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

通信學(xué)論文-定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)演進(jìn)和互通策略在眾多的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中,一個(gè)能體現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)特色的業(yè)務(wù)是移動(dòng)定位業(yè)務(wù)。由于人們對(duì)移動(dòng)業(yè)務(wù)的依賴,移動(dòng)終端已經(jīng)非常普及,而且人們習(xí)慣將手機(jī)隨身攜帶,這樣,通過手機(jī)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(jìn)和互通策略進(jìn)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(jiǎn)便起見,本文大部分內(nèi)容的描述就移動(dòng)承載網(wǎng)是WCDMA的情況展開。由于定位業(yè)務(wù)在移動(dòng)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(duì)其它移動(dòng)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(shí)也稱為L(zhǎng)CS(LocationService),是指通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特定的定位技術(shù)獲取移動(dòng)終端的地理位置信息(經(jīng)緯度坐標(biāo)),提供給移動(dòng)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(dòng)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(zhǔn)介紹定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)。在3GPP的規(guī)范中,根據(jù)請(qǐng)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(qǐng)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(qǐng)求,它可以向網(wǎng)絡(luò)直接請(qǐng)求位置信息、請(qǐng)求輔助數(shù)據(jù)或請(qǐng)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(shí)際應(yīng)用中見到。2.終端終止定位請(qǐng)求MT-LR(MobileTerminatedLocationRequest):使用最普遍的請(qǐng)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(qǐng)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(qǐng)求NI-LR(NetworkInducedLocationRequest):請(qǐng)求從正在為移動(dòng)終端提供服務(wù)的PLMN內(nèi)部發(fā)出,主要應(yīng)用于支持對(duì)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(qǐng)求發(fā)起方式的區(qū)別。在圖1中,網(wǎng)關(guān)移動(dòng)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(qǐng)求、根據(jù)請(qǐng)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(yùn)營(yíng),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(rèn)證和計(jì)費(fèi)等功能。服務(wù)移動(dòng)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(qǐng)求后調(diào)用相應(yīng)的定位方法進(jìn)行定位,并將測(cè)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(gè)請(qǐng)求代理,主要起著將請(qǐng)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(shì)從以上的描述可以看到,盡管通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行用戶定位具有天然的優(yōu)勢(shì),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(duì)定位業(yè)務(wù)進(jìn)行規(guī)范制定時(shí),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(jiǎn)單化:1.3GPP將最終的定位計(jì)算單元SMLC固定在無線網(wǎng)側(cè),這主要是因?yàn)槲恢门c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(dòng)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(cè)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(duì)A-GPS的定位方法言,參考GPS基準(zhǔn)站一般每直徑200500km需要部署一個(gè),可以考慮和RNC共建,并將相關(guān)計(jì)算在RNC中的SMLC模塊中完成。2.核心網(wǎng)的MSC或SGSN作為一個(gè)請(qǐng)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(qǐng)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(fù)責(zé)接入和各種定位請(qǐng)求,同時(shí)還是LCS業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)平臺(tái),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(jì)費(fèi)等功能。通過以上的努力,定位業(yè)務(wù)的運(yùn)作模式已經(jīng)比較清晰。