройства от имитатора с помощью амплитудного метода пеленгации и направление от имитатора на абонентское устройство.After the base station receives reports from the subscriber device, the location of the subscriber device is localized using the unique physical indicator of the PCI cell of the simulator, and the distance of the subscriber device from the simulator is determined using the amplitude direction finding method and the direction from the simulator to the subscriber device using the values of the RSRP and/or RSRQ and/or SINR indicators measured by the subscriber device.
Для определения местоположения абонентского устройства могут использовать машинное обучение или нейронной сети, алгоритмы которых выполняются в аналитическом модуле. Упомянутый аналитический модуль выполнен с возможностью выполнения вычислений для определения местоположения абонентского устройства по полученным от абонентского устройства значениям параметров PCI, RSRP, RSRQ, SINR.Machine learning or a neural network can be used to determine the location of a subscriber device, the algorithms of which are executed in an analytical module. This analytical module is capable of performing calculations to determine the location of a subscriber device based on the PCI, RSRP, RSRQ, and SINR parameters received from the subscriber device.
Описанный способ может быть реализован на объекте с несколькими базовыми станциями и тогда базовые станции подключены к общему аналитическому модулю. Кроме того, на каждой базовой станции может использоваться несколько секторных антенн, обладающих своим Cell ID - идентификатором соты.The described method can be implemented at a site with multiple base stations, with the base stations connected to a common analytics module. Furthermore, each base station can use multiple sector antennas, each with its own Cell ID.
Аналитический модуль может быть выполнен на базе электронного вычислительного устройства, например, ПЭВМ, ноутбука и т. д. и может быть смонтирован как внутри объекта, так и вне его. Также вычисления могут осуществляться в самой базовой станции.The analytical module can be based on an electronic computing device, such as a PC, laptop, etc., and can be mounted either inside or outside the facility. Calculations can also be performed within the base station itself.
Технический результат - повышение точности определения местоположения абонентского устройства в сети LTE, повышение надежности системы, позволяющей повысить точность определения местоположения и снижение стоимости ее создания и эксплуатации достигается за счет применения в зоне обслуживания базовой станции, по крайней мере, одного имитатора базовой станции, позволяющего увеличить количество измерений, проводимых абонентским устройством при нахождении его в зоне обслуживания как самой базовой станции так и в зоне охвата имитатора базовой станции и тем самым удастся существенно повысить точность локализации, снизить погрешность измерений.The technical result is an increase in the accuracy of determining the location of a subscriber device in an LTE network, an increase in the reliability of the system, which allows for an increase in the accuracy of determining the location and a reduction in the cost of its creation and operation, achieved through the use in the service area of a base station of at least one base station simulator, which allows for an increase in the number of measurements carried out by the subscriber device when it is in the service area of both the base station itself and in the coverage area of the base station simulator, and thereby it will be possible to significantly increase the accuracy of localization and reduce the measurement error.
С учетом того, что имитатор базовой станции является простым техническим решением, таких устройств можно выставить на объекте большое количество, в отличие от реальных базовых станций, которые, в отличие от имитаторов необходимо постоянно обслуживать, настраивать и т.д.Given that a base station simulator is a simple technical solution, a large number of such devices can be deployed at a site, unlike actual base stations, which, unlike simulators, require constant maintenance, configuration, etc.
Фактически, имитатор - это недорогое излучающее устройство, которое может быть выполнено на базе любого программно-определяемого приемника, например, USRP B210. Функция имитатора состоит в излучении небольшого по объему пакета данных без приема и анализа информации от абонентского устройства, других базовых станций, от ядра сети и т.д., тогда как реальная базовая станция, должна постоянно поддерживать связи (обмениваться пакетами по радиоэфиру) с абонентскими устройствами, а также с ядром сети (EPC).Essentially, a simulator is a low-cost emitting device that can be implemented using any software-defined receiver, such as the USRP B210. The simulator's function consists of emitting a small data packet without receiving or analyzing information from the subscriber device, other base stations, the network core, etc., while the actual base station must constantly maintain communications (exchange packets over the air) with the subscriber devices, as well as the network core (EPC).
Таким образом, конструкция базовой станции на порядок более сложная, что приводит к большому энергопотреблению, снижению надежности, а также увеличивает трудоемкость ремонта и обслуживания, что, кроме всего прочего, требует повышенной компетенции от сервисных инженеров, в отличие от имитатора, который не требует изменения настроек при эксплуатации.Thus, the design of the base station is an order of magnitude more complex, which leads to higher energy consumption, reduced reliability, and also increases the labor intensity of repair and maintenance, which, among other things, requires increased competence from service engineers, unlike a simulator, which does not require changes to settings during operation.
