通信學(xué)論文-定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)演進和互通策略 .doc

通信學(xué)論文-定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)演進和互通策略在眾多的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中,一個能體現(xiàn)移動網(wǎng)特色的業(yè)務(wù)是移動定位業(yè)務(wù)。由于人們對移動業(yè)務(wù)的依賴,移動終端已經(jīng)非常普及,而且人們習(xí)慣將手機隨身攜帶,這樣,通過手機終端來定位用戶,為許多應(yīng)用提供了美好的前景。本文就定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)演進和互通策略進行了介紹和分析,探討了定位業(yè)務(wù)的應(yīng)用策略和互通策略。為簡便起見,本文大部分內(nèi)容的描述就移動承載網(wǎng)是WCDMA的情況展開。由于定位業(yè)務(wù)在移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中有一定的典型性,其應(yīng)用和互通策略對其它移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展也有借鑒意義。定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)定位業(yè)務(wù),即基于位置的業(yè)務(wù)LBS(LocationBasedService),有時也稱為LCS(LocationService),是指通過移動網(wǎng)絡(luò)特定的定位技術(shù)獲取移動終端的地理位置信息(經(jīng)緯度坐標),提供給移動用戶本人、通信系統(tǒng)或第三方,并借助地圖信息的支持,為移動用戶提供與其位置相關(guān)信息的業(yè)務(wù)。目前在定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)主要由3GPP的一系列規(guī)范規(guī)定,OMA的架構(gòu)與3GPP的架構(gòu)基本保持一致,僅在用戶平面定位方面有新的思路,這里先以3GPP的規(guī)范為準介紹定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)。在3GPP的規(guī)范中,根據(jù)請求發(fā)起方的不同,定位業(yè)務(wù)可以分為三種:1.終端始發(fā)定位請求MO-LR(MobileOriginatedLocationRequest):終端通過空中接口向定位管理系統(tǒng)直接發(fā)起的定位請求,它可以向網(wǎng)絡(luò)直接請求位置信息、請求輔助數(shù)據(jù)或請求將自己的位置發(fā)送給第三方。由于該功能目前應(yīng)用模式不清晰、靈活性差,幾乎不能在實際應(yīng)用中見到。2.終端終止定位請求MT-LR(MobileTerminatedLocationRequest):使用最普遍的請求方式,終端通過定位客戶端LCSClient(即第三方或SP)向定位管理系統(tǒng)發(fā)出定位請求,終端和LCSClient之間一般要通過為定位業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)(短消息系統(tǒng)、多媒體消息系統(tǒng)或WAP網(wǎng)關(guān)等)接入到LCSClient。3.網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)定位請求NI-LR(NetworkInducedLocationRequest):請求從正在為移動終端提供服務(wù)的PLMN內(nèi)部發(fā)出,主要應(yīng)用于支持對緊急呼叫發(fā)起方的定位,在這種方式下,定位的結(jié)果往往通過定位管理系統(tǒng)發(fā)送到能處理緊急呼叫的專用LCSClient處。圖1示意了定位業(yè)務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和三種定位請求發(fā)起方式的區(qū)別。