通信學論文-定位業(yè)務的架構演進和互通策略 .doc

通信學論文-定位業(yè)務的架構演進和互通策略在眾多的移動數據業(yè)務中,一個能體現(xiàn)移動網特色的業(yè)務是移動定位業(yè)務。由于人們對移動業(yè)務的依賴,移動終端已經非常普及,而且人們習慣將手機隨身攜帶,這樣,通過手機終端來定位用戶,為許多應用提供了美好的前景。本文就定位業(yè)務的架構演進和互通策略進行了介紹和分析,探討了定位業(yè)務的應用策略和互通策略。為簡便起見,本文大部分內容的描述就移動承載網是WCDMA的情況展開。由于定位業(yè)務在移動數據業(yè)務中有一定的典型性,其應用和互通策略對其它移動數據業(yè)務的開展也有借鑒意義。定位業(yè)務的架構定位業(yè)務,即基于位置的業(yè)務LBS(LocationBasedService),有時也稱為LCS(LocationService),是指通過移動網絡特定的定位技術獲取移動終端的地理位置信息(經緯度坐標),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信息的業(yè)務。目前在定位業(yè)務的架構主要由3GPP的一系列規(guī)范規(guī)定,OMA的架構與3GPP的架構基本保持一致,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)務的架構。在3GPP的規(guī)范中,根據請求發(fā)起方的不同,定位業(yè)務可以分為三種: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,它可以向網絡直接請求位置信息、請求輔助數據或請求將自己的位置發(fā)送給第三方。由于該功能目前應用模式不清晰、靈活性差,幾乎不能在實際應用中見到。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)務接入網關(短消息系統(tǒng)、多媒體消息系統(tǒng)或WAP網關等)接入到LCSClient。3.網絡觸發(fā)定位請求NI-LR(NetworkInducedLocationRequest):請求從正在為移動終端提供服務的PLMN內部發(fā)出,主要應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)務系統(tǒng)的體系結構和三種定位請求發(fā)起方式的區(qū)別。在圖1中,網關移動定位中心GMLC(GatewayMobileLocationCenter)是核心的設備,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、根據請求所要求的精度調用無線網絡的能力得到定位信息,而且完成定位業(yè)務的運營,包括用戶數據管理、業(yè)務數據管理、簽約信息管理、增值應用的鑒權認證和計費等功能。服務移動定位中心SMLC(ServingMobileLocationCenter)是具體完成定位功能的邏輯設備,主要功能是在收到請求后調用相應的定位方法進行定位,并將測量消息轉換為用戶的經緯度信息。3G核心網設備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發(fā)到SMLC的作用。面向開放業(yè)務體系的發(fā)展1、基本的趨勢從以上的描述可以看到,盡管通過移動網絡進行用戶定位具有天然的優(yōu)勢,這種技術的本身還是很復雜的,其原因在于完成一次定位往往需要核心網和無線網甚至終端的參與。在3GPP對定位業(yè)務進行規(guī)范制定時,已經充分考慮到了這種復雜性,并提出了前面描述定位業(yè)務架構來將這種復雜性簡單化:1.3GPP將最終的定位計算單元SMLC固定在無線網側,這主要是因為位置與無線側設備位置往往是相關的: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絡確定終端所處蜂窩的ID得到；而OTDOA的定位方法通過內置在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,并將相關計算在RNC中的SMLC模塊中完成。2.核心網的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)務的核心接入部件制定為業(yè)務層設備GMLC。GMLC不僅負責接入和各種定位請求,同時還是LCS業(yè)務的運營平臺,完成用戶數據管理、業(yè)務數據管理、業(yè)務簽約信息管理、SP數據管理和計費等功能。通過以上的努力,定位業(yè)務的運作模式已經比較清晰。雖然在提供業(yè)務時,運營商需要考慮到終端、無線網、核心網和業(yè)務網設備對定位業(yè)務的支持,但各部分的功能和接口都已經劃分得很清晰,各部分的規(guī)劃也已經具有一定的獨立性。2、面向用戶平面的發(fā)展盡管3GPP已經將定位業(yè)務架構清晰化、簡單化,但因為涉及到核心網、無線網甚至終端在信令底層的參與,整個架構還是相對復雜的,這時,一種更加簡單的架構基于用戶平面實現(xiàn)定位的架構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)務架構,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的能力,相關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動無線網資源實現(xiàn)相關測量；對于A-GPS,情況簡單一些,GPS基準站通過數據網與SPC相連接,SPC通過用戶面向SET傳遞必要的GPS輔助數據。用戶平面的方案由于無需無線網和核心網設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,在無線網部署定位相關的功能部件不是很容易的事:1.對老運營商來說,舊的承載網設備可能并不支持定位業(yè)務要求的功能,而升級這些設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,對承載網的規(guī)劃將得到簡化。不過,應該注意到,用戶面定位方案并不能簡化定位本身的復雜性,所以在進行選擇的時候,各運營商還需要根據自己的運營策略統(tǒng)籌考慮。3、定位業(yè)務的互通在定位中,另一個值得注意的問題是定位業(yè)務的互通。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,還應該能發(fā)起對異地用戶、異網用戶(含PHS網和其它移動運營商的網)定位；2.漫游時仍能選擇開通對自身定位的能力:本網用戶漫游到異地時或其它采用相同無線接入技術運營商的網絡時,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用戶的定位請求時,能直接調用網絡資源對該用戶的終端進行定位或知道將請求轉發(fā)給哪個GMLC去處理；為了滿足需求2,網絡需要知道用戶漫游到了那里,并能通過轉發(fā)請求或直接調用用戶拜訪地的網絡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的互通展開分析。2、與異地定位業(yè)務的互通與異地定位業(yè)務的互通是指同一PLMN內有多個GMLC時能實現(xiàn)對用戶的定位。當全網只有一個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),可能需要多個GMLC來協(xié)同實現(xiàn)定位業(yè)務,此時可能有兩種方案:1.方案一為每個GMLC都能直接調動所有的MSC或SGSN實現(xiàn)對任一用戶的定位,設置多個GMLC主要是為了實現(xiàn)業(yè)務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將定位請求轉發(fā)到終端當前所拜訪的MSC或SGSN相關的GMLC(該GMLC稱為終端拜訪GMLC,簡寫為TV-GMLC),然后TV-GMLC,由TV-GMLC調動網絡資源完成定位,最后再將結果返回。盡管方案二的流程比方案一復雜,但可以看到這種方案的邏輯清晰,業(yè)務請求先由歸屬地業(yè)務系