С учетом того, что имитатор базовой станции имеет достаточно небольшой функционал (не требует обратной связи от абонентских устройств) для того, чтобы они своей работой «не мешали» базовой станции, их рабочие частоты могут отличаться от рабочих частот базовой станции, но с учетом поддерживаемых частот абонентским устройством.Considering that the base station simulator has a relatively limited functionality (it does not require feedback from subscriber devices) so that their operation does not “interfere” with the base station, their operating frequencies may differ from the operating frequencies of the base station, but taking into account the frequencies supported by the subscriber device.
В 2024 году автором изобретения на выделенном объекте была развернута сеть LTE. В зоне обслуживания базовой станции этой сети был установлен один имитатор базовой станции из USRP B210 на расстоянии 100 метров от базовой станции. Экспериментальные исследования этой сети показали, что точность локализации абонентского устройства при нахождении одновременно в зоне излучения базовой станции и имитатора базовой станции составляла в среднем 25 метров. Далее было установлено два имитатора базовой станции на расстоянии 100 метров друг от друга и от базовой станции с радиоперекрытием зон излучения этих двух имитаторов. В этом случае получили точность локализации абонентского устройства при нахождении одновременно в зоне излучения базовой станции и двух имитаторов базовой станции составляла уже в среднем 5 метров.In 2024, the inventor deployed an LTE network at a dedicated site. A single USRP B210 base station simulator was installed within the coverage area of the network's base station, 100 meters away from the base station. Experimental studies of this network showed that subscriber device localization accuracy when simultaneously within the coverage area of the base station and the base station simulator averaged 25 meters. Two base station simulators were then installed, 100 meters apart from each other and from the base station, with overlapping coverage areas of these two simulators. In this case, subscriber device localization accuracy when simultaneously within the coverage area of the base station and the two base station simulators averaged 5 meters.
В ходе проведения эксперимента был рассмотрен вопрос установки для имитаторов базовой станции в зоне обслуживания одной базовой станции различной излучающей мощности. Получили, что в случае ограниченной излучающей мощности при попадании в зону действия этого имитатора абонентского устройства, можно гарантированно определить максимальное расстояние, ограниченное излучающей мощностью этого имитатора, что позволяет создавать различные алгоритмы определения местоположения абонентского устройства, в том числе устанавливать такую мощность имитатору, которая будет обеспечивать излучение на ограниченный по площади участок объекта, требующий особое внимание к конфиденциальности информации и появление абонентского устройства в зоне излучения имитатора будет однозначно трактоваться как нахождение абонентского устройства на этом участке. В таком случае, если существуют участки с различными требованиями в части локализации, можно выставлять различную мощность для имитаторов.During the experiment, the issue of setting base station simulators with varying radiating powers within the coverage area of a single base station was examined. It was found that, in the case of limited radiating power when a subscriber device enters the simulator's coverage area, it is possible to reliably determine the maximum distance limited by the simulator's radiating power. This enables the development of various algorithms for determining the location of a subscriber device, including setting the simulator's power to ensure radiation coverage within a limited area of the facility requiring special attention to information privacy. The presence of a subscriber device within the simulator's coverage area will be unambiguously interpreted as the subscriber device's presence within that area. In this case, if there are areas with different localization requirements, different power levels can be set for the simulators.
Для примера, точность определения местоположения абонентского устройства базовой станцией в сети LTE зависит от применяемых методик. Так, по методике CI+TA, точность составляет около 200-300 метров [https://mobile-review.com/standard/gps-in-nets.shtml]. При использовании технологии TOA точность местоопределения зависит от ширины полосы частот сигнала, точности синхронизации и среды распространения сигнала. Расчётные данные показывают возможность определения местоположения абонентов сотовых сетей с точностью до 125 метров без модификации радиотелефонов [http://www.bnti.ru/showart.asp?aid=514&lvl=05]. В реальных условиях, в зависимости от плотности расположения базовых станций, точность определения местоположения может достигать 50-100 метров в городской черте и до 1 км за её пределами. В большинстве случаев эту точность можно получить только при условии регулярного использования услуг связи абонентским устройством [https://tr-page.yandex.ru/translate?lang=en-ru&url=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FMobile_phone_tracking].For example, the accuracy of determining the location of a subscriber device by a base station in an LTE network depends on the methods used. For example, according to the CI+TA method, the accuracy is approximately 200-300 meters [https://mobile-review.com/standard/gps-in-nets.shtml]. When using TOA technology, the location accuracy depends on the signal bandwidth, the accuracy of synchronization, and the signal propagation environment. Calculated data show the possibility of determining the location of cellular network subscribers with an accuracy of up to 125 meters without modifying radiotelephones [http://www.bnti.ru/showart.asp?aid=514&lvl=05]. In real conditions, depending on the density of base stations, the location accuracy can reach 50-100 meters within urban areas and up to 1 km outside them. In most cases, this accuracy can only be achieved if the subscriber device regularly uses communication services [https://tr-page.yandex.ru/translate?lang=en-ru&url=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FMobile_phone_tracking].
