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    分析:Mesh定位業(yè)務(wù)面臨挑戰
    作者:    發(fā)布于:2013-08-30 18:14:35    文字:【】【】【
      盡管Mesh發(fā)展勢不可擋,但在無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行無(wú)線(xiàn)定位承襲了傳統WLAN或無(wú)線(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)定位面臨的問(wèn)題,位置信息業(yè)務(wù)能否應用于Mesh還有待考驗。
      近年來(lái),位置信息日益彰顯其重要性,出現了眾多基于位置信息的服務(wù),如定位服務(wù)、導航服務(wù)、移動(dòng)廣告等。據統計,2006年全球基于位置信息服務(wù)市場(chǎng)規模已達150億美元。
      就技術(shù)手段而言,無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)主要包括GPS衛星定位技術(shù)、移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò )定位技術(shù)、WLAN定位技術(shù)和RFID定位技術(shù)等。伴隨著(zhù)WLAN在全球范圍內的迅速普及,基于WLAN的無(wú)線(xiàn)定位系統越來(lái)越展現出廣闊的應用前景。圍繞定位算法、定位系統,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界展開(kāi)了大量的研究和開(kāi)發(fā),出現了一些定位算法和商用WLAN無(wú)線(xiàn)定位系統。然而種種研究表明現有的WLAN無(wú)線(xiàn)定位算法和系統還遠不夠理想,無(wú)論是精確度還是定位算法的有效性和復雜度都沒(méi)有達到理想狀況。而且這些定位系統主要針對傳統無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)交換(Wireless Switching)網(wǎng)絡(luò ),還鮮有針對無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )這一新型寬帶城域無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的定位系統。
      傳統WLAN定位問(wèn)題
      WLAN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信號傳輸的一個(gè)基本特點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)信號隨著(zhù)距離增大而不斷衰減,因此可以通過(guò)測量無(wú)線(xiàn)終端接收到的AP的信號強度來(lái)計算其與AP的相對距離,達到定位的目的。目前,業(yè)界比較普遍的做法主要有3種:
      1.最靠近的AP(所關(guān)聯(lián)的AP)
      該定位方法將無(wú)線(xiàn)終端所關(guān)聯(lián)AP的覆蓋區域作為對該無(wú)線(xiàn)終端的定位結果,是最簡(jiǎn)單也最不精確的定位方法。該方法僅適用于對精度要求不高的定位場(chǎng)景。
      2.三角測量
      該定位方法利用無(wú)線(xiàn)終端接收到的AP信號強度來(lái)計算終端與相鄰AP的相對距離,再通過(guò)幾何計算的方法,來(lái)確定無(wú)線(xiàn)終端最可能存在的區域,如圖1所示。根據獲取信號強度方式的不同,這類(lèi)定位方法又可以分為基于網(wǎng)絡(luò )的WLAN定位(即通過(guò)AP來(lái)采集無(wú)線(xiàn)終端的信號強度信息)和基于無(wú)線(xiàn)終端的WLAN定位(即由終端采集所需的信號強度信息并提供給定位系統)兩種。但無(wú)論是何種方式,這種方法的本質(zhì)在于建立信號傳輸模型,其定位精度取決于信號傳輸模型的準確性。然而,迄今為止,尚無(wú)精確的WiFi信號傳輸模型,因此雖然這種定位方法精度優(yōu)于第一種“所關(guān)聯(lián)AP”的方法,但還存在很大的局限性。同時(shí),這一定位方法要求無(wú)線(xiàn)終端所在區域至少能監聽(tīng)到3個(gè)AP,而且理論上同時(shí)監聽(tīng)到的AP數目及對應信號強度值越多,定位的結果會(huì )越精確。
      3.RF指紋識別(RF Fingerprinting)
