定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)演進(jìn)和互通策略論文
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(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(location based service),有時也稱為lcs(location service),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(biāo)),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(zhǔn)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(mobile originated location request):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(mobile terminated location request):使用最普遍的請求方式,終端通過定位客戶端lcs client(即第三方或sp)向定位管理系統(tǒng)發(fā)出定位請求,終端和lcs client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lcs client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(gateway mobile location center)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(rèn)證和計費等功能。
服務(wù)移動定位中心smlc(serving mobile location center)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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cell id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(shè)置在rnc即可;對a-gps的定位方法言,參考gps基準(zhǔn)站一般每直徑200～500km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(fù)責(zé)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。
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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(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(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(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cell id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(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(jìn)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(jìn)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(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gmlc時能實現(xiàn)對用戶的定位。
當(dāng)全網(wǎng)只有一個gmlc時,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)將定位請求發(fā)送到該msc或sgsn即可。
當(dāng)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(fù)載分擔(dān);
2. 方案二為每個gmlc負(fù)責(zé)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(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(dāng)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)系統(tǒng)處理,然后根據(jù)是否漫游將請求轉(zhuǎn)發(fā)到漫游地業(yè)務(wù)系統(tǒng),這對業(yè)務(wù)計費結(jié)算、業(yè)務(wù)統(tǒng)計和業(yè)務(wù)管理都極有好處。正因如此,3gpp和oma一起通過規(guī)范確定了這種交互架構(gòu)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線接入技術(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。
對采用其它無線接入技術(shù)網(wǎng)絡(luò)(比如phs網(wǎng)、cdma2000網(wǎng)絡(luò)等)而言,關(guān)鍵是要滿足“需求”中描述的問題1,因為不存在漫游的問題。此時有三種方案:
1. plmn中的gmlc和phs網(wǎng)中的gmlc通過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通過移動定位協(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實現(xiàn)對號碼的解析,將請求提交到相應(yīng)的gmlc,即如果是對phs用戶的定位就發(fā)送到phs的gmlc,如果是plmn的用戶就發(fā)送到plmn的gmlc。
從技術(shù)的復(fù)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(tǒng)一控制,比如中國移動和中國聯(lián)通通過這種方式互通,就要求sp同時滿足兩個企業(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。
對采用了相同無線接入技術(shù)的異網(wǎng)而言,在滿足“需求”中描述的問題1上,分析和結(jié)論是一致的,不過它又增加了兩個問題:
1. 通過承載網(wǎng)的設(shè)備的支持,用戶在不同plmn之間的漫游時也能實現(xiàn)對終端的定位,由于采用的無線接入技術(shù)相同,只要運營商之間實現(xiàn)了網(wǎng)間漫游,這一要求能實現(xiàn);
2. 由承載網(wǎng)技術(shù)是相同的,運營商之間可以采用緊合作方式,要求自己的gmlc能直接訪問對方的msc或sgsn,不過,根據(jù)前面的討論,這種方式類似于“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(jié)和展望
本文通過對定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)演進(jìn)和互通問題進(jìn)行分析,明晰了兩個問題:
1. 在定位業(yè)務(wù)的架構(gòu)上,目前3gpp和oma提出的分層架構(gòu)有利于網(wǎng)絡(luò)的擴展和互通,在定位實現(xiàn)方案方面,oma提出的基于用戶面的定位實現(xiàn)方案給運營商提供了新的選擇;
2. 在定位業(yè)務(wù)互通方面,基于3gpp和oma提出的分層架構(gòu)采用rlp進(jìn)行互通,能較好實現(xiàn)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(gòu)復(fù)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題,還有待于各方面進(jìn)一步的努力。隨著這些問題的逐步解決,定位業(yè)務(wù)將逐步深入人們的生活,給大家?guī)砀嗟姆奖愫屠妗?/p>
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