在圖1中,網(wǎng)關(guān)移動定位中心GMLC(GatewayMobileLocationCenter)是核心的設(shè)備,也就是前面提到的定位管理系統(tǒng),它不僅處理各種定位請求、根據(jù)請求所要求的精度調(diào)用無線網(wǎng)絡(luò)的能力得到定位信息,而且完成定位業(yè)務(wù)的運營,包括用戶數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、簽約信息管理、增值應(yīng)用的鑒權(quán)認證和計費等功能。服務(wù)移動定位中心SMLC(ServingMobileLocationCenter)是具體完成定位功能的邏輯設(shè)備,主要功能是在收到請求后調(diào)用相應(yīng)的定位方法進行定位,并將測量消息轉(zhuǎn)換為用戶的經(jīng)緯度信息。3G核心網(wǎng)設(shè)備MSC或SGSN在這里類似一個請求代理,主要起著將請求路由并轉(zhuǎn)發(fā)到SMLC的作用。面向開放業(yè)務(wù)體系的發(fā)展1、基本的趨勢從以上的描述可以看到,盡管通過移動網(wǎng)絡(luò)進行用戶定位具有天然的優(yōu)勢,這種技術(shù)的本身還是很復(fù)雜的,其原因在于完成一次定位往往需要核心網(wǎng)和無線網(wǎng)甚至終端的參與。在3GPP對定位業(yè)務(wù)進行規(guī)范制定時,已經(jīng)充分考慮到了這種復(fù)雜性,并提出了前面描述定位業(yè)務(wù)架構(gòu)來將這種復(fù)雜性簡單化:1.3GPP將最終的定位計算單元SMLC固定在無線網(wǎng)側(cè),這主要是因為位置與無線側(cè)設(shè)備位置往往是相關(guān)的:最基本的定位方法CellID可以在無需終端主動參與的情況下通過無線網(wǎng)絡(luò)確定終端所處蜂窩的ID得到；而OTDOA的定位方法通過內(nèi)置在NodeB中的位置測量單元LMU協(xié)作完成,這種協(xié)作的控制中心SMLC設(shè)置在RNC即可；對A-GPS的定位方法言,參考GPS基準站一般每直徑200500km需要部署一個,可以考慮和RNC共建,并將相關(guān)計算在RNC中的SMLC模塊中完成。2.核心網(wǎng)的MSC或SGSN作為一個請求處理的中間代理出現(xiàn),它們可以通過Lg接口(MAP信令)接入各種GMLC的請求。3.3GPP將定位業(yè)務(wù)的核心接入部件制定為業(yè)務(wù)層設(shè)備GMLC。GMLC不僅負責接入和各種定位請求,同時還是LCS業(yè)務(wù)的運營平臺,完成用戶數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)簽約信息管理、SP數(shù)據(jù)管理和計費等功能。通過以上的努力,定位業(yè)務(wù)的運作模式已經(jīng)比較清晰。雖然在提供業(yè)務(wù)時,運營商需要考慮到終端、無線網(wǎng)、核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)設(shè)備對定位業(yè)務(wù)的支持,但各部分的功能和接口都已經(jīng)劃分得很清晰,各部分的規(guī)劃也已經(jīng)具有一定的獨立性。2、面向用戶平面的發(fā)展盡管3GPP已經(jīng)將定位業(yè)務(wù)架構(gòu)清晰化、簡單化,但因為涉及到核心網(wǎng)、無線網(wǎng)甚至終端在信令底層的參與,整個架構(gòu)還是相對復(fù)雜的,這時,一種更加簡單的架構(gòu)基于用戶平面實現(xiàn)定位的架構(gòu)SUPL(SecureUserPlaneforLocation)被OMA提出,并成為了新的趨勢和可替代方案。相對而言,3GPP的實現(xiàn)方案被稱為基于控制平面實現(xiàn)的方案。圖2示意了SUPL的定位業(yè)務(wù)架構(gòu),定位通過SUPL定位平臺SLP(SUPLLocationPlatform)和支持SUPL定位的終端SET(SUPLEnabledTerminal)協(xié)同完成。SUPL定位平臺又由定位中心SLC(SUPLLocationCenter)和位置中心(SUPLPositioningCenter)兩個部分組成,SLC的功能類似GMLC,SPC的功能類似SMLC。值得注意的是SLP和SET之間的接口LuP,它遵循用戶平面定位協(xié)議ULP(UserplaneLocationProtocol),是定義在從SLP出發(fā)經(jīng)由SGSN、RNC、NodeB到SET建立的IP承載之上的協(xié)議,就定位本身而言,SUPL對移動承載網(wǎng)并沒有直接的要求。