Изобретение может быть использовано для обеспечения информационной безопасности в области беспроводной системы связи мобильной связи, в частности стандарта GSM, UMTS, LTE, NR путем контроля местоположения абонентских устройств, представляющих потенциальную угрозу информационной и/или физической безопасности в пределах режимной территории с особыми регуляторными требованиями по соблюдению конфиденциальности данных.The invention can be used to ensure information security in the field of wireless mobile communication systems, in particular the GSM, UMTS, LTE, NR standards, by monitoring the location of subscriber devices that pose a potential threat to information and/or physical security within a restricted area with special regulatory requirements for maintaining data confidentiality.
Изобретение может быть использовано с целью контроля доступа лиц, имеющих при себе абонентские устройства мобильной связи к ограниченным для доступа объектам (территориям).The invention can be used to control access of persons carrying mobile communication subscriber devices to restricted access objects (territories).
Изобретение может быть использовано для детектирования активности абонентских устройств в местах установки имитаторов базовых станций.The invention can be used to detect the activity of subscriber devices in locations where base station simulators are installed.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2848294C1 true RU2848294C1 (en) | 2025-10-17 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120099663A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-26 | Raytheon Applies Signal Technology, Inc. | Portable Cellular Base Station Configuration |
| US20130157643A1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Small cell base station managing system and method of managing small cell base station |
| US20160205499A1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-14 | Alexei Davydov | Lte-a systems and method of drs based positioning |
| US20200178322A1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Octasic Inc | Method for determining location of user equipment (UE) using portable pseudo base station in LTE |
| RU2780071C1 (en) * | 2022-03-10 | 2022-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Method for determining the location of a lost person with a mobile device |
| WO2023211604A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | Qualcomm Incorporated | Machine learning model positioning performance monitoring and reporting |
| US20240077570A1 (en) * | 2020-11-13 | 2024-03-07 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for positioning enhancements using beam relation crowdsourcing |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120099663A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-26 | Raytheon Applies Signal Technology, Inc. | Portable Cellular Base Station Configuration |
| US20130157643A1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Small cell base station managing system and method of managing small cell base station |
| US20160205499A1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-14 | Alexei Davydov | Lte-a systems and method of drs based positioning |
| US20200178322A1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Octasic Inc | Method for determining location of user equipment (UE) using portable pseudo base station in LTE |
| US20240077570A1 (en) * | 2020-11-13 | 2024-03-07 | Qualcomm Incorporated | Systems and methods for positioning enhancements using beam relation crowdsourcing |
| RU2780071C1 (en) * | 2022-03-10 | 2022-09-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | Method for determining the location of a lost person with a mobile device |
| WO2023211604A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | Qualcomm Incorporated | Machine learning model positioning performance monitoring and reporting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11101903B2 (en) | Locating external interference in a wireless network | |
| US11349582B2 (en) | Enhanced system and method for detecting non-cellular RF interference sources to cellular networks | |
| US10605890B1 (en) | Localization of external interference in wireless networks | |
| TWI778196B (en) | Systems, methods, apparatuses, and non-transitory computer-readable media for multiple round trip time (rtt) estimation in wireless networks | |
| US9357514B2 (en) | Methods for synchronizing macro cell and small cell systems | |
| EP3902317A1 (en) | Method and apparatus for directionally sending positioning reference signal | |
| EP2441290B1 (en) | Detection of collisions of radio coverage cell identifiers | |
| US20120302254A1 (en) | Apparatus and method for determining a location of wireless communication devices | |
| JP5841198B2 (en) | Positioning support method and apparatus in cellular network | |
| US9282528B2 (en) | Apparatus and method for detecting a location of a mobile station in a mobile communication system | |
| ES2960536T3 (en) | Method in a radio communication network that uses clustering of geospatially located measurements | |
| CN104244307B (en) | Anomalous event reports, processing method, device, base station and management server | |
| US10274581B2 (en) | Method and apparatus for position determination | |
| US20150065169A1 (en) | Method and Arrangement in a Telecommunication System | |
| MX2015005223A (en) | Methods of positioning in a system comprising measuring nodes with multiple receiving points. | |
| US20250159648A1 (en) | Positioning method and positioning apparatus | |
| CN112203214A (en) | Terminal device positioning method and device, storage medium and electronic device | |
| US11672027B2 (en) | Managing an overlap between downlink reference signals | |
| KR20140090030A (en) | System and method for automatic change reference signal | |
| CN103581990A (en) | Method and device for determining telephone traffic absorbed by repeater | |
| RU2848294C1 (en) | Method for improving the accuracy of locating a subscriber device in lte networks | |
| WO2022067842A1 (en) | Ue operations for beam management in multi-trp operation | |
| Hattab et al. | Interference mitigation via beam range biasing for 5G mmWave coexistence with incumbents | |
| US20250358771A1 (en) | Cell barring for over-the-top positioning | |
| US20240187169A1 (en) | Systems and methods for indicating uplink positioning information in wireless communication systems |