GLONASS je globální navigační satelitní systém provozovaný Ruskem, který poskytuje služby určování polohy, navigace a času (PNT) a je podporován ve standardech 3GPP pro lokalizační služby mobilních zařízení.

Popis

GLONASS je satelitní navigační systém na bázi vesmírných družic, který tvoří jeden z hlavních globálních navigačních satelitních systémů (GNSS) vedle amerického GPS, evropského Galilea a čínského BeiDou. V rámci ekosystému 3GPP specifikace definují, jak může uživatelské zařízení (UE) využívat signály ze satelitů GLONASS (stejně jako z jiných konstelací GNSS) k výpočtu vlastní polohy. Tato schopnost je klíčovým prvkem pro lokalizační služby (LCS) v 3GPP. Systém funguje tak, že vysílá přesné časové signály z konstelace satelitů na střední oběžné dráze Země. GNSS přijímač v UE měří časové zpoždění signálů přijímaných z více viditelných satelitů; se znalostí oběžných drah satelitů (efemeridní data) a času vyslání signálu může přijímač vypočítat svou vzdálenost od každého satelitu a pomocí trilaterace určit vlastní polohu.

Integrace GLONASS do standardů 3GPP zahrnuje specifikace napříč více vrstvami. Specifikace rádiového přístupového síťového rozhraní (např. 25.331 pro UTRAN, 36.331 pro E-UTRAN, 38.331 pro NR) definují signalizační protokoly pro asistovaný GNSS (A-GNSS), kde síť může poskytnout uživatelskému zařízení asistenční data (jako je almanach a efemeridy satelitů), aby se výrazně urychlil čas do prvního určení polohy (TTFF) a zlepšila se citlivost. Specifikace jádra sítě pokrývají lokalizační protokoly a architekturu. Dále požadavky na výkon (např. v 25.171, 36.171, 38.171) definují minimální úrovně výkonu pro přijímače UE podporující GLONASS, včetně citlivosti, přesnosti a metriky času do prvního určení polohy za různých podmínek.

Z pohledu síťové architektury je GNSS schopnost UE, včetně podpory GLONASS, hlášena síti. Funkce správy polohy (LMF) v 5GC nebo rozšířené centrum obsluhy mobilní polohy (E-SMLC) v EPS pak může tuto schopnost využít při rozhodování o metodě určení polohy pro lokalizační požadavek. Použití více konstelací GNSS, technika známá jako multi-GNSS, výrazně zlepšuje výkon. Zvyšuje počet viditelných satelitů, což je klíčové v městských kaňonech nebo jiných náročných prostředích, a vede k lepší přesnosti, dostupnosti a integritě určení polohy. Podpora GLONASS v 3GPP zajišťuje, že UE mohou využívat tuto dodatečnou konstelaci pro robustní lokalizační služby po celém světě.

K čemu slouží

Začlenění podpory GLONASS do 3GPP bylo motivováno rostoucí poptávkou po přesných a spolehlivých službách založených na poloze a regulatorními požadavky, jako je Enhanced 911 (E911). Spoléhání se pouze na americký systém GPS mělo svá omezení, včetně možných jednotných bodů selhání, regionálních zranitelností signálu a někdy nedostatečné viditelnosti satelitů pro rychlé a přesné určení polohy. Začlenění GLONASS jako alternativní a doplňkové konstelace GNSS tyto nedostatky příře řeší zvýšením počtu dostupných navigačních satelitů.

Hlavní motivací bylo zlepšení výkonu určování polohy v mobilních sítích. Díky podpoře více konstelací může uživatelské zařízení (UE) dosáhnout určení polohy rychleji (zkrácený čas do prvního určení polohy – TTFF), s vyšší přesností a s větší spolehlivostí, zejména v hustě zastavěných městských oblastech, kde budovy mohou blokovat signály z některých satelitů. Tento přístup multi-GNSS zajistil budoucí kompatibilitu standardů 3GPP a umožnil integraci dalších systémů, jako jsou Galileo a BeiDou, jak se staly operačními. Rovněž zohlednil potřeby globálního trhu a zajistil, že mobilní zařízení mohou poskytovat efektivní lokalizační služby po celém světě bez ohledu na regionální preference nebo operační stav jakéhokoli jednotlivého satelitního systému.

Klíčové vlastnosti

• Poskytuje globální signály pro určování polohy, navigaci a čas (PNT) jako součást rodiny GNSS.
• Umožňuje provoz Assisted-GLONASS (A-GLONASS), při kterém sítě poskytují asistenční data pro zlepšení výkonu UE.
• Zvyšuje přesnost, dostupnost a integritu určování polohy prostřednictvím multi-GNSS provozu s GPS a dalšími systémy.
• Definován ve specifikacích 3GPP pro výkon, konkrétně pro citlivost, přesnost a čas do prvního určení polohy (TTFF) přijímače UE.
• Podporován napříč rádiovými technologiemi 3GPP (UTRAN, E-UTRAN, NG-RAN) pro integrované lokalizační služby.
• Využívá strukturu signálu FDMA a CDMA (modernizované satelity), která se liší od struktury GPS založené pouze na CDMA.

Související pojmy

• GNSS – Global Navigation Satellite System
• GPS – Global Positioning System
• LMF – Location Management Function

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 22.071 (Rel-19) — 3GPP TS 22.071: Location Services (LCS) Stage 1
• TS 25.172 (Rel-19) — A-GANSS UE Minimum Performance Requirements (FDD)
• TS 25.173 (Rel-19) — A-GANSS Performance Requirements (TDD)
• TS 25.305 (Rel-19) — UTRAN UE Positioning Stage 2
• TS 25.331 (Rel-19) — UTRAN RRC Protocol Specification
• TS 25.423 (Rel-19) — UTRAN RNSAP Specification
• TS 25.433 (Rel-19) — Node B Application Part (NBAP) Protocol
• TS 25.453 (Rel-19) — PCAP Protocol Specification
• TS 36.171 (Rel-19) — A-GNSS Minimum Performance Requirements for UE
• TS 36.305 (Rel-19) — UE Positioning in E-UTRAN Stage 2
• TS 37.355 (Rel-19) — LTE Positioning Protocol (LPP)
• TS 37.571 (Rel-19) — UE Conformance for Positioning
• TS 38.171 (Rel-19) — 5G A-GNSS UE Positioning Requirements
• TS 38.305 (Rel-19) — NG-RAN UE Positioning Stage 2
• … a dalších 2 specifikací

📖 Anglický originál a plná specifikace: GLONASS na 3GPP Explorer