在SUPL實現(xiàn)具體的定位方法時,由于不再能直接使用承載網(wǎng)的能力,相關(guān)的工作主要依賴于終端和定位平臺。對CellID的定位方法,需要終端告知平臺自己所處Cell；如果要實現(xiàn)RTT或OTDOA,也都完全依賴于終端是否能調(diào)動無線網(wǎng)資源實現(xiàn)相關(guān)測量；對于A-GPS,情況簡單一些,GPS基準站通過數(shù)據(jù)網(wǎng)與SPC相連接,SPC通過用戶面向SET傳遞必要的GPS輔助數(shù)據(jù)。用戶平面的方案由于無需無線網(wǎng)和核心網(wǎng)設(shè)備直接參與定位的過程,對于新老移動運營商都具有較大的吸引力,畢竟,在無線網(wǎng)部署定位相關(guān)的功能部件不是很容易的事:1.對老運營商來說,舊的承載網(wǎng)設(shè)備可能并不支持定位業(yè)務(wù)要求的功能,而升級這些設(shè)備支持定位功能將是及其困難的；2.對新的運營商來說,如果采用用戶面定位方案,對承載網(wǎng)的規(guī)劃將得到簡化。不過,應(yīng)該注意到,用戶面定位方案并不能簡化定位本身的復(fù)雜性,所以在進行選擇的時候,各運營商還需要根據(jù)自己的運營策略統(tǒng)籌考慮。3、定位業(yè)務(wù)的互通在定位中,另一個值得注意的問題是定位業(yè)務(wù)的互通。1、需求對于中國可能的新興移動運營商而言,定位業(yè)務(wù)的互通主要是為了滿足用戶以下幾個方面的需求:1.發(fā)起對各種用戶的定位:用戶不僅可以發(fā)起對本地用戶的地位,還應(yīng)該能發(fā)起對異地用戶、異網(wǎng)用戶(含PHS網(wǎng)和其它移動運營商的網(wǎng))定位；2.漫游時仍能選擇開通對自身定位的能力:本網(wǎng)用戶漫游到異地時或其它采用相同無線接入技術(shù)運營商的網(wǎng)絡(luò)時,仍然能選擇開通對自身定位的能力。為了滿足需求1,要求GMLC在收到對異地用戶或異網(wǎng)用戶的定位請求時,能直接調(diào)用網(wǎng)絡(luò)資源對該用戶的終端進行定位或知道將請求轉(zhuǎn)發(fā)給哪個GMLC去處理；為了滿足需求2,網(wǎng)絡(luò)需要知道用戶漫游到了那里,并能通過轉(zhuǎn)發(fā)請求或直接調(diào)用用戶拜訪地的網(wǎng)絡(luò)資源對用戶終端進行定位。以下將區(qū)分異地的互通和與異網(wǎng)的互通展開分析。2、與異地定位業(yè)務(wù)的互通與異地定位業(yè)務(wù)的互通是指同一PLMN內(nèi)有多個GMLC時能實現(xiàn)對用戶的定位。當全網(wǎng)只有一個GMLC時,該GMLC通過查詢HLR得到終端當前所拜訪的MSC或SGSN的地址,然后通過信令網(wǎng)將定位請求發(fā)送到該MSC或SGSN即可。當用戶量較大的時候,或處于區(qū)域劃分的需要(定位是一個區(qū)域特征較強的業(yè)務(wù)),可能需要多個GMLC來協(xié)同實現(xiàn)定位業(yè)務(wù),此時可能有兩種方案:1.方案一為每個GMLC都能直接調(diào)動所有的MSC或SGSN實現(xiàn)對任一用戶的定位,設(shè)置多個GMLC主要是為了實現(xiàn)業(yè)務(wù)請求處理的負載分擔；2.方案二為每個GMLC負責一個區(qū)域的用戶的定位,GMLC間通過Lr接口互通,使用OMA制定的漫游定位協(xié)議RLP(RoamingLocationProtocol)協(xié)同完成定位。在方案二中,GMLC之間的交互流程如圖3所示:LCSClient代理用戶的請求,將之發(fā)送到其歸屬的GMLC(該GMLC稱為請求GMLC,簡寫為R-GMLC),R-GMLC會將該請求轉(zhuǎn)發(fā)到被定位方歸屬的GMLC處理(該GMLC稱為終端歸屬GMLC,簡寫為TH-GMLC)；如果用戶就在本區(qū)域,TH-GMLC直接向MSC或SGSN下發(fā)定位請求；如果用戶漫游了,TH-GMLC將定位請求轉(zhuǎn)發(fā)到終端當前所拜訪的MSC或SGSN相關(guān)的GMLC(該GMLC稱為終端拜訪GMLC,簡寫為TV-GMLC),然后TV-GMLC,由TV-GMLC調(diào)動網(wǎng)絡(luò)資源完成定位,最后再將結(jié)果返回。盡管方案二的流程比方案一復(fù)雜,但可以看到這種方案的邏輯清晰,業(yè)務(wù)請求先由歸屬地業(yè)務(wù)系