      該定位方法實(shí)際上是先建立一個(gè)WLAN所覆蓋區域的信號熱圖,即部署完WLAN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )后,采集真實(shí)環(huán)境中各個(gè)位置的信號強度值(所能監聽(tīng)到的AP及對應的信號強度值);然后在定位時(shí),將所得到的待定位無(wú)線(xiàn)終端的信號強度與信號熱圖進(jìn)行比較,以確定該無(wú)線(xiàn)終端最可能出現的位置。相較三角測量基于信號傳輸模型來(lái)估算無(wú)線(xiàn)終端與AP間的相對距離,RF指紋識別具有更高的準確度,因為它使用的是真實(shí)采集的信號信息而不是根據經(jīng)驗公式來(lái)推算。然而,這種方法同樣存在很大的問(wèn)題:首先,信號熱圖的構建需要耗費大量的人力物力,實(shí)際上信號熱圖的完備度會(huì )影響到定位的精度。這點(diǎn)不難理解,因為如果任意一點(diǎn)無(wú)線(xiàn)終端可能出現的位置都事先“按了指紋”(提取了信號信息),那么定位無(wú)疑會(huì )很精確;然而在實(shí)際情況中卻很難構建如此完備的信號熱圖。其次,WLAN無(wú)線(xiàn)信號時(shí)變特性導致預先采集的信號熱圖在某種意義上只具有“瞬時(shí)”有效性,而且所部署環(huán)境的變化都會(huì )導致信號熱圖或大或小的變化,使得需要重構信號熱圖。
      Mesh定位新挑戰
      相對傳統WLAN或基于無(wú)線(xiàn)交換技術(shù)的WLAN中定位,在新型無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )中,其定位方法仍然不外乎三角測量和RF指紋識別,這些問(wèn)題同樣存在,而且由于無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )自身的特點(diǎn),有些問(wèn)題更加突出,同時(shí)出現了一些新的問(wèn)題,下面加以簡(jiǎn)要的分析:
      首先,相較傳統WLAN,無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )的一大優(yōu)勢在于擴展了網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍,同時(shí)將WLAN從室內場(chǎng)景擴展到室外場(chǎng)景。而大面積覆蓋同WLAN的定位精度天生是個(gè)矛盾體,原先在WLAN室內單AP覆蓋30~50米的半徑內,無(wú)線(xiàn)定位精度再差也不會(huì )超過(guò)單AP的覆蓋半徑;然而,無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )單AP的覆蓋半徑可達150米~500米甚至更大,這對無(wú)論是基于三角測量和RF指紋識別的定位方法都帶來(lái)了巨大的挑戰。對于三角測量來(lái)說(shuō),場(chǎng)景從室內遮擋較多區域切換到室外開(kāi)闊區域對于定位來(lái)說(shuō)本是福音,但由于室外部署的稀疏覆蓋,同一區域參與定位的AP數目大為有限,使得定位精確度同區域內參與定位AP數目多少密切相關(guān)的三角測量法存在很大的問(wèn)題;對于RF指紋識別來(lái)說(shuō),同樣存在因為AP數目減少帶來(lái)的信號熱圖不完備問(wèn)題,而且大的覆蓋區域和室外環(huán)境更高的時(shí)變特性會(huì )帶來(lái)信號熱圖構造成本和復雜度的提高。
      其次,無(wú)論是傳統WLAN、無(wú)線(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò )還是無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò ),都需要通過(guò)AP或無(wú)線(xiàn)終端來(lái)采集相關(guān)信號強度信息并通過(guò)AP傳給后臺定位系統,因此定位功能會(huì )給網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)一定的負載,也就是WLAN網(wǎng)絡(luò )的性能會(huì )影響到定位系統所支持同時(shí)定位終端的數目及實(shí)時(shí)性等。在無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )中,MeshAP兼具接入和路由的功能,相較傳統WLAN負載更重,因此在設計定位系統時(shí)需要更多考慮定位系統的性能。
      此外,一些新型技術(shù)如智能天線(xiàn)、MIMO天線(xiàn)等的引入(不僅限于無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò ),同樣包括傳統WLAN和無(wú)線(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò )),都會(huì )給WiFi無(wú)線(xiàn)定位帶來(lái)新的難題。
      綜上所述,無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行無(wú)線(xiàn)定位既承襲了傳統WLAN或無(wú)線(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò )無(wú)線(xiàn)定位面臨的問(wèn)題,同時(shí)由于其自身特點(diǎn)凸顯了其中的一些問(wèn)題,并帶來(lái)新的問(wèn)題。目前,業(yè)界還鮮有無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )的定位解決方案,但相信在市場(chǎng)的催生下,無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )的定位系統將很快顯現。
     
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