雖然在提供業(yè)務(wù)時(shí),運(yùn)營(yíng)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(duì)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(dú)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(jiǎn)單化,但因?yàn)樯婕暗胶诵木W(wǎng)、無線網(wǎng)甚至終端在信令底層的參與,整個(gè)架構(gòu)還是相對(duì)復(fù)雜的,這時(shí),一種更加簡(jiǎn)單的架構(gòu)基于用戶平面實(shí)現(xiàn)定位的架構(gòu)SUPL(SecureUserPlaneforLocation)被OMA提出,并成為了新的趨勢(shì)和可替代方案。相對(duì)而言,3GPP的實(shí)現(xiàn)方案被稱為基于控制平面實(shí)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(tái)SLP(SUPLLocationPlatform)和支持SUPL定位的終端SET(SUPLEnabledTerminal)協(xié)同完成。SUPL定位平臺(tái)又由定位中心SLC(SUPLLocationCenter)和位置中心(SUPLPositioningCenter)兩個(gè)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(duì)移動(dòng)承載網(wǎng)并沒有直接的要求。在SUPL實(shí)現(xiàn)具體的定位方法時(shí),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(tái)。對(duì)CellID的定位方法,需要終端告知平臺(tái)自己所處Cell；如果要實(shí)現(xiàn)RTT或OTDOA,也都完全依賴于終端是否能調(diào)動(dòng)無線網(wǎng)資源實(shí)現(xiàn)相關(guān)測(cè)量；對(duì)于A-GPS,情況簡(jiǎn)單一些,GPS基準(zhǔn)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(duì)于新老移動(dòng)運(yùn)營(yíng)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(duì)老運(yùn)營(yíng)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(jí)這些設(shè)備支持定位功能將是及其困難的；2.對(duì)新的運(yùn)營(yíng)商來說,如果采用用戶面定位方案,對(duì)承載網(wǎng)的規(guī)劃將得到簡(jiǎn)化。不過,應(yīng)該注意到,用戶面定位方案并不能簡(jiǎn)化定位本身的復(fù)雜性,所以在進(jìn)行選擇的時(shí)候,各運(yùn)營(yíng)商還需要根據(jù)自己的運(yùn)營(yíng)策略統(tǒng)籌考慮。3、定位業(yè)務(wù)的互通在定位中,另一個(gè)值得注意的問題是定位業(yè)務(wù)的互通。1、需求對(duì)于中國(guó)可能的新興移動(dòng)運(yùn)營(yíng)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(gè)方面的需求:1.發(fā)起對(duì)各種用戶的定位:用戶不僅可以發(fā)起對(duì)本地用戶的地位,還應(yīng)該能發(fā)起對(duì)異地用戶、異網(wǎng)用戶(含PHS網(wǎng)和其它移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng))定位；2.漫游時(shí)仍能選擇開通對(duì)自身定位的能力:本網(wǎng)用戶漫游到異地時(shí)或其它采用相同無線接入技術(shù)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)時(shí),仍然能選擇開通對(duì)自身定位的能力。為了滿足需求1,要求GMLC在收到對(duì)異地用戶或異網(wǎng)用戶的定位請(qǐng)求時(shí),能直接調(diào)用網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)該用戶的終端進(jìn)行定位或知道將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給哪個(gè)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(qǐng)求或直接調(diào)用用戶拜訪地的網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)用戶終端進(jìn)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(gè)GMLC時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的定位。當(dāng)全網(wǎng)只有一個(gè)GMLC時(shí),該GMLC通過查詢HLR得到終端當(dāng)前所拜訪的MSC或SGSN的地址,然后通過信令網(wǎng)將定位請(qǐng)求發(fā)送到該MSC或SGSN即可。當(dāng)用戶量較大的時(shí)候,或處于區(qū)域劃分的需要(定位是一個(gè)區(qū)域特征較強(qiáng)的業(yè)務(wù)),可能需要多個(gè)GMLC來協(xié)同實(shí)現(xiàn)定位業(yè)務(wù),此時(shí)可能有兩種方案:1.方案一為每個(gè)GMLC都能直接調(diào)動(dòng)所有的MSC或SGSN實(shí)現(xiàn)對(duì)任一用戶的定位,設(shè)置多個(gè)GMLC主要是為了實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)請(qǐng)求處理的負(fù)載分擔(dān)；2.方案二為每個(gè)GMLC負(fù)責(zé)一個(gè)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(qǐng)求,將之發(fā)送到其歸屬的GMLC(該GMLC稱為請(qǐng)求GMLC,簡(jiǎn)寫為R-GMLC),R-GMLC會(huì)將該請(qǐng)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(jiǎn)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(qǐng)求；如果用戶漫游了,TH-GMLC將定位請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到終端當(dāng)前所拜訪的MSC或SGSN相關(guān)的GMLC(該GMLC稱為終端拜訪GMLC,簡(jiǎn)寫為TV-GMLC),然后TV-GMLC,由TV-GMLC調(diào)動(dòng)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(qǐng)求先由歸屬地業(yè)務(wù)系