定位業(yè)務(wù)的架構演進(jìn)和互通策略論文
在眾多的移動(dòng)數據業(yè)務(wù)中,一個(gè)能體現移動(dòng)網(wǎng)特色的業(yè)務(wù)是移動(dòng)定位業(yè)務(wù)。由于人們對移動(dòng)業(yè)務(wù)的依賴(lài),移動(dòng)終端已經(jīng)非常普及,而且人們習慣將手機隨身攜帶,這樣,通過(guò)手機終端來(lái)定位用戶(hù),為許多應用提供了美好的前景。
本文就定位業(yè)務(wù)的架構演進(jìn)和互通策略進(jìn)行了介紹和分析,探討了定位業(yè)務(wù)的應用策略和互通策略。為簡(jiǎn)便起見(jiàn),本文大部分內容的描述就移動(dòng)承載網(wǎng)是wcdma的情況展開(kāi)。
由于定位業(yè)務(wù)在移動(dòng)數據業(yè)務(wù)中有一定的典型性,其應用和互通策略對其它移動(dòng)數據業(yè)務(wù)的開(kāi)展也有借鑒意義。
定位業(yè)務(wù)的架構
定位業(yè)務(wù),即基于位置的業(yè)務(wù)l(shuí)bs(location based service),有時(shí)也稱(chēng)為lcs(location service),是指通過(guò)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),提供給移動(dòng)用戶(hù)本人、通信系統或第三方,并借助地圖信息的支持,為移動(dòng)用戶(hù)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)的架構主要由3gpp的一系列規范規定,oma的架構與3gpp的架構基本保持一致,僅在用戶(hù)平面定位方面有新的思路,這里先以3gpp的規范為準介紹定位業(yè)務(wù)的架構。
在3gpp的規范中,根據請求發(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(mobile originated location request):終端通過(guò)空中接口向定位管理系統直接發(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(shí)際應用中見(jiàn)到。
2. 終端終止定位請求mt-lr(mobile terminated location request):使用最普遍的請求方式,終端通過(guò)定位客戶(hù)端lcs client(即第三方或sp)向定位管理系統發(fā)出定位請求,終端和lcs client之間一般要通過(guò)為定位業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)(短消息系統、多媒體消息系統或wap網(wǎng)關(guān)等)接入到lcs client。
3. 網(wǎng)絡(luò )觸發(fā)定位請求ni-lr(network induced location request):請求從正在為移動(dòng)終端提供服務(wù)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(guò)定位管理系統發(fā)送到能處理緊急呼叫的專(zhuān)用lcs client處。
圖1示意了定位業(yè)務(wù)系統的體系結構和三種定位請求發(fā)起方式的區別。
在圖1中,網(wǎng)關(guān)移動(dòng)定位中心gmlc(gateway mobile location center)是核心的設備,也就是前面提到的定位管理系統,它不僅處理各種定位請求、根據請求所要求的精度調用無(wú)線(xiàn)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(yíng),包括用戶(hù)數據管理、業(yè)務(wù)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(wù)移動(dòng)定位中心smlc(serving mobile location center)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(jìn)行定位,并將測量消息轉換為用戶(hù)的經(jīng)緯度信息。
3g核心網(wǎng)設備msc或sgsn在這里類(lèi)似一個(gè)請求代理,主要起著(zhù)將請求路由并轉發(fā)到smlc的作用。
面向開(kāi)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(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行用戶(hù)定位具有天然的優(yōu)勢,這種技術(shù)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(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)甚至終端的參與。
在3gpp對定位業(yè)務(wù)進(jìn)行規范制定時(shí),已經(jīng)充分考慮到了這種復雜性,并提出了前面描述定位業(yè)務(wù)架構來(lái)將這種復雜性簡(jiǎn)單化:
1. 3gpp將最終的定位計算單元smlc固定在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)側,這主要是因為位置與無(wú)線(xiàn)側設備位置往往是相關(guān)的:最基本的定位方法cell id可以在無(wú)需終端主動(dòng)參與的情況下通過(guò)無(wú)線(xiàn)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(guò)內置在node b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200～500km需要部署一個(gè),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(gè)請求處理的中間代理出現,它們可以通過(guò)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)層設備gmlc。gmlc不僅負責接入和各種定位請求,同時(shí)還是lcs業(yè)務(wù)的運營(yíng)平臺,完成用戶(hù)數據管理、業(yè)務(wù)數據管理、業(yè)務(wù)簽約信息管理、sp數據管理和計費等功能。
