LPP je bodový protokol mezi lokalizačním serverem a mobilním zařízením sloužící ke zjištění zeměpisné polohy zařízení a podporující více metod přesného určování polohy.

Popis

LTE Positioning Protocol (LPP) je klíčový protokol aplikační vrstvy v architektuře řídicí roviny 3GPP, speciálně navržený pro přenos lokalizačních informací. Funguje mezi lokalizačním serverem (LS), jako je Evolved Serving Mobile Location Centre (E-SMLC) v LTE nebo Location Management Function (LMF) v 5GC, a cílovým uživatelským zařízením (UE). LPP je přenášen přes rozhraní LTE-Uu a SLg prostřednictvím NAS transportu, což zajišťuje bezpečné a spolehlivé doručení lokalizačních příkazů a měření. Protokol je vnitřně schopný rozpoznat možnosti; LPP relace obvykle začíná tím, že server dotazuje UE na podporované metody určování polohy (např. Observed Time Difference of Arrival - OTDOA, Assisted Global Navigation Satellite System - A-GNSS, Enhanced Cell ID - E-CID) a související schopnosti, což serveru umožňuje vybrat nejvhodnější techniku pro požadovanou přesnost a prostředí.

LPP zprávy jsou strukturovány do několika typů procedur. Hlavními procedurami jsou: Přenos schopností, kdy UE informuje server o svých podporovaných lokalizačních metodách; Přenos asistenčních dat, kdy server může poskytnout UE data (jako jsou efemeridy GNSS nebo informace o referenční buňce pro OTDOA) pro zlepšení rychlosti a přesnosti určení polohy; a Přenos lokalizačních informací, který může být iniciován sítí (server vyžaduje měření nebo odhad polohy) nebo UE (UE poskytne svou polohu). Pro OTDOA server poskytuje asistenční data obsahující seznam sousedních buněk a konfiguraci jejich lokalizačních referenčních signálů (PRS). UE následně změří rozdíl času příchodu referenčního signálu (RSTD) mezi těmito buňkami a nahlasí jej zpět přes LPP, aby server mohl vypočítat polohu.

V systému 5G zůstává LPP hlavním lokalizačním protokolem, nyní mezi UE a LMF. Jeho architektura byla rozšířena o podporu nových lokalizačních referenčních signálů 5G NR (PRS pro DL-TDOA, SRS pro UL-TDOA) a technik jako Multi-RTT (Round Trip Time). LPP zprávy jsou přenášeny přes rozhraní NG řídicí roviny (NG-C) prostřednictvím 5G NAS. Protokol podporuje jak lokalizaci v reálném čase pro služby jako tísňová volání, tak odložené nebo periodické určování polohy pro sledovací aplikace. Jeho návrh je modulární a rozšiřitelný, což umožňuje přidávat nové metody určování polohy a typy měření v následujících vydáních 3GPP bez nutnosti zásadních změn základního protokolu, a zajišťuje tak jeho budoucí použitelnost jako základu pro lokalizační služby založené na celulárních sítích.

K čemu slouží

LPP byl vytvořen, aby poskytl standardizovanou, efektivní a přesnou metodu pro určování polohy zařízení v LTE sítích, což řeší regulatorní požadavky jako Enhanced 911 (E911) a umožňuje komerční služby založené na poloze (LBS). Před LPP spoléhaly lokalizační služby v sítích 2G/3G na méně přesné metody, jako je Cell-ID, nebo používaly proprietární protokoly, což vedlo k fragmentaci a nekonzistentnímu výkonu. Vývoj LTE poskytl příležitost k návrhu jednotného lokalizačního protokolu na bázi IP od základů.

Protokol byl motivován potřebou vysoké přesnosti, nízké latence a minimálního dopadu na životnost baterie UE. Řeší problém koordinace složitých lokalizačních měření (vyžadujících přesné časování a informace o signálu) mezi sítí a potenciálně miliony zařízení. Podporou přenosu asistenčních dat umožňuje LPP UE rychleji zachytávat signály GNSS (A-GNSS) nebo provádět OTDOA měření přesněji, což výrazně zlepšuje výkon ve srovnání s autonomními metodami. Jeho vytvoření umožnilo široké spektrum aplikací nad rámec tísňových služeb, včetně navigace krok za krokem, sledování majetku, geofencingu a optimalizace sítě na základě polohy, což učinilo přesnou lokalizaci klíčovou schopností moderních celulárních sítí.

Klíčové vlastnosti

• Podpora více metod určování polohy (OTDOA, A-GNSS, E-CID, senzorových, WLAN, BT)
• Vyjednávání schopností mezi UE a lokalizačním serverem
• Přenos lokalizačních asistenčních dat pro zlepšení výkonu UE
• Podpora režimů určování polohy založených na UE i asistovaných UE
• Přenos přes NAS, což zajišťuje zabezpečení a spolehlivost řídicí roviny
• Rozšiřitelný návrh pro začlenění nových metod, jako je 5G NR Multi-RTT a AoA

Související pojmy

• E-SMLC – Enhanced Serving Mobile Location Centre
• LMF – Location Management Function
• OTDOA – Observed Time Difference Of Arrival
• A-GNSS – Assisted Global Navigation Satellite Systems
• NAS – Non-Access Stratum

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 23.501 (Rel-20) — 5G System Architecture Stage 2
• TS 23.586 (Rel-19) — Ranging & Sidelink Positioning in 5GS
• TS 23.700 (Rel-20) — XR Services Application Enablement Layer
• TR 23.730 (Rel-14) — Study on extended CIoT architecture
• TS 24.171 (Rel-19) — NAS Protocol for LCS in E-UTRAN
• TS 24.501 (Rel-19) — 5G NAS Protocols Specification
• TS 24.571 (Rel-19) — Control Plane LCS Procedures
• TS 24.572 (Rel-19) — 5G LCS User Plane Protocol Specification
• TS 24.890 (Rel-16) — 5G NAS Protocol for 5GS Stage 3
• TS 29.171 (Rel-19) — LCS Application Protocol (LCS-AP) Specification
• TS 33.814 (Rel-16) — Security aspects of enhanced Location Services (eLCS)
• TS 36.133 (Rel-19) — E-UTRA RRM Requirements
• TS 36.171 (Rel-19) — A-GNSS Minimum Performance Requirements for UE
• TS 36.305 (Rel-19) — UE Positioning in E-UTRAN Stage 2
• … a dalších 13 specifikací

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