通過(guò)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(shí),運營(yíng)商需要考慮到終端、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)設備對定位業(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,各部分的規劃也已經(jīng)具有一定的獨立性。
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2、 面向用戶(hù)平面的發(fā)展
盡管3gpp已經(jīng)將定位業(yè)務(wù)架構清晰化、簡(jiǎn)單化,但因為涉及到核心網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)甚至終端在信令底層的參與,整個(gè)架構還是相對復雜的,這時(shí),一種更加簡(jiǎn)單的架構——基于用戶(hù)平面實(shí)現定位的架構supl(secure user plane for location)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(shí)現方案被稱(chēng)為基于控制平面實(shí)現的方案。
圖2示意了supl的定位業(yè)務(wù)架構,定位通過(guò)supl定位平臺slp(supl location platform)和支持supl定位的終端set(supl enabled terminal)協(xié)同完成。supl定位平臺又由定位中心slc(supl location center)和位置中心(supl positioning center)兩個(gè)部分組成,slc的功能類(lèi)似gmlc,spc的功能類(lèi)似smlc。值得注意的是slp和set之間的接口lup,它遵循用戶(hù)平面定位協(xié)議ulp(user plane location protocol),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(dòng)承載網(wǎng)并沒(méi)有直接的要求。
在supl實(shí)現具體的定位方法時(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(lài)于終端和定位平臺。對cell id的定位方法,需要終端告知平臺自己所處cell;如果要實(shí)現rtt或otdoa,也都完全依賴(lài)于終端是否能調動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)資源實(shí)現相關(guān)測量;對于a-gps,情況簡(jiǎn)單一些,gps基準站通過(guò)數據網(wǎng)與spc相連接,spc通過(guò)用戶(hù)面向set傳遞必要的gps輔助數據。
用戶(hù)平面的方案由于無(wú)需無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和核心網(wǎng)設備直接參與定位的過(guò)程,對于新老移動(dòng)運營(yíng)商都具有較大的吸引力,畢竟,在無(wú)線(xiàn)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(yíng)商來(lái)說(shuō),舊的承載網(wǎng)設備可能并不支持定位業(yè)務(wù)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(yíng)商來(lái)說(shuō),如果采用用戶(hù)面定位方案,對承載網(wǎng)的規劃將得到簡(jiǎn)化。
不過(guò),應該注意到,用戶(hù)面定位方案并不能簡(jiǎn)化定位本身的復雜性,所以在進(jìn)行選擇的時(shí)候,各運營(yíng)商還需要根據自己的運營(yíng)策略統籌考慮。
3、 定位業(yè)務(wù)的互通
在定位中,另一個(gè)值得注意的問(wèn)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(dòng)運營(yíng)商而言,定位業(yè)務(wù)的互通主要是為了滿(mǎn)足用戶(hù)以下幾個(gè)方面的需求:
1. 發(fā)起對各種用戶(hù)的定位:用戶(hù)不僅可以發(fā)起對本地用戶(hù)的地位,還應該能發(fā)起對異地用戶(hù)、異網(wǎng)用戶(hù)(含phs網(wǎng)和其它移動(dòng)運營(yíng)商的網(wǎng))定位;
2. 漫游時(shí)仍能選擇開(kāi)通對自身定位的能力:本網(wǎng)用戶(hù)漫游到異地時(shí)或其它采用相同無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )時(shí),仍然能選擇開(kāi)通對自身定位的能力。
為了滿(mǎn)足需求1,要求gmlc在收到對異地用戶(hù)或異網(wǎng)用戶(hù)的定位請求時(shí),能直接調用網(wǎng)絡(luò )資源對該用戶(hù)的終端進(jìn)行定位或知道將請求轉發(fā)給哪個(gè)gmlc去處理;為了滿(mǎn)足需求2,網(wǎng)絡(luò )需要知道用戶(hù)漫游到了那里,并能通過(guò)轉發(fā)請求或直接調用用戶(hù)拜訪(fǎng)地的網(wǎng)絡(luò )資源對用戶(hù)終端進(jìn)行定位。以下將區分異地的互通和與異網(wǎng)的互通展開(kāi)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內有多個(gè)gmlc時(shí)能實(shí)現對用戶(hù)的定位。
當全網(wǎng)只有一個(gè)gmlc時(shí),該gmlc通過(guò)查詢(xún)hlr得到終端當前所拜訪(fǎng)的msc或sgsn的地址,然后通過(guò)信令網(wǎng)將定位請求發(fā)送到該msc或sgsn即可。
當用戶(hù)量較大的時(shí)候,或處于區域劃分的需要(定位是一個(gè)區域特征較強的業(yè)務(wù)),可能需要多個(gè)gmlc來(lái)協(xié)同實(shí)現定位業(yè)務(wù),此時(shí)可能有兩種方案:
1. 方案一為每個(gè)gmlc都能直接調動(dòng)所有的msc或sgsn實(shí)現對任一用戶(hù)的定位,設置多個(gè)gmlc主要是為了實(shí)現業(yè)務(wù)請求處理的負載分擔;
2. 方案二為每個(gè)gmlc負責一個(gè)區域的用戶(hù)的定位,gmlc間通過(guò)lr接口互通,使用oma制定的漫游定位協(xié)議rlp(roaming location protocol)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:lcs client代理用戶(hù)的請求,將之發(fā)送到其歸屬的gmlc(該gmlc稱(chēng)為請求gmlc,簡(jiǎn)寫(xiě)為r-gmlc),r-gmlc會(huì )將該請求轉發(fā)到被定位方歸屬的gmlc處理(該gmlc稱(chēng)為終端歸屬gmlc,簡(jiǎn)寫(xiě)為th-gmlc);如果用戶(hù)就在本區域,th-gmlc直接向msc或sgsn下發(fā)定位請求;如果用戶(hù)漫游了,th-gmlc將定位請求轉發(fā)到終端當前所拜訪(fǎng)的msc或sgsn相關(guān)的'gmlc(該gmlc稱(chēng)為終端拜訪(fǎng)gmlc,簡(jiǎn)寫(xiě)為tv-gmlc),然后tv-gmlc,由tv-gmlc調動(dòng)網(wǎng)絡(luò )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(wù)請求先由歸屬地業(yè)務(wù)系統處理,然后根據是否漫游將請求轉發(fā)到漫游地業(yè)務(wù)系統,這對業(yè)務(wù)計費結算、業(yè)務(wù)統計和業(yè)務(wù)管理都極有好處。正因如此,3gpp和oma一起通過(guò)規范確定了這種交互架構和流程。
3、 與異網(wǎng)的互通
與異網(wǎng)的互通包括與采用其它無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)互通和與其它plmn定位業(yè)務(wù)的互通。
對采用其它無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)網(wǎng)絡(luò )(比如phs網(wǎng)、cdma2000網(wǎng)絡(luò )等)而言,關(guān)鍵是要滿(mǎn)足“需求”中描述的問(wèn)題1,因為不存在漫游的問(wèn)題。此時(shí)有三種方案:
1. plmn中的gmlc和phs網(wǎng)中的gmlc通過(guò)rlp互通,要求gmlc支持對對方號碼的路由解析;
2. plmn的gmlc和phs網(wǎng)中的gmlc通過(guò)移動(dòng)定位協(xié)議mlp互通(即圖1中的le接口),雙方互為對方的sp;
3. 要求sp實(shí)現對號碼的解析,將請求提交到相應的gmlc,即如果是對phs用戶(hù)的定位就發(fā)送到phs的gmlc,如果是plmn的用戶(hù)就發(fā)送到plmn的gmlc。
從技術(shù)的復雜度而言,方案三是最可取的,但sp處于業(yè)務(wù)的外層,不好統一控制,比如中國移動(dòng)和中國聯(lián)通通過(guò)這種方式互通,就要求sp同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)企業(yè)對sp的要求;方案二也可行,但增加了gmlc作為sp,管理模式不是很清晰,而且增加了流程;相對而言,方案一在業(yè)務(wù)流程控制和管理上都是思路清晰的,也吻合了漫游定位協(xié)議rlp制定的初衷,是值得推薦的方案。
對采用了相同無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的異網(wǎng)而言,在滿(mǎn)足“需求”中描述的問(wèn)題1上,分析和結論是一致的,不過(guò)它又增加了兩個(gè)問(wèn)題:
1. 通過(guò)承載網(wǎng)的設備的支持,用戶(hù)在不同plmn之間的漫游時(shí)也能實(shí)現對終端的定位,由于采用的無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)相同,只要運營(yíng)商之間實(shí)現了網(wǎng)間漫游,這一要求能實(shí)現;
2. 由承載網(wǎng)技術(shù)是相同的,運營(yíng)商之間可以采用緊合作方式,要求自己的gmlc能直接訪(fǎng)問(wèn)對方的msc或sgsn,不過(guò),根據前面的討論,這種方式類(lèi)似于“與異地互通”的方案一,其管理模式是不清晰的,不值得提倡。
經(jīng)過(guò)以上的分析,可以看到,3gpp和oma一起制定的定位業(yè)務(wù)互通方案具有強大的普適性,在各種網(wǎng)絡(luò )間定位業(yè)務(wù)互通的情形下都是最適方案。
小結和展望
本文通過(guò)對定位業(yè)務(wù)的架構演進(jìn)和互通問(wèn)題進(jìn)行分析,明晰了兩個(gè)問(wèn)題:
1. 在定位業(yè)務(wù)的架構上,目前3gpp和oma提出的分層架構有利于網(wǎng)絡(luò )的擴展和互通,在定位實(shí)現方案方面,oma提出的基于用戶(hù)面的定位實(shí)現方案給運營(yíng)商提供了新的選擇;
2. 在定位業(yè)務(wù)互通方面,基于3gpp和oma提出的分層架構采用rlp進(jìn)行互通,能較好實(shí)現定位業(yè)務(wù)在異地、異網(wǎng)間的互通。
目前,定位業(yè)務(wù)由于在架構復雜性、互通、定位方法選擇、隱私控制和gis策略方面還存在一些問(wèn)題,還有待于各方面進(jìn)一步的努力。隨著(zhù)這些問(wèn)題的逐步解決,定位業(yè)務(wù)將逐步深入人們的生活,給大家帶來(lái)更多的方